Программируемые человекоподобные роботы

Не за горами будущее, в котором роботы-андроиды будут помогать нам с вами по хозяйству, например, готовить ужин и убираться в доме. Сейчас человекоподобные роботы могут быть использованы только в развлекательных или образовательных целях. Давайте рассмотрим, какие доступные по цене человекоподобные роботы есть в продаже и можно ли их программировать.

В статье я буду рассматривать только тех роботов, у которых есть две ноги, две руки и голова. Которые имеют большое количество степеней свободы, т.е. большое количество сервомоторов. Это даёт возможность передвигаться пешком, как люди, вставать, если робот упал, танцевать, подниматься по ступенькам и т.п. Обзор будет очень поверхностным: рост робота, количество сервоприводов, цена, время работы от аккумулятора, наличие гироскопа и других датчиков, с помощью чего программируется и управляется. Рассматривать здесь очень дорогих роботов я не буду: установлю планку в 100 тыс. руб.

ROBOTIS DARWIN-MINI

Это один из самых недорогих человекоподобных роботов. Выпускает этого робота корейская компания Robotis. Стоимость робота на сайте компании Robotics 499 долларов. В отечественных магазинах можно найти его по цене 44000 руб. Элементы робота совместимы с конструктором серии ROBOTIS DREAM этой же фирмы (расстояние между отверстиями кратны 6 мм.). Вот краткие характеристики робота: рост робота 26,93 см, для движений используется 17 сервомоторов, скорость ходьбы 24,0 см/сек, аккумулятор рассчитан примерно на 30 минут непрерывной работы. Набор укомплектован модулем Bluetooth. Гироскопический и другие датчики в наборе отсутствуют. Документацию по роботу можно посмотреть здесь.

Управляется робот контроллером с открытой платформой OpenCM9.04 (ARM Cortex M3 STM32F103RE 72MHz, описание см. здесь), которая оборудована 4-мя портами для подключения дополнительных датчиков, светодиодов и т.п. (не входящих в комплект), которые вам могут понадобиться для выполнения дополнительных задач.

Детали корпуса робота могут быть распечатаны на 3D-принтере. 3D-модели можно найти на сайте Thingiverse.

Для управления роботом есть бесплатное приложение для Android: DARWIN-MINI (ROBOTIS). Поддерживается управление кнопками (основные движения, движения футболиста, удары), жестами (используется гироскопический датчик смартфона) или голосом (распознавание произнесённых команд). Возможно добавление или переназначение кнопок, жестов и голосовых команд.

  

Для программирования робота используется бесплатное фирменное ПО RoboPlus. Поведение робота программируется с помощью редактора RoboPlus Task, а сложные движения с помощью RoboPlus Motion. Скачать все вышеперечисленные программы можно здесь.

Robotis Bioloid Premium Kit

Это набор тоже от корейской компании Robotics. Кроме трёх разных типов человекоподобного робота, из этого набора, вы можете собрать ещё 26 различных роботов и механизмов. Вот характеристики готового робота: 18 сервомоторов, гироскоп, ИК датчик расстояния, 2 ИК датчика препятствий. В микроконтроллер встроены датчики температуры, напряжения и микрофон. В комплекте есть пульт дистанционного управления. Дополнительно можно приобрести Bluetooth-модуль. Стоит робот в магазинах около 98000 руб.

После сборки роботом сразу можно управлять с пульта: робот может передвигаться и делать 16 запрограммированных движений. Примеры (программы и пошаговые инструкции) для этого конструктора можно найти здесь. Кстати, о наборе Robotis Bioloid Premium Kit я уже писал в статье «Конструкторы программируемых роботов».

Программируется робот с помощью фирменного ПО – RoboPlus. Для программирования используется C-подобный язык. В составе ПО: редактор программ RoboPlus Task (см. картинку), менеджер оборудования RobotPlus Manager, утилита для программирования сложных движений RoboPlus Motion, терминал RoboPlus Terminal и мастер калибровки и настройки сервоприводов Dynamixel Wizard.

PLEN2

PLEN2 – это набор для сборки робота созданный японской компанией PLEN Project Committee состоящий из контроллера, сервомоторов и вспомогательных аксессуаров, из которого вы сможете собрать робота используя только отвёртку. Готовый робот имеет рост 20см. и вес около 600гр. Управляется 18-ю сервомоторами. Здесь есть акселерометр и гироскоп (MPU-6050), встроенный Bluetooth.

Этот проект был поддержан на краудфандинговом сервисе Kickstarter, где сорок самых шустрых покупателей могли заказать комплект для самостоятельной сборки за 699 долл. или собранного и протестированного робота за 799 долл., остальные за 899 и 999, соответственно. Комплект для разработчиков (с поддержкой ROS) обошёлся бы ещё дороже – за 1099 и 1199 долларов, соответственно. Владельцы 3D-принтера имели возможность заказать только электромеханическую часть робота (микрокомпьютер, сервомоторы) за 499 долларов, а детали корпуса распечатать самостоятельно. Те, кто успел заказать робота, получит его только после ноября 2015 года. О розничной продаже этого робота пока ничего не известно.

Контроллер робота совместим с платформой Arduino, поэтому желающие могут создавать свои программы для робота или добавлять новые функции. В редакции для разработчиков, контроллер поддерживает ROS, что даёт возможность экспертам и исследователям проводить полноценную разработку робота.

Помимо открытой аппаратной платформы, для робота будут бесплатно доступны 3D-данные (файлы форматов stl, iges и solid works) деталей корпуса робота. На основе этих данных, имея 3D-принтер, вы сможете создавать собственные оригинальные детали для робота.

Сразу после сборки, робот умеет переносить небольшие предметы, танцевать, играть в футбол с другими роботами. Вы сможете управлять им как с помощью смартфона и ПК, так и другими способами благодаря сенсорным устройствам, например, движениями тела, выражениями лица, миогенными сигналами, мозговыми волнами и т.п.

ROBOBUILDER RQ-HUNO

Из набора RQ-HUNO корейской фирмы ROBOBUILDER вы можете собрать человекоподобного робота высотой всего 19 см, а весом – 620 гр. Стоимость такого набора в магазинах порядка 44000 руб. Вот характеристики собранного робота: контроллер Arm Cortex M3, 16 сервомоторов, датчик препятствий и звука, встроенный в микроконтроллер Bluetooth, работа от аккумулятора примерно 50-60 мин. Гироскопа или акселерометра в наборе нет. Набор укомплектован пультом управления. Перфорация деталей совместима с другими конструкторами компании линейки RQ: RQ+110, RQ+120 и т.д. (перечисленные наборы в продаже в России я не нашёл, подробнее о наборах см. здесь). Использование этих наборов теоретически позволяет расширить функциональность робота (добавить сервоприводы) или поменять конструкцию. Официальная страничка робота RQ-HUNO здесь.

Прямо из коробки робот умеет делать 11 запрограммированных движений. Кроме того вы можете запрограммировать 10 своих движений и 10 поведений (реакций на датчики).

Через Bluetooth роботом можно управлять с помощью Android-смартфона или планшета с помощью приложения Robobuilder Tool. Здесь же можно программировать движения и поведения вашего робота.

  

Для программирования новых движений и поведений на ПК есть приложение Motion Builder. Скачать всё ПО компании Robobuilder можно здесь.

Для продвинутых разработчиков есть много вкусного: поддержка Microsoft Robotics Studio 4 и, соответственно, Powerful MSRDS Visual Programming Language, возможность управления роботом с помощью последовательного протокола RQC (потребуется проводное или Bluetooth-соединение робота с ПК), возможность создания своей прошивки на Embedded C (WinARM), Java-библиотека для Android-устройств (можно делать свои Android-приложения взаимодействующие с роботом).

ROBOBUILDER 5720T

5720T – это набор от той же корейской фирмы ROBOBUILDER. Из набора можно собрать человекоподобного робота (ростом 28,5 см. и весом 1,25 кг.), динозавра или собаку. Есть возможность собрать шестиногого паука. Основная фишка этого комплекта – прозрачный корпус, позволяющий наблюдать за работой спрятанных внутри механизмов, и программно-управляемые двухцветные светодиоды. Характеристики такие: микропроцессор RBC-NYN, 16 сервомоторов, датчики препятствий и звука, акселерометр. Bluetooth-модуль – опционально! Набор укомплектован инфракрасным пультом управления. Стоимость набора в российских магазинах порядка 53000 руб. Официальная страничка робота 5720T – здесь.

Управляется и программируется этот робот с помощью тех же приложений, что и модель RQ-HUNO, рассмотренная выше. Для робота есть также руководство Microsoft Robotics Developer Studio (MSRDS) Visual Programming Language (VPL) for ROBOBUILDER USER здесь.

Hovis Lite

Hovis Lite – это робот корейской компании DST Robot, которая выпускает несколько роботов линейки Hovis (Hovis Lite самый недорогой и простой из них). Робот поставляется в виде набора, из которого можно собрать ещё 26 различных моделей (так написано в инструкции пользователя, но на официальном сайте я нашёл только 12 дополнительных роботов и механизмов). По желанию этот робот может быть улучшен до более продвинутых роботов линейки Hovis: Hovis Eco или Hovis Genie. Вот характеристики собранного человекоподобного робота: рост 34,8 см., вес 1,45 кг, контроллер ATmega128 MCU, 16 сервомоторов (доступно увеличение степеней свободы, за счёт установки дополнительных 4-х сервомоторов), датчик расстояния, есть пульт дистанционного управления, встроенные в микроконтроллер датчики света и звука. Робота можно найти в продаже от 65000 руб. (цена обновлена 08.06.2015). Отдельно вы можете приобрести корпус закрывающий механизмы робота, гироскоп/акселерометр и модуль Bluetooth.

По умолчанию робот зелёного цвета, или можно опционально приобрести робота жёлтого, красного или синего цвета. Помимо этого вы можете сами распечатать на 3D-принтере детали нужного цвета, 3D-модели деталей есть здесь.

Для программирования робота используются разные программы, в зависимости от вашего уровня подготовки. Начинающим подойдёт программа DR-SIM (второе название «Motion Editor», редактор движений). Здесь вы можете создавать движения наблюдать за их выполнением прямо на экране, или, подключившись к роботу, можете выполнять движения на нём или захватывать с него движения прямо в программу.

Разработчики среднего уровня могут использовать программу DR-Visual Logic (графическая среда разработки, с возможность просмотра готового кода в виде C-подобного языка, см. картинку) или Microsoft Robotics Developer Studio. Программы DR-SIM и DR-Visual Logic поставляются в наборе и работают только под Windows.

А продвинутые разработчики и эксперты могут использовать DR-C, Microsoft Visual Studio и AVR Studio.

Официальная страничка робота здесь. Официальную документацию, 3D-модели пластмассовых деталей и подробные характеристики по всем роботам компании Hovis можно найти здесь.

HOVIS Eco +

HOVIS Eco + – это ещё один робот линейки HOVIS от компании DST Robot. Конструктив робота такой же, как и у Hovis Lite, но здесь другая голова, ступни и робот «одет» (есть корпус закрывающий механизмы робота). В сборе робот имеет рост 41,8 см. и вес 1,8 кг. Количество сервомоторов у робота - 18, есть датчик расстояния, гироскоп и акселерометр, в микроконтроллер встроены датчики света и звука, на голове и ладонях у робота датчики касания, в голову встроена цветная светодиодная подсветка для выражения эмоций. Комплектуется пультом управления. Этого робота можно найти в продаже по цене от 75000 руб. (цена обновлена 08.06.2015). Дополнительно можно приобрести Bluetooth-модуль. Официальная страничка робота здесь.

Для программирования используются то же программное обеспечение, что и для программирования робота Hovis Lite, о котором написано выше.

Итак, что можно сказать в итоге

Даже самые дешёвые и доступные модели человекоподобных роботов ROBOTIS DARWIN-MINI и ROBOBUILDER RQ-HUNO обладают достаточным количеством степеней свободы, чтобы выполнять разнообразные трюки и танцевать. Если вам нужно наличие гироскопа и/или акселерометра, например, чтобы делать балансирующих роботов, то стоит присмотреться к более дорогим моделям: Robotis Bioloid Premium Kit, PLEN2, HOVIS Eco +. Или можно купить и затем доукомплектовать гироскопом робота Hovis Lite. В модели ROBOBUILDER 5720T есть только акселерометр. Гироскопов для ROBOTIS DARWIN-MINI, ROBOBUILDER RQ-HUNO и ROBOBUILDER 5720T я не нашел.

С точки зрения разработки, то здесь всё на ваш вкус и цвет. Если вы хотите работать с платформой Arduino, то для вас PLEN2. В остальном, смотрите сами, что вам больше нравится.

Что же касается помощи по дому, то может быть вам и удастся научить вашего робота приносить вам тапочки...