Что же такое Робот?

1. Так что же такое Робот?

В  современном мире цивилизованного человека на каждом шагу может ожидать встреча с роботами. Никого не удивляет ползающий по квартире робот-пылесос, на автомобилях и самолетах автопилот-робот ведет управление по круиз-контролю, готовят пищу робот-хлебопечка и робот-мультиварка.

Что же такое робот? В какой же момент наши добрые помощники пылесос, автомобиль, кофеварка так поумнели, что превратились из просто агрегатов в наших интеллектуальных друзей? Чем отличается робот от неробота?

Как можно научиться управлять роботом и что нужно знать, чтобы самому сделать робота?

2. Когда робот становится роботом

Вы конечно видели игрушки с дистанционным управлением.
Возьмем к примеру обычную радиоуправляемую машинку — это точно не робот: она ездит вперёд-назад и поворачивает, только после того как на пульте нажмут рычажок в нужную сторону.

Так является ли такая радиоуправляемая машинка роботом? Строго говоря, нет. Хотя команды движения и приходят на машинку по радиоканалу, но никакой логики там не обрабатывается.

А например, управляемый с пульта или планшета квадрокоптер, уже может считаться полноценным роботом.

Как вы думаете, почему?

Наверное, потому, что на борту квадрокоптера стоит чип-микрокропроцессор и в нём, по заранее разработанной и загруженной в запоминающее устройство программе, идет анализ полученных команд, рассчитываются изменения скорости вращения моторов и происходит постоянное сравнение текущих параметров с появляющимися препятствиями и помехами при порывах ветра.

3. Для чего роботу контроллер

А пылесос? Когда он становится роботом? Обычный просто работающий пылесос будет долго шуметь стоя на одном месте, если его никто никуда не тянет за шланг.

Но робот-пылесос в виде «таблетки» не нуждается ни в чьём понукании — он сам переползает от одной стены до другой по комнате, причем так хитро, что умудряется пройти над каждым кусочком пола не более чем 2-3 раза. Как это он делает? Откуда робот пылесос берёт координаты, чтобы запомнить свой путь? Ведь он не имеет навигатора, чтобы узнавать свое положение по глобальной системе координат GPS, он просто отсчитывает шаги и запоминает направление, рассчитывая куда ему ползти. 
Дело в том, что, как и в коптере, так и в роботе-пылесосе есть датчики обратной связи.

При вращении колеса центральный процессор получает данные о величине угла поворота и выстраивает траекторию движения, учитывая препятствия в помещении. А дальше, по рассчитанным координатам робот ползёт, словно закрашивая мысленно свой путь, а дойдя до препятствия и развернувшись прокладывает маршрут по еще «незакрашеному» пути. И так будет повторяться до тех пор, пока робот не «закрасит» своим следом всё свободное пространство, либо пока не кончится заряд аккумуляторов.

Для того чтобы он не завис жалобно попискивая в середине комнаты не в силах доехать до пункта заряда, грамотные разработчики заложили в него ещё одну программу, которая с некоторой периодичностью, например, раз в минуту, опрашивает контроллер заряда батареи. И как только заряд достигает критической величины, так сразу же прерывается выполнение программы уборки помещения и контроллер отправляет пылесос на базовую станцию, «подкрепиться» энергией.

Итак, роботом можно назвать такое устройство, которое снабжено «мозгом», конечно не таким умным, чтобы принимать участие в дискуссиях с человеком, но который вполне может понять программу и запустить ее выполнение.

4. Программа для робота

Любой компьютер обязательно имеет следующие части: центральный процессор (чип), оперативную память и постоянную память – эти же самые компоненты есть и в любом роботе. Но если в компьютере стоит мощный процессор, который может делать миллионы операций в секунду, и при этом потребляет кучу энергии, то в роботах, как правило, ставят для экономии ресурсов и средств вычислительные системы с более простой архитектурой.

Робот, как и обычный компьютер выполняет заданные ему действия по программе, которую нужно загрузить в память роботу. Способы загрузки бывают разные: например, при помощи программатора, или по радиоканалу. Загруженная в робота программа, когда он выключен, хранится в постоянном запоминающем устройстве: ПЗУ. Как только подается питание, так процессор сразу же из ПЗУ отправляет весь программный код в оперативную память и запускает выполнение программы в бесконечном цикле, пока будет совершен выход по прерыванию.

Таким образом, роботом можно назвать такое устройство, которое мы можем запрограммировать на выполнение некоторых действий.

5. Какие бывают контроллеры

Подводя итог всему сказанному, можно сделать такой вывод: раз роботы умные, значит могут думать, то есть даже в игрушечных роботах должно быть устройство, которое будет думать, и каким-то образом общаться с нами.

Устройство, которое используется для управления, в электронике и вычислительной технике получило название «контроллер».  «Контроллер» — такая хитрая микросхема, внутри которой находится самый настоящий компьютер. В этом компьютере есть всё, что необходимо для самостоятельной работы:

• процессор;
• оперативная и постоянная память;
• порты ввода/вывода;
• таймеры;
• и много чего еще…

Программное обеспечение представляет собой интегрированную среду Arduino IDE, которую можно бесплатно скачать на официальном сайте https://www.arduino.cc и после несложной настройки можно приступать к работе.