Создаем робота-андроида своими руками - Джон Ловин

Системы дистанционного управления и «присутствия» на летательных аппаратах также имеют достаточно длинную историю, правда, не такую долгую, как беспилотные аппараты. США использовали во 2-й Мировой войне дистанционно управляемые самолеты для полетов «камикадзе». Системы управления того времени, конечно, не идут ни в какое сравнение с современными совершенными устройствами. Эти системы были недостаточно и надежны, и чтобы точно пилотировать аппарат, пилоту приходилось визуально наблюдать за полетом.

Сегодня дистанционно управляемые летательные аппараты имеют видеокамеры, передающие изображение пилоту-оператору. Пилот может находиться в любой точке Земли. Подобные системы сегодня превратились в системы телеслежения на базе принципов виртуальной реальности.

Мы изготовим аэроробота – дирижабль с системой телеслежения. Я решил сделать аппарат легче воздуха, поскольку в сравнении с моделью самолета или вертолета он более безопасен, не производит шума, дешев и прост в изготовлении.

Дирижабли летают тихо, медленно, грациозно и «прощают» ошибки пилотирования. Основной причиной моего решения была безопасность. Если дирижабль столкнется с предметом или человеком, то он не сможет причинить ему какого-либо вреда. С другой стороны, самолет или вертолет могут быть опасны для человека (вращающийся винт самолета или вертолета может случайно стать смертельным оружием), когда полет совершается в непосредственной близости от людей.

Мы изготовим модель небольшого дирижабля с мягкой оболочкой (далее, просто «дирижабль» – прим. переводчика), предназначенного для полетов внутри помещения. Необходимо очень тщательно отнестись к подбору деталей конструкции, которые должны иметь исключительно малый вес. Подъемная сила дирижабля составляет около 6 унций. Это означает, что приемник радиоуправления, движитель, источник питания, ПЗС видеокамера и передатчик видеоизображения должны иметь вес, не превышающий 185 грамм. Ограничение очень строгое, но выполнимое.

Виды летательных аппаратов легче воздуха

Летательные аппараты легче воздуха составляют три категории: жесткие, полужесткие и нежесткие (с мягкой оболочкой). Оболочка жестких летательных аппаратов обычно сделана из легкого алюминия. Наиболее известными являются цепеллины.

Полужесткие аппараты имеют жесткую кабину, расположенную в килевой части аппарата. Мягкая оболочка, наполненная гелием, крепится сверху.

Наиболее известными сегодня являются аппараты нежесткого (мягкого) типа. Это и есть шары-дирижабли. Наиболее известными являются шары Goodyear, используемые в рекламных целях. Такой шар-дирижабль представляет собой мягкую оболочку, принимающую форму при заполнении гелием.

Системы дирижаблей

Наиболее часто дирижабли используются сегодня для наблюдения за ходом футбольных матчей с высоты птичьего полета. Также шары – дирижабли используются в рекламных целях.

Технология подобных аппаратов может показаться устаревшей, однако ученые и инженеры находят для них все новые применения. Например, в армии США используется аппарат SASS LITE (мини-система слежения и обнаружения одиночных объектов), которая используется для патрулирования границ. Недавно производитель объявил, что 90-футовый летательный аппарат можно также использовать и для коммерческих целей.

Шары, наполненные гелием, способны достигать верхних слоев стратосферы. Одна из компаний предложила создать летающую воздушную станцию на высоте более 30 км над Землей. По аналогии со спутником, с подобной станцией будет осуществляться телекоммуникационная связь. При этом стоимость подобной станции будет составлять 50 % от стоимости спутника, оснащенного аналогичным оборудованием.

Роботизованные системы и системы телеслежения устанавливаются на модели дирижаблей уже в течение ряда лет. Мы вкратце расскажем о двух проектах, одном от The Robot Group и другом от Berkley's WEB Blimp. Затем мы сосредоточимся подробно на установке простой системы телеслежения на модели дирижабля. В действительности система телеслежения представляет собой портативную, легкую беспроводную систему телевидеонаблюдения. Сенсорные системы обратной связи, типа датчиков прикосновения, имитирующих чувство осязания, которые необходимы для «реальной» системы телеслежения, не разработаны. Наша простая система передает изображение и звук. Пользователь или оператор могут управлять полетом дирижабля через систему радиоуправления.

The Robot Group – Остин, Техас

На модель дирижабля была установлена роботизованная система. The Robot Group из Остина, штат Техас продемонстрировала робот-дирижабль на первом фестивале Robofest осенью 1989 года. Я уверен, что роботизованные системы, установленные на дирижаблях, использовались и ранее в военных или научных целях, однако The Robot Group представила частные (не финансируемые правительством) исследования в этой области. The Robot Group продолжает развивать и совершенствовать роботизованные дирижабли. В 1991 году был представлен проект компьютеризованного дирижабля Mark III, использующий ультразвуковые датчики и нейронные сети в качестве системы навигации. Хотя система в общем не оправдала надежд разработчиков, ее функционирование можно признать вполне удовлетворительным.

У The Robot Group есть сайт в Интернете, который вы можете посетить и получить свежую информацию (электронный адрес в конце главы).

WEB Blimp – университет Беркли, Калифорния

Космический «собиратель» – это имя было дано системе телеслежения, размещенной на дирижабле, которая была разработана и изготовлена в университете Беркли, Калифорния, на факультете радиоэлектроники и вычислительной математики. Эти дирижабли можно представить «аватарами», или «небожителями», или, как я их предпочитаю называть, – «големами».

Группа из Беркли предприняла усилия по созданию системы телесного «перевоплощения». Настоящая система телесного «перевоплощения» требует комплексной системы сенсорной обратной связи от дирижабля «аватара» к оператору. В настоящее время система обратной связи включает передачу звука и изображения, а пользователь может управлять дирижаблем по радио.

Наиболее интересным в конструкции этого дирижабля является то, что он может управляться через сеть Интернет (отсюда его название – WEB Blimb, т. е. WEB дирижабль). Видеоизображение передается в сеть через видеокарту формата CU-SeeMe. WEB дирижабль доступен в сети через вебсайт Беркли (см. адрес доступа в конце главы).

Создание дирижаблей систем телеслеженияв виде «аватаров» и «големов»

Хорошо там, где нас нет! Роботизованные дирижабли или подобные конструкции имеют большое будущее в индустрии дистанционного наблюдения и телеслежения. Представьте, что вы хотите посмотреть несколько картин в Парижском Лувре, посетить Американский музей естественной истории в Нью-Йорке, затем оказаться в Смитсоньевском институте в Вашингтоне и, наконец, понаблюдать за пингвинами на Галапагосских островах. И условимся, что все путешествие должно занять пару часов.

Одним из способов совершить это в реальном времени – это использовать системы телеслежения. Однажды в будущем появятся телероботы, снабженные «зрением», которые смогут связаться по телефонному (или спутниковому) каналу с вашей домашней системой виртуальной реальности. Эти роботы будут расположены во многих интересных местах по всему земному шару.

Телероботы будут не только привязаны к Земле. Будут созданы роботы, находящиеся в космосе, под водой или летящие в воздухе. Проект Джейсона предполагает создание подводной системы научно-познавательных «приключений» для школьников. Через систему телекоммуникационной связи школьники смогут связаться с учеными, находящимися на далеком судне. Студенты смогут узнать о том, чем занимаются ученые, задать вопросы и иногда пилотировать TROV (средство передвижения, снабженное системой телеслежения), используя систему телекоммуникации.

Путешествие на Луну

Компания Lunacorp в Фэйрфаксе, штат Вирджиния, планирует запустить вездеход гражданского применения на Луну (см. рис. 14.1). Какую-то часть времени этот вездеход будет использоваться как система телеслежения с управлением с Земли (см. рис. 14.2). К сожалению, цена такого «вождения» высока и составляет примерно $7000 в час. Я не знаю как вы, а я бы пожертвовал $120, чтобы поездить на вездеходе по лунной поверхности в течение минуты.

Рис. 14.1 Вездеход Lunacorp

Рис. 14.2. Система телеслежения Lunacorp. Версия художника

Lunacorp планирует доставить вездеход на Луну в район моря Спокойствия. Но мы отклонились от нашей темы о дирижаблях.

Параметры дирижабля

Для эффективного использования в наземных системах телеслежения дирижабли должны удовлетворять нескольким критериям. Дирижабль должен быть абсолютно безопасен для окружающих людей. Дирижабли должны быть способны перемещаться по тем же направлениям, которые используют люди. ПЗС видеокамера должна находиться примерно на уровне глаз человека. Дирижабль должен без особых трудностей противостоять небольшому встречному ветру.