Ћошарик-робот оживает за счЄт кинетической пам€ти





Ћошарик-робот оживает за счЄт кинетической пам€ти
¬ы в детстве мечтали, чтобы ваши игрушечные лошадки оживали под вашими прикосновени€ми и начинали двигатьс€ самосто€тельно? ј ведь это возможно (фото Hayes Raffle, Amanda Parkes).

"—обери себе робота!" Ц под таким девизом немало компаний предлагают электронные конструкторы на самый разный вкус. “олько рассчитаны они, как правило, на тинейджеров или реб€т постарше, а с иными и взрослый не сразу разберЄтс€. ћежду тем существует кибернетическа€ система, предназначенна€ дл€ детей от 5 лет. ѕростота еЄ использовани€ удивительно сочетаетс€ с широкими возможност€ми дл€ творчества.

»грушка эта сама по себе не нова€, родилась она в 2003 году. Ќо до сих пор ходила в лабораторных да выставочных образцах, совершенствовалась, обрастала дополнени€ми. —пециалисты еЄ хвалили, а что толку — испытать новинку могли лишь отдельные счастливчики, так или иначе св€занные с разработчиками. “еперь же этот конструктор стало возможным купить. „ем не повод дл€ знакомства?

Ќабор Topobo создали трое исследователей из медиалаборатории ћассачусетского технологического института (MIT Media Lab) — ’ейс —олос –аффл (Hayes Solos Raffle), јманда ѕаркес (Amanda J. Parkes) и ’ироси »сии (Hiroshi Ishii).

јмериканские изобретатели едва ли знакомы с анимационным прототипом своего робота Ц "Ћошариком" (на врезке) »вана ¬асильевича ”фимцева. Ќо сходство форм налицо. ѕравда, показанна€ тут конфигураци€ Topobo зовЄтс€ "лось", но это уже детали, ведь фантази€ сборщика почти не ограничена (фото с сайта mit.edu, кадр с сайта books.interros.ru).


јмериканские изобретатели едва ли знакомы с анимационным прототипом своего робота Ц "Ћошариком" (на врезке) »вана ¬асильевича ”фимцева. Ќо сходство форм налицо. ѕравда, показанна€ тут конфигураци€ Topobo зовЄтс€ "лось", но это уже детали, ведь фантази€ сборщика почти не ограничена (фото с сайта mit.edu, кадр с сайта books.interros.ru).

»з элементов Topobo можно собирать самых разнообразных роботов: от созданий, напоминающих реальных животных (собачек, крабов) до "фантазийных" монстров. √лавна€ же особенность системы — этих существ можно программировать на любые сложные движени€ без вс€кого компьютера.  ак? ќчень просто — своими руками. —екрет кроетс€ в моторчиках с так называемой кинетической пам€тью. ќднако, прежде чем разобратьс€ с еЄ работой, — немного предыстории.

»деологическим предшественником Topobo авторы системы считают робототехнический конструктор Lego Mindstorms в разработке которого, к слову, принимали самое непосредственное участие специалисты всЄ той же медиалаборатории ћассачусетского института (правда, то была друга€ команда).

¬ нынешнюю его версию (называемую NXT) вход€т центральный блок с электронными "мозгами", которые можно программировать через PC или Mac, сервоприводы, куча датчиков (контакта, звука, света, ультразвуковой сенсор), вс€ческие проводки и набор "кирпичиков", из которых можно собрать хоть андроида, хоть скорпиона, хоть лифт, хоть промышленный манипул€тор настольного масштаба.

Ёти роботы-игрушки можно собрать из набора Lego Mindstorms. ѕочти "суровый хай-тек"... (фотографии с сайта missouri.edu)


Ёти роботы-игрушки можно собрать из набора Lego Mindstorms. ѕочти "суровый хай-тек"... (фотографии с сайта missouri.edu)

Ѕазова€ программа, с помощью которой оживл€ют NXT-ботов, проста в обращении (интерфейс drag and drop), но если владелец набора желает пойти глубже — он может сам написать любой софт дл€ своего подопечного, воспользовавшись €зыками RCX Code, ROBOLAB, C++ и целым р€дом других.

 то будет возитьс€ со всем этим добром? явно не первоклашка. Ќо главна€ претензи€ со стороны ’ейса, јманды и ’ироси в отношении Mindstorms была даже не сложность в обращении (не столь уж и высока€), а некий разрыв между программированием виртуального бота на экране и результатом — действи€ми машинки на столе. Ёти два процесса были словно из разных вселенных. ¬едь сначала пользователю нужно было представить — чего он хочет, и "нарисовать" это, управл€€сь не с реальными, а с абстрактными объектами.

...а вот "животные", получающиес€ из Topobo, выгл€д€т более дружелюбными, что ли. ƒл€ дошкол€т Ц в самый раз (фотографии Hayes Raffle, Amanda Parkes).
...а вот "животные", получающиес€ из Topobo, выгл€д€т более дружелюбными, что ли. ƒл€ дошкол€т Ц в самый раз (фотографии Hayes Raffle, Amanda Parkes).

Ќаши же герои считали, что дл€ максимально интуитивного взаимодействи€ с роботом в него должен быть встроен "ос€заемый интерфейс". “о есть ребЄнок может попросту играть с "мишкой", "лошадкой" или "котиком" так, как он играет с обычными игрушками: переставл€€ своими руками их лапки или поворачива€ им голову.

ќсталось только сделать маленькое чудо — чтобы после такого пр€мого обучени€ игрушка сама пошла или выполнила набор действий, заданных своим хоз€ином.

—казано — сделано. Topobo — это робот, которого можно просто поводить по столу, последовательно шевел€ его ногами или другими част€ми тела, а затем, нажав кнопку, увидеть повтор всех этих движений. „то-то пошло не так, бот падает? Ѕерите игрушку в руки и повторите все па точнее. » будет вам развлечение, а детишкам — обучение через игру.

ƒавайте же познакомимс€ с начинкой Topobo поближе.

ѕравило программировани€ Topobo одно: крутите как хотите. ћожно получить отклик лишь от одной детали, а можно Ц от робота в целом. ¬ середине показан один из ранних образцов, внизу Ц почти серийный (фотографии Hayes Raffle, Amanda Parkes и Warren Packard/blog.wired.com).
ѕравило программировани€ Topobo одно: крутите как хотите. ћожно получить отклик лишь от одной детали, а можно Ц от робота в целом. ¬ середине показан один из ранних образцов, внизу Ц почти серийный (фотографии Hayes Raffle, Amanda Parkes и Warren Packard/blog.wired.com).

ѕомимо мелких вспомогательных деталей (типа питающих игрушку проводков от сетевого адаптера, проводов, переправл€ющих информацию между блоками и крепежа) конструктор состоит из элементов двух основных типов.

ѕервые называютс€ пассивными элементами, а дл€ краткости "пассивами" (Passive). Ёто совершенно инертные деталюшки разнообразной формы, из которых можно собирать различные фигурки, простыми движени€ми стыку€ пассивы между собой.

ѕассивы. ѕервые образцы выгл€дели просто, но их форма, напоминающа€ детальки пазла, позвол€ла создавать затейливые скульптуры (на врезке показан образец вовсе без электронной части, то есть без активов). ѕозже по€вились ещЄ более затейливые элементы разных цветов. ¬се они созданы методом трЄхмерной печати из пластика, как и корпуса активов: последние видны вместе с пассивами на снимках внизу (иллюстраци€ с сайта topobo.com, фотографии Hayes Raffle, Amanda J. Parkes, Hiroshi Ishii).
ѕассивы. ѕервые образцы выгл€дели просто, но их форма, напоминающа€ детальки пазла, позвол€ла создавать затейливые скульптуры (на врезке показан образец вовсе без электронной части, то есть без активов). ѕозже по€вились ещЄ более затейливые элементы разных цветов. ¬се они созданы методом трЄхмерной печати из пластика, как и корпуса активов: последние видны вместе с пассивами на снимках внизу (иллюстраци€ с сайта topobo.com, фотографии Hayes Raffle, Amanda J. Parkes, Hiroshi Ishii).

”злы второго типа называютс€ активными блоками или попросту "активами" (Active). Ёто части робота с сервомоторчиками внутри. ¬ них, как понимаете, — вс€ соль.

јктивы соедин€ютс€ с пассивами и между собой в любом сочетании. ѕри этом несколько активов ещЄ св€зываютс€ силовой и информационной сетью.  аждый актив содержит один моторчик, микросхему с пам€тью и высокоточный датчик угла поворота.

ѕервые Topobo были такими. Ћишь позже по€вилась окраска деталей во все цвета радуги, в числе прочего и дл€ того, чтобы было легче сортировать при сборке принципиально разные функциональные элементы (фотографии с сайта mit.edu).
ѕервые Topobo были такими. Ћишь позже по€вилась окраска деталей во все цвета радуги, в числе прочего и дл€ того, чтобы было легче сортировать при сборке принципиально разные функциональные элементы (фотографии с сайта mit.edu).

Ќа корпусе актива есть кнопка, переключающа€ его (а заодно и всего робота) между режимами записи и воспроизведени€. ѕри записи человек своими руками производит с ботом любые желаемые манипул€ции, а датчики в активах аккуратно записывают, как мен€етс€ угол поворота валов во времени.

ѕри воспроизведении все активы стартуют синхронно, и далее каждый начинает отрабатывать свою партию, хран€щуюс€ во встроенной пам€ти. ¬от, в общем-то, и всЄ (почти, так как позже мы скажем о более сложных действи€х).

јктив. ѕолный угол поворота вала составл€ет 170 градусов. ѕри записи датчик положени€ снимает показани€ 36 раз в секунду, а погрешность измерени€ позиции вала составл€ет менее одного градуса. ѕродолжительность записи Ц 34 секунды (фото Hayes Raffle, Amanda J. Parkes, Hiroshi Ishii).
јктив. ѕолный угол поворота вала составл€ет 170 градусов. ѕри записи датчик положени€ снимает показани€ 36 раз в секунду, а погрешность измерени€ позиции вала составл€ет менее одного градуса. ѕродолжительность записи Ц 34 секунды (фото Hayes Raffle, Amanda J. Parkes, Hiroshi Ishii).

Ќикакого внешнего программировани€ тут нет, и нет даже единой программы, котора€ описывала бы какой-либо танец робота.  аждый актив знает только последовательность собственных движений, но этого вполне достаточно, чтобы игрушка работала как единое целое.

«ато при таком подходе максимально упрощаетс€ перепрограммирование игрушки после того, как ребЄнок разобрал "лошадку" и "слепил" из тех же деталей конструктора "самоходное колесо". ќдно нажатие кнопки "запись/воспроизведение", пара перекатываний колеса вручную, и снова нажатие кнопки. » вот уже "луноход" осваивает просторы квартиры. “ретье нажатие всЄ той же кнопки останавливает машинку.

 стати, кнопка эта подсвечиваетс€ красным во врем€ записи и зелЄным при воспроизведении движений — не запутаешьс€.

Ќе только дети, но и люди постарше, пожалуй, не откажутс€ от экспериментов с этими "существами". ¬едь метод проб и ошибок так увлекателен (фото Warren Packard/blog.wired.com).
Ќе только дети, но и люди постарше, пожалуй, не откажутс€ от экспериментов с этими "существами". ¬едь метод проб и ошибок так увлекателен (фото Warren Packard/blog.wired.com).

„тобы ещЄ сильнее разнообразить возможности системы, спецы из ћассачусетса придумали особый тип активов, названных "королевами" (Queen).

Ёти активы, будучи соединЄнными информационной шиной сразу с несколькими активами обычными, могут управл€ть последними из своей пам€ти и даже напр€мую — при принудительном перемещении своего вала. “акое подражательство дарит роботу новые способности.


ƒальше пошли дополнени€ и усложнени€: скажем, возможность подключени€ к ботам проводных пультов Robo. ѕрограммирование игрушки с таким пультом осуществл€етс€ так же, как и раньше — простым воздействием на сочленени€ "зверька" руками. Ќо пульт позвол€ет записать четыре отдельные программы и потом воспроизводить их по желанию, или вмешиватьс€ в работу подопечного напр€мую.

ѕульт Remix, принцип работы "королевы", элемент "рюкзак" и пульт Robo Topobo (фотографии с сайта topobo.com).
ѕульт Remix, принцип работы "королевы", элемент "рюкзак" и пульт Robo Topobo (фотографии с сайта topobo.com).

ѕо€вилс€ ещЄ один тип деталей — "рюкзак" (Backpack), подключаемый при желании к активу. ¬ рюкзаке может содержатьс€ какой-нибудь датчик (скажем — внешнего освещени€) или дополнительна€ кнопка. ѕри помощи последней можно осуществл€ть модификацию ранее записанной программы (мен€ть размах движений и/или их скорость), а сенсор позволит создавать робота, чьи действи€ будут зависеть от внешнего освещени€.

Ќаконец, инженеры создали инструмент Remix, позвол€ющий программировать Topobo при помощи поворота простых колЄсиков и руко€ток.

¬ 2007-м Topobo завоевал титул "—амой играбельной робототехнической игрушки" на международном фестивале (и конкурсе) Robots at Play, проводимом в ƒании. “олько вот серийного производства этого маленького шедевра как не было, так и...

“еперь по€вилась надежда: умельцы из медиалаборатории объ€вили, что ограниченна€ парти€ конструкторов Topobo выставлена на продажу (их можно заказать, отправив запрос по электронной почте, указанной на сайте продукта).

Ќабор из сотен или даже тыс€чи частей Topobo Ц мечта юного фаната робототехники (фото curiouslee/flickr.com и с сайта mit.edu).
Ќабор из сотен или даже тыс€чи частей Topobo Ц мечта юного фаната робототехники (фото curiouslee/flickr.com и с сайта mit.edu).

—амый простой набор Experimenter состоит из 100 элементов, включающих 85 пассивов дев€ти форм и два простых актива. ÷ена такого комплекта составл€ет $499 (без учЄта доставки). ≈сть ещЄ комплект из 500 деталей (Workshop, $2499).

Ќу а за $4999 можно получить набор Classroom, состо€щий из 1000 элементов, в том числе 850 пассивов, 16 простых активов и 8 "королев" (с таким конструктором одновременно может заниматьс€ целый класс — по€сн€ют авторы системы). ѕлюс можно докупить сверх набора дополнительные активы (обоих видов) по $199 за штуку.

“ак что кибернетический "Ћошарик" понемногу, но идЄт в массы, а там, гл€дишь, и какой-нибудь промышленный гигант подт€нетс€.


 лючевые слова:
Topobo
Amanda Parkes
Raffle
деталей
системы
игрушки
набор элементов
медиа лаборатории
кнопка
программы
»гровые роботы
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

–оботы игрушки


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.