Четыре года назад в техническом университете имени П.О.Сухого педагоги и студенты решили создать механического робота. К реализации идеи пришли не сразу.
ПЕРВЫМ БЫЛ ЯША
— Изначально мы активно занимались созданием интеллектуальных систем. Писали программы для анализа изображений. Потом эти наработки эволюционировали в системы распознавания и классификаторы. С помощью специального софта компьютер мог, например, отличить ручку от чашки. Со временем попробовали применить это программное обеспечение в робототехнике, — вспоминает заведующий кафедрой "Информационные технологии" Константин Курочка.
Робот Яша
Студенты заинтересовались. Работа над первой машиной длилась пару месяцев. Робот получился массивным. Детали для него собирали из подручных материалов: детского конструктора и старого пластика. Раму сварили из алюминиевых уголков. В качестве электродвигателей для шасси использовали стеклоподъёмники от «Жигулей». Питаются они автомобильным аккумулятором. Колёса для робота позаимствовали от какой-то тележки. С ними, правда, вышел небольшой казус. Резина на покрышках источала настолько резкий запах, что её пришлось обернуть брезентовыми чехлами. Глаза роботу смастерили из недорогих веб-камер. Их оснастили дополнительными микроприводами. Так, чтобы «зрачки» могли двигаться в различных направлениях.
— Это относительно простое изделие предназначается в первую очередь для обучения студентов и решения задач, связанных с автоматизацией, — уточняет Константин Курочка. — В неказистой с виду машине установили не только видеокамеры, но и большое количество различных датчиков: гироскопических, ультразвуковых и измеряющих углы наклона.
Создатели робота дали ему имя — Яша. Сердцем машины стал микроконтроллер, программное обеспечение для которого студенты написали сами. Код на языке «С» насчитывает порядка десяти тысяч строк. Для непрофессиональных программистов софт достаточно ёмкий. Именно с его помощью прописано «поведение» машины. Причём, программа универсальная. Работает не только на Яше, но и на его младших «братьях». Трудился над ней ни один студент: программное обеспечение стало основой трёх дипломных работ.
Сейчас Яша может самостоятельно двигаться, объезжать препятствия в помещении и без посторонней помощи находить выход из него. Студенты не перестают экспериментировать, поэтому механизм постоянно совершенствуется. Последовавшие за Яшей машины уже не такие массивные. Некоторые из них сделаны из… старых офисных принтеров.
РОБОТ НЕ ИГРУШКА
Сейчас студенты практически отказались от полностью самодельных роботов. В них больше нет необходимости. Ведь в Китае уже производят недорогие конструкторы для изготовления роботов в домашних условиях. Стоят они от 100 до 300 долларов. В коробке — много мелких деталей и инструкция. Процесс сборки напоминает конструирование в Lego.
— Такие роботы лёгкие и небольшие по размерам. Сделаны в основном из пластика, идеально подходят для соревнований по робототехнике, — поясняет Константин Сергеевич. Кстати, его воспитанники уже участвовали в Roborace — гонках мобильных роботов, которые ежегодно проходят в Бресте на базе местного университета. Как и в настоящих гонках, здесь побеждают самые быстрые.
За несколько лет в лаборатории кафедры информационных технологий собрался целый парк самых разных роботов. Есть среди них и летающий дрон. Главный недостаток миниатюрной винтокрылой машины — хрупкость. Корпус сделан из китайского пенопласта и при падении легко ломается, как и пластиковые винты, поднимающие дрона в воздух. Поэтому студенты оснастили машину дополнительной защитой. Обычные пластиковые хомуты, установленные под двигателями, смягчают удар при неудачном приземлении.
Заведующий кафедрой "Информационные технологии" Константин Курочка показывает летающего дрона
Китайские запчасти не отличаются надёжностью и в плане электроники. Чаще всего сгорают микросхемы памяти, слетают прошивки. Но конструкторы продолжают закупать их: во-первых, недорого, во-вторых, электронику made in China можно перепрограммировать.
— А вот это — шагающий робот-паук. Его собирают и программируют студентки 3 курса, — демонстрирует очередную поделку Константин Сергеевич и тут же достаёт с полки механический манипулятор. Выглядит механизм футуристично. С его помощью студенты также обучаются программированию.
Робот-паук
«Полуфабрикатных» роботов в нашей стране пока не производят, хотя необходимая материальная база для этого есть на ряде белорусских предприятий.
СУПЕРКОМПЬЮТЕР И УМНЫЕ СВЕТОФОРЫ
Есть не сколько способов управления роботами. Один из самых распространённых — написать программу и загрузить её в систему машины. Дальше она действует автономно, а авторы при необходимости изменяют и совершенствуют софт. Также можно управлять роботом удалённо через радиосигнал, вайфай или блютуз. Необходимая для этого электроника устанавливается в машину и компьютер. Затем робот с помощью различных датчиков собирает необходимую информацию и отправляет её на компьютер для дальнейшего анализа.
Гоночный робот
Также есть возможность через ПК отправить роботу управляющую команду. Для обработки больших объёмов данных, по словам завкафедрой, в распоряжении студентов имеется суперкомпьютер. По сравнению с обычной настольной «персоналкой», конфигурация у него сверхмощная: установлено 32 процессора и 128 гигабайт оперативной памяти. В качестве операционной системы используется Ubuntu — одна из разновидностей Linux. Такая ОС от привычной Windows выгодно отличается открытым исходным кодом, который можно легко переписывать и видоизменять, более эффективно использовать ресурсы компьютера.
Сейчас студенты «политеха» работают над несколькими интересными проектами, связанными с роботами. Например, одну из машин обучают распознавать различные растения. Пока «ученик» практикуется на цитрусовых и уже научился отличать апельсин от лимона.
Блютуз модуль
Ещё один проект — создание программного обеспечения для интеллектуальных светофоров. С помощью минимального количества видеокамер и специальной программы светофор будет фиксировать интенсивность транспортного потока и количество пешеходов, ожидающих зелёного сигнала. Исходя из полученных данных, можно эффективно регулировать движение. Бета-версия программы для умного светофора уже написана. Сейчас её совершенствуют. Если работа окажется удачной, в следующем году она станет темой очередного дипломного проекта.
Михаил Шевелев
фото автора
«Советский район»
