Как сделать робота атома

Обновлено: 05.07.2024

Атом (Atom) – герой фильма “Живая сталь”.

Шел 2020 год и бокс роботов стал самым популярным видом спорта на планете.

“Он” был обыкновенным трехметровым роботом второго поколения с функцией тени (мог повторять движения человека) и был создан для спаринга, мог выдержать мощные удары соперника, не в состоянии атаковать сам. Так как в машине нашли брак, его отправили прямиком на свалку.

Там-то этот брак и отыскал мальчик Макс, упавший с обрыва и наткнувшийся на него и бывший боксер Чарли Кентон, искавший запчасти для своего поверженного Нойзи Боя.

Мальчик решил оставить робота себе назвав его “Атом”. Что бы проверить его в деле Кентон выпустил новичка в нелегальном бою. Выдержав мощнейшие удары соперника, на удивление, “кусок железа” вышел победителем.

Сын попросил отца научить машину для спаринга боксу. Чарли поставил на робота контроль голоса со своего старого робота Нойзи Боя и вскоре железяка начала одерживать одну победу за другой. Макс придумал собственный стиль, когда он выходил на ринг то танцевал, а Атом повторял его движения.

Популярность и успехи нового героя, дали ему шанс на участие в крупнейшем турнире “Живая сталь”. Вскоре, Макс бросает вызов чемпиону турнира – Зевсу.

Бой проходил под напором Зевса. В первом же раунде машина Кентонов отправился в нокдаун, но не сдался. Когда голосовое управление вышло из строя, металлический боец повторял движения Чарли Кентона и почти победил. По очкам победу одержал Зевс.

Роботы работают, перенося химические реакции в специальных растворах, которыми можно управлять и которые можно программировать для выполнения базовых задач. В будущем таких роботов можно будет использовать в медицинских целях, в промышленности и даже для создания молекулярных фабрик и конвейеров. Исследование было опубликовано в Nature 21 сентября.

Профессор Дэвид Ли, руководивший исследованием в химической школе при университете, объясняет так: «Все вещество состоит из атомов, а они являются кирпичиками, которые формируют молекулы. Наш робот – это буквально молекулярный робот, собранный из атомов, будто обычный робот – из кирпичиков LEGO. Робот отвечает на ряд простых команд, которые программируются посредством химических вводных учеными.

Плюсы размеров таких машин в том, что они значительно снижают спрос на материалы, могут ускорить и улучшить поиск лекарств, значительно снизить требования к электропитанию и ускорить миниатюризацию других продуктов. Возможные применения молекулярных роботов и так называемых наноассемблеров, которые могут быть созданы на их основе, чрезвычайно широки.

В то время как строительство и эксплуатация такой крошечной машины – чрезвычайно сложные процессы, методы, используемые командой Ли, основаны на простых химических процессах.

Развитие современной техники позволило говорить о том, что мы можем написать простейшие программные алгоритмы, результат работы которых будут похожи на поведение элементарных живых существ . Но будут ли они живыми в общем понимании?

Частенько можно услышать шутливо-оскорбительнео выражение "Дааа, у него интеллект кофеварки". В виду наших размышлений эта фраза приобретает новый смысл. Кофеварка осознает себя?

Если простейшие функции, из серии "горячо - отдёрни лапу" или "хочется еды - иди охоться" вполне укладываются в логику любого современного языка программирования, то что будет, если поработать над более сложным алгоритмами и запрограммировать в компьютер функцию самосознания?

Получится мыслящий робот, который способен воспринимать себя как нечто живое и непонимающий, кто он . Вот только. А как описать это с точки зрения науки?

Ученые до конца не понимают, что такое человек и как всё вокруг работает, откуда он взялся и что запустило эволюцию. Чем человек отличается от очень крутого робота тоже сказать с научной точки зрения пока не просто. Однако, попробуй скажи, что робот, который полностью себя осознает не является живым . Да и алгоритм работы может быть так запрограммирован, что и сам робот тоже никогда не сможет понять как себя правильно воспринимать.

Вселенная, разум и энтропия

Подобные вопросы появляются не только в век высоких технологий . Если опустить размышления научных фантастов на этот счёт, то можно обратиться к мыслям вполне известных и серьезных учёных. Например, можно провести параллели в этом рассуждении с парадоксом Больцмана .

Этот ученый известен как "гений энтропии". Про энтропию мы уже рассказывали тут и отметили, что по сути энтропия - это мера беспорядка системы.

Исходя из основных положений термодинамики, энтропия во вселенной всегда возрастает . Вот только известная нам часть вселенной почему-то очень даже упорядочена и не совсем ясно, как неустанно возрастающая энтропия привела к упорядочиванию пространства. Это противоречие и заставило ученого задуматься.

В общем-то, сценариев не так много. Это или некоторые высшие силы, которые способны выстраивать мир по своему усмотрению, или набор флуктуаций (связанных или несвязанных случайностей), которые случайно породили сознание. Причем, флуктуации способны куда с большей вероятностью и куда быстрее породить разумное пространство, нежели длительная эволюция.

Мозг Больцмана (парадокс Больцмана)

Больцман предположил, что если есть часть природы, которая упорядочиваясь смогла стать известным нам пространством, то велика вероятность, что хаос и флуктуации вполне могут родить разумное пространство, способное к самосознанию и размышлению в любой точке вселенной, причем в случайном режиме.

Эта интересная идея , именуется парадоксом Больцмана или мозгом Больцмана . В рассуждениях ученый пошел дальше и сделал вывод, что в общем-то, сознанием может быть наделен практически каждый сложный объект в нашей вселенной.

Больцмановский мозг - это гипотетический объект, возникающий в результате флуктуаций в какой-либо системе и способный осознавать своё существование.

Источник такой формулировки - википедия .

Скажем, транзисторный радиоприемник, вполне уже подходит под логику Больцмана. Это сложное устройство и от чего бы ему не иметь самосознание :).

Этот вопрос очень сложен и над ним ломали головы лучшие умы на протяжении многих лет. Больцман - не первый ученый, который задумался о возможности этого парадокса.

Конечно, мысленные эксперименты ученого куда более глубокие, нежели наши с вами рассуждения о роботах с самосознанием и их самооценке. Однако, для нас ценно само предположение, что никто не может отрицать наличие разума или самосознание у любого сложного объекта .

Причем тут наш несчастный робот?

В случае мыслей Больцмана такой сложный объект - это набор случайностей, которые порождают область пространства, пригодную для возникновения разума и самосознания. В нашем случае - это компьютер, состоящий из миллиона полупроводников, да ещё и наделенный специальной программой, нужной для самосознания. Вот и пришли к тому, что нам ещё изучать и изучать окружающий мир.

Увы, дальнейшие изыскания показали, что факт случайного появления сущности типа "мозг Больцмана" куда менее вероятно, чем предполагал сам ученый. Для благоприятных условий для формирования таких "существ" вселенной нужно пережить рождение и смерть звезд. Но если сопоставить это с бесконечностью (которую, кстати, тоже познать не так-то и просто), мы придем к выводу, что за это время пару раз этак точно могли появиться такие мозги Больцмана.

Обязательно подпишитесь на проект , оцените статью лайком и напишите комментарий! Это поможет развитию канала, а вы не пропустите новые интересные статьи

Мальчиков трудно увлечь творчеством. Они ни за что не согласятся вырезать цветочки из бумаги и делать из них аппликации. Но если эта поделка – робот, то тут уж вы сынишку не оттащите от стола, ведь он так увлечется работой, что будет предлагать разные новые варианты.

Робот из картонных коробок

Если не выбрасывать картонные коробки, а собрать их в достаточном количестве, то можно подбросить ребенку идею сделать чудного робота своими руками. Для работы приготовьте такие материалы:

три коробки из картона разных размеров;
фигурную упаковку от какой-нибудь запчасти;
две круглые формы для кексов из фольги;
синельную проволоку;
два картонных рулона от пищевой фольги;
две основы от новогодней хлопушки;
две бобины от скотча;
два CD-диска.

Приступаем к сборке нового изделия. Прежде всего, коробки следует вывернуть наизнанку, чтобы убрать с глаз долой различные надписи. Можете не выворачивать, но тогда придется обклеить коробки цветной бумагой или фольгой. Самую маленькую коробку – голову – соединяем с самой большой – туловищем при помощи бобины от скотча – шеи. Можно воспользоваться клеем, а можно работать двусторонним скотчем.

Теперь приделываем роботу штанишки – к туловищу приклеиваем коробку средних размеров.

Руки – рулоны от пищевой фольги – и ноги – основы от новогодних хлопушек – привязываем веревками. Посередине на грудь приклеиваем для объемности фигурную упаковку, а штанишки украшаем двумя дисками.

На лицевой стороне головы прорезаем два круга и вставляем в отверстия формы для кексов – это наши глаза. Рот и сигнальные антенны на макушке делаем из закрученной проволоки.

Оставшуюся бобину из-под скотча разрезаем пополам и приклеиваем по бокам головы – это уши нашей игрушки.

Конструкция получится не очень устойчивая, так что можно обуть робота в детские сапожки или ботиночки.

Если малышу захочется, он может украсить своего нового друга аппликацией и даже на следующий день отнести в детский сад, чтобы похвастаться перед одногодками.

Новогодний костюм

Если коробки у вас большие, можно из них сделать маскарадный костюм для ребенка. В этом случае коробку-голову сразу приклеить к коробке-туловищу. На голове вырезать квадратное отверстие, чтобы малыш мог смотреть через него.

Внутри сделать прорезь для головы сынишки. А руки и ножки роботу смастерить из гибких вентиляционных труб, выбрав нужный диаметр.

Робот из пластиковых бутылок

Делать робота можно и из самого простого материала – пластиковых бутылок. Для поделки приготовьте:

непрозрачную бутылку из-под колы;
игрушечное ведерко из набора детской посуды;
две вилки;
три крышечки от пластиковых бутылок;
два колеса от игрушечного автомобиля, соединенные шасси.

Снизу по бокам бутылки проделываем два отверстия, в которые продеваем шасси и прикручиваем колесики. Сгибаем две вилки – это руки – и крепим к туловищу сзади на болты. На голову надеваем ведерко, к которому прикрепляем две крышечки побольше – это глаза, и одну поменьше посередине – это рот. Украшаем робота, как подскажет фантазия.

Из бутылок и скотча

Если предыдущая конструкция показалась вам слишком сложной в изготовлении, можете обойтись методикой попроще. Три 1,5-литровых пластиковых бутылки стяните скотчем, не снимая пробок – это тело робота. К каждой крайней бутылке пробкой к пробке скотчем присоедините еще по одно такой же бутылке – получились ноги.

Разрежьте следующую бутылку пополам, и ту половинку, которая без пробки, примотайте скотчем в средней бутылке – это голова. Голову украсьте двумя пробками – глазами.

Руки можно сделать из поллитровых бутылок, нарезав их сегментами и соединив между собой.

Еще из двух бутылок вырежьте ладони и присоедините их к рукам. Поделка готова!

Робот из крышечек

Довольно интересным получится робот из пластиковых крышечек. Благодаря резинке, скрепляющей все элементы, у него будут двигаться руки и ноги. Предлагаем подробный мастер-класс изготовления трансформера из 22 крышечек:

Для каждой ноги понадобится по 4 крышечки. В первых двух делаем отверстие горячим шилом посередине, в третьей – в донышке, но ближе к краю, а в четвертой проделываем сразу два отверстия – в центре и сбоку.
В резинку с одной стороны вдеваем иголку, а с другой затягиваем плотный узел.
Продеваем две крышки с центральным отверстием, затем идет крышка со сдвинутым центром и крышка с дырой в боковине. Завязываем резинку на узел.
По этой же схеме собираем вторую ногу.
Для изготовления руки проделываем в трех крышечках отверстия по центру, а в четвертой – сбоку.
Вначале протягиваем иголку с резинкой в крышечку с боковым отверстием, затем поочередно – с центральными. Затягиваем резинку на узелок.
Для головы нам понадобится одна крышечка и один колпачок от тюбика из-под зубной пасты. Для туловища – пять крышечек. В двух из них делаем отверстия по центру, в двух других – по два симметричных отверстия по бокам, а в пятой – сразу три отверстия по центру и по бокам.
Стягиваем резинкой крышечку-голову, колпачок от зубной пасты и крышечку с тремя отверстиями. За ними идет крышечка с двумя отверстиями и крышечка с одни отверстием. Две оставшиеся крышечки – плечи – продеваем резинкой в боковые отверстия на туловище.
В крайних крышечках рук проделываем по одному боковому отверстию. Пропускаем резинку сквозь него, затем через плечо и крышечку с тремя отверстиями. Далее – вторая крышка плеча и крайняя крышка второй руки.
Через боковое отверстие в ноге пропускаем резинку, далее она проходит сквозь боковые отверстия нижней крышечки туловища, сквозь боковое отверстие во второй ноге и стягивается.

В принципе, наш робот-трансформер готов. Осталось только добавить ему глаза. Можно сделать отверстия в крышечке-голове, аппликацию или приделать их из пластилина. Роботу понадобится гранатомет. Для этого прекрасно подойдет колпачок от шариковой ручки. Его можно прикрепить к руке, поместить за спину или поставить на плечо.

Робот из консервных банок

Красивый робот получается из консервных банок. Нужно вставить одну банку в другую. Руки и ноги сделать из металлических крышечек, которыми закрываются стеклянные поллитровые бутылки с напитками. Просверлив в центре каждой крышечки отверстие, их нужно стянуть между собой на проволоку, закрепив концы. Спереди на корпус робота прикрутить болтами две такие же крышечки.

На верхней банке вырезать отверстие – рот, прикрутить два болта – глаза. А уши сделать из кругов из фольги, закрепив их по бокам так, чтобы они торчали в разные стороны.

Не забудьте сделать фото вашей работы поэтапно и выложите на свою страничку в соцсеть. Пусть посетители позавидуют вашим умениям, а, может, даже переймут неординарный опыт.

Роботы заменяют людей на производстве и в быту, трудятся в опасных условиях. Андроиды, напоминающие человека, работают, как правило, в качестве промоутеров, а промышленные машины настроены на точное выполнение функций. Их разработкой занимаются специалисты.

Домашних же мастеров интересует вопрос, как сделать робота из подручных средств. Оригинальные механизмы можно сконструировать самостоятельно и запрограммировать на реализацию несложных задач.

Робот, реагирующий на источник света

Для быстрого сбора механизмов используются предметы, которые можно найти дома. Это моторчики и батарейки из детских игрушек, проволока, солнечные аккумуляторы от старых калькуляторов, светодиоды. Дополнительно потребуются фиксаторы (клей, изолента), отвертка и другие инструменты из домашней мастерской.

Перед началом работы следует определить, какие функции возьмет на себя готовый механизм. За 15 минут можно собрать робота, который ищет источник света. При включении лампы он будет двигаться к ней, а при перемещении фонаря — следовать за потоком лучей.

Необходимые инструменты и детали

При сборке конструкции простого робота своими руками потребуются:

основа – монтажная плата или плотный материал (картон);
движущая сила – миниатюрные моторчики мощностью 3 или 5 В (из старой игрушки);
колеса – крышки от пластиковых бутылок;
датчики – фототранзисторы на 3 В;
источник питания — 3 спаянные батарейки АА (пальчиковые);
управляющие элементы – транзисторы 816Г (производство – Россия);
монтажные приспособления – провода из витой пары.

Для проделывания отверстий на картоне потребуется шило, а фиксатором элементов послужит термопластичный клей (из термопистолета). Для работы также понадобится паяльник и жесткая проволока, которую заменит разогнутая скрепка.

Процесс сборки

Готовые детали следует разложить на рабочем столе и включить паяльник. Первоначально собирают плату, для чего подготавливают текстолитовую или картонную основу со сторонами от 4 до 5 см. На ней должна уместиться схема, батарейки, двигатели и крепеж переднего колеса.

Поодаль от переднего края фиксируют транзисторы, запаивая их так, чтобы маркировка располагалась на стороне правого колеса.

К 3 соединенным батарейкам подпаивают провода и определяют на плате 2 точки их схождения (плюс и минус). Удобно продеть в края платы витую пару, запаять концы к транзисторам и датчикам, вывести петлю и к ней подпаять батарейки.

Двигатели устанавливают в конце шасси с противоположной стороны платы. Управляющий моторчик крепят напротив управляемой системы. Это необходимо, чтобы робот поворачивался на свет.

Сборку электрики начинают от отрицательного полюса батарейки к положительному контакту по всей схеме. Взяв часть витой пары, припаивают отрицательный контакт датчиков к минусу батарей, и в это же место добавляют коллекторы транзисторов.

Второй фотоэлемент припаивают небольшим куском провода к транзисторной базе. Остальные ножки присоединяют к моторчикам. Для проверки правильности сборки используют тестер полярности напряжения.

После сборки проводят тестирование. Для этого включают схему и подносят ее к источнику света, поворачивая сначала одним, затем другим чувствительным элементом.

Когда все сделано правильно, двигатели на плате вращаются, меняя скорость в зависимости от степени освещения.

Если устройство не работает, проверяют правильность подключения контактов. В схеме каждый из датчиков отвечает за работу колес — правый за левое, и наоборот. Если это не так, корректируют полярность включения моторов.

Далее осуществляют сборку устройства. Первым делом изготавливают боковые колеса, склеив крышки между собой полой частью внутрь. Для их фиксации просверливают небольшые отверстия, используя миниатюрную дрель с насадками. В колесо продевают проволоку (бывшую скрепку) и закрепляют ее концы между фотодатчиками на плате.

На последнем этапе проверяют работу механизма, используя источники освещения разной интенсивности. Колеса робота должны ехать вперед. Если система работает, зафиксированные на плате моторчики и батарейки закрепляют термоклеем.

После приступают к изучению возможностей робота и расширению его функционала. Например, ставят задачу, чтобы он ездил по заданной траектории.

Робот, различающий препятствия

Перед сборкой интеллектуального устройства обдумывают его внешний вид и принцип передвижения. Оптимальный вариант – использование гусеничной цепи (как в танке).

Такими роботами легче управлять, и они способны передвигаться по любому типу поверхности. Снять гусеницы, моторчик и редуктор можно с игрушечного танка.

Инструменты и запчасти

Перед созданием робота следует подготовить:

микроконтроллер (ATmega 16 в корпусе Dip-40);
керамические конденсаторы 0,1 мкФ, 1 мкФ, 22 пФ;
резисторы на 25 Вт номиналом 10 кОм (1 единицу) и 220 Ом (4 штуки);
диод 1N4004;
L7805 в корпусе ТО-220;
паяльник;
инфракрасные диоды (2 шт.);
фототранзисторы, способные реагировать на длину ик-лучей;
резонатор кварцевый на 16 МГц;
мультиметр;
радиодетали;
гусеницы и мотор от игрушечного экскаватора, танка.

Работа с платой

Для обеспечения питания микроконтроллера подбирают стабилизатор напряжения. Оптимальный выбор – микросхема L7805, дающая на выходе стабильные 5 В. Дополнением к ней идут конденсаторы для сглаживания напряжения и диоды, защищающие от переполюсовки.

Далее осматривают корпус контроллера MK-Dip и выделяют в нем узлы:

Управление двигателями

В приспособлении используется микросхема L293D со встроенными диодами, которые защищают систему от перегрузки. Она имеет 2 канала, что позволяет подключить сразу 2 двигателя. Моторчики на плате запрещено присоединять напрямую к МК. Контакт обеспечивается с помощью ключевых транзисторов.

Во время работы возможен нагрев микроэлектронного устройства. Для отведения тепла предусмотрены ножки GND, которые следует распаивать на контактной площадке.

Установка датчиков препятствий

Ориентирование робота в пространстве обеспечивает простой инфракрасный датчик. Он состоит из диода, способного излучать в инфракрасном диапазоне, и фототранзистора для приема лучей. В отсутствии преграды перед механизмом транзистор закрыт.

При его приближении к мебели, стене, элементы улавливают тепло. Транзистор открывается, что активирует течение тока по цепи и побуждает устройство изменять траекторию движения.

Датчики устанавливают на передней части платы, подключая их с помощью проводов к основной схеме. По бокам от основы располагают гусеничный механизм.

Прошивка робота

Для работы устройства требуется программа, которая позволит снимать показания с датчиков и управлять двигателями. Простым роботам ее пишут с использованием языка программирования Си. Он представляет собой набор функций, вызывающих друг друга для дополнения.

Прописывая команды, следует учесть, что по инструкции у робота 2 датчика. Если на 1 из фототранзисторов поступает свет от инфракрасного диода, механизм начинает движение назад, отъезжая от препятствия. Он разворачивается и снова едет вперед.

Наличие преград следует проверять справа и слева, что прописывается с помощью команд. Алгоритм работы можно усовершенствовать, задав командную строку, что делать при возникновении угрозы прямого столкновения.

Улучшить готовый механизм позволит энкодер, который распознает положение робота в пространстве. Для информативности в дальнейшем устанавливается дисплей, на котором будет отображаться отладочная информация, расстояние до препятствий и другие нужные сведения.

Наилучший вариант знакомства детей с миром робототехники — конструирование и программирование Lego-роботов (EV3 и Boost).

Роботы для детей

Робототехника позволяет школьникам развивать творческие навыки и знакомить с техническими терминами. Освоив принципы конструирования lego-роботов (как правило, в школах робототехники используют для обучения lego-платформы), дети учатся разбираться в новых технологиях и осваивают азы востребованной профессии.

Ребятам будет интересно самостоятельно построить или поучаствовать в сборке:

механических насекомых, которые передвигаются, светятся в темноте;
квадропода (4-хногого шагохода) по специальным чертежам;
умных робоживотных, которые могут передвигаться по заданной траектории;
робота-колобка для накопления солнечной энергии;
настоящей роботизированной руки для игры на барабане и других манипуляций.

Полезные роботизированные устройства для начинающих

Первые шаги в робототехнике можно начать:

Необходимые навыки

Для изготовления роботов новичкам потребуются следующие навыки:

умение конструировать, создавать механизмы;
знание того, как обеспечивается взаимодействие маленьких помощников с внешней средой;
изучение темы, так как сделать шагающего робота своими руками – задача не из легких;
начальное представление о программировании – переменных, алгоритмах, современных языках.

Познакомившись с азами программирования, можно переходить к созданию самодельных роботов-пылесосов, мойщиков бассейнов и окон в доме. Применение роботам можно найти и в других сферах жизни.

Читайте также: