Лошарик-робот оживает за счёт кинетической памяти
Собери себе робота! – под таким девизом много компаний предлагают электронные конструкторы на самый различный вкус. Лишь вычислены они, в большинстве случаев, на тинейджеров либо ребят постарше, а с иными и взрослый не сходу разберётся. В это же время существует кибернетическая совокупность, предназначенная для детей от 5 лет.
Простота её применения страно сочетается с широкими возможностями для творчества.
Игрушка эта сама по себе не новая, появилась она в 2003 году. Но до сих пор ходила в лабораторных да выставочных примерах, совершенствовалась, обрастала дополнениями. Эксперты её восхваляли, а что толку — испытать новинку имели возможность только отдельные счастливчики, так или иначе связанные с разработчиками.
Сейчас же данный конструктор произошло приобрести. Чем не предлог для знакомства?
Комплект Topobo создали трое исследователей из медиалаборатории Массачусетского технологического университета (MIT Media Lab) — Хейс Солос Раффл (Hayes Solos Raffle), Аманда Паркес (Amanda J. Parkes) и Хироси Исии (Hiroshi Ishii).
Американские изобретатели чуть ли привычны с анимационным прототипом собственного робота – «Лошариком» (на врезке) Ивана Васильевича Уфимцева. Но сходство форм налицо.
Действительно, продемонстрированная тут конфигурация Topobo зовётся «лось», но это уже подробности, поскольку фантазия сборщика практически не ограничена (фото с сайта mit.edu, кадр с сайта books.interros.ru).
Из элементов Topobo возможно собирать самых разнообразных роботов: от созданий, напоминающих настоящих животных (собачек, крабов) до «фантазийных» монстров. Основная же особенность совокупности — этих существ возможно программировать на каждые сложные перемещения без всякого компьютера. Как?
Весьма легко — собственными руками. Секрет кроется в моторчиках с так называемой кинетической памятью. Но, перед тем как разобраться с её работой, — мало предыстории.
Идеологическим предшественником Topobo авторы совокупности вычисляют робототехнический конструктор Lego Mindstorms (мы кратко упоминали его в этом материале), в разработке которого, к слову, принимали самое яркое участие эксперты всё той же медиалаборатории Массачусетского университета (действительно, то была вторая команда).
В нынешнюю его версию (именуемую NXT) входят центральный блок с электронными «мозгами», каковые возможно программировать через PC либо Mac, сервоприводы, куча датчиков (контакта, звука, света, ультразвуковой сенсор), набор кирпичиков и всяческие «проводки», из которых возможно собрать хоть андроида, хоть скорпиона, хоть лифт, хоть промышленный манипулятор настольного масштаба.
Эти роботы-игрушки возможно собрать из комплекта Lego Mindstorms. Практически «жёсткий хай-тек»… (фотографии с сайта missouri.edu)
Базисная программа, благодаря которой оживляют NXT-ботов, несложна в обращении (интерфейс drag and drop), но в случае если обладатель комплекта хочет пойти глубже — он может сам написать любой софт для собственного подопечного, воспользовавшись языками RCX Code, ROBOLAB, C++ и целым рядом вторых.
Кто будет копаться со всем этим добром? очевидно не первоклашка. Но основная претензия со стороны Хейса, Аманды и на данный момент в отношении Mindstorms была кроме того не сложность в обращении (не столь уж и высокая), а некоторый разрыв между программированием виртуального бота на экране и результатом — действиями машинки на столе.
Эти два процесса были как будто бы из различных вселенных. Так как сперва пользователю необходимо было представить — чего он желает, и «нарисовать» это, управляясь не с настоящими, а с абстрактными объектами.
…а вот «животные», получающиеся из Topobo, выглядят более дружелюбными, что ли. Для дошколят – в самый раз (фотографии Hayes Raffle, Amanda Parkes).
Отечественные же храбрецы думали, что для максимально интуитивного сотрудничества с роботом в него должен быть встроен «осязаемый интерфейс». Другими словами ребёнок может попросту играться с «мишкой», «лошадкой» либо «котиком» так, как он играется с простыми игрушками: переставляя собственными руками их лапки либо поворачивая им голову.
Осталось лишь сделать мелкое чудо — дабы по окончании для того чтобы прямого обучения игрушка сама отправилась либо выполнила комплект действий, заданных своим хозяином.
Сообщено — сделано. Topobo — это робот, которого возможно по столу, последовательно шевеля его ногами либо вторыми частями тела, а после этого, надавив кнопку, заметить повтор всех этих перемещений. Что-то пошло не так, бот падает?
Берите игрушку в руки и повторите все па правильнее. И будет вам развлечение, а детишкам — обучение через игру.
Давайте же познакомимся с начинкой Topobo поближе.
Правило программирования Topobo одно: крутите как желаете. Возможно взять отклик только от одной подробности, а возможно – от робота в целом.
В середине продемонстрирован один из ранних образцов, внизу – практически серийный (фотографии Hayes Raffle, Amanda Parkes и Warren Packard/blog.wired.com).
Кроме небольших запасных подробностей (типа питающих игрушку проводков от сетевого адаптера, проводов, переправляющих данные между блоками и крепежа) конструктор складывается из элементов двух главных типов.
Первые именуются пассивными элементами, а для краткости «пассивами» (Passive). Это совсем инертные деталюшки разнообразной формы, из которых возможно собирать разные фигурки, несложными перемещениями стыкуя пассивы между собой.
Пассивы. Первые образцы смотрелись легко, но их форма, напоминающая детальки пазла, разрешала создавать затейливые скульптуры (на врезке продемонстрирован пример вовсе без электронной части, другими словами без активов). Позднее показались ещё более затейливые элементы различных цветов.
Все они созданы способом трёхмерной печати из пластика, как и корпуса активов: последние видны вместе с пассивами на снимках внизу (иллюстрация с сайта topobo.com, фотографии Hayes Raffle, Amanda J. Parkes, Hiroshi Ishii).
Узлы второго типа именуются активными блоками либо попросту «активами» (Active). Это части робота с сервомоторчиками в. В них, как осознаёте, — вся соль.
Активы соединяются с пассивами и между собой в любом сочетании. Наряду с этим пара активов ещё связываются силовой и информационной сетью. Любой актив содержит один моторчик, микросхему с памятью и точный датчик угла поворота.
Первые Topobo были такими. Только позднее показалась окраска подробностей во все цвета радуги, в числе другого и чтобы было легче сортировать при сборке принципиально различные функциональные элементы (фотографии с сайта mit.edu).
На корпусе актива имеется кнопка, переключающая его (а заодно и всего робота) между режимами воспроизведения и записи. При записи человек собственными руками создаёт с ботом каждые желаемые манипуляции, а датчики в активах бережно записывают, как изменяется угол поворота валов во времени.
При воспроизведении все активы стартуют синхронно, и потом любой начинает отрабатывать собственную партию, хранящуюся во встроенной памяти. Вот, в неспециализированном-то, и всё (практически, поскольку позднее мы скажем о более сложных действиях).
Актив. Полный угол поворота вала образовывает 170 градусов. При записи датчик положения снимает показания 36 раз в секунду, а погрешность измерения позиции вала образовывает менее одного градуса.
Длительность записи – 34 секунды (фото Hayes Raffle, Amanda J. Parkes, Hiroshi Ishii).
Никакого внешнего программирования тут нет, и нет кроме того единой программы, которая обрисовывала бы какой-либо танец робота. Любой актив знает лишь последовательность собственных перемещений, но этого достаточно, дабы игрушка трудилась как единое целое.
Но при таком подходе максимально упрощается перепрограммирование игрушки по окончании того, как ребёнок разобрал «лошадку» и «слепил» из тех же подробностей конструктора «самоходное колесо». Одно нажатие кнопки «запись/воспроизведение», пара перекатываний колеса вручную, и опять нажатие кнопки. И вот уже «луноход» осваивает просторы квартиры.
Третье нажатие всё той же кнопки останавливает машинку.
Кстати, кнопка эта подсвечивается красным на протяжении записи и зелёным при воспроизведении перемещений — не запутаешься.
Не только дети, но и люди постарше, пожалуй, не откажутся от опытов с этими «существами». Так как способ ошибок и проб так увлекателен (фото Warren Packard/blog.wired.com).
Дабы ещё посильнее разнообразить возможности совокупности, спецы из Массачусетса придумали особенный тип активов, названных «королевами» (Queen).
Эти активы, будучи соединёнными информационной шиной сходу с несколькими активами простыми, смогут руководить последними из собственной памяти а также напрямую — при принудительном перемещении собственного вала. Такое подражательство дарит роботу новые свойства.
Дальше пошли усложнения и дополнения: скажем, возможность подключения к ботам проводных пультов Robo. Программирование игрушки с таким пультом осуществляется равно как и раньше — несложным действием на сочленения «зверька» руками. Но пульт разрешает записать четыре отдельные программы и позже воспроизводить их по желанию, либо вмешиваться в работу подопечного напрямую.
Пульт Remix, принцип работы «королевы», элемент «пульт» и рюкзак Robo Topobo (фотографии с сайта topobo.com).
Показался ещё один тип подробностей — «портфель» (Backpack), подключаемый при жажде к активу. В портфеле может находиться какой-нибудь датчик (скажем — внешнего освещения) либо дополнительная кнопка. При помощи последней возможно осуществлять модификацию ранее записанной программы (поменять размах перемещений и/либо их скорость), а сенсор разрешит создавать робота, чьи действия будут зависеть от внешнего освещения.
Наконец, инженеры создали инструмент Remix, разрешающий программировать Topobo при помощи поворота несложных колёсиков и рукояток.
В 2007-м Topobo завоевал титул «Самой играбельной робототехнической игрушки» на интернациональном фестивале (и конкурсе) Robots at Play, проводимом в Дании. Лишь вот серийного производства этого мелкого шедевра как не было, так и…
Сейчас показалась надежда: умельцы из медиалаборатории заявили, что ограниченная партия конструкторов Topobo выставлена на продажу (их возможно заказать, послав запрос по email, указанной на сайте продукта).
Комплект из сотен либо кроме того тысячи частей Topobo – мечта юного фаната робототехники (фото curiouslee/flickr.com и с сайта mit.edu).
Самый несложный комплект Experimenter складывается из 100 элементов, включающих 85 пассивов девяти форм и два несложных актива. Цена для того чтобы набора образовывает $499 (без учёта доставки). Имеется ещё набор из 500 подробностей (Workshop, $2499).
Ну а за $4999 возможно взять комплект Classroom, складывающийся из 1000 элементов, а также 850 пассивов, 16 несложных активов и 8 «королев» (с таким конструктором в один момент может заниматься целый класс — поясняют авторы совокупности). Плюс возможно докупить сверх комплекта дополнительные активы (обоих видов) по $199 за штуку.
Так что кибернетический «Лошарик» понемногу, но идёт в веса, а в том месте, смотришь, и какой-нибудь промышленный гигант подтянется.
