Существуют различные точки зрения на то, как должны быть устроены Интеллектуальные Транспортные Системы (ИТС). Но, пожалуй, функционирование ИТС вряд ли возможно без Центров Обработки Данных (ЦОД). Какими должны быть эти ЦОД примерно понятно: раз ИТС - "интеллектуальная" система, то и её ЦОД тоже должен быть интеллектуальным. Интеллект - понятие относительное, но в данном случае и с этим более-менее ясно: степень интеллектуальности ЦОД зависит от сложности транспортной обстановки на территории, которую он обслуживает. И, вероятнее всего, все согласятся, что самая сложная транспортная обстановка - в Москве, и, следовательно, ЦОД для её ИТС должен быть самым "навороченным".
Что такое интеллект? Это способность к мышлению. Для высокоинтеллектуального ЦОД это означает возможность получения как можно больших объёмов целевой информации, а также наличие как можно более современных и мощных программно-аппаратных средств для её обработки. В случае с Москвой, в частности, иной подход означал бы бессмысленно потраченные средства, ибо слишком уж тяжела транспортная ситуация, чтобы её можно было разрулить чисто косметическими методами. Поэтому серьёзными выглядят некоторые намерения властей: в частности, оснастить транспортные средства приборами ГЛОНАСС. Представим, что каждый автомобиль в Москве оснащен системой спутниковой навигации и постоянно передаёт свои координаты (из которых видны скорость и маршрут движения) в ЦОД, который, в свою очередь, "помнит", на каком участке дороги какой дорожный знак, светофорный объект и т. п. Первое, что приходит в голову: такой ЦОД сразу "узнает" о каждом конкретном автомобиле, какие правила он нарушает, после чего буквально завалит автовладельцев штрафными квитанциями. Для некоторых лихачей (а таких в Москве многие тысячи) количество штрафных квитанций очень быстро перейдёт в такое качество, что от автолюбительства придётся отказаться. В деле самоокупания Центру Обработки Данных помогут и подключенные к нему многочисленные стационарные и мобильные видеокамеры, документирующие нарушение ПДД, а также способные распознавать наличие пробок и другие экстремальные ситуации, позволяя ЦОДу реагировать на них (например, вызывать "скорую" на место тяжелой аварии и т. п.). Здесь надо понимать, что такой мощный ЦОД не ограничится чисто автомобильными проблемами: его вычислительных мощностей хватит и на то, чтобы наблюдать за пешеходами на основе базы фотопортретов, например, разыскиваемых лиц - за рубежом о такой практике говорят много. Не исключено, что ИТС сможет решить и проблему т. н. "пограничных состояний", фиксируя через видеокамеры и другие технические средства неровный характер вождения автомобиля или агрессивное поведение водителя. Обнаружив ту или иную неадекватность, ЦОД ИТС сможет автоматически направить такого водителя на более тщательную психиатрическую экспертизу (если это будет предписано законом - возможно, даже, специальным законом об интеллектуальных транспортных системах).
Еще больше информации на данную тему содержит телеграм-канал «Человекоподобные роботы: технологии и рынки».
Что такое интеллект? Это способность к мышлению. Для высокоинтеллектуального ЦОД это означает возможность получения как можно больших объёмов целевой информации, а также наличие как можно более современных и мощных программно-аппаратных средств для её обработки. В случае с Москвой, в частности, иной подход означал бы бессмысленно потраченные средства, ибо слишком уж тяжела транспортная ситуация, чтобы её можно было разрулить чисто косметическими методами. Поэтому серьёзными выглядят некоторые намерения властей: в частности, оснастить транспортные средства приборами ГЛОНАСС. Представим, что каждый автомобиль в Москве оснащен системой спутниковой навигации и постоянно передаёт свои координаты (из которых видны скорость и маршрут движения) в ЦОД, который, в свою очередь, "помнит", на каком участке дороги какой дорожный знак, светофорный объект и т. п. Первое, что приходит в голову: такой ЦОД сразу "узнает" о каждом конкретном автомобиле, какие правила он нарушает, после чего буквально завалит автовладельцев штрафными квитанциями. Для некоторых лихачей (а таких в Москве многие тысячи) количество штрафных квитанций очень быстро перейдёт в такое качество, что от автолюбительства придётся отказаться. В деле самоокупания Центру Обработки Данных помогут и подключенные к нему многочисленные стационарные и мобильные видеокамеры, документирующие нарушение ПДД, а также способные распознавать наличие пробок и другие экстремальные ситуации, позволяя ЦОДу реагировать на них (например, вызывать "скорую" на место тяжелой аварии и т. п.). Здесь надо понимать, что такой мощный ЦОД не ограничится чисто автомобильными проблемами: его вычислительных мощностей хватит и на то, чтобы наблюдать за пешеходами на основе базы фотопортретов, например, разыскиваемых лиц - за рубежом о такой практике говорят много. Не исключено, что ИТС сможет решить и проблему т. н. "пограничных состояний", фиксируя через видеокамеры и другие технические средства неровный характер вождения автомобиля или агрессивное поведение водителя. Обнаружив ту или иную неадекватность, ЦОД ИТС сможет автоматически направить такого водителя на более тщательную психиатрическую экспертизу (если это будет предписано законом - возможно, даже, специальным законом об интеллектуальных транспортных системах).
Еще больше информации на данную тему содержит телеграм-канал «Человекоподобные роботы: технологии и рынки».
РЕТРОСПЕКТИВА
КОНСТРУИРУЕМ РОБОТА. ДОМАШНИЙ РОБОТ ИЗ РАССКАЗОВ ШЕКЛИ И АЗИМОВА — СВОИМИ РУКАМИ. Сама того не подозревая, группа «ВИА ГРА» внесла большой вклад в популяризацию робототехники в нашей стране. Их полное зажигательных движений высгупление на презентации, устроенной в Москве фирмой Sony, помогло оценить совершенство не менее захватывающего танца группы роботов QRIO (рис. 1).
Рис. 1. Богатая хореография андроида «Кьюрио», имеющего рост 58 см и вес 7 кг, обеспечивается 38-ю сервомоторами: он может относительно быстро передвигаться, безопасно для себя падать, самостоятельно вставать после падения, брать предметы, подниматься по небольшой лестнице и держать равновесие, стоя на одной ноге
Но к теме «женщины и роботы» мы еще не раз вернемся, а сейчас поговорим о том, что конструирование роботов-андроидов, подобных японским — дело не такое уж недоступное простому радиолюбителю, как и общение с солистками «Виагры». Причем результат этого конструирования привлечет такое внимание общественности, что дело обязательно будет сопровождаться, как и в вышеописанном случае, присутствием знаменитостей и начальства. Так, «технологическое шоу» на медицинскую тему устроил для Комитета Сената США по проблемам пожилых людей руководитель исследовательской лаборатории Intel Proactive Health Research. В числе многих интеллектуальных приспособлений для ухода за стариками и больными сенаторам и прессе были продемонстрированы возможности робота-медсестры Перл (рис. 2).
Рис. 2. Робот-медсестра Перл, ростом 120 см — совместная разработка четырех университетов, уже используемая в домах престарелых. Среди выполняемых ею задач — сопровождение пожилых людей
Уже знакомый нам робот QRIO знает более 60 тыс. слов на разных языках мира, слушается команд и может задавать вопросы, в зависимости от ситуации, обладая навыками адаптивного поведения; выражает эмоции с помощью разноцветных огоньков, жестов и слов, узнает людей по лицу и голосу. Но когда неспециализированая пресса описывает сенсационные возможности зарубежных роботов — будь то андроиды, киберсобаки или робот-акула, она не говорит о главном: что технологии, придающие этим роботам столь экзотические свойства, в большинстве случаев не являются военной или коммерческой тайной. Более того: почти все эти технологии присутствуют и в нашей стране. И более того: почти все они совершенно легально присутствуют на рынке в виде коммерческих продуктов, готовых стать компонентами интеллектуальных домашних роботов.
Рис. 3. На примере работы модуля ZN-Face III (фирма ZN Vision Technologies AG), снабженного системой оптических фильтров для распознавания имитации внешности показано, как путем «захвата в сеть» происходит распознавание лица при измененных мимике, позе и масштабе
Правда, все это стоит денег: например, программное обеспечение, которое позволит роботу распознавать лица и фразы гостей и членов семьи, говорить с ними по-русски или по-украински, пока еще нельзя за 100 рублей купить у пиратов. Но в Москве и других городах СНГ есть фирмы, продающие это ПО для решения разных производственных и служебных задач (рис. 3), и уж его адаптация к домашнему роботу — это как раз дело радиолюбителя. Что касается денег, то не будем забывать, что среди наших радиолюбителей уже есть довольно обеспеченные люди.
Почему, кстати, применительно к конструированию роботов мы говорим о радиолюбителях? По праву преемственности: с одной стороны, под словом «радиолюбитель» традиционно понимается конструктор различных оригинальных радиоэлектронных устройств. С другой, радиолюбители — это еще и люди, работающие в радиоэфире, то есть специализирующиеся в вопросах телекоммуникаций и радиосвязи. А это сегодня ключевые моменты в роботостроении, особенно мобильная связь, включающая передачу видеоизображений. То есть то, без чего робот становится просто игрушкой. Впрочем, и игрушки сегодня непростые: по данным «БИКИ», радиоуправляемые автомобили фирмы Nikko начинают оснащаться встроенной видеокамерой. Но, с другой стороны, разве не игрушкой выглядит видеокроулер промышленного назначения, изображенный на рис. 4?
Рис. 4. Видеокроулер Rover (фирма Everest VIT), предназначенный для инспекций трубопроводов диаметром 100-1520 мм и длиной до 200 м; система включает устройство дистанционного управления скоростью, направлением движения, фокусировкой камеры, освещением объекта контроля, а также устройство автоматической подачи видеокабеля
Опять же, авиамодель тоже многие считают игрушкой. Но вот на специализированных выставках некоторые фирмы считают не лишним выставить на стенде беспилотный вертолет или самолетик, как бы подтверждающий уровень фирмы в области систем беспроводного управления и мобильной передачи данных (рис. 5).
Рис. 5. Система управления малогабаритным беспилотным вертолетом «Сова» (ЗАО «Спецкомплектприбор») позволяет осуществлять управление им от обычного сотового телефона и вести аппарат по маршруту в заданную точку на удалении до 30 км за счет приемника спутниковой навигации. В качестве целевого оборудования на вертолете предусмотрена установка камер видимого и ИК диапазонов
Мобильная видеосвязь мало-помалу входит в профессиональный сектор, заявляя о себе все новыми и новыми стандартами. Но для радиолюбителей это пока Terra Incognita, хотя нет сомнений, что они разберутся с этим так же, как в свое время разобрались с радиоуправлением моделями. Сегодня такие сложные устройства, как дальномеры, системы навигации, смарт-антенны применяются в той или иной индустрии. Однако зачем заранее принижать уровень самодеятельных конструкторов, считая, что они не смогут собрать сложный интеллектуальный механизм на основе индустриальных, хотя пока и дорогостоящих компонентов? Давайте расскажем о том, как работают эти компоненты, а затем уж люди пусть сами решают. В конце концов, уровень доходов в СССР тоже не всем позволял покупать дорогие радиодетали сразу — но люди копили на них деньги, а, скопив, стремились на улицу Горького в магазин «Пионер». Потому, в том числе, что это их увлечение поддерживалось соответствующими журналами. А сегодня найдутся и спонсоры, понимающие, что эффектно действующий робот — лучший информационный повод для приезда телевизионщиков (как было в вышеприведенном случае с QRIO). Дефицит новизны в построении видеоряда может быть устранен как раз с помощью робототехнических конструкций. Вот уже в одном из последних клипов «Любэ» мелькает радиоуправляемый самолетик. А жанр «Бои роботов» на основе самодеятельных конструкций — один из популярнейших на телевидении Запада.
Вообще, надо определиться с понятием «робот». Дело в том, что оно на редкость относительное: в известном смысле, по отношению к безопасной бритве электробритва — это робот. Сегодня известны роботы-саперы, управляемые человеком, но по сравнению с будущими интеллектуальными роботами-саперами, которые смогут полностью исключить гибель взрывотехников, самостоятельно обезвреживая взрыватели, нынешние роботы-саперы покажутся вовсе не роботами. О робототехнике говорят и применительно к классическим андроидам и к интеллектуальным зданиям. Есть и учебные модульные роботы (рис. 6). И создается впечатление, что имеет место элементарное жонглирование словами — как по Глебу Жеглову: «авиамодель», она же «беспилотный самолет», она же «летающий робот». Но разница, конечно, есть и поэтому вопросам терминологии роботостроения мы уделим самое серьезное внимание.
Рис. 6. Учебные модульные роботы, разработанные студентами кафедры проблем управления МИРЭА; в составе серии - робот, оснащенный системой распознавания образов
Вынесенный в заголовок термин «домашний робот» — понятие еще более относительно и многогранное, поскольку добавляется богатство толкований слова «дом», особенно учитывая стремительное развитие среды обитания человека. Сегодня понятие «домашний робот» включает в себя диапазон от умного холодильника, пополняющего запас продуктов по Интернету, до игрушечной киберкошки для успокоения нервов. Но представьте, что вы — герой рассказа Роберта Шекли «Особый старательский» и мечтаете о подводной ферме в Атлантике, где будете разводить макрелей (что само по себе не такая уж фантастика). В этом случае начинающему рыбоводу не обойтись без универсального подводного робота, чьи прототипы создаются уже сегодня (рис. 7). К слову сказать, подводные роботы, в том числе российские — пример применения многих компонентов — например, белые светодиоды там используются для подсветки при подводной видеосъемке. Не говоря уже о моторчиках, датчиках и прочем.
Рис. 7. Подводная платформа фирмы Cybernetix, оснащенная телескопической мачтой для ТВ-наблюдения и управляемая по двунаправленному низкоскоростному акустическому каналу, поддерживающему скорость обмена данными до 200 бит/с; видеоданные передаются по высокоскоростному акустическому каналу со скоростью 30 кбит/с
А если вы плантатор (что опять же в нашей стране, возможно, станет реальностью), вам понадобятся роботы-секьюрити для охраны урожая от набегов — но при этом не нарушая «Три Закона Роботехники» Айзека Азимова. Впрочем, о боевых роботах (рис. 8) мы будем говорить особо: тема эта насколько интересная, насколько и сложная, учитывая требования национальных законодательных актов — о необходимой обороне и т. п.
Здесь сразу вспоминаются интеллектуальные летающие роботы из рассказа Шекли «Страж-птица». И на эту тему есть множество интересных соображений, высказываемых на интернет-форумах авиамоделистов. Эти соображения мы обсудим позже, а сейчас, в контексте разговора, выделим следующие: где брать компоненты и какие на них цены.
Как сказано в фильме «Начальник Чукотки», цены — они разные. Тем не менее, все они подчиняются закону перехода количества в качество. То есть компоненты, постепенно осваиваемые индустриальным сектором, становятся все более крупносерийными, а следовательно — более доступными по цене. К тому же, в России идет и процесс импортозамещения, когда многое начинает разрабатываться и производиться нашими фирмами — хотя, с учетом глобализации, все меньше различий между «резидентами» и «нерезидентами». Важнее другое — тенденции. Рынок самодеятельного конструирования современных устройств обозначил себя настолько отчетливо, что появились готовые конструкторские наборы. Процесс работы с одним из наиболее известных показан на рис. 9.
Рис. 8. Дистанционно управляемые роботы фирмы Northrop Grumman предназначены для выполнения всевозможных боевых задач, имея для этого самые разные приспособления — вплоть до дробовиков 12-го калибра
Рис. 9. Конструктор фирмы Lego, с помощью которого можно собрать и запрограммировать действующие на основе несложных датчиков модели роботов — шагающего, колесного, имитирующего элементы «умного дома» и промышленного производства и т. д.
Рис. 10. Бортовой компьютер робота «Песчаная буря», изготовленный на основе внедорожника Hummer Институтом робототехники, находящимся в составе Университета им. Карнеги Меллона, использовал для обработки поступающей информации ПО, оптимизированное с помощью Intel VTune Performance Analyzer
Рис. 11. Передатчик ALV-1000T (фирма «Альтоника») для передачи видеосигнала в полосе частот 2400-2483,5 МГц на дальность до 1500 м (с направленной антенной); скорость передачи — 5-6 кадр/с
Рис. 12. Процессорный модуль Trizeps-IV на основе Intel XScale PXA270 с тактовой частотой 520 МГц будет, в числе прочего, содержать интерфейс камеры и микрофонные входы
Но это уровень, скорее, младшего возраста — хотя эти конструкторы достаточно популярны, и ничто не мешает российским электронным фирмам освоить этот перспективный рынок, начав разрабатывать и выпускать на основе радиокомпонентов более сложные конструкторы робототехнического направления. На что здесь ориентироваться?
Давайте разберемся. Обратим для начала внимание на такую деталь: роботы из упомянутого конструктора Lego задуманы как полностью автономные. Ребенок программирует такого робота, а дальше он действует исключительно под управлением датчиков. Этот же принцип был взят за основу организаторами знаменитой гонки беспилотных автомобилей по пустыне Мохаве в 2004 г. Машинам задавались ориентиры, а дальше они опирались только на свои сенсоры, электронные карты и мощь бортовых компьютеров. Гонка эта выявила бездну проблем и показала, что полностью автономным роботу быть еще рановато. При этом одна из самых успешных машин-участников гонки (рис. 10) позволила корпорации Intel, чье оснащение там использовалось, сделать нужные выводы применительно к своей технической политике, сконцентрированной сейчас на разработке беспроводных сетей.
То есть, без дистанционного управления и контроля обойтись все же трудно. На российском рынке сегодня в этой области предлагается много интересного. В частности, нет недостатка в системах передачи видеосигнала по радиоканалу. Один из таких передатчиков показан на рис. 11 (приемник имеет практически такой же вид).
Бортовое компьютерное оснащение — то самое «железо», где наибольший простор для технического творчества: компоновка, разъемы, корпуса и пр. Современная микроэлектроника позволяет творить во множестве направлений. Для примера, на рис. 12 изображено семейство модулей Trizeps фирмы Keith & Koep (размер платы — 36,7 х 67,8 мм), применяемых, в числе прочего, в мобильных базовых станциях, переносных терминалах для обмена данными, системах наблюдения и контроля. На момент подготовки этого материала на рынок готовился выйти модуль Trizeps V с теми же габаритами.
Рис.13. а) Бескорпусная черно-белая видеокамера PVCB-0121 с объективом (фирма Polyvision) с разрешением 420 твл, фокусным расстоянием 3,6 мм, габаритами 32 х 32 х 35 мм;
Рис.13. б) Цветная влагозащищенная видеокамера PVCW-0125 (фирма Polyvision) с разрешением 460 твл, фокусным расстоянием 3,6 мм, габаритами 19 (диаметр) х 63 мм;
Рис.13. в) Беспроводная стандарта 802.11b/g компактная сетевая камера BL-CЗО (фирма Panasonic) с дистанционно управляемым поворотным устройством и встроенным датчиком движения
Видеокамеры — это «глаза» в системе электронного зрения робота, и чем полнее эти глаза будут имитировать человеческие, тем совершеннее будет и зрение робота. Видеокамеры есть на рынке как самые простые и недорогие, так и оснащенные системами автофокусировки, стабилизации изображения, панорамирования, компенсации засветки, функцией «день-ночь», цветокоррекцией, трансфокацией, фильтрами и массой других вещей, улучшающих качество изображения. Но, конечно, тракт электронного зрения робота состоит не только из видеокамер, в нем много чего еще от осветительных приборов до систем захвата и сопровождения цели. Все это мы обсудим именно применительно к роботостроению (а не к видеонаблюдению, скажем, о чем уже много написано в специальных журналах). Приведем на рис. 13 для примера несколько видеокамер.
Рис. 14. Линейный стабилизатор Shock Absorber (фирма Filmotechnic) со стабилизированной панорамной головкой позволяет осуществлять съемку с транспортных средств в движении в условиях неровной дороги, волн, вибрации, толчков и т. п.
Впрочем, возможно, кто-то захочет собрать робота-монстра и ему понадобится оснащение камер для профессиональной видеосъемки (рис. 14).
Короче говоря, обо всем этом и еще о многом, интересном с точки зрения роботостроения, как промышленного, так и самодеятельного мы будет искать ответы на них. Вопросы могут быть самые неожиданные, поскольку робототехника — область наибольших неожиданностей, пример одной из которых мы напоследок приведем. Оказывается, российскому роботостроению — уже более 100 лет. В начале XX века капитан Сергей Ульянин разработал разведывательный воздушный змей (то есть, образно говоря, дистанционно управляемый робот), способный осуществлять аэрофотосъемку. Последователи же Ульянина, юные российские змеенавты, думают теперь об оснащении своих воздушных змеев телерадиоаппаратурой. Так что сообщество наше значительно больше, чем кажется на первый взгляд. Барсуков А. П., журнал РАДИОЛЮБИТЕЛЬ № 5-6, 2004 г.
КОНСТРУИРУЕМ РОБОТА. ДОМАШНИЙ РОБОТ ИЗ РАССКАЗОВ ШЕКЛИ И АЗИМОВА — СВОИМИ РУКАМИ. Сама того не подозревая, группа «ВИА ГРА» внесла большой вклад в популяризацию робототехники в нашей стране. Их полное зажигательных движений высгупление на презентации, устроенной в Москве фирмой Sony, помогло оценить совершенство не менее захватывающего танца группы роботов QRIO (рис. 1).
Но к теме «женщины и роботы» мы еще не раз вернемся, а сейчас поговорим о том, что конструирование роботов-андроидов, подобных японским — дело не такое уж недоступное простому радиолюбителю, как и общение с солистками «Виагры». Причем результат этого конструирования привлечет такое внимание общественности, что дело обязательно будет сопровождаться, как и в вышеописанном случае, присутствием знаменитостей и начальства. Так, «технологическое шоу» на медицинскую тему устроил для Комитета Сената США по проблемам пожилых людей руководитель исследовательской лаборатории Intel Proactive Health Research. В числе многих интеллектуальных приспособлений для ухода за стариками и больными сенаторам и прессе были продемонстрированы возможности робота-медсестры Перл (рис. 2).
Уже знакомый нам робот QRIO знает более 60 тыс. слов на разных языках мира, слушается команд и может задавать вопросы, в зависимости от ситуации, обладая навыками адаптивного поведения; выражает эмоции с помощью разноцветных огоньков, жестов и слов, узнает людей по лицу и голосу. Но когда неспециализированая пресса описывает сенсационные возможности зарубежных роботов — будь то андроиды, киберсобаки или робот-акула, она не говорит о главном: что технологии, придающие этим роботам столь экзотические свойства, в большинстве случаев не являются военной или коммерческой тайной. Более того: почти все эти технологии присутствуют и в нашей стране. И более того: почти все они совершенно легально присутствуют на рынке в виде коммерческих продуктов, готовых стать компонентами интеллектуальных домашних роботов.
Правда, все это стоит денег: например, программное обеспечение, которое позволит роботу распознавать лица и фразы гостей и членов семьи, говорить с ними по-русски или по-украински, пока еще нельзя за 100 рублей купить у пиратов. Но в Москве и других городах СНГ есть фирмы, продающие это ПО для решения разных производственных и служебных задач (рис. 3), и уж его адаптация к домашнему роботу — это как раз дело радиолюбителя. Что касается денег, то не будем забывать, что среди наших радиолюбителей уже есть довольно обеспеченные люди.
Почему, кстати, применительно к конструированию роботов мы говорим о радиолюбителях? По праву преемственности: с одной стороны, под словом «радиолюбитель» традиционно понимается конструктор различных оригинальных радиоэлектронных устройств. С другой, радиолюбители — это еще и люди, работающие в радиоэфире, то есть специализирующиеся в вопросах телекоммуникаций и радиосвязи. А это сегодня ключевые моменты в роботостроении, особенно мобильная связь, включающая передачу видеоизображений. То есть то, без чего робот становится просто игрушкой. Впрочем, и игрушки сегодня непростые: по данным «БИКИ», радиоуправляемые автомобили фирмы Nikko начинают оснащаться встроенной видеокамерой. Но, с другой стороны, разве не игрушкой выглядит видеокроулер промышленного назначения, изображенный на рис. 4?
Опять же, авиамодель тоже многие считают игрушкой. Но вот на специализированных выставках некоторые фирмы считают не лишним выставить на стенде беспилотный вертолет или самолетик, как бы подтверждающий уровень фирмы в области систем беспроводного управления и мобильной передачи данных (рис. 5).
Мобильная видеосвязь мало-помалу входит в профессиональный сектор, заявляя о себе все новыми и новыми стандартами. Но для радиолюбителей это пока Terra Incognita, хотя нет сомнений, что они разберутся с этим так же, как в свое время разобрались с радиоуправлением моделями. Сегодня такие сложные устройства, как дальномеры, системы навигации, смарт-антенны применяются в той или иной индустрии. Однако зачем заранее принижать уровень самодеятельных конструкторов, считая, что они не смогут собрать сложный интеллектуальный механизм на основе индустриальных, хотя пока и дорогостоящих компонентов? Давайте расскажем о том, как работают эти компоненты, а затем уж люди пусть сами решают. В конце концов, уровень доходов в СССР тоже не всем позволял покупать дорогие радиодетали сразу — но люди копили на них деньги, а, скопив, стремились на улицу Горького в магазин «Пионер». Потому, в том числе, что это их увлечение поддерживалось соответствующими журналами. А сегодня найдутся и спонсоры, понимающие, что эффектно действующий робот — лучший информационный повод для приезда телевизионщиков (как было в вышеприведенном случае с QRIO). Дефицит новизны в построении видеоряда может быть устранен как раз с помощью робототехнических конструкций. Вот уже в одном из последних клипов «Любэ» мелькает радиоуправляемый самолетик. А жанр «Бои роботов» на основе самодеятельных конструкций — один из популярнейших на телевидении Запада.
Вообще, надо определиться с понятием «робот». Дело в том, что оно на редкость относительное: в известном смысле, по отношению к безопасной бритве электробритва — это робот. Сегодня известны роботы-саперы, управляемые человеком, но по сравнению с будущими интеллектуальными роботами-саперами, которые смогут полностью исключить гибель взрывотехников, самостоятельно обезвреживая взрыватели, нынешние роботы-саперы покажутся вовсе не роботами. О робототехнике говорят и применительно к классическим андроидам и к интеллектуальным зданиям. Есть и учебные модульные роботы (рис. 6). И создается впечатление, что имеет место элементарное жонглирование словами — как по Глебу Жеглову: «авиамодель», она же «беспилотный самолет», она же «летающий робот». Но разница, конечно, есть и поэтому вопросам терминологии роботостроения мы уделим самое серьезное внимание.
Вынесенный в заголовок термин «домашний робот» — понятие еще более относительно и многогранное, поскольку добавляется богатство толкований слова «дом», особенно учитывая стремительное развитие среды обитания человека. Сегодня понятие «домашний робот» включает в себя диапазон от умного холодильника, пополняющего запас продуктов по Интернету, до игрушечной киберкошки для успокоения нервов. Но представьте, что вы — герой рассказа Роберта Шекли «Особый старательский» и мечтаете о подводной ферме в Атлантике, где будете разводить макрелей (что само по себе не такая уж фантастика). В этом случае начинающему рыбоводу не обойтись без универсального подводного робота, чьи прототипы создаются уже сегодня (рис. 7). К слову сказать, подводные роботы, в том числе российские — пример применения многих компонентов — например, белые светодиоды там используются для подсветки при подводной видеосъемке. Не говоря уже о моторчиках, датчиках и прочем.
А если вы плантатор (что опять же в нашей стране, возможно, станет реальностью), вам понадобятся роботы-секьюрити для охраны урожая от набегов — но при этом не нарушая «Три Закона Роботехники» Айзека Азимова. Впрочем, о боевых роботах (рис. 8) мы будем говорить особо: тема эта насколько интересная, насколько и сложная, учитывая требования национальных законодательных актов — о необходимой обороне и т. п.
Здесь сразу вспоминаются интеллектуальные летающие роботы из рассказа Шекли «Страж-птица». И на эту тему есть множество интересных соображений, высказываемых на интернет-форумах авиамоделистов. Эти соображения мы обсудим позже, а сейчас, в контексте разговора, выделим следующие: где брать компоненты и какие на них цены.
Как сказано в фильме «Начальник Чукотки», цены — они разные. Тем не менее, все они подчиняются закону перехода количества в качество. То есть компоненты, постепенно осваиваемые индустриальным сектором, становятся все более крупносерийными, а следовательно — более доступными по цене. К тому же, в России идет и процесс импортозамещения, когда многое начинает разрабатываться и производиться нашими фирмами — хотя, с учетом глобализации, все меньше различий между «резидентами» и «нерезидентами». Важнее другое — тенденции. Рынок самодеятельного конструирования современных устройств обозначил себя настолько отчетливо, что появились готовые конструкторские наборы. Процесс работы с одним из наиболее известных показан на рис. 9.
Но это уровень, скорее, младшего возраста — хотя эти конструкторы достаточно популярны, и ничто не мешает российским электронным фирмам освоить этот перспективный рынок, начав разрабатывать и выпускать на основе радиокомпонентов более сложные конструкторы робототехнического направления. На что здесь ориентироваться?
Давайте разберемся. Обратим для начала внимание на такую деталь: роботы из упомянутого конструктора Lego задуманы как полностью автономные. Ребенок программирует такого робота, а дальше он действует исключительно под управлением датчиков. Этот же принцип был взят за основу организаторами знаменитой гонки беспилотных автомобилей по пустыне Мохаве в 2004 г. Машинам задавались ориентиры, а дальше они опирались только на свои сенсоры, электронные карты и мощь бортовых компьютеров. Гонка эта выявила бездну проблем и показала, что полностью автономным роботу быть еще рановато. При этом одна из самых успешных машин-участников гонки (рис. 10) позволила корпорации Intel, чье оснащение там использовалось, сделать нужные выводы применительно к своей технической политике, сконцентрированной сейчас на разработке беспроводных сетей.
То есть, без дистанционного управления и контроля обойтись все же трудно. На российском рынке сегодня в этой области предлагается много интересного. В частности, нет недостатка в системах передачи видеосигнала по радиоканалу. Один из таких передатчиков показан на рис. 11 (приемник имеет практически такой же вид).
Бортовое компьютерное оснащение — то самое «железо», где наибольший простор для технического творчества: компоновка, разъемы, корпуса и пр. Современная микроэлектроника позволяет творить во множестве направлений. Для примера, на рис. 12 изображено семейство модулей Trizeps фирмы Keith & Koep (размер платы — 36,7 х 67,8 мм), применяемых, в числе прочего, в мобильных базовых станциях, переносных терминалах для обмена данными, системах наблюдения и контроля. На момент подготовки этого материала на рынок готовился выйти модуль Trizeps V с теми же габаритами.
Рис.13. а) Бескорпусная черно-белая видеокамера PVCB-0121 с объективом (фирма Polyvision) с разрешением 420 твл, фокусным расстоянием 3,6 мм, габаритами 32 х 32 х 35 мм;
Рис.13. б) Цветная влагозащищенная видеокамера PVCW-0125 (фирма Polyvision) с разрешением 460 твл, фокусным расстоянием 3,6 мм, габаритами 19 (диаметр) х 63 мм;
Рис.13. в) Беспроводная стандарта 802.11b/g компактная сетевая камера BL-CЗО (фирма Panasonic) с дистанционно управляемым поворотным устройством и встроенным датчиком движения
Видеокамеры — это «глаза» в системе электронного зрения робота, и чем полнее эти глаза будут имитировать человеческие, тем совершеннее будет и зрение робота. Видеокамеры есть на рынке как самые простые и недорогие, так и оснащенные системами автофокусировки, стабилизации изображения, панорамирования, компенсации засветки, функцией «день-ночь», цветокоррекцией, трансфокацией, фильтрами и массой других вещей, улучшающих качество изображения. Но, конечно, тракт электронного зрения робота состоит не только из видеокамер, в нем много чего еще от осветительных приборов до систем захвата и сопровождения цели. Все это мы обсудим именно применительно к роботостроению (а не к видеонаблюдению, скажем, о чем уже много написано в специальных журналах). Приведем на рис. 13 для примера несколько видеокамер.
Впрочем, возможно, кто-то захочет собрать робота-монстра и ему понадобится оснащение камер для профессиональной видеосъемки (рис. 14).
Короче говоря, обо всем этом и еще о многом, интересном с точки зрения роботостроения, как промышленного, так и самодеятельного мы будет искать ответы на них. Вопросы могут быть самые неожиданные, поскольку робототехника — область наибольших неожиданностей, пример одной из которых мы напоследок приведем. Оказывается, российскому роботостроению — уже более 100 лет. В начале XX века капитан Сергей Ульянин разработал разведывательный воздушный змей (то есть, образно говоря, дистанционно управляемый робот), способный осуществлять аэрофотосъемку. Последователи же Ульянина, юные российские змеенавты, думают теперь об оснащении своих воздушных змеев телерадиоаппаратурой. Так что сообщество наше значительно больше, чем кажется на первый взгляд. Барсуков А. П., журнал РАДИОЛЮБИТЕЛЬ № 5-6, 2004 г.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.