Чувствуй, думай, действуй

Робот-пылесос мягко движется вдоль стены, складская тележка следует по нарисованной линии, а ровер ползёт по Марсу. Они выглядят совсем по-разному, но внутри все работают по одному и тому же циклу. Изучив этот цикл один раз, ты сможешь понять каждый урок этой лаборатории.

Робот — это машина, которая чувствует, что происходит вокруг, запускает программу, чтобы выбрать действие, и приводит в движение нужные части — снова и снова. Это возможно благодаря трём компонентам:

• Датчики измеряют окружающий мир и состояние самого робота: расстояние до стены, вращение колёс, наклон, свет.
• Контроллер — это программа, работающая на небольшом компьютере, которая превращает показания датчиков в команды. Это набор правил и вычислений, созданных людьми.
• Исполнительные механизмы — это детали, создающие движение. Чаще всего это электромоторы, которые вращают колёса.

Цикл. Три компонента объединены в цикл, который повторяется много раз в секунду:

1. Чувствуй: считывай показания датчиков.
2. Думай: программа сравнивает измеренные значения с желаемыми и вычисляет команду.
3. Действуй: отправляй команду моторам.

Затем движение робота меняет то, что видят датчики, и цикл начинается снова. Поскольку результат действия измеряется и передаётся в следующее решение, это называется контуром обратной связи. Обратная связь — самая важная идея в робототехнике. Робот без обратной связи — всего лишь игрушка, которая воспроизводит заранее записанную последовательность действий, как ты увидишь в последнем уроке этого раздела.

Автономный или дистанционно управляемый? В дистанционно управляемом роботе человек замыкает контур: ты наблюдаешь, принимаешь решение и нажимаешь на джойстик. В автономном роботе программа сама замыкает контур. Большинство настоящих роботов находятся где-то посередине. Робот-пылесос автономно убирает, но запускаешь его ты. Марсоход каждый день получает от людей план, а затем выполняет его самостоятельно (в Мире 7 объясняется почему).

Мобильные роботы и роботизированные руки. В лаборатории «Роборука» изучается рука, прикреплённая к столу: её основание никогда не движется, поэтому главный вопрос — где находится кисть, если известны углы поворота суставов. Мобильный робот движется по окружающему миру. Поэтому возникают новые вопросы, которым посвящена эта лаборатория: как колёса помогают ему поворачивать? Где он сейчас? Что он видит? Где находится всё остальное? Как ему добраться отсюда туда?