Роботы помощники. Проектная работа "робот -помощник"

Вячеслав Гурьянов,

Существует немало фирм, предлагающих «домашних роботов», в которых заложены возможности дальнейшего развития. Спектр предложений весьма широк: от отдельных комплектующих до готовых изделий.

В знойный и душный июльский день в продаже появилась очередная «Компьютерра» #453-454. Несмотря на довольно мрачное название темы номера («Кладбище домашних животных»), речь в ней шла о вещах веселых и занимательных, о домашних роботах. Но Furby, Aibo и прочие «домашние животные», будучи полностью законченными изделиями, всего лишь сложные игрушки, не позволяющие производить над собой никакие «операции», кроме тех, что предусмотрены производителем (впрочем, умельцы умудряются расширять их возможности, но делают это на свой страх и риск).

В то же время существует немало фирм, предлагающих «домашних роботов», в которых заложены возможности дальнейшего развития. Спектр предложений весьма широк: от отдельных комплектующих до готовых изделий, причем это не промышленные или исследовательские роботы, а именно домашние, рассчитанные на любителей, которым хочется чего-то «своего». Хочу оговориться: под словом «домашние» не подразумеваются бытовые агрегаты (как, например, робот-пылесос Trilobite фирмы ElectroLux), поскольку эти устройства с жесткой программой и ограниченной, строго определенной функциональностью, стоят в стороне от темы разговора.

Трудно сказать, когда идея домашнего робота овладела умами. По крайней мере, еще в 1978 (или 1979) году вышла переводная книга Д. Хейзермана « », где достаточно подробно описывался процесс создания Бастера (так звали робота Хейзермана) в домашних условиях.

Правнуки Бастера

Кроме того, есть множество других датчиков: от простейших датчиков освещенности (фоторезисторов) до систем GPS.

Что же касается установки аудио/видеоаппаратуры, то тут предложений меньше, поскольку требуется большая вычислительная мощность и объем памяти. Хотя есть ряд вариантов, где обработка перекладывается на более мощный компьютер благодаря беспроводной связи.

Эффекторы (исполнительные части) у робота, как правило, уже есть (колеса, ноги, гусеницы), но всегда можно добавить манипуляторы, светодиоды. Чтобы он мог общаться с создателем, имеются спич-модули.

Так что можно собрать робота по своему вкусу. Конечно, повторить Aibo будет трудновато, но достичь уровня Furby или даже превзойти его - вполне реально.

А многие энтузиасты, собрав своего робота из «чужих» комплектующих, не стесняются потом предлагать эти наборы всем желающим по сходной цене. Поэтому в Интернете так много сайтов, где можно примерно за $250 прикупить робота, вот только все они как близнецы: три колеса, контроллер на OOPIC или Basic Stamp, несколько ИК-датчиков, пара моторчиков и кусок пластика, к которому все это прицеплено.

С программной частью робота дело обстоит поинтереснее: значительная часть ресурсов бесплатна, но требует определенных навыков программирования. Впрочем, это неудобство частично компенсируется многочисленными примерами и готовыми разработками, что может помочь в написании своих приложений. Пожалуй, по красоте и удобству на первом месте стоит OOPic. Это первый контроллер, в котором применена схема «объектно-ориентированного» подхода. Да и сама среда разработки (редактор-компилятор-отладчик-загрузчик) выглядит симпатично, позволяя не только писать программу и загружать ее в контроллер, но и следить за ее выполнением в удобном графическом виде. У большинства других контроллеров среда разработки выглядит гораздо скромнее, что, впрочем, не влияет на функциональность. Пожалуй, самые большие неудобства могут возникнуть при использовании контроллеров на основе Motorola 68xxx, поскольку ПО зачастую представлено только в DOS-версии.

Но какой бы контроллер ни использовался, какой бы удобной ни была среда разработки, все равно необходимы навыки программирования. Поэтому при создании своего первого робота лучше всего использовать широко распространенные контроллеры, чтобы иметь возможность просмотреть готовые приложения, примеры, а не читать технические описания от производителя и не писать на ассемблере.

Семь раз отмерь

Отдельно стоит поговорить о симуляторах роботов. Самой первой программой такого рода был (автор Рандиб Сингх из Индии). Но увы! Это больше похоже на игрушку, чем на серьезную программу, - поведение робота жестко задано, хоть и можно выбирать из нескольких вариантов.

К счастью, есть (Autonomous Robot Controller), разработанный Ксави Маркезом (Xavi Mаrquez). Конечно, эта программа не позволяет моделировать своего собственного робота от начала до конца, но дает возможность проверить поведение робота в определенном окружении при наличии тех или иных датчиков. Можно задавать тип, количество, расположение датчиков, реакцию на их сигналы, окружение робота (стены, прозрачные объекты, линии на полу, координатные точки и т.д.). К недостаткам можно отнести двухмерность (вид сверху), ограничение на тип робота (только два колеса) и неудобную систему программирования (писать придется на C да еще оформлять в виде DLL). Но зато небольшой размер (примерно 750 Кбайт), наличие примеров, исходников, более или менее подробного описания и бесплатность делают ARC неплохим выбором.

Есть, по меньшей мере, еще одна программа такого рода: , но она уже из разряда shareware, стоит 30 долларов. Trial-версия работоспособна в течении тридцати дней (или сто запусков). В сравнении с ARC этот симулятор немного удобнее из-за встроенного интерпретатора языка Sax Basic, так что задавать параметры робота можно не выходя из симулятора.

Но лучше пользоваться обеими программами, поскольку в ARC можно использовать больше датчиков различных типов, зато MOBOTSIM проще в настройках.

Следует упомянуть и , который позволяет еще до покупки подобрать роботу подходящие электромоторы и аккумуляторы, исходя из веса, размера и требующейся автономности хода, что немаловажно, поскольку робот должен работать больше, чем пару минут…

Этим список симуляторов не исчерпывается, но оставшиеся либо работают под Unix, либо представляют собой пристройки к пакетам типа Mathematica, либо являются коммерческим ПО.

Роботы в России

На сегодняшний день мне не удалось обнаружить в Рунете никаких ресурсов по роботостроению: есть радиомодели (схожая тематика, но…), есть почтовые роботы (хоть название и похоже, но совсем не то)… Впрочем, это не означает, что роботостроения в России не существует: у нас есть ЦНИИ робототехники и технической кибернетики, в ряде институтов существуют факультеты (или кафедры) робототехники и мехатроники, имеются студенческие разработки. Команда МЭИ стала чемпионом на 6-м Чемпионате мира по мобильным роботам в 1999 году. Но это всё научно-практические разработки, а вот как хобби роботостроение в России не слишком распространено. С этим может справиться только энтузиаст, прекрасно разбирающийся в электронике, поскольку придется почти все собирать своими руками. Ведь найти можно лишь колесную базу в магазине радиоуправляемых моделей. Там же можно купить и серводвигатели, емкие аккумуляторы и зарядные устройства.

С «мозгом» сложнее: реально купить микроконтроллер AS-mega (на базе микросхем ATmega 03/ATmega 28 с набором периферийных устройств). В каталоге «Чип и Дип» есть конструктор-контроллер KIT-552 (со стандартной архитектурой MCS-51 и расширенной периферией PCF80C552-16WP, последовательные интерфейсы RS-232 и I2C и макетное поле с подведенными к нему сигналами внутренней шины) и KIT-PIC03 (примерно то же самое, но под микропроцессоры серии PIC16ххх). Стоимость этих конструкторов чуть больше 2 тысяч рублей, но к ним еще надо приложить руки и голову, чтобы вышло что-либо путное. Да и с программным обеспечением скорее всего будут проблемы. А вот с контроллерами именно для робота, в комплекте с ПО или какими-нибудь RoboKit, гораздо хуже. Приобрести что-либо можно, пожалуй, только по заказу, но в таком случае покупка обойдется на 50 процентов дороже (доставка, таможня, маржа). Использовать же в качестве «мозгов» компьютер (например, тот же Palm или WinCE) боязно - ведь придется на свой страх и риск приделывать к нему самопальный контроллер. Каюсь, забыл упомянуть фирму Lego: скорее всего Lego Invention System продается и у нас (правда, в центральном «Детском мире» я этого набора не увидел - может, смотрел плохо?).

Рецепторы: тут примерно то же, что и с «мозгом». Кое-что есть по отдельности, но мало. Впрочем, в продаже имеются комплектующие, и ИК-датчик или сонар можно спаять самому - вот только какие у него будут характеристики? Есть еще множество самых разных датчиков, но поскольку разброс характеристик может быть весьма велик, тут, кроме желания, требуются еще и достаточно глубокие знания радиоэлектроники.

Соревнований не так уж и мало - вот примерный список на ближайший год:

Роботы помощники.

1. Робот художник-хулиган.

Робот изобретенный в помощь малярам. Этот робот, созданный японскими конструкторами, умеет делать только одно действие — красить стены. Для покраски стен робот использует сдвоенный брандспойт, закрепленный на шарнире и соединенный с баком. Баков несколько и в них можно залить несколько оттенков краски и робот по очереди будет наносить их на поверхность подлежащую покраске. Передвигается робот с помощью шасси и электромотора.

2. Робот-рыба.

Робот-рыба по имени Danio создавалась для мониторинга состава воды и ее очистке, а так же для изучения поведения рыб в естественной среде. Danio разработана в британском институте физики. Конструкция робота рыбы должна быть такой что бы постоянно находясь в водной среде работа внутренних элементов ни в коем случае не нарушалась.

Робот-рыба имеет внешний вид рыбы Данио, поэтому и приобрела такое название. Робот настолько похожа на вид рыб Данио, что при помещении ее в компанию собратьев, те в свою очередь не смогли понять что она робот и попытались прибить ее к стае. Робот полностью автономен и может долгое время провести в воде.

3. SCV — робот спасатель.

Робот созданный японскими конструкторами. В связи с тем, что Японские острова подвержены разрушительным землетрясениям и цунами, спасателям очень тяжело искать людей под завалами, в помощь им конструкторы роботов создали робота-спасателя. Робот оснащен видеокамерами и способностью передачи изображения на удаленный монитор.

Помимо камер робот оснащен двумя колесами и направляющего трака. Необычность робота заключается в том что весь его корпус скрыт в сплошном кожаном кожухе, а камеры скрыты под мощным стеклом. Благодаря этому роботу не страшны ни пыль, ни грязь, ни вода, которые могут повредить его внутренности. На данный момент существует небольшой прототип этого робота, однако известно, что в дальнейшем планируется сделать из SCV (Slug Crawler Vehicle) массивную машину которая будет помогать в поиске людей.

4. AutoMee Robot Screen Cleaner. Маленький уборщик.

AutoMee Robot Screen Cleaner — маленький робот который может следить за чистотой вашего планшета. Маленькая игрушка за 40$ предназначенная для того что бы протирать экран вашего планшета.

Благодаря этому маленькому помощнику на экране вашего планшета больше не будет никакой пыли и отпечатков пальцев.

5. Вакуумный робот-уборщик.

А вот еще один маленький робот который поможет вам поддерживать чистоту на столе. Все уже слышали про вакуумный робот-пылесос, но мы представляем вам его младшего брата. Если вы часто едите за своим рабочим столом булочки, печенье или еще какие то продукты которые легко крошатся, то этот маленький, вакуумный робот-уборщик как раз для вас. Он бесшумно передвигается по столу и втягивает в себя все крошки.

6. Робот для чистки окон.

Порывшись в интернете, я поняла, что таких роботов превеликое множество. Чуть меньше чем роботов пылесосов. Такой робот с легкостью помоет ваши запылившиеся окна.

За счет вакуума робот держится на стекле и благодаря ему не падает вниз. Робот сам выбирает маршрут по которому ему будет проще довести ваши окна до блеска. Такое удовольствие обойдется вам примерно в 600$.

7. Роботы садовники.

Роботы садовники от компании Harvest Automation. Эти роботы созданы для помощи садовникам выращивающих горшечные растения. Вообще то роботы садовники ничего не делают кроме, как перетаскиваю горшки с растениями с места на место, но для больших теплиц, где миллионы горшков — эти роботы большая подмога.Учитывая то, что растения в горшках нужно поливать, подкармливать, подрезать получается что передвигать их приходится очень часто.

Робот-садовник

Робот садовник переносит горшки на заданное расстояние и ставит их на расстояние от друг друга такое, какое вбито у него сейчас в программу. Параметры можно менять. Для работы роботу садовнику нужна только магнитная лента прикрепленная к полу по которой он ориентируется в пространстве.

8. Робот сборщик клубники.

Еще один робот предназначенный для облегчения работы садоводов. Робот сборщик клубники, как и большинство современных роботов, разработан японской компанией. Двухметровый робот предназначен для работы в специальных теплицах. В Японии выращивают клубнику не так как у нас. Японская клубника растет в специальных теплицах и для экономии пространства внутри теплиц стоят многоярусные стеллажи, на этих стеллажах и растет клубника.

Робот сборщик клубники катается вдоль стеллажей и с помощью трех камер оценивает спелость ягоды, ими же он определяет и расстояние до ягодки. После вычисления спелости плода и расстояния до него, робот срезает ягоду в лоток с помощью механизированного захвата. По замыслу разработчиков робот-сборщик может собирать клубнику по ночам, а фермеру, придя утром на работу, следует только проверить не спряталась ли какая нибудь ягодка от робота за листиком.

9. Робот фонарь.

Наверное в скором будущем по улицам всех мегаполисов мира будут бродить такие вот роботы-фонари, но а пока они появились только в Японии. Устройство называется Toro-bot и выглядит оно как какое то инопланетное существо.

Встроенные в робота инфракрасные датчики позволяют роботам ориентироваться в пространстве и определять приближение человека. Помимо этого у роботов есть еще и маячки которые помогают им распознавать друг друга. Каждого робота можно настроить индивидуально и придать ему свою линию поведения.

10. Робот носильщик.

Носильщик budgee который должен везде следовать за своим хозяином и носить его покупки.У робота имеется два колеса, корзинка вместительностью 22 кг. У робота нет навигационной системы, он просто неустанно следит за своим хозяином и везде следует по пятам. Для этого у робота есть специальный ультразвуковой передатчик.

Так же для настройки робота есть специальная программа для смартфонов, где можно указать на каком расстоянии должен катиться budgee. После того как вы вместе с budgee совершили покупки его можно упаковать и положить например в багажник.

В современном мире нас всюду окружают машины и механизмы различных типов, однако роботы среди них пока еще довольно редкие гости. И это неудивительно, ведь главное отличие этих агрегатов от других - интеллект, который до сих пор в полной мере не познан самими создателями. И пусть современным роботам пока еще далеко до искусственных гуманоидов из фантастических романов и фильмов, но с каждым годом они становятся все более и более совершенными.

Рутинная работа, которая не требует творческого подхода, - это идеальное место для интеллектуальных машин.

Борьба с рутиной, безусловно, актуальное направление развития, но куда более важными являются сферы деятельности, сопряженные с непосредственной опасностью для жизни, поэтому полеты в космос стали одной из первых областей применения роботов. Именно здесь впервые были полноценно использованы дистанционно управляемые роботизированные станции, и чем дальше человек отправлял механических исследователей, тем более важной становилась возможность автономного принятия решений машиной. Ведь, скажем, даже до Луны сигнал с Земли идет с существенной задержкой, что уж говорить о Марсе или других планетах.

Если взглянуть глубже, основным назначением роботов, безусловно, является в первую очередь помощь человеку, в связи с чем они находят в нашей повседневной жизни все больше и больше применения.

Еще десять лет назад казалось фантастикой, что можно будет зайти в ближайший магазин бытовой электроники и купить там робота-уборщика, а теперь ползающие по квартире роботы-пылесосы уже стали привычными даже для домашних животных, которые с удовольствием используют их в качестве аттракционов.

Более того, сегодня уже используются роботы-официанты, роботы-повара в ресторанах, роботы-дворецкие и т. д. - мы расскажем вам о самых любопытных моделях.

1. Больше, чем игрушка

В 2008 году французская компания Aldebaran Robotics выпустила миниатюрного робота Nao . Этот почти игрушечный 57-сантиметровый аппарат оказался столь удачным, что разошелся по всему миру и стал основной платформой ежегодных соревнований RoboCup.

Помимо возможности свободно двигаться и общаться с хозяином с помощью речевых команд Nao обладает интерфейсом интерактивного программирования. С помощью специальной программы робота можно научить выполнять нужные операции в зависимости от заданных условий, например, принести какой-нибудь предмет.

2. Нескучный космос

Как ни странно, использование роботов в космосе не ограничивается лишь утилитарными функциями. Так, японское космическое агентство запустило на МКС робота Киробо , созданного с единственной целью - развлекать людей общением.

Томотака Такахаси, дизайнер из подразделения автоконцерна Toyota, создал Киробо по мотивам персонажа аниме «Астробой» (Astro Boy), знакомого каждому японскому мальчишке. Этот робот-собеседник не давал скучать японскому космонавту Коити Вакате во время его полета, завершившегося прошлой весной.

С тех пор уже сам механический Астробой пребывает на орбите в гордом одиночестве. Вернуть робонавта на Землю планируют в 2015 году.

3. Роботизированный ресторан

Ресторан в городе Куншан в КНР может похвастаться не только вкусной едой, но и очень оригинальным персоналом: вместо привычных официантов еду посетителям в нем разносят роботы . Кроме того, некоторые блюда также приготовлены роботами-поварами.

Владелец ресторана Сон Юган рассказывает, что занялся разработкой роботов по просьбе дочери, которая попросила его сделать робота-помощника по дому. По его словам, стоимость каждого робота составляет около 40 000 юаней, что не превышает годовую оплату обычного сотрудника. В то же время роботы - отличный способ привлечения в ресторан посетителей.

4. Роботы-дворецкие

В отеле «Алофт» в Купертино часть обязанностей персонала взяли на себя роботы A.L.O. , разработанные компанией Savioke. Так, если вам понадобится лишнее полотенце или тюбик зубной пасты, вам доставит ее весьма симпатичный электронный дворецкий. Этот робот взаимодействует с компьютерной системой отеля с помощью Wi-Fi и 4G, что позволяет ему удаленно вызывать лифты и находить нужные комнаты.

Облегчение жизни человека в части его домашних забот - задача актуальная на сегодняшний день, и концептуальные электронные устройства всемерно упрощают быт, избавляя нас от тяжелых и рутинных операций,а также делают нашу жизнь более интересной и комфортной.

Робот-пылесос

Стол - робот от Doyeop Kim

Стиральная машина - робот от Chan Yeop Jeong

Пчела - робот

Маленькие роботы питаются солнечной энергией, собранной крыльями.

Робот - массажист

WheeMe является личным массажистом, он катится по вашему телу, используя "датчик наклона", чтобы направлять себя на поверхности, не падая и не теряя сцепления. Робот - массажист работает от трех батареек типа АА и функционирует автономно.

Просто поместите его на вашем теле, чтобы начать. Весом менее фунта, WheeMee не способен дать массаж глубоких тканей, но DreamBots обещает приятное нежное чувство. Заменит ли WheeMee посещение массажиста?

Робот для запахов

Если кто-то смотрит теги вашего видео в Facebook, аромат с маслом попкорна или фруктов наполняет комнату. Olly делает Интернет с запахом возможным. Olly - веб-подключенный пахучий робот - созданный англо-американской компанией Mint Foundry, даст всем вашим уведомлениям в интернете запах.

Создатели полагают, что пришло время к изображению и звуку добавить запахи. Олли является компактной белой коробкой, которая может быть заполнена любым желаемым ароматом.

Компания предлагает эфирные масла, фрукты, духи, одеколон или каплю джина. При этом они могут быть сложены, так что вы можете дать всем вашим онлайн-вещам разный запах.

Все без исключения инженеры-робототехники считают, что в производстве и продаже домашних роботов. Можно , но ведь и большинство экономистов пророчат этой отрасли небывалый подъём. Рассмотрим, что же сегодня заставляет многих людей быть столь уверенными в скором всплеске популярности роботов для дома. Какие из них уже сегодня пользуются стабильным спросом и интересом со стороны потенциальных покупателей?
1

На сегодняшний день есть один абсолютный лидер продаж – это робот-пылесос. Современные уборщики вашего жилья способны на многое: пылесосы выколачивают и высасывают пыль из ковров, чистят пол под мебелью и плинтусы, а главное — анализируют степень загрязнения пола, особенно тщательно чистя именно эти участки. Большинство моделей сами подъезжают к розетке на подзарядку и т.д. Стоимость этих помощников варьируется от 300 до 3000 долларов США в зависимости от марки робота.

2 Робот — помощник

В данном случае мы говорим о модели «HelloSpoon» — это робот, предназначенный для кормления детей и людей с ограниченными возможностями. Подобные модели уже продаются, но именно эта выгодно отличается ценой всего в 200 долларов США. Робот внешне напоминает слонёнка и, помимо кормления, способен также «общаться» с человеком. Модель помощника очень компактна и проста в использовании, а основное управление осуществляется со смартфона.

3

Маленький «Rovio» — один из множества своих собратьев, призванных вести наблюдение за определённой территорией. Полноприводная колёсная база позволит этому крохе находиться там, куда вы его отправите, без особых проблем. Веб-камера с Wi-Fi и фотоаппарат, микрофоны с высокой звукопередачей – всё это поможет вам осуществлять полный контроль за домом, двором или офисом. Роботы-шпионы выполняют команды дистанционно, отлично ориентируясь в пространстве даже в полной темноте. Если аккумулятор разряжен, то робот сам отправится на подзарядку. Стоимость «Rovio» колеблется в районе 300 долларов.

4

Как ни удивительно звучит, но моделей роботов для одиноких пожилых людей в мире уже несколько десятков. Мы остановимся на модели «Care – O – bot 3». Он разработан для предотвращения изоляции или одиночества, предлагая одиноким людям стимулирующую деятельность, автономию и некоторую независимость от посторонних. Его внушительную стоимость в 275 тыс. долларов разработчики обещают уменьшить в ближайшие год-два.

5

Модель робота по имени «Valerie» вызывает массу споров между потребителями и разработчиками. С одной стороны, все ждут робота, который максимально похож на человека, с другой, когда такой появляется, он сразу же многих смущает или даже пугает. Робот -домработница, тем не менее, умеет многое: почти все виды уборки, включая мытьё посуды, общение с хозяином дома на массу различных тем, а если понадобится, она может вызывать и экстренные службы. Но всё же схожесть с обычным манекеном пока что не на стороне антропоморфных андроидов. Стоимость этого робота составляет от 55 до 60 тыс. долларов.

6

Гостеприимные люди всего за 20 тыс. долларов могут приобрести собственного официанта. Как и самый обычный, он способен подавать на стол блюда, сопровождая их различными комментариями. Робот максимально аккуратен, ничего не прольёт и тем более не уронит – это гарантирует компания производитель. Он ловко лавирует среди большого количества людей и, работая без подзарядки целые сутки, способен обслуживать большие компании. Особенно удачна модель американских разработчиков – «Serving Cart».

7 Робот — газонокосильщик

Эти машины намного тише своих обычных собратьев, а это уже огромный плюс. Такие роботы экологически чисты и абсолютно безопасны для детей. Они сами передвигаются по участку, сами заряжаются, а многие модели мульчируют газон (делают из срезанной травы удобрения). Отходы с газона, который обрабатывает робот, нет необходимости дополнительно убирать. Такие помощники стоят от 1300 до 5000 долларов.

8 Робот — кошачий туалет

Многие слышали о нашумевшем роботе «Litter – Robot», ухаживающем за кошками (в гигиеническом смысле). Модель за 350 долларов способна несколько дней подряд держать туалет вашего питомца в чистоте. Устройство абсолютно безопасно для кошки, и главная задача хозяев – это приучить питомца именно к роботу-туалету.

Подобные модели создаются для развития детей в техническом плане. К примеру, модель «HEXY» за 250 долларов ребёнок сможет собрать сам. Сборка робота не только проста и увлекательна, но и очень познавательна для малыша. В дальнейшем, управляя роботом или играя с ним, любознательные дети могут приобщиться к робототехнике.

10 Робот — таракан

Похожие на маленькие детские машинки, роботы-тараканы изобретены для избавления от настоящих тараканов. Как известно, эти насекомые склонны к «стадному» поведению, и микророботы, «пахнущие» как настоящие тараканы, заманивают их в специальные ловушки. На самом деле у подобных роботов большое будущее в санитарной обработке помещений от различного вида вредителей!
Как и было сказано в начале, робототехнику ждёт небывалый подъём, конечно, благодаря новейшим технологиям и научным разработкам. А значит, возрастающий спрос на домашних роботов – прямое следствие происходящего прогресса. Будем ждать новых помощников, которые когда-то были обитателями только научно-фантастических романов…