В начале ХХ века инженеры нашли способ автоматизировать однообразные и опасные для человека задачи. Первых роботов — простые манипуляторы или «электронную руку» на самоходной тележке — использовали для взаимодействия с радиоактивными элементами. Затем философы и фантасты стали размышлять об этике человекоподобных роботов. А в середине ХХ века появились первые военные роботы — проекты их разработок преследовали конкретные задачи и имели очень серьезное финансирование.
В определенном смысле, разработка любого современного учебного, развлекательного или бытового робота держится на трех «столбах» прошлого:
- гений инженеров;
- этика философов и фантастов;
- ультимативность военных.
Три фантастических закона робототехники, придуманные писателем Айзеком Азимовым и редактором Джоном Кемпбелом:
- Робот не может оказать вред человеку или бездействием допустить, чтобы человек получил вред.
- Робот должен выполнять приказы человека, если только приказы не противоречат Первому Закону.
- Робот должен беспокоиться о собственной безопасности в мире, которая не противоречит Первому и Второму Законам.
Признаки робота — автоматичность и движение
Ключевые признаки роботов:
- Запрограммированная модель выполняет прямые команды человека или самостоятельно решает определенные задачи.
- Модель передвигается в пространстве или перемещает реальные предметы.
Например, металлический манипулятор на автоконвеере — робот. Марсоход, который анализирует почву и питает себя солнечными батареями — робот. Уменьшенная копия популярного дроида «Звездных войн» SPHERO R2-D2 WHITE — тоже робот. Даже квадрокоптер — частный случай робота, потому что он автоматически стабилизируется в воздухе и переносит видеокамеру.
Как вы думаете, домашний компьютер можно считать роботом?
Робот конструктор
Роботы конструкторы — это набор деталей, микросхем и датчиков, которые собирают в интерактивные игрушки. Они движутся, издают звуки, реагируют на внешний мир, выполняют команды владельца и программируются. Например, один из вариантов сборки ULTIMATE V2.0 ROBOT KIT самостоятельно наливает лимонад в стакан из бутылки!
Развивающие наборы покупают детям от 3 (под присмотром родителей) и до 16 лет. Эти игрушки — наглядное подтверждение пользы логики, математики, механики и электроники.
Робот конструктор — игра интересная и детям, и родителям. Скорее всего, мама или папа незаметно для себя увлекутся собиранием модели и проведут вместе с ребенком много времени за изучением, моделированием и программирования конструктора.
Makeblock — популярный производитель роботов конструкторов. Конструкция деталей совместима с LEGO. Электроника работает на платформе Arduino (подмножество C/C++). Роботы питаются от пальчиковых батареек АА (хотя для сохранения среды лучше приобрести аккумулятор). Модели Makeblock мощностью 2,4 Гц используют в школах, кружках моделирования, программирования и робототехники.
Отдельного внимания заслуживает MAKEBLOCK XY-PLOTTER ROBOT KIT V2.0 — это плоттер, который «рисует» обычной ручкой (лайнером, карандашом) на бумаге. Плоттер может перенести любые контурные рисунки с компьютера при помощи программы mDraw или Benbox.
Руководят моделями голосом или движениями, пультом через инфракрасный порт или смартфоном через Bluetooth. Большинство моделей Makeblock оснащены ультразвуковым датчиком и датчиком прохождения по линии. Также бывают наборы с датчиками звука, света или температуры, гироскопами и потенциометрами.
Для смартфонов есть официальные приложения Makeblock. Они научат ребенка последовательности действий и алгоритмам, помогут усвоить базовый программный код. Есть и более функциональное приложение, но уже для персонального компьютера. Роботов программируют на базе графической программы SCRATCH. Производитель встроил в приложение понятные детям пошаговые уроки с постепенным повышением уровня сложности.
SCRATCH позволяет:
- создавать программы из простых графических блоков;
- создавать интерактивные проекты, в которых робот самостоятельно взаимодействует с миром;
- тестировать, сохранять и улучшать собственные проекты;
- перейти от графических блоков к коду, постепенно изучая полную версию ARDUINO, и подготовиться к программированию на C/C++.
Робот игрушка
Под роботами игрушками мы имеем в виду модели с электронной «начинкой» (а не только механикой), которые способны на автономные действия. Ребенок командует роботом игрушкой пультом, голосом или через приложение на смартфоне.
Почему-то большинство детей уверены, что робот должен быть человекоподобным. По меньшей мере, с головой и руками. И рынок предлагает устройства самых разных форм. Уже шла речь о копии дронов «Звездных войн». Есть гоночные цилиндры и умные шары. Есть самолеты, автомобили и лодки. Есть роботы похожие на промышленную технику.
https://youtu.be/Zi-5hbaGmuQ
В отличие от обычных игрушек, роботов оснащают процессором, памятью, двигателями и датчиками. Роботы работают от аккумуляторов или батареек. Некоторые модели выполняют более 100 функций:
- движутся по сложным траекториям;
- поддерживают равновесие;
- реагируют на окружающий мир и взаимодействуют с ним;
- проигрывают звуки и мелодии, подают световые сигналы.
Удивительно, но и в англо-, и в русскоязычном интернете большая путаница с определением и классификацией игрушечной электроники. Люди часто путают роботов игрушек с образовательными и развивающими моделям. Хотя, и здесь разница несколько размыта, так как при внимательном исследовании современного робота ребенок несомненно становится умнее.
«Крутые» модели взаимодействуют друг с другом, делают выводы из собственных действий, учатся новому и адаптируются под возможности владельца.
Согласно исследованию компании GfK Australia роботы входят в число самых популярных игрушек в мире.
Робот пылесос
Умный пылесос — робот, который позволяет очень занятым людям хоть немного побыть отчаянными лентяями. По крайней мере уборку пола он возьмет на себя.
Опыт подсказывает, что определенная доля людей скептически относится к роботам пылесосам. Но практика показывает их удобство и эффективность. В первые циклы устройство собирает достаточно много мусора со всех уголков жилья, а затем заполняется пылью значительно медленнее. То есть, это воплощение золотого правила: «Порядок легче поддерживать, чем наводить». К тому же, техника, в отличие от человека, никогда не откажется от уборки с предлогом: «Не очень грязно, а я так устал».
Роботы пылесосы покупают бизнесмены, пожилые люди, молодые семьи, холостые мужчины, люди с болезнями или травмами, а также «собачники» или «кошатники».
Обычно автоматическую уборку настраивают на время, когда никого нет дома. Умный пылесос самостоятельно просчитывает траекторию так, чтобы охватить весь пол. Он втягивает пыль и мусор, а некоторые модели даже делают влажную очистку поверхности и обработку дезинфицирующим ультрафиолетом. Датчики предупреждают столкновения с препятствиями. А еще роботы пылесосы самостоятельно возвращаются в док-станцию для подзарядки после завершения цикла уборки.
За один цикл (± 1,5 часа работы) умный пылесос неоднократно очищает каждый сантиметр пола. Благодаря маленькому размеру и щеткам, расположенным по краям корпуса, гаджет легко добирается под мебель и в углы.
Если надо чистить ковры, выбирайте модели мощностью от 60 Вт. Если помещение сильно загрязняется волосами, нитками или шерстью животных, приобретите пылесос с турбощёткой.
Почти каждый производитель пытается предложить дополнительные функции:
- сканирование помещений;
- голосовое управление;
- ограничение территории уборки;
- прямое управление со смартфона;
- режимы очистки с различной мощностью и траекторией движения;
- автоматическая настройка высоты пылесоса над уровнем пола;
- инфракрасные датчики уровня пола.
Кстати, если пылесос останавливается перед черными ковриками (потому что считает их обрывом), заклейте нижние инфракрасные датчики рядом с колесами белой бумагой, но убедитесь, что гаджет не упадет на лестнице (если они есть в зоне уборки).
Ухаживать за небольшим роботом пылесосом легко. Проверяйте устройство каждые 3-4 цикла и при необходимости очищайте. Пылесборник и фильтры легко снимать. Если фильтр разорвется — в продаже есть новые. Датчики и колеса достаточно протирать раз в месяц.
Вместо послесловия
Любая информация о роботах довольно быстро устаревает. Если вы хотите найти информацию от авангарда отрасли — гуглите запросы «DARPA» (раздел минобороны США), «Cyberdyne» (японский производитель экзоскелетов) и «Fanuc» (японский производитель промышленной автоматической техники). Как правило инновации «спускаются» в коммерцию только после проверки и оптимизации военными или промышленными компаниями-гигантами.
