УДК 621.01 (0.48.8)(063)
РАЗРАБОТКА РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С
ИСКУССТВЕННЫМ ИНТЕЛЛЕКТОМ Утепова Алия Тлекбаевна Евразийский
Национальный Университет имени Л.Н.Гумилева, Астана
Научный руководитель – Атанов Сабыржан Кубейсинович
Робот – это электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство, программа, либо их комбинация, работающая без участия человека и выполняющие действия, обычно осуществляемые человеком.
Другими словами робот – это автоматическое устройство, имитирующее движения и действия человека.
253
Робот построен по компьютерной технологии, сознание робота - это вычислительная машина, с которой информация может быть считана и перенесена на отдельный носитель.
Робот не лечится, а ремонтируется путем ввода соответствующих диагностических программ.
Вообще, робототехника и искусственный интеллект часто ассоциируется друг с другом. Интегрирование этих двух наук, создание интеллектуальных роботов, можно считать ещѐ одним направлением ИИ. Примером интеллектуальной робототехники могут служить игрушки-роботы Pleo, AIBO, QRIO.
Можно выделить два основных подхода к разработке ИИ
Нисходящий (англ. Top-Down AI), семиотический — создание экспертных систем, баз знаний и систем логического вывода, имитирующих высокоуровневые психические процессы: мышление, рассуждение, речь, эмоции, творчество и т. д.;
Восходящий (англ. Bottom-Up AI), биологический — изучение нейронных сетей и эволюционных вычислений, моделирующих интеллектуальное поведение на основе биологических элементов, а также создание соответствующих вычислительных систем, таких как нейрокомпьютер или биокомпьютер.
Простой робот на микроконтроллере
Простого робота на микроконтроллере можно собрать на основе драйвера управления двигателями и непосредственно самого микроконтроллера.
С начало надо построить робота на драйвер двигателе и только потом его подсоединить к микроконтроллеру. Для управления двигателями робота необходимо устройство, которое бы преобразовывало управляющие сигналы малой мощности в токи, достаточные для управления моторами. Такое устройство называют драйвером двигателей.
Микроконтроллер - компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства. Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера.
В качестве драйвера двигателей используем микросхему L293D, входы которой подсоединим к выводам микроконтроллера так, как показано на схеме. В данном примере будет рассмотрен микроконтроллер ATmega8, хотя можно использовать и другой микроконтроллер (например, ATtiny26 или какой-либо микроконтроллер из семейства
Mega).
Схема робота на микроконтроллере AVR
Рисунок 1 254
На схеме робота входы драйвера двигателей L293D подключены к выводам порта C микроконтроллера ATmega8, но их можно подключить к любому из портов микроконтроллера (при этом будет необходимо внести изменения в программную часть, указав порт и непосредственно его выводы в соответствующих строках программы, приводимой ниже).
Электролитический конденсатор C3 (1000 мкф, 10-25 в.) необходим для того, чтобы сгладить броски по питанию, вызванные работой моторов. Этот конденсатор очень важен.
Именно он дает возможность работать схеме с необходимым уровнем стабильности. Вместо одного конденсатора можно использовать два. Номинал каждого из них в этом случае может быть около 470 мкф. При этом один из конденсаторов устанавливают в непосредственной близости от выводов питания микроконтроллера, а второй - рядом с выводом Vs микросхемы драйвера моторов L293D. Обеспечение стабилизации питания - один из важнейших аспектов проектирования устройств на микроконтроллерах.
Для того чтобы еще больше стабилизировать работу микроконтроллера, хорошим решением может служить керамический конденсатор емкостью около 0,1 мкф, подсоединенный между выводами питания VCC, GND (ножки 7 и 8) и располагающийся в непосредственной близости от них (на схеме не указан).
Механическая схема рассматриваемого робота должна быть собрана по "танковому"
принципу: левый мотор передает движение на левое колесо, правый - на правое. По-другому такая механическая схема называется схемой с двумя ведущими колесами.
Для того чтобы собранный робот "ожил", напишем для него программу.
Откомпилируем ее и загрузим в микроконтроллер.
Для того чтобы запрограммировать ("прошить") микроконтроллер, необходим программатор. Программатор представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий непосредственно из устройства, связывающего микроконтроллер с компьютером, и программы, которая этим устройством управляет. Программатор заносит подготовленную для микроконтроллера программу в его память.
Наиболее распространенным способом программирования для AVR является внутрисхемное программирование (функция ISP - in-cirсuit serial programming) через коммуникационный интерфейс SPI. Этой возможностью обладают все микроконтроллеры AVR, кроме Tiny11 и Tiny28. Данный режим удобен тем, что позволяет программировать AVR, расположенный в готовом устройстве, то есть вам не нужно вытаскивать микроконтроллер из платы каждый раз, когда вы хотите его перепрограммировать.
ПРИМЕР 1 :: ВРАЩЕНИЕ МОТОРАМИ ВПЕРЕД-НАЗАД ::
MYROBOT.RU #define F_CPU 1000000UL // указываем частоту в герцах
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
int main(void) // начало основной программы {
DDRC = 0xff; // все выводы порта C сконфигурировать как выходы while (1) { // Бесконечный цикл
// --- вращаем моторы вперед 1 сек ---
PORTC |= _BV(PC1); // установить "1" на линии 1 порта C PORTC &= ~_BV(PC2); // установить "0" на линии 2 порта C PORTC |= _BV(PC3); // установить "1" на линии 3 порта C PORTC &= ~_BV(PC4); // установить "0" на линии 4 порта C _delay_ms(1000); // ждем 1 сек.
// --- вращаем моторы назад 1 сек ---
PORTC &= ~_BV(PC1); // установить "0" на линии 1 порта C PORTC |= _BV(PC2); // установить "1" на линии 2 порта C
255
PORTC &= ~_BV(PC3); // установить "0" на линии 3 порта C PORTC |= _BV(PC4); // установить "1" на линии 4 порта C _delay_ms(1000); // ждем 1 сек.
} // закрывающая скобка бесконечного цикла } // закрывающая скобка основной программы
Литература 1. www.myrobot.ru
2. www.robotics.ru
3. М.С.Голубцов Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному, Москва, 2003. –
С. 9-12.
4. М.Б.Лебедев CodeViionAVR, Москва, 2008.
5. И.В.Петров Программируемые контроллеры, Москва, 2003.
