Робототехника

В этом модуле вы узнаете:

• какие специалисты точно нужны для создания роботов и как с ними работать;
• как выбирают, из чего сделать робота;
• почему без математики робот не сможет перемещаться;
• кто учит роботов «ходить» и «видеть».

Команда робототехников: основные участники

В первом модуле курса мы говорили о том, что робота вполне можно сделать самостоятельно, были бы подручные материалы и толика вдохновения. В разработке промышленных, военных и других сложных роботов этого недостаточно, здесь нужны квалифицированные инженеры разной специализации.

Конкретный состав команды зависит от задачи. В несложных проектах какой-то специалист может и не потребоваться; бывает и так, что один инженер выполняет две-три роли. Когда же речь идет о строительстве марсохода, команда нужна большая, и специалистов одного профиля может быть несколько.

В этом модуле мы поговорим о том, какие специалисты нужны в команде, которая строит современного гибридного робота.

Как называют специалиста	Что он делает
Инженер-мехатроник	Подбирает размеры и конструкцию отдельных элементов робота, а также материалы, из которых должны быть изготовлены детали.
Инженер-математик	Выбирает математические модели, которые помогут роботу собирать информацию об окружающем мире, анализировать ее и действовать в соответствии с ней.
Инженер-программист	Создает алгоритмы, по которым робот взаимодействует с окружающей средой.
Инженер-электроник	Отвечает за подбор микроконтроллеров, плат, проводов, блоков питания и других электронных элементов.

Теперь расскажем подробнее о каждом из этих инженеров.

Математики

Робот-пылесос, марсоход Curiosity и футуристичные микродроны, опыляющие растения вместо пчел, — всем им приходится исследовать новое пространство, будь то квартира, поля вокруг фермы или кратер чужой планеты. Такие роботы должны уметь самостоятельно изучать местность, создавать ее карты и выбирать оптимальные маршруты для перемещения.

Ведь что знает о вашей комнате робот-пылесос, который вы только что достали из коробки, зарядили и торжественно выпустили в мир, полный пыли, крошек, кошачьей шерсти и разнообразных опасностей — от ножки стола до озадаченных домашних животных? Почти ничего, кроме, может быть, данных о некотором ближайшем окружении. Здесь на помощь приходит математика, а точнее — графы. Не пугайтесь, вы уже видели их на схеме линий метро. Граф — это набор соединенных точек: благодаря линиям мы можем найти оптимальный путь между точками. С помощью графов навигатор в вашей машине умеет строить кратчайший маршрут.

Робот-пылесос, ловко уворачиваясь от кошки и ножек стола, тоже записывает данные о местности в виде графа: отдельные объекты становятся точками — вершинами графа, а переходы от одной точки к другой — ребрами. При этом ребро можно построить только тогда, когда переход из одной вершины в другую совершен (до этого момента робот «не знает» о существовании ребра). Так он и ползает деловито по ребрам между вершинами, пока не приберет всю квартиру. Информация о пройденных ребрах и вершинах остается в памяти, так что по второму кругу на одном месте убирать он не будет.