Технологии Неожиданный способ для управления роботами!
Недавно стало известно, что Меделин Гэннон, аспирант из университета Карнеги-Меллон изобрела новый способ управления роботом.
За время работы в мастерской Autodesk’s Pier 9 AIR, она разработала алгоритм, в основе которого лежит программное обеспечение, которые преобразуют движения человека в команды для управления роботом.
Это позволяет ей управлять роботом при помощи собственных движений. Иными словами, вместо того, чтобы программировать манипулятор, Гэннон может показать движения собственной руки и кистью, а робот выполнит их.
Её новая программа, Quipt (Управление жестами на основе программного обеспечения), дает промышленным роботам пространственное восприятие и возможность тесно взаимодействовать с людьми. Данная технология позволит ввести роботов в другие сферы жизни, такие как фотография, киноиндустрия, производство, строительство — да и в любые другие сферы, которые выиграют от использования мощной и легко управляемой робототехники.
Программное обеспечение, разработанное Гэннон, имеет открытый исходный код. При этом она позволяет использовать очень широкий диапазон движений. Даже если манипулятор оснащен десятками различных дополнительных приспособлений, программа сможет контролировать их все!
Гэннон утверждает, что используя новую технологию, хочет помочь человечеству расширить свои возможности. Она не заменит людей, а просто поможет облегчить их работу.
Автор: Елизавета Эрмант 01.02.2016
Источник
Лучшие электронные конструкторы-роботы. Выбор ZOOM
На рынке сегодня присутствует множество видов конструкторов. Деревянные (экологичные!), железные, пластмассовые… Все они в той или иной степени интересны, увлекательны и полезны как для детей и подростков, так и для взрослых.
Но, как нам кажется, в наибольшей степени привлечь внимание могут конструкторы, позволяющие создать робота – аппарат, устройство или машину, способную самостоятельно выполнять различные действия под управлением процессора и программного кода.
Наши эксперты отобрали четыре варианта подобных конструкторов.
Отметим, что мы старались обращать внимание на оригинальные и полноценные конструкторы, которые комплектуются как электронными компонентами, так и строительными элементами. Также мы отбирали именно конструкторы – то есть, наборы, с помощью которых можно собрать не один конкретный вариант, а несколько различных роботов.
LEGO Mindstorms
LEGO Mindstorms, наверное, самый известный широкой аудитории конструктор для создания роботизированных конструкций. В настоящее время на рынке присутствует его третье (не считая NXT 2.0) поколение, а первый LEGO Mindstorms был выпущен в 1998 году.
За это время конструктор развивался, регулярно получая обновление центрального блока в соответствии с требованиями времени. При этом, сохранялась программная обратная совместимость блоков, прочие электронные компоненты конструктора также были обратно совместимы из поколение в поколение. К настоящему времени LEGO Mindstorms имеет огромную базу конкретных наработок и множество реализованных проектов роботизированных устройств.
Ещё одно важное достоинство LEGO Mindstorms – это полная совместимость к другими наборами LEGO. Из обилия их элементов на его базе можно создать устройство любой сложности, размера и функциональности. При этом необходимые «строительные материалы» для проекта всегда легкодоступны в любых количествах.
На рынок LEGO Mindstorms третьего поколения поступил в двух вариантах: EV3 Home (артикул 31313) и Education EV3 Core Set (артикул 45544). В основе обоих лежит новый центральный программируемый блок EV3. Он включает в свою конструкцию процессор TI Sitara AM1808 с архитектурой ARM9 частотой 300 мегагерц, монохромный дисплей с разрешением 178 на 128 точек, порт USB, 64 мегабайта ОЗУ, 16 мегабайт рабочего пространства, слот для карт памяти microSD ёмкостью до 32 гигабайт и модуль Bluetooth. К порту USB можно подключать модули Wi-Fi, а с карт памяти microSD загружать альтернативные программные среды.
Для управления внешними модулями EV3 оборудован 8 портами: 4 вводных для подключения сенсоров и 4 вывода для сервомоторов. Порт USB позволяет синхронизировать несколько (до 4) блоков EV3 через архитектуру master-slave.
Помимо блока EV3 в наборе EV3 Home находятся 3 мотора (2 большей мощности и 1 – меньшей), 1 сенсор касания, 1 цветоопределяющий сенсор, 1 инфракрасный сенсор, дистанционный пульт управления, кабель USB и элементы LEGO из стандартного конструктора линейки Technic в количестве 585 штук.
В наборе Education EV3 Core Set можно найти дополнительный сенсор касания, один гироскопический сенсор, ультразвуковой сенсор, дополнительные провода и аккумулятор. При этом строительных элементов тут чуть меньше – 547 штук.
Базовое программирование блока EV3 можно производить с помощью разработанного компанией National Instruments пакета MyBlocks с графическим интерфейсом и блочной визуализацией алгоритмов.
Более сложные программы для роботов LEGO, собранных на основе конструкторов Mindstorms, можно писать с помощью платного пакета RobotC, среды LabView. Также блок EV3 позволяет устанавливать с карты microSD java-машину lejOS и выполнять программы на Java.
В целом, инструментарий для программирования роботов LEGO Mindstorms крайне широк и, как было уже сказано, отработан на протяжении десятилетий существования конструктора на рынке.
Для тех, кто по принципиальным соображениям не приемлет конструкторы с LEGO-подобным механизмом сборки и ратует за импортозамещение, наверняка будет интересен набор марки «Трик». Он разработан в Санкт-Петербурге в 2014 году и использует механику Meccano (элементы с дырочками под винт М4 с шириной шага 10 миллиметров). Таким образом, он совместим со старыми советскими металлическими конструкторами, их современными аналогами и деталями, напечатанными на 3D-принтере (из модели можно найти на сайте производителя).
Конструктор «Трик» отличается очень серьёзными характеристиками центрального программируемого блока. Его сердцем стали два процессора: центральный TI OMAP-L138 C6-Integra на архитектуре ARM9 с частотой 375 мегагерц и периферийный TI MSP430F5510 с частотой 24 мегагерца. Процессоры дополнены 256 мегабайтами ОЗУ, 16 мегабайтами рабочей памяти и слотом для карт памяти microSD.
Помимо этого слота на корпусе блока мы находим порт USB, 2 интерфейса UART, 2 интерфейса I2C, аудиовход и аудиовыход, 4 порта для подключения двигателей, 19 портов для подключения периферийных модулей и 2 порта BT.656 для подключения видеоматриц VGA. Также на корпусе расположен цветной дисплей с диагональю 2,4 дюйма и разрешением 320 на 240 точек, а внутри – модули Bluetooth и Wi-Fi, динамик на 1 ватт, гироскоп, сенсор ускорения…
Сегодня на рынке представлено пять различных наборов конструктора «Трик»: «Стартовый», «Малый образовательный», «Образовательный», «Учебная пара» и «Олимпиада НТИ». Стоимость их колеблется от 41 до 122 тысяч рублей – в зависимости от количества программируемых блоков, периферийных модулей и элементов конструкции в комплекте. Также по предзаказу доступен набор «Лаборатория».
«Из коробки» программирование роботов, собранных из конструктора «Трик», проходит в среде пакета TRIK Studio – он бесплатно доступен для скачивания на сайте разработчиков. Там же можно найти учебную литературу по нему. Также роботами «Трик» можно управлять с помощью мобильного приложения TRIK Gamepad или настоящего TRIK Gamepad, который продаётся отдельно.
Более глубокое программирования центрального блока «Трик» доступно на JavaScript, Python и Pascal. Наконец, прошивка центрального блока открывает для пользователя возможности программирования на иных языках.
Tinkerbots
Если LEGO Mindstorms и «Трик» рассчитаны на уже достаточно взрослую аудиторию (как минимум – на старших школьников), то конструктор Tinkerbots можно советовать и достаточно юным любителям кибернетических устройств.
Tinkerbots относительно новый конструктор, его с 2015 года производит немецкая компания Kinematics GmbH. В основе конструктора – идея сборки моделей из кубиков-модулей, каждый из которых имеет свою функциональность.
Базовый элемент Tinkerbots – красный кубик Powerbrain с микроконтроллером. В нём находится аккумулятор, платформа Arduino, модуль Bluetooth, динамик и гироскоп. Вовне корпуса выведен порт USB, панель управления с сенсорными кнопками и контактные площадки для подключения к блоку функциональных модулей.
Их обилие для «детского» конструктора впечатляет: тут есть моторы с вращением, сервоприводы, работающие на изгиб, моторы-качели, толкатели и так далее. Сенсоры представлены датчиком инфракрасного излучения и датчиком освещения. Есть панель с солнечной батареей и трёхпалый захват. Добавкой ко всему вышеперечисленному служат строительные кубики и площадки-переходники на сцепление со стандартными элементами LEGO.
На сейте производителя Tinkerbots можно купить стартовый My First Robot и шесть наборов из линеек Robotics или Arduino Specials – по три в каждой. Они отличаются количеством и качеством представленных элементов. На сайте есть отдельная страница, где можно узнать и сравнить наполнение каждого варианта конструктора, что очень удобно.
В России конструкторы Tinkerbots можно найти на разных торговых площадках по цене от 13 тысяч (My First Robot) до 50 тысяч рублей (Sensoric Mega Set).
Управлять и программировать роботов, собранных из конструкторов Tinkerbots можно несколькими способами. Самый простой – через приложение для смартфонов и планшетов. Оно превращает мобильный гаджет в пульт управления, который через канал Bluetooth передаёт команды центральному блоку.
Также можно запрограммировать робота с помощью макроса-движения. Для этого на центральном блоке нажимается кнопка «записи» и пользователь вручную воспроизводит на конструкции нужные движения. После этого запись останавливается. Теперь робот способен бесконечно повторять «заученное» после прикосновения к кнопке запуска.
Наконец, для Tinkerbots доступно программирования в средах, поддерживаемых контроллером Arduino – для этого центральный блок нужно подключить через порт USB к компьютеру.
Makeblock
Поклонники серьёзной работы с микроконтроллерами Arduino и Raspberry Pi наверняка заинтересуются китайским конструктором Makeblock. В 2011 году его разработал инженер Джасен Венг, руководствуясь принципами открытости программного кода, надёжности конструкции робота и универсальности сборки.
В результате получился продукт, сочетающий слегка подправленные дизайном микроконтроллеры Arduino и Raspberry Pi со строительными элементами из анодированного алюминия. Сборка в Makeblock осуществляется с помощью винтов и гаек, однако конструктор не совместим со стандартами Meccano – перфорация в элементах конструкции идёт с шагом 8 миллиметров.
Основная линейка конструкторов Makeblock – mBot – включает три набора: mBot, mBot Ranger и Ultimate 2.0. Также в продаже по отдельности имеются все производимые модули (сенсоры, моторы, центральные блоки, динамики, световые элементы и т.д., а также наборы строительных конструкций.
На своём сайте производитель выложил несколько пакетов программирования с графическим интерфейсом. При этом стандартные среды программирования для платформ Arduino и Raspberry Pi также доступны пользователям Makeblock.
Стоимость конструкторов линейки Makeblock mBot варьируется от 10 до 30 тысяч рублей.
Конструкторы Makeblock отличаются высокой функциональностью и достаточно низкой стоимостью. Роботы, собранные из них, выглядят эстетично и солидно – сказывается металлическая основа, которая, по уверениям, разработчика способна выдерживать нагрузки до 70 килограмм.
Источник
Обзор железок для занятий робототехникой с детьми — 2
Под катом мы попытались как-то обобщить и систематизировать наш опыт по выбору платформы для занятий с детьми. Если вы организуете кружок робототехники, возможно, вам это будет полезно.
К прошлой серии было много справедливых замечаний, по такому случаю я полностью переработал материал.
Введение
Платформы для создания роботов, как правило, включают в себя следующие компоненты:
- механика;
- периферийная электроника;
- управляющий модуль;
- софт (среда разработки).
Платформы бывают закрытыми (Lego, Fischertechnik) и открытыми (Arduino, Multiplo), можно так же выделить промежуточные варианты (Huna). Свойством закрытых является то, что их компоненты плохо совместимы с другими платформами, и очень редко находятся любители, например, подцеплять к Лего какие-то отдельные датчики; поэтому закрытые платформы имеет смысл рассматривать целиком, для открытых мы каждый из четырех перечисленных выше компонентов рассмотрим отдельно.
Сначала лирическое отступление.
В свое время я был одним из самых счастливых детей в Екатеринбурге, потому что отец привез мне из Германии целый чемодан Лего (тогда в России его еще совсем мало было). И я думаю, это очень здорово повлияло на мое умственное развитие — мелкая моторика, пространственное мышление. Однако у людей есть такое свойство: взрослея они иногда начинают нелюбить ту среду, из которой вышли, так и меня часто упрекают в предвзятости к Лего. Сейчас я все-таки попытаюсь это преодолеть.
Итак, главное достоинство леговской механики — это скорость сборки. Наверно, раз в десять выше, чем на винтах, раза в два выше, чем на заклепках. По большому счету главный соединительный элемент Lego Technic — это та же заклепка, которую не нужно зажимать, раскрывается сама за счет упругости: 
Второй элемент — ось с крестообразным сечением:
По сути это заменитель винта, только “гайки” на ней не закручиваются, а держатся за счет продольного трения.
Плюс к этому в Лего есть специальные детали для сборки некоторых специфичных узлов, например, дифференциала. Все это позволяет быстро собирать очень сложные механизмы, и для детей это действительно здорово. Жаль только, что не навсегда мы остаемся детьми, и вот тогда возникает проблема: во взрослой жизни такие соединения нигде не используются, и плавный переход с Лего на что-то другое, насколько мне известно, еще никому не удавалось реализовать. Кроме того, возникает еще одна неприятность, с которой я сам при взрослении столкнулся: в Лего все из коробки подогнано идеально, до микронов, ребенок к этому привыкает, принимает как данность. В реальности для такой точности нужно прикладывать огромные усилия, и я этому уже в студенчестве долго учился, кажется, до сих пор толком не научился.
Управляющий модуль у Лего скучный.
С одной стороны, он очень прочный, почти не ломается, с другой имеет всего 8 разъемов и туда не влезает ничего, кроме кроме фирменных леговских проводов (кстати, насколько я знаю, самая ломкая часть). Разумеется, штатно с ним работают только леговские датчики и моторы.
С точки зрения преподавателя Леговская электроника самая малохлопотная: все легко подключается, почти никогда ничего не ломается, однако и простора для творчества очень мало.
Поскольку Лего — это большая компания, об инфраструктуре она позаботилась: подавляющее число соревнований по робототехнике имеют ограничение — только Лего.
Кроме того проводится множество разных конференций и мероприятий для преподавателей.
Резюме следующее: вещь невероятно классная, это действительно так, однако, как и для всех игрушек, чем раньше ребенок с нее соскочит, тем лучше, по нашему опыту седьмой класс — в самый раз. Так же Лего — единственный конструктор, который не требует от преподавателя серьезной технической подготовки. Ну а еще по идеологии своей он очень похож на Майкрософт, некоторые Майкрософт не любят.
Fischertechnik
habrahabr.ru/company/neuronspace/blog/243929
Если я правильно понимаю, история с этим конструктором произошла следующая: Лего очень удачно запатентовало свои соединения и Алану Артуру Фишеру не оставалось ничего, кроме как использовать какое-то не слишком подходящее для этих целей соединение (кажется, “ласточкин хвост” оно называется). 
По этой причине какие-то простые механизмы на Fischertechnik делать не очень удобно, но зато там есть множество специальных элементов, с которыми можно делать совершенно невероятные вещи: пневмоприводы, хемотроника, ионисторы, электрохимические суперконденсаторы и др. (подробнее см. ссылку выше). Кроме того, есть специализированные наборы, моделирующие то или иное производство.
В целом идеология Fischertechnik повторяет идеологию Лего, все-таки это игрушка, но очень технически продвинутая.
Кроссплатформенные управляющие модули
Сначала немного терминологии. Вся переферийная электроника для взрослой робототехники имеет стандартные разъемы, работает по стандартным протоколам. Fischertechnik, Лего и другие закрытые продукты создает искусственные препятствия для подключения через эти разъемы и протоколы. Продукты по-проще, например, Raspberry, хотя и не являются опенсорсными, но все стандарты поддерживают. Вообще по нашему опыту в данном случае опенсорсность железа не имеет столь большого значения: все разъемы стандартны, среды разработки тоже стандартны и, как правило, опенсорсны, и железная прокладка между ними существенной роли не играет, переход на другую железку никаких проблем не вызовет. Здесь еще можно по-рассуждать о нашей миссии по развитию опенсорсного железа, но для краткости опустим это, к теме не очень относится.
Итак, управляющие модули можно разделить на 2 категории: ардуино-подобные (с простым контроллером) и Rapberry-подобные (с полноценным Линуксом на борту).
Преимущества ардуино:
- Низкая цена.
- Быстрый старт: воткнул USB-провод, открыл среду разработки, загрузил пример, поехали. С Raspberry придется еще помучиться: образ на карточку загрузить, подключиться, настроить автозапуск скриптов и т.д.
- Большее удобство подключение периферии (например, на плате уже есть аналоговые входы, к Raspberry АЦП подключить сложно), большое количество разнообразных шилдов.
- Низкое энергопотребление.
Преимущество Raspberry в том, что это полноценный Линукс, благодаря этому поддерживаются все популярные языки программирования, можно пускать параллельные процессы, запускать их по крону, подключать разные девайсы по USB, запускать разные софтины, например, для обработки изображение, есть веб-сервер, короче, полный комплект радости ИТшника из коробки. Отдельно отмечу поддержку языка Python. Это наиболее перспективный учебный язык программирования, на западе учебные заведения постепенно переводят на него свои учебные программы, C++ в образовании — это прошлый век.
По сравнению со своими аналогами Raspberry является самой распространенной и дешевой, по характеристикам последняя ее версия аналогам ничем особо не уступает, поэтому мы работаем с ней. 
Среди ардуин мы выбрали Uno, поскольку, опять же, самая распространенная и дешевая (в Китае стоит порядка 30 юаней или
300 рублей). Характеристики у нее не самые, но нам вроде хватает.
Направление, над которым мы сейчас работаем — это совмещение Raspberry и Ардуины, нам оно кажется наиболее перспективным.Существуют следующие варианты:
- Интегрирование разъемов арудино в плату, аналогичную Raspberry (например). Таким образом Raspberry лишается своего недостатка неудобства подключения внешних устройств.
- Подключение к оригинальной Raspberry специального переходника с разъемами ардуино (например). Это дает те же преимущества, что и в предыдущем пункте, плюс к этому появляется дополнительная гибкость: можно отцепить этот переходник и использовать оригинальные разъемы Raspberry (редко, но с ними тоже бывает удобнее). Кроме того, если одна плата сгорит, это не помешает продолжить использовать другую.
- Интегрирование в одну плату процессора Raspberry, процессора и разъемов ардуино (http://www.udoo.org/). Помимо преимуществ из предыдущих пунктов такая схема дает преимущества двухпроцессорной схемы, некоторые вещи на ней делать гораздо удобнее.
- Специальная плата ардуино, имеющая разъем для подключения к Raspberry (например, Arduberry). Помимо преимуществ предыдущего пункта это дает гибкость.
- Подключение ардуины к Raspberry через USB. Не так удобно, как предыдущий вариант, скорость передачи данных ниже, зато гораздо дешевле. Собственно это то, над чем мы сейчас работаем.
Отдельно упомянем контроллер Трик: 
Вроде как единственная отечественная разработка. В него уже встроены драйверы моторов, и разные сенсоры. Штука классная, но уж очень дорогая.
Конструкторы
Можно выделить три основных направления работы детей в сфере робототехники:
- Сборка электрических схем с микроконтроллером. Соответствующие комплекты поставляет, например Амперка: wiki.amperka.ru
- Сборка и программирование простейших машинок, типа такой: amperka.ru/product/turtle-chassis. В основном эти машинки занимаются тем, что ездят по нарисованной линии (лайнфоловеры).
- Сборка более сложных механизмов из конструкторов, о них далее и пойдет речь.
Мы работаем с Multiplo. 
Во-первых, он, кажется, единственный опенсорсный. Во-вторых, дешевый. В-третьих, основные детали можно самому вырезать с помощью лобзика и дрели.
Из других конструкторов наиболее популярен Huna (кстати, вроде бы отчасти российская разработка): 
Трик предлагает неплохой конструктор, но, опять же, уж очень дорогой. 
Общий принцип у всех конструкторов примерно один и тот же: плоские детали и уголки соединяемые винтами, по сути старый советский железный конструктор. При этом у каждого свои особенности: в Мультипло основные детали вырезаны из трехмиллиметрового пластика + маленькие алюминиевые уголки + пластиковые заклепки; в Huna плоский металл дополняется объемными пластиковыми деталями, похожими на Лего; Трик просто очень массивен.
Источник
