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:

Асинхронный двигатель

(Афанасьев Г. Николаев В.; 2015-03-22)

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

 

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах».