На написание этой книги меня вдохновил проект НАСА - вездеход Mars Sojourner. Я с огромным энтузиазмом следил за развитием проекта и был свидетелем серьезного прорыва в робототехнике в тот день, когда робот начал исследовать поверхность Марса и отправлять изображения на Землю.
Хотя я испытывал благоговение уже тогда, когда эти первооткрывательские миссии только стартовали в 1970-х годах, в то время еще не существовало такого интерактивного взаимодействия - практически в режиме реального времени – с космическим кораблем. По плану вездеходы-близнецы должны были стартовать в мае-июле 2003 года и приземлиться на поверхности планеты в январе 2004 года – и на это стоило посмотреть! КПК-робот – это уменьшенная версия вездехода Sojourner, с такой же структурой, состоящий из тех же компонентов и обладающий не меньшей функциональностью, но за гораздо меньшие деньги!
Карманный персональный компьютер – это основной модуль управления роботом, сообщающийся с корпусом аппарата при помощи луча инфракрасного света и других приборов, обеспечивающих беспроводную связь. Сам КПК при этом превращается в импульсный приемо-передатчик данных. При этом он (КПК) изолирован и защищен от роботизированного интерфейса. Говорят, что он оптически изолирован, передавая информацию с помощью световых волн. Благодаря такой конструкции, не требуется никаких соединительных звеньев и предоставленное программное обеспечение будет работать с любым КПК под любой версией Windows или PalmOS. Мне кажется, наступит день, когда все компоненты системы будут обходиться без организации соединения – будет достаточно точно синхронизированных транзисторов.
Я собираюсь углубиться не только в теорию, лежащую в основе функционирования каждого компонента, но и детально обсудить практическую информацию и процессы, требующие управления через клавиатуру и необходимые для выполнения этого проекта. Я также намерен предложить ряд оптимизаций и модификаций электроники, механических конструкций, а также программного обеспечения, которые, впрочем, я оставляю на ваше усмотрение.
Единственным препятствием, стоящим на пути к улучшению конструкций или их изменению, является только ваше воображение. В этой книге имеется достаточно сведений, чтобы создать нечто относительно сложное. Одна из многих областей, которых я коснусь в настоящей книге, - это разумные распределенные сети, где каждый робот может передать полученную им информацию в «общую корзину» и разделить ее с другими роботами. Например, если два КПК-робота проходят друг мимо друга, они обмениваются информацией о комнате в доме, карта которой уже составлена, благодаря чему не происходит повторная затрата усилий на то, что уже сделано. Роботы также могут синхронизироваться, чтобы скоординировать действия друг друга. Хороший пример координированного автономного применения усилий – это управление дорожным движением, регулируемым компьютерной системой. Я уверен, что ключ к светлому будущему – это эффективное и полное использование всех имеющихся ресурсов.
Если разумно управлять дорожным движением, то можно избавиться от пробок на скоростных автострадах, не строя при этом дополнительные шоссе.
Машины, оборудованные датчиками и беспроводной связью, можно объединить в систему с центральным управлением, которая сделает ежедневные поездки в город на работу и обратно домой приятными и расслабленными. Это то, чего можно достигнуть в меньшем масштабе в рамках настоящего проекта, если просто сделать один шаг вперед.
Искусственный интеллект, самомодифицирующаяся машинная программа и производное поведение компьютеров – еще одна увлекательная тема, которая будет затронута в настоящей книге. Производное поведение в системе – это способность системы становиться разумной за пределами программирования, «вложенного» в нее изначально. Иногда это свойство рассматривается в качестве поведения или непредвиденной функции, которая является результатом взаимодействия двух систем. Такое случалось с разумным программным обеспечением для архивации цифровых представлений изображений в медицинской компании, специализирующейся на диагностической визуализации, где я сейчас работаю. Однако следует быть осторожным, когда даешь возможность машине с искусственным интеллектом принимать решения, касающиеся людей. «Разумный» робот, строящий бизнес-центр, может решить, что лучшим способом действий будет убрать опорную балку и установить ее позднее. Но если программист допустил ошибку и не добавил другой алгоритм, проверяющий конструктивную целостность до того, как одобрить решение, то все здание обрушится.
Простая ошибка кодирования “if (StructuralIntegrityOk = TRUE) {RemoveBeam(BeamNumber);}” [«ЕСЛИ (СтруктурнаяЦелостностьОК = ИСТИНА) {УдалитьБалку(НомерБалки);}»] приведет к катастрофе. В данном случае это ошибка с операторами: перепутаны оператор тождества == и оператор присвоения =. Необходимо следить за тем, чтобы рабочие параметры роботов с искусственным интеллектом всегда были безопасными, чтобы действия робота тщательно контролировались и проверялись, а также чтобы существовала система удаленного, экстренного, аварийного отключения.
Обеспечение машины системой технического зрения – еще одна тема, которая разбирается и объясняется в рамках данной книги. КПК-робот может «видеть» с помощью инфракрасного дальномера и беспроводной видеокамеры. Алгоритмы машинного зрения, использованные в данном проекте, интерпретируют окружающий нас мир и отправляют результаты роботу. Возможность отправления видеоданных в беспроводную сеть через плату захвата видеоизображений открывает «окно» виртуального присутствия. В наши дни с помощью этой технологии создаются удивительные вещи.
Врачи могут проводить хирургические операции, находясь за сотни километров от пациента; мы можем быть там, находясь здесь!
Интересный момент относительно инфракрасного дальномера – это тот факт, что импульсный пучок инфракрасного света является отлично видимым для современных инфракрасных систем блокировки мишени, входящих в оборудование большинства сегодняшних военных баз. Это может быть как преимуществом, так и недостатком. Невидимый инфракрасный луч служит хорошим источником для видеокамеры ночного видения. На самом деле, большинство недорогих видеокамер сможет обнаружить поток с лицевой стороны. Если у вас есть видеокамера, то дайте ей шанс!
Я также намерен обсудить другие методы передачи данных (излучение в видимой области спектра) и измерения дальности (в невидимой части спектра). Если мы в этот дальномер встроим телескоп и будем генерировать импульсы светового луча, то получится прибор прямой связи большой дальности, идеальный для операций земля-воздух.
Так как КПК-робот находится в сети, то по существу он является устройством для доступа в Internet.
Я надеюсь, что этот проект даст вам знания и опыт, необходимые для создания любого электронного прибора, о котором вы только можете мечтать. Здесь имеется вся информация – просто переходите по ссылкам хороших поисковых серверов. Автоматизация, возможность заказа деталей через Internet, курьерские службы, - с их помощью любой компонент, необходимый в рамках данного проекта, будет доставлен к вашим дверям. Пожалуйста, экспериментируйте с конструкциями, - я разработал «земноводный» и «воздушный» корпусы, в которые можно вставить схемное решение. Я надеюсь, вы еще больше усовершенствуете эту конструкцию, ознакомившись с ней.
Если эту технологию применить в том же духе, что и космическая программа, и с этикой современной медицины, то, как мне кажется, она более чем перспективна. Если вы заинтересованы в текущих обновлениях, исходных программах и прочей полезной информации, необходимой для создания вашего КПК-робота, пожалуйста, заходите на сайт www.pda-robotics.com.
Дуглас Уильямс
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ (щелкните по ссылке правой кнопкой мыши и выберите "Сохранить как") отдельные главы электронной версии этой книги в формате PDF (размер файла – 4,8Мб).
gale
