Занимательная анатомия роботов
Шрифт:
Каждый может внести свой вклад в эту важнейшую государственную проблему. Вы сами видите, как велико здесь поле деятельности и как интересна любая задача.
На занятиях кружка радиоэлектроники автор этой книги задал ребятам вопрос: если бы мы с вами занялись конструированием человекоподобного робота, то какими электронными системами вы бы его оснастили? И вот пятеро мальчиков ответили, что кроме общепринятых систем зрения, слуха, осязания они бы оснастили робота следующими устройствами:
1. Аварийной системой, останавливающей
2. Системой «веди меня» – если робота взять за руку и потянуть, он пойдёт за вами.
3. Системой различения команд, подаваемых голосом: «Иди», «Стой», «Здравствуй», реагирующей на звучание букв «и», «о», «а», отличающихся своими частотами.
4. Системой поворачивания головы робота на появившийся звуковой сигнал.
5. Системой «кивок» – робот доброжелательно кивает, когда с ним кончают говорить.
6. Системой движения губ робота и изменения свечения ламп во рту робота в такт с его речью.
7. Инфракрасными локаторами, предохраняющими робота от столкновения с препятствием.
8. Системой, обеспечивающей физкультурную зарядку робота – цикл различных движений по определённой программе.
9. Системой «настроение робота», изменяющей активность его движений, издающей «смех», когда он доволен, и «унылое ворчание» – когда недоволен.
10. Игрой в «крестики и нолики» на груди – экране робота.
11. Системой танца робота от низкочастотного ритма или различного сочетания музыкальных тонов.
12. Кроме игры в «крестики и нолики» на груди робота можно установить бегущие огни, загорающиеся в такт с музыкой.
Ребята тут же набросали структурные схемы предлагаемых ими систем робота и даже позаботились о микроэлектронном выполнении всех предлагаемых устройств. Они, конечно, фантазёры, эти ребята, но если задуматься, то среди их предложений – экспромтов есть кое – что любопытное и, возможно, полезное и для самых настоящих промышленных роботов.
Разве не заслуживает внимания «аварийная система», останавливающая робота при возгласах «Ой» и «Аи». Ведь современный робот – манипулятор – это далеко не безопасный объект. А физзарядка робота по определённой программе – в ней тоже есть рациональное зерно. Такую зарядку есть смысл проделывать и настоящим роботам в порядке контроля жизнедеятельности и чёткости работы всех его систем перед тем, как приступить к настоящей работе. Это как бы встроенная система контроля роботоспособности всех систем робота.
Разве это не интересно! Вы чувствуете, какое поле деятельности открывается перед каждым, кто заинтересуется, а ещё лучше – увлечётся проблемой роботизации.
Итак, переходим к главной части нашей книги – моделированию различных робототехнических систем и пожелаем читателям больших творческих успехов в этой интереснейшей и важной области деятельности.
2.
Бионика – стержень робототехники
Если роботы первою поколения, похожие на бесчувственные часовые механизмы, известны человечеству с давних времён, то роботы второго и третьего поколений смогли появиться лишь в XX веке, вслед за выдающимися достижениями современной науки и техники. Своим существованием они обязаны бионике и кибернетике. Эти науки создали научный фундамент для построения мыслящих машин высших поколений.
Необходимость приспособления (адаптации) роботов к изменяющимся условиям внешней среды потребовала разработки для них органов чувств, аналогичных человеческим: слуха, зрения, осязания. Здесь конструкторы вынуждены были обратиться за консультацией к природе, создавшей у живых существ самые разнообразные органы чувств.
Цель бионики (так называется эта сравнительно новая наука) – перенесение в технику принципов действия систем, управляющих живыми организмами.
За время развития жизни на Земле в процессе естественного отбора природа создала массу замечательных образцов живых «инженерных систем». Многие изобретения природы заимствовались людьми для создания конструкций ещё в древности. Так, древние арабские врачи, изучая глаз человека, создали линзы – подобие хрусталика глаза. Великий русский учёный Н. Е. Жуковский, исследовав полет птиц, разработал теорию подъёмной силы крыла и современную аэродинамику. Таких примеров – множество.
Учёным – бионикам принадлежит идея использования биоэлектрических сигналов мышц для управления. С давних времён люди искали способы вернуть руку тем, кто её лишился. И это удалось сделать нашим советским учёным. Они использовали биотоки мышц. Известно, что, когда человек двигает рукой или ногой, в его мышцах возникают биотоки. Появляющиеся в мышцах биопотенциалы можно снять с помощью электродов и усилить. Первую модель искусственной руки, управляемой биопотенциалами, изготовили в СССР в 1957 году. В 1960 году в Москве на Конгрессе по автоматическому управлению 15 – летний мальчик, у которого не было кисти руки, взял протезом кусок мела и написал на доске ясно и чётко: «Привет участникам Конгресса!». Протезом его кисти управляли биотоки мышц.
Искусственная рука, созданная советскими учёными, вернула к труду уже сотни людей как в СССР, так и за рубежом. Глава английских медиков доктор Р. Джонс сказал: «Русские достигли огромного прогресса в электронной физиологии». Приобрела лицензию на советскую биоэлектрическую руку и Канада. Писатель Дж. Олдридж назвал это изобретение уроком гуманизма, который оставит глубокий след во многих сердцах.
Итак, несмотря на слабость биотоков, усилитель мышечной энергии можно наделить богатырской силой.