Знайомтеся: Роботіні, Змеелок-3, Турист і Амур виручать вас в будь-якій ситуації на Землі і на Марсі - прилетять, приповзуть, приїдуть.
Багато хто вважає, що робототехніка - конструювання та виготовлення роботів самих різних конструкцій - доля лише небагатьох професіоналів. Однак виставка-презентація досягнень в області робототехніки, мехатроніки і приладобудування, що проходила в рамках III Міжнародного форуму «Роботи-2012» в Московському державному університеті приладобудування і інформатики (МДУП) 23-24 листопада 2012 року, доводить протилежне. Представлені на ній робототехнічні конструкції - розробки студентських і навіть шкільних колективів - нітрохи не поступаються багатьом виробам колективів інженерів провідних фірм світу, а в чомусь їх і перевершують. Адже фантазія хлопців, для яких технічна творчість стає справою всього життя, воістину безмежна.
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
<
>
Описати в одній короткій замітці всі представлені на виставці конструкції, звичайно ж, неможливо. Тому познайомимося лише з деякими розробками, які здалися найбільш цікавими автору цих рядків (і будемо сподіватися, що творці інших роботів на нас не ображаються) ...
Автономний робот лабораторії робототехніки Московського інституту електроніки і математики Національного дослідницького університету Вища школа економіки (МІЕМ НДУ ВШЕ)
Цей робот на колісній візку задуманий як автономно діюча конструкція, призначена для переміщення по пересіченій місцевості, пошуку різних об'єктів і їх транспортування. Робот управляється з ПК на базі операційної системи Лінукс, де можуть бути запущені дві окремі програми. Серверний компонент дозволяє давати роботу різні завдання, виконувати його тестування і реалізує інші технічні функції. А далі робот самостійно виконує завдання, орієнтуючись на місцевості за допомогою лазерного далекоміра на базі ігрового контролера (сенсора) Kinect від Microsoft. (Контролер Kinect призначений для ігрової приставки Xbox 360 і забезпечує, при його «штатному» використанні, розпізнавання в тривимірному просторі положення тіла і рухів грає.) Інша програма - клієнт дозволяє оператору дистанційно керувати роботом: за допомогою відеокамери контролера Kinect і мікрофона оператор бачить і чує, що відбувається, а також може передавати свій голос за допомогою вбудованих в робота аудіоколонок.
«Турист» для походів по Марсу, «баггі» підвищеної прохідності і «роботи-павуки»
Поки, на жаль, марсіанські простори досліджують лише закордонні «Спірити» і «Курьозіті». Однак і в Росії є свої розробки таких роботів-розвідників далеких планет. Одна з них - робот «Турист» (телекерований Робот-Дослідник Сухопутних Територій), створений в МДУП в рамках міжнародної дослідницької програми «МАРС-500» Інституту медико-біологічних проблем РАН і Європейського космічного агентства. Робот «Турист» хоча і не потрапив на Марс, але успішно використовувався як прототип марсохода при імітації марсіанських досліджень. В ході цих експериментів робот «Турист» переміщувався по пило-піщаному грунту, що імітує поверхню Марса, проводив різноманітні вимірювання температури, вологості, тиску, газового складу атмосфери і передавав дані на борт «спускається», а також за допомогою дистанційно керованого оператором (наглядачем ситуацію через встановлену на роботі відеокамеру) маніпулятора - «руки» -збирає «зразки» і встановлював на поверхні «Марса» різні стаціонарні датчики.
Інша цікава розробка Міжнародної лабораторії «Сенсорика» - чотириколісний автономний робот «Амур». Він оснащений кольоровим аналогової відеокамерою з системою оцифровки зображення, сонаром (звуколокатором) і системою управління моторами коліс на базі нетбука. Дистанційне керування роботом здійснюється по бездротовому каналу Wi-Fi на відстані до 100 метрів. Система розпізнавання який надходить з відеокамери зображення заздалегідь встановлених на навколишні предмети колірних міток дозволяє роботу «Амур» орієнтуватися в просторі (наприклад, в приміщенні), відшукувати двері, обходити перешкоди і т.д.
Всюдихідний колісний робот «Розвідник», також розроблений в МДУП, покликаний виконувати дещо інші завдання. Це - «баггі» підвищеної прохідності, який може пересуватися по будь-якому ґрунті, снігу і льоду, а також через перешкоди (наприклад, кам'яні уламки). «Розвідник» теж управляється за допомогою бездротової технології Wi-Fi і за допомогою вбудованої відеокамери передає оператору зображення всього, що робот «бачить» перед собою.
Втім, як усім відомо, колісні рушії, навіть найдосконаліші, все ж поступаються по прохідності крокуючим конструкціям. Тому для реальних застосувань в складних умовах (наприклад, при пошуку постраждалих під час землетрусів або при дослідженні гористій місцевості) кращими, мабуть, виявляться крокуючі роботи. Два таких «восьминога», чимось нагадують павуків, були представлені на стенді Політехнічного коледжу №39.
Робот-змія і «танцюючий» маніпулятор
Крокувати, їздити на колесах ... Є і ще один спосіб пересування по землі, в різних звивистих, вузьких норах і трубах: повзання. Але для цього конструкція робота повинна бути особливою. На манер кільчастого хробака, такий робот складається з безлічі шарнірно зчленованих сегментів, і його «тіло» згинається подібно до змії.
Саме так повзає робот «Змеелок-3», представлений Центральним науково-дослідним і дослідно-конструкторським інститутом робототехніки і технічної кібернетики (ЦНДІ РТК). Його оснащення - 30 сервоприводів, що забезпечують вигини «тіла» і за рахунок цього - рух зі швидкістю до 0,5 м / с по поверхнях з нахилом до 30 градусів, а також відеокамера, яка передає на комп'ютер оператора кольорове зображення.
А ось інша розробка ЦНДІ РТК - маніпулятор «Шия», побудований за тими ж принципами, нагадує кобру, танцюючу під музику заклинателя змій. Його призначення - допомагати у виконанні різних технологічних операцій (огляд об'єктів, їх транспортування, складальні операції та ін.) В небезпечних для людини умовах - в космосі, в зараженій середовищі, в ядерному реакторі і ін. Головна його відмінність від звичайного маніпулятора - «руки »полягає в набагато більшій кількості ступенів свободи (грубо кажучи - можливих для даної конструкції різних напрямків поворотів, нахилів та інших змін конфігурації). Якщо звичайний маніпулятор має, як правило, 2-3 зчленування, в яких допускається поворот і нахил, то маніпулятор «Шия» може згинатися майже як завгодно, практично під будь-якими кутами, а значить, зможе «пролізти» навіть у вузький звивистий «прохід» між різними об'єктами-перешкодами і доставити в потрібне місце відеокамеру або робочий інструмент. Саме за таку велику кількість ступенів свободи і «надгнучкість» подібні системи отримали назву «гіперізбиточних».
«... а мне летать охота!»
Але ж можна не тільки їхати, ходити або повзати. Можна - літати! Цей принцип знайшов втілення в конструкціях четирехвінтових безпілотних літаючих роботів, розроблених МДУП. Півторакілограмових гелікоптер управляється по радіо і оснащений камерою з високою роздільною здатністю, яка записує відео на вбудований накопичувач інформації.
... і вчитися
А ось робот з ім'ям Robotino (від якого прямо-таки «віє» італійським колоритом), представлений міжнародною лабораторією «Сенсорика», не просто здатний автономно переміщатися в будь-яких напрямках на трьох колесах-роликах, а й дає можливість вчитися створювати подібні конструкції. Фактично це - базова робототехническая система для вивчення і розробки власних конструкцій учнями університетів і коледжів. Тому робот Robotino складається з типових модулів (електроприводів, відеокамери, різних датчиків), які можна відключати / підключати незалежно.
Двигун - без статора
Нарешті, ще одна розробка, з якої хотілося б познайомити читачів, - це бесстаторний електродвигун, представлений на стенді молодіжної науково-дослідної лабораторії Дитячого молодіжного центру «Сокільники».
Всі знають, що звичайний електродвигун містить у своїй конструкції два електромагніту - нерухомо закріплений статор і обертовий всередині нього ротор. Саме взаємодія магнітних полів, створюваних обмотками ротора і статора, породжує обертання. Але і статор, і ротор є важкі та громіздкі пакети феромагнітних пластин з цілою купою електропроводів, намотаних на них, і це аж ніяк не сприяє компактності двигунів.
На відміну від традиційного електродвигуна, безроторний мотор Дитячого молодіжного центру «Сокільники» заснований на застосуванні ефекту Біффельда-Брауна. Даний ефект заснований на виникненні іонного вітру поблизу вістря електрода, що знаходиться під високою напругою: як відомо, на такому вістря напруженість електричного поля максимальна, виникає коронний розряд, іонізує прилеглий повітря, і потоки цих іонів створюють потік повітря. Він дуже слабкий, але достатній, щоб, наприклад, підняти в повітря легку конструкцію з фольги і тонких паличок - «іоноліт». А якщо такі електроди розташувати горизонтально на роторі у вигляді легкої циліндричної рамки, то іонний вітер призведе такий ротор в обертання. Потужність подібного двигуна, правда, невелика.
Може бути, деякі з описаних конструкцій здадуться комусь занадто простими. Але це - перші кроки студентів і школярів в такій складній, але багатообіцяючою сфері діяльності, як робототехніка. І цілком може статися, що вже через кілька років ми побачимо створених ними роботів, які за своїми можливостями «заткнуть за пояс» японські та американські конструкції, такі знамениті сьогодні.
Фото автора.
На фото: 1. Емблема міжнародного форуму «Роботи-2012». 2. Створювати роботів під силу кожному - за допомогою конструктора Lego Mindstorms NXT. 3. Автономний робот лабораторії робототехніки МІЕМ НДУ ВШЕ (перехресна стереопара, інструкція по перегляду в Інтернет-журналі «Світ 3D» ). 4. Робот «Турист» - прототип марсохода (перехресна стереопара). 5. Автономний робот «Амур» - «жовтий чемоданчик» з «оком» - відеокамерою. 6. Робот-всюдихід "Розвідник" долає перешкоду (перехресна стереопара). 7. «Роботи-павуки», розроблені в Політехнічному коледжі №39 (перехресна стереопара). 8. Робот «Змеелок-3» дійсно нагадує змію (перехресна стереопара). 9. Маніпулятор, який має сім ступенів свободи: в кожному з трьох зчленувань допускається поворот і нахил, а для кінцевого інструмента - обертання (рис. З «Вікіпедії» ). 10. Маніпулятор «Шия» має набагато більше число ступенів свободи і завдяки цьому може згинатися практично під будь-якими кутами. 11. Літаючі четирехвінтовие безпілотники на стенді МДУП (перехресна стереопара). 12. Робот в польоті (перехресна стереопара). 13. Навчальний робот Robotino (праворуч) і його «молодший побратим», оснащений сонаром (зліва) (перехресна стереопара). 14. Безроторний двигун на ефекті Біффельда-Брауна.
