Статьи

Робототехника-мультидисциплинарная наука

       Робототехника - быстроразвивающаяся практическая наука, объединяющая в себе множество наук. Рассмотрим подробнее, что это значит, на конретном примере. Пример мы возьмем из сферы детской робототехники - обучения детей. У нас есть конкретная задача - построить робота для движения по линии: черная линия толщиной 2 см нарисована на белом фоне (иногда наоборот, белая линия на черном фоне). Нужно заставить робота проехать траекторию за кратчайшее время.

 

     

       Подумаем, какие же научные дисциплины затронет это задание? Первой стадией будет конструирование робота. Допустим, конструировать будем из Lego Mindstorms EV3. Нужно определиться, сколько будет датчиков цвета, определить габариты робота, размер колесной базы и т.д. - оказалось, что первая дисциплина - конструирование. Если бы мы использовали открытые робототехнические платформы - то пришлось бы разбираться с проводами, силой тока, напряжением, - а это микроэлектроника и физика. Какой алгоритм движения мы выберем? От этого напрямую зависит то, сколько датчиков цвета установить. Алгоритм...значит, мы дошли до следуюшей дисциплины - "алгоритмизация". Допустим, мы выбрали пропорциональный регулятор с двумя датчиками цвета. Пропорциональный регулятор? Да это же из теории автоматического управления - еще одной дисциплины (основы которой нужно еще постараться объяснить детям). Итак, робот построен, алгоритм выбран...осталось его запрограммировать - на помощь приходит дисциплина "программирование". Также часто приходится рассчитывать углы поворота робота, скорость движения, сколько оборотов нужно проехать - используем математику. Допустим, нашему роботу не хватает стандартной максимальной скорости, выдаваемой моторами. Придется увеличить скорость с помощью шестеренок - раздел "механика" физики.

       Робототехника является практической инженерной наукой. В чем кроется смысл этого? Если цель теоретической науки - доказательство гипотез, создание теорий, то инженеры должны уместь применять эти знания на практике. Есть практическая задача (и мы говорим не только о робототехнике), и ее нужно решить. Решение задачи опирается на множество фундаментов, именно поэтому нужно иметь широкий технический кругозор.