Главная > Роботы > Управление

Черепашки Уолтера

(Реснянский С.А. | 2012-05-03)

Своих знаменитых кибернетических "черепашек" английский нейрофизиолог и пионер робототехники Грей Уолтер (William Grey Walter) начал создавать в 1948 году и продолжал свои эксперименты с биоморфными роботами до 1951 года. Грей Уолтер называл их machina speculatrix, но в историю они вошли именно как "черепашки". "Черепашки" представляли собой самодвижущиеся электромеханические тележки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в "кормушку" для подзарядки разрядившихся аккумуляторов. Автономные машины Грея Уолтера действительно напоминали черепашек своим внешним видом и медлительностью действий. Их основным отличием была способность действовать не только по "жесткой", заранее заданной программе, как действовало большинство создаваемых в то время роботов, но и с учетом условий, определяющихся обстановкой, окружающей средой.


 Отец кибернетики Норберт Винер (Norbert Wiener) в своей знаменитой книге "Я математик" описывает работы Уолтера следующим образом: "Уловив приблизительно в то же время, что и я, аналогию между обратной связью в машине и нервной системой человека, Уолтер начал конструировать механизмы, которые повторяли бы некоторые особенности поведения животных. Я работал над созданием "мотылька", который автоматически полз бы на свет. Уолтер назвал свои автоматы "черепахами", включив в их репертуар более сложные номера. "Черепахи" были снабжены устройством, помогавшим им не сталкиваться друг с другом при движении, и, кроме того, приспособлением, благодаря которому, чувствуя "голод", т.е. истощение аккумуляторных батарей, они направлялись к специальному "месту кормления", где глотали электричество до тех пор, пока аккумуляторные батареи не перезаряжались".

 

 

 

 

 Всего Греем Уолтером было создано более 8 "черепашек". Первая из "черепашек" - Элмер (Elmer - электромеханический робот) - была выполнена в виде небольшой трехколесной тележки, на которой были установлены два электромотора, питаемых от аккумуляторов. Первый двигатель обеспечивал поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, - изменял направление движения. Двигатели управлялись с помощью электромагнитных реле. Чувствительными элементами "черепашки" являлся фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на препятствие. Управление поведением осуществлялось с помощью электронной схемы с обратной связью, построенной всего на двух искусственных нейронах.

 

 Несмотря на простое устройство, "черепашка" демонстрировала осмысленное и подчас очень забавное поведение, базирующееся на трех состояниях: поиск света ("голод"), поворот к свету, избегание яркого света и препятствий ("боль").

 

  

 

 Пока аккумулятор черепахи был заряжен, она вела себя, как сытое животное: при слабом освещении или в темноте она медленно передвигалась по комнате, как будто что-то искала; при столкновении с каким-либо препятствием (буфетом, ножкой стола и пр.) она останавливалась, сворачивала в сторону и обходила это препятствие. Если в комнате появлялся яркий источник света, Эльмер вскоре "замечал" его и направлялся к свету (положительный тропизм). (О том, как сделать простейшего робота, реагирующего на свет, читайте в статье "Как сделать робота: Простейший робот на одной микросхеме".) Однако, подойдя к свету слишком близко, он отворачивался от него, "боясь" ослепления (отрицательный тропизм). Затем он двигался вокруг источника света, находя для себя оптимальные условия и непрерывно поддерживая их (гомеостазис). По мере разряда аккумулятора черепаха начинала проявлять все больший интерес к источнику света, так как он освещал "кормушку" - место для зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор был разряжен настолько, что нуждался в подзарядке, черепаха смело направлялась к источнику света и подключалась к питающим контактам зарядного устройства. Получив "пищу" - новый запас электроэнергии, она отходила от зарядного устройства и вновь блуждала по комнате в поисках неосвещенного угла.

 

 Другая черепаха - Элзи (Elsie - Electro-Light sensitiv - электросветочувствительный робот) - вела себя немного иначе: более активно реагировала на малейшие изменения освещенности, быстрее и больше двигалась, расходовала больше энергии и чаще посещала кормушку.

 

 Между двумя источниками света "черепашки" совершали путешествия от одного к другому наподобие буриданова осла, который, как известно, умер от голода, находясь между двумя одинаковыми копнами сена, не будучи в состоянии выбрать, какая из них вкуснее. Две черепашки "видели" и "узнавали" друг друга по зажженной лампочке и ползли друг другу навстречу.

 

 

 

 

 

 

 

Первоисточник

http://myrobot.ru/articles/hist_walter_tortoises.php


Метки: Робот


Возможно, вам будет интересно:

Шагающие роботы

(Сенокосова Ирина; 2012-04-17)

Перемещение робота с использованием «ног» представляет собой сложную задачу динамики. Уже создано некоторое количество роботов перемещающихся на двух ногах, но эти роботы пока не могут достичь такого устойчивого движения, какое присуще человеку. 

ГРЕЙФЕРНЫЙ МЕХАНИЗМ

(Люфт Александра; 2014-06-19)

Гре́йферный механи́зм, гре́йфер (от нем. greifen — хватать) — разновидность скачкового механизма в лентопротяжных механизмах киноаппаратуры, служащий для прерывистого перемещения киноплёнки на шаг кадра