Únor 2013

Realita a sen při stavbě robotů.

28. února 2013 v 0:34 | Petr |  Roboti

Kdysi jsme měli emailovou diskusi na robots(zavináč)pandora.cz, a ta docela žila, ale prý s nástupem Facebooku se mladým lidem zdá posílání, přijímání a čtení mailů příliš těžké, takže teď letí "internetová fóra" jedno takové bylo součástí již zaniklého časopisu o robotice. Toto fórum v minulém týdnu bez varování přestalo fungovat, a pak zase začalo. Asi si někdo tajemný v pozadí uvědomil, že to znamená návštěvnost jeho WWW stránek a tak jej znovu zapnul. Ale to se původní autoři naštvali a spustili nové fórum na stránkách "Robotického doupěte".

Ačkoliv jsem byl registrován i ve starém a jsem registrován i v novém fóru teprve tento "zádrhel" mě přinutil si staré fórum důkladně přečíst - pro mně ve 40 je to velmi poučné a nejsem si jist zda vůbec mé články čtenářům fóra něco dají, protože mám silný pocit, že bez přečtení alespoň jedné knížky (nechci použít sprosté slovo "učebnice") - elektroniky - prostě pořádného robota nepostavíte...

Nicméně krom trošku absurdních otázek typu "Vynechal jsem v usměrňovači všechny diody a on - potvora - nefunguje - můžete mi napsat proč ?" je tu ještě jeden problém, se kterým mladí robotici zápasí - a to jsou velké oči.

Příklad (doufám že se nikdo neurazí) - cituji volně : "Chtěl bych postavit robota s helium neonovým laserem, pancéřovaného, pásového, obojživelného řízeného přes WIFI z mého ajfounu, nebo přes internet, ale hlavně aby se to stihlo do středy a vyšlo to do 1000 kč"

Tak jsem si řekl mám psát další "naučný a poučný" článek ? Nakonec to vezmu jinak a to tak, že s vámi proberu všechny roboty, které jsem kdy postavil - a závěr si uděláte sami.
Na obrázku vidíte pokus o mého prvního robota - jednalo se o odřezek dřevotřísky asi 15x 15 cm a na něm přišroubované dvě převodovky udělané ze dvou motorků na otáčení rožně nad grilem. Ptáte se kde je elektronika - není a nikdy nebyla - tehdy jsem ještě "neuměl mikrokontroléry" takže robotovi lezly "ze zadku dráty" které končily v krabičce od mýdla se 4 tlačítky - doleva, doprava, dopředu, dozadu. Datum dokončení Srpen 2003 - V té době mi bylo 31 let.
Druhý robot byl svým způsobem můj vrchol pro všechny časy. Protože jsem nevěděl jak se takoví roboti stavějí tak jsem si dal poněkdu vysoký cíl - robot je kompletně ručně dělaný, používá speciální LOW drop můstek mé konstukce, procesor ATMega8535, ručně dělané enkodéry, které svítí skrze zuby kolečka v převodovce, které jsou taky dělané ručně z koleček do modelářských serv. Veškeré periferie jsou na procesor pověšeny přes 4 bitovou sběrnici - celý robot je na dvouvrstevné (!!) doma leptané desce, která je navíc lakovaná tak aby to vypadalo, že součástky jsou jen tak zapíchané do lakovaného plastu . Doba výroby - necelé 2 roky datum dokončení Duben 2005 - což mi bylo 33 let.
Pak jsem se naštval a chtěl jsem závodit - tak jsem vyrobil dva roboty - jednu sezónu černého MINI SUMO robota PRIMUSE, a o rok později červenou HELENU. Oba roboti používají skoro stejnou elektroniku. Helena má jinou mechanickou konstrukci - baterky u země kvůli těžišti a místo dvou - 8 čidel bílé čáry - protože se s ní počítalo i jako s robotem na sledování čáry - což jsem nikdy nedokončil. Oba roboti používají jako hlavní procesor ATMega 8535 a pro zpracování stereofonního ultrazvuku ATMega 8. Datum dokončení 2006 a 2007 což mi bylo 34 a 35 let.
V roce 2007 jsem zjistil, že přes inteligenci cesta k vítězství v MINI SUMU nevede - tak jsem vyrobil "neporazitelného" robota Ferdíka, který vyhrál Mini Sumo na Robotickém dni v roce 2008, 2009, 2010 a vyhrával by asi i dále, kdyby se nestaly dvě věci - jednak jsem se domluvil s Davidem Obdržálkem - že nebudu odrazovat mladé robotiky tím že je budu "likvidovat Ferdíkem" a pak se mi tohoto robota podařilo v září 2010 rozbít, když jsem jej předváděl v televizi v pořadu "Dobré ráno s Českou televizíí"
Jinak Ferdík je vrchol jednoduchosti - vždycky jse o něm mluvil jako o 9V baterce obalené plexisklem a vylité epoxidem s broky. Řídíci procesor je ATMega8 můstek L293D, 2 čidla arény, 2 čidla soupeře. 5 blikotajících LEDek a jediný luxus - repráček který tu a tam pískne.
Jediná složitá věc na Ferdíkovi jsou kolečka, která jsou soustružená z nerezové oceli a sama mají kolem 350 gramů z povolených 500.
V roce 2009 jsem dělal organizátora na Robotour a protože už od dokončení Ferdíka v roce 2008 jsem se chtěl zůčastnit - tak jsem se naštval, že jsem za 14 dní udělal podvozek - z plechové bedny od starého zdroje pro nějaké SAPI 1 a ze 4 krokových motorů. Robot je hotov včetně elektroniky pro krokové motory - ale už 4 roky stojí, protože už 4 roky se "drbu" s čidly - jako je třeba Trávoměr. Že to je opravdu macek vidíte srovnáním s Ferdíkem, který má 95x95x33 mm.
Tím bych mohl teoreticky skončit, ale před rokem mě chytlo pokušení "dohnat věci do extrému" a udělat robota "skoro zadarmo". Dokonce pokud bych nepočítal věci co se mi válely v šuplíku tak můj poslední robot nestál vůbec nic. Když jsem jej letos dokočil bylo mi 40 let.

Skoro poslední věc je cena - první robot 300, další (složitý) 5000 (většina z toho na pokusná zapojení, která skončila v koši), Primus 2500, Helena 1500, Ferdík 900, velký robot na Robotour - 400 za kolečka, ale jsou v něm krokové motory od Pacific Scientific, které kdyby nebyly "ze šrotu" tak by byly za pár desítek tisíc. Poslední robot - cena součástek "z krabice" je asi 800.

Takže tady to máte 7 robotů za 9 let - je to málo nebo moc ? Asi mi to moc nejde, protože jsem starej. Takže to berte tak, že nezpochybňuju váš projekt Helium-neonového, pancéřovaného, obojživelného robota za 1000 kč, ale asi jsem nebyl dosti šikovný, protože mně se takového robota postavit nepodařilo - nic víc - nic méně ...

Poslední poznámka na závěr - jestli přece jenom můžu poradit - udělejte to jako já a začněte podvozkem bez elektroniky - jenom s dráty a 4 vypínači - je to rychle hotové, radosti to nadělá a získáte spoustu užitečných zkušeností, pro větší roboty.

Čím živit mozek ?

26. února 2013 v 5:04 | Petr |  Filosofování
Máme jednoho ctihodného kolegu, který se vyžívá v tom, že na každé biochemické konferenci má přednášku, ve které, jako sopka chrlí nové molekuly, které budeme stanovovat a tím diagnostikovat choroby, lépe, více a rychleji než dnes. Většinou začíná mluvit rychle, a pak přechází do kulomentného drmolení, za hranicí srozumitelnosti. Našel jsem čtyři roky staré zápisky plné jeho "převratných novinek" po kterých od té doby neštěkl ani pes, a už ani neštěkne, protože vývoj letí a tyto věci, které jsme ani nenakousli už jsou pod několika vrstvami "novinek", které nenakousneme v příštích letech.

Poučení ? Ne že bych nabádal být 100 let za opicemi, ale zuřivým sledováním novinek v medicíně se z vás stane lapač šumu a efemérních článků, jejichž smyslem je dopomoci autorům k akademickému titulu, nikoliv o něčem informovat.
Tedy nechci příliš zobecňovat, ale já osobně jsem se dostal do věku, kdy trpím krutým nedostatkem úplně takových "WOW" nebo česky "JŮŮŮ" informací, které jsou překvapivé, poučné, logické, myšlenkově vás posunou vpřed. Naposledy jsem byl z nějaké informace "úplně hotový" snad před více než rokem, kdy jsem pochopil jak funguje diskrétní cosinová transformace, a její sestřenice Fourierova transformace. To jsou všechno okamžiky, kdy v hromadě hlušiny se zaleskne zlatinka, že bych byl nekdy v "jůůů" stavu hodiny, nebo dokoce dny jako třeba kdysi při četbě Feynmannových přednášek z fyziky ?

Buď jsou věci, které by byly pro mně zajímavé - pro mně - už moc složité ? Nebo díky Internetu jsme zavaleni tolika blbostmi, že nalézt něco zajímavého je příliš pracné, aby stálo za to se do takových věcí pouštět "jen tak" ? Nebo strejda Alzheimer se začíná projevovat zužováním zájmů ?

Opravdu nevím.Nedávno jsem navštívil knihkupectví - co beletrie to afektovaný žvást, místo Sci-Fi trpajzlici lítají na dracích, literatura faktu plná konspiračních teorií a oddělení kdysi nazývané "odborná literatura" plná knh typu "Nebojte se utáhnout kapající kohoutek !".

Asi bude stále těžší živit a bavit hladovějící mozek ? Nechcete alespoň, vy, moji čtenářové, psát nějaký zajímavý blog, který by šel mimo bordel všednodennosti ?

Nárazník - nenárazník

24. února 2013 v 3:58 | Petr |  Roboti
Podle jisté pravidelnosti mého blogu by mohli moji čtenářové mylně soudit, že píšu tak lehce "jako když slípka snáší vejce". Opak je pravdou - krátká, ale intenzivní období, kdy "se píše" jsou střídána dlouhými a trudnými obdobími kdy "se přemýšlí" o čem se bude psát aby se blog nemusel s ostudou ukončit.
Takže na přelomu roku jsem si vyměnil pár mailů s jedním z nejgeniálnějších z nás - Martinem Lockerem (jeho vítězství na Eurobotu 2005 a opakovaná vítězství na Robotour vejdou do dějin). Otázka zněla: "Martine o čem mám psát?" A Martin, který stejně jako já píše nerad mi navrhl - napiš o nárazníku.
Tím měl na mysli ne robota obaleného gumou, ale nárazník jako mechanický kontakt, který po nárazu na překážku sepne a procesor robota na to "nějak" reaguje....
Martin hned uvedl i příklad - děcka někde ma Istrobotu měla robota bez nárazníku, ten narazil do stěny bludiště, hrabal kolečkama a než uplynul timeout - shořely mu H-můstky.
Problém psaní o nárazníku je v tom, že žádný můj robot nikdy nárazník neměl, protože nárazník nepotřeboval, takže ač je nárazník de facto mechanický kontakt alias tlačítko - tak tím, že jsem jej nikdy nepoužil - nemůžu poutavě popisovat "v čem je pes zakopaný".

Nárazník totiž nějak nezapadá do mé koncepce robota - co když robot narazí ze strany, kterou nárazník nepokryje, nebo co když se mu zablokuje kolečko, třeba protože se zamotá do koberce a H-můstky shoří i tak ? Takže jako správný vidlák, kterém u je i mikrospínače za 4.60 kč líto už léta letoucí používám jinou techniku jak určit jestli robot narazil nebo ne.

Nějaká idea ? Měřít proud motory ? Ale fuj - tačítko za 4.60 nahradit elektronikou za 2x tolik a ještě to muset naroutovat na plošný spoj. Nic takového. Martinovi, který se třese nad tím jak to dělám (nebo se chechtá, že on to objevil dávno přede mnou) prozradím rovnou konec - sleduju poměr mezi otáčkami a plněním PWM.
No a my ostatní to musíme probrat polopatisticky. Protože zbytek článku se bude zabývat jemnostmi regulace otáček koleček - pro ty, kdo v tom plavou - nebuďte líní a tady si přečtěte jak to funguje. Pro ty, kteří jsou opravdu líní tak opakování jedním vzorcem:

Chyba_rychlosti = Nastavená - současná rychlost
Suma_chyb = Chyba_rychlosti + Suma_chyb
Rozdíl_rychlosti = Současná - minulá rychost
Proud_do_motoru = P * Chyba_rychlosti + I * Suma_chyb + D * Rozdíl_rychlosti

kde P, I a D jsou Proporcionální , Integrační a Derivační koeficient regulace - jestli jste z toho jeleni - opět vyzývám - čtěte zde.
A co je teda to PWM ? Protože regulovat Proud do motoru analogově by vedlo k velkým ztrátám na regulačních tranzistorech řeší se to tak, že se do motoru chvíli pouští plné napětí baterky a chvíli zase nic - tomu se říká Pulse Width Modulation alias pulsně šířková modulace a poměr Vypnuto/zapnuto se nazývá Plnění PWM.

Tak a teď konečně "vo co go"! Představte si že si počítáte dlouhodobý průměr plnění PWM a víte, že pro určitou rychlost, třeba 1m/sec je plnění PWM 33%. Váš robot si jede jede a najednou zjistí, že má nastaveno 1m/sec, ve skutečnosti jede 0.1 m/sec a plnění PWM má 90% - co to znamená ? Že by se dal takto poznat náraz i bez nárazníku a dokonce i bez měření proudu ? Ano přesně tak to je - moji roboti si vedou dlouhodobý "průměr poměru" PWM/rychlost. Pokud tento poměr na určitou relativně krátkou dobu (0.2 - 0.5 sekundy) vzestoupí nad nějaký (pokusy zjištěný) limit - robot ví, že se zasekl.

Jednoduché - laciné a navíc "správně vidlácké" protože nejlépe funguje součástka, "která tam není".
Před závěrem několik poznámek:
  • H-Můstek má být postaven tak, aby snesl zaseknutý motor libovolnou dobu, nebo aby se sám (hardwarově) vypnul - zejména u malých robotů, je spíš složité to udělat naopak, protože můstky - integrované obvody - většinou nějakou ochranu mají.
  • Poměr PWM / rychost se používá v PID regulaci otáček jako tzv. Feed Forward - otrocky přeloženo "předkrm" - jeho zastánci si myslí, že když rovnou nastaví obvyklé PWM pro danou rychlost - regulace se ustálí rychleji - je to pravda ale jedná se o milisekundy - což u normálních rychlostí robotů nehraje roli.
  • Moje metoda klade důraz na spolehlivé měření otáček - jestli vám toto dokonale nefunguje - je pruser o to větší než kdybyste měli skutečný nárazník.
  • Pochopitelně, že kolik regulujete motorků tolik sledujete poměrů PWM/rychlost, protože každý motorek se může zaseknout.
  • Někdy stačí i jednodušší varianta - kdy sledujete jak dlouho je PWM nad nějakým limitem - třeba 80%. Je potřeba trochu experimentovat, protože tento způsob hlídání motorků závisí na konstrukci motorků, robota, jeho váze, rychlosti rozjezdů a brždění a i na terénu, ve kterém jezdí.
Ti, kteří nepochopili, ať napíší do komentáře - třeba to proberu příště - z jiné strany.

Zbývá už jenom tradiční rada pro blondýny, co dočetly až sem: kdysi slovo "nárazník" v souvislosti se ženou - bylo na hranici urážky - při dnes obvyklých molitanem mohutně vycpaných podprsenách, se raději moc nerozčilujte, a buďte rády, že vám ty "plné výstřihy" ješté pořád věříme.

Vidlákovo elektro 32. Měření intenzity světla

21. února 2013 v 5:42 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Zdálo by se, že slovem "fotodioda" se můj blog jenom hemží, ale přesto jsme neprobrali všechno. Představte si, že existuje velice jednoduchá metoda jak jednou fotodiodou v logaritmické stupnici změřit intenzitu světla - počínaje světlem hvězd v temném lese a konče lupou soustředěným slunečním světlem.

Všichni, kteří jste sledovali můj zápas s Trávoměrem a logaritmickými zesilovači jste teď patrně strnuli hrůzou - zase nás čeká 10 dílů blogu a na konci - zapojení, které kdoví jestli bude vůbec fungovat, ale ne - podobně jako jsme minule probrali primitivně jednoduchý (a fungující) světelný komparátor - dnes probereme - "zapojení nezapojení" - fotodiody, které má skutečně v úvodu řečené magické vlastnosti.

Takže jestli nevěříte - nemusíte ani nic zapojovat - sežeňte si moji milovanou fotodiodu BPW34 a připojte ji k digitálnímu multimetru nastaveném na měření napětí "2 volty" vystavíte - li fotodiodu slunci bude na ní kolem 900 mV, v úplné tmě na ní pořád bude 2-3 mV - mezi tím se pohybuje měřená světelná intenzita - přesně v logaritmické stupnici.
Protože dioda připojená k multimetru je robotům na nic "obestavěl" jsem ji malinkým obvodem s LM324 který zesiluje přibližně 5x aby se signál od úplné tmy po sluneční světlo dal digitalizovat v MCU jako napětí 0-5V.
Jenom pro zopakování, jako ve škole - vlevo je fotodioda zapojená v závěrném - tzv proudovém neboli "photocoductive" režimu. Takto je dioda zapojena v Trávoměru, v CD, DVD optických kabelech a vůbec skoro všude. Proud fotodiodou je lineárně závislý na intenzitě světla a fotodioda je schopna takto pracovat až do gigahertzových frekvencí.
Vpravo je dioda zapojena v propustném směru - funguje jako zdroj napětí - odtutd napěťový, neboli "Photovoltaic" režim. Ano - BPW34 se od fotovoltaických panelů, podvodníky namontovaných všude na pole, liší jenom velikostí a tím pádem proudem, který je schopna vyrobit.

Ve fotovoltaickém režimu závisí napětí diody na logaritmu světelné intenzity, fotodioda je v tomto režimu pomalá - 10 bliknutí za vteřinu je pro BPW34 absolutní maximum. R2, R3 spolu s LM324 tvoří zesilovač pro procesor. R4 je ochraný odpor, který chrání pin AD převodníku. Úloha R5 je trochu záhadná - tvoří zátěž fotodiody a vlastně je to "spotřebič" vyrobeného proudu. Můžete jej vynechat, nebo zvětšit na 1M - v tom případě bude logaritnická odezva diody lepší, ale bude podstatně pomalejší - 1-2 měření za sekundu. Teoreticky je možné snížit jej i na 10K ale to už je dioda "přetížená" a nemá tak pěknou logaritmickou závislost napětí na osvitu.

Tím bylo o tomto velice šikovném obvodu řečeno vše - snad jenom dodatek, že úplně stejný obvod - bez zesilovače - jenom s velikou fotodiodou a ručičkovým milivoltmetrem fungoval v expozimetrech Sovětských fotoaparátů - ty pracovaly bez baterie - a jak byli všichni sovětští soudruzi spokojení.....

Zbývá už jenom tradiční rada pro brunety. Nebuďte blbé, jako blondýny, a vyhýbejte se soláriím širokým obloukem - jednak blondýny ze solárka vypadají po třicítce jako usmažené tresky a navíc muže nejvíce rajcují brunety z indického podhůří Himaláje - sice černovlasé, ale bledé a modrooké - ježiš to je žrádlo ...

Jak se žije v Matrixu ?

19. února 2013 v 5:48 | Petr |  Filosofování
Představme si teď na chvilku, že Matrix je 100% pravda. Proběhla válka se Stroji, kterou jsme prohráli a nyní žijeme ve sdílené virtuální realitě, aby naše mozky nezahálely, když naše těla poskytují Robotům nějakou užitečnou surovinu (pochybuju, že by to byla energie jak říkali v orig., Matrixu)

Jak by svět v takovém Matrixu vypadal ? Máme příklad virtuálního světa, který je myslím nyní na vymření a to je Second Life plný tančících avatarů, kteří nedělají nic. Byl by Matrix možný, pokud lidé v něm by nedělali nic ? Byl by Matrix stabilní pokud lidé v něm by nedělali nic ? Jaký by byl vliv nudy na funkce mozku ? Jaký by byl vliv nudy na zločinnost ? Jaký by byl vliv funkcí mozku na funkce těla a produkci oné suroviny, kvůli které by se ta šaškárna provozovala ?
Od těchto otázek by se daly odvodit další ? Byla by v Matrixu demokracie ? Byl by v Matrixu Sociální stát ?

Myslím, že některé otázky dovedu zodpovědět.
Obezita v matrixu by asi nebyla, protože roboti by vám klidně dali iluzi mnoho hodin trvající žranice a přitom vám do (skutečné) výživy odměřili energie jenom poskrovnu.
Nudu by asi stroje nemohly připusit, protože nuda vede dříve nebo později k duševnímu a pak i tělesnému chátrání.
Práce ? Jelikož není lepší způsob jak zahnat nudu a to i u těch, kteří nemají mentálně na to aby se přiměřeně bavili asi by se v Matrixu pracovalo a to hodně. Navíc (virtuálně) dřít jako kůň by bylo velice snadné - vzniklé "virtuální" výrobky by se prostě nechaly nenápadně zmizet.
Sociální stát ? Těžko jednoduché lidi donutit pracovat bez výhrůžky - takže asi klasické : Kdo nepracuje ať nejí !
Demokracie ? Jelikož by reálně vládly stroje mimo virtuální realitu asi by to byla taková ta demokracie "vodcamcaď pocamcaď" jako jsme znali za bolševika. Tedy asi spíše ne ....
Zločinnost ? Prospívá tělesnému rozvoji ? ....

Řekl bych, že Matrixový svět by se asi hodně podobal poslednímu stadiu "reálného socialismu" u nás a to že nežijeme v Matrixu je snad potvrzeno faktem, že i přes výraznou podobnost reálný socialismus zkrachoval ekonomicky - což by se ve světe neomezených virtuálních zdrojů určitě nestalo.

Západní svět je ve slepé uličce, která možná nebude mít nekrvavé východisko. Je otázka, jestli bychom neměli jít co nejrychleji za Centrálním Strojem a na kolenou úpěnlivě prosit o připojení zpět ...

Co je a co není Robot ?

17. února 2013 v 2:04 | Petr
Nedádávno se mi někde mezi reklamními banery na internetu objevil odkaz "Stanley Povoda - nestor české robotiky". nemám ambice znát v česku každého, kdo se zabývá roboty, ale když jsem prozkoumal kdo je pan Sanley Povoda, který o sobě píše, že je "Robotman and electronic sculptor", zjistil, jsem že je nutné poněkud upřesnit co je to robot a co je plechová bedna na vysílačku.

Komunisti o co méně zvládali technologii vyrábět, o to více zvládali o ní zaníceně diskutovat, takže místo váhy jsme měli hmotnost, místo hasiče požárníka místo pošťáka listonoše a místo televize měl být "rozvid" (podle vzoru rozhlas) nebo "dálnovid". Video ( ví ještě mládež že kdysi se video nahrávalo misto na YouTube na kazety?) se mělo jmenovat "magnetoskop" nebo "magnetovid" (podle vzoru "rozvid"). Nakonec bychom skončili jako Maďaří, které nacionalismus donutil vytvořit si vlastní terminologii pro všechno, kromě slova "AMEN", u kterého se asi báli, že maďarskou verzi by pánbůh mohl považovat za rouhání.

Nicméně terminologie v oblasti robotiky nebyla tak špatná - tak si něco uvedeme:
Manipulátor: - to byla robotická ruka bez inteligence, pohybující se po naprogramované dráze - takže většina toho co dneska nazýváme "průmyslový robot" je ve skutečnosti "manipulátor" když vy ze svých robotů odstraníte veškerá čidla a necháte ho naslepo se pohybovat bez reakce na okolí - bude to taky "manipulátor"
Robot - množné číslo Roboty s tvrdým Y na konci tedy rod neživotný - mělo být totéž co manipulátor, ale opatřený čidly vnějšího světa a schopný reagovat na měnící se situaci v okolním prostředí. Takže před pár lety měl manipulátor chapadlo s bodovou svářečkou a naslepo svařoval auta - dneska vypadá toto zařízení stejně, akorát už kontroluje samo sebe kamerou - a tím pádem je to robot - jasné ?
Robot - množné číslo Roboti s měkkým I na konci tedy rod životný - to měl být systém opatřený umělou inteligencí, který má do jisté míry vlastnosti člověka - takže až si v roce 2030 koupíte sexy silikovnovou uklízečku, která doma vyžehlí, navaří a nic přitom nerozbije a ještě s vámi pokecá - bude to robot - životný rod ...

Vlastnostmi manipulátorů a robotů je AUTONOMIE - takže dělají i bez dozoru - když lidská obsluha leží - robot maká.
Pak tu máme zařízení bez autonomie - tedy když lidská obsluha leží - "robot" stojí. Mezi ty patří:
Telepresence device - v podstatě dálkově řízená kamera na kolečkách, nebo třeba bezpilotní letoun - tedy zařízení, které zprostředkuje člověku pocit, jakože je někde jinde - používá se ve vesmíru, v jaderných elektrárnách, v kanalizaci atd. "robot" tohoto typu je i slavný "operující robot" Da Vinci, za které páni profesoři v Praze i jinde utratili, zbytečně, nekřesťasnké peníze ze zdravotního pojištění.
Dálkově řízený - systém - model - plechová bedna páně Povody - je de facto totež co autíčko na vysílačku - data jdou od obsluhy k autíčku, informace zpět si obstarává obsluha sama vlastními smysly.

Příklady: R2D2 a C3PO - pokud je bereme jak byli - to jest herec v plechovém obleku - tak to vůbec není žádný robot. Pokud to bereme jako "ideu" z filmu tak to jsou roboti s měkkým I.
Známý "kopající robot" Orfeus je de facto telepresence device.
BEAM roboti - ačkoliv mají často jen dva tranzistory a jeden motorek, tak reagují na okolí a tudíž to jsou Roboty s tvrdým Y - nevadí že nemají žádný počítač. Je paradoxní, že nějaký "beam photovore" je více robot, než daleko složitější Orpheus, a o galaxii více robot, než výtvory pana "electronic sculptora".

Neberte to tak, že mám nesmírné nutkání vše klasifikovat a dělit "balony na balony a koše", ale bojím se moderního lhaní a matení pojmů do té míry, že bych se nerad dočkal okamžiku, kdy koště bude prohlášeno za robota, protože "přece když na jedné straně taháte - ono to na druhé straně zametá".

Zbývá už jenom oblíbená rada pro blondýny - jste-li na prachy - dopoučuji najít si partnera - rychle zbohatlého, nejlépe nějakým podvodem na státu - takoví štědře rozhazují plnými hrstmi. Lidé, kteří svůj, byť velký, majetek vydělali prací - utrácejí mnohem méně ochotně.

Roboti a fyzika.

14. února 2013 v 4:16 | Petr |  Roboti
Když se dneska zeptáte robotika jak funguje jeho robot dozvíte se nejčastěj, že na DealExtreme koupil modul BFLMPSVZ, který komunkuje přes SPI, do MCU , pak přes I2C do VGA portu jeho PC, kde se na data filtrují přes FIR, a pak se udělá FFT, výsledky se proženou algoritmem HCHKRDTN, a pak se pomocí PWM pošlou do BLDC....
Když se pak zeptáte "a jak funguje to BFLMPSVZ" tak znervózní a pak vám řekne - mám na to PDF -na FLASHce doma ...

Takže jste už jistě pochopili, že o programátorské části robotů se na mém blogu příliš nedovíte. Nicméně, po složité kapitole o směšování a filtrování signálů jsem zjistil, že byť "o patro níže" - na úrovni hardwaru - už jsem se dostal taky k tomu, že můžete mít dokonalý, zcela stabilní, naprosto nešumící, dokonale filtrující obvod - a přesto - předpokládaná funkce nikde ...

Je to trošku jako srovnání Americké a Ruské kosmonautiky - Raketoplán přistával pomocí 5 vzájemně se kontrolujících počítačů, zatímco Rusáci přistávají už od doby Vostoku 1 - volným pádem - nepatrné řízení pádu motorky u moderních Sojuzů je jenom bonus a komfort navíc. A taky - když se podíváte na výsledky - kdo i v dnešní mizérii - ještě má schopnost poslat člověka do kosmu a kdo už ne ?

Takže na jedné straně můžeme koupit čidlo z Dealextreme a pak doufat, že algoritmus HCHKRDTN z dat něco vydoluje, ale taky se můžeme zamyslet, jak to čidlo vyrobit kam jej umístit a jak jej používat, aby se vám "data spočetla sama". Že je to blbost ? přemýšleli jste nad tím že mnou velmi nedoporučované sonary SRF05 mají mikrofon a repráček vedle sebe a že nemusí být jedno jestli jsou na robota přišroubované vodorovně, nebo svisle ?
Rozeberme to dokonaleji - programátor má představu že ze sonaru jde ven "paprsek" velmi úzký, který se odráží od kolmých stěn místnosti a naměřená vzdálenost je úměrná délce úsečky od sonaru k průsečíku se stěnou. Vtip je v tom, že tohle platí při testování, když dáte sonar přesně kolmo ke stěně, pokud je úhel jiný než 90 st tak stěna odrazí prakticky celou energii - zrcadlově někam pryč. Navíc ze sonaru nejde "paprsek" ale kužel s vrcholovým úhlem alespoň 45 st. Takže pokud se robot blíží k rohu místnosti - roh funguje jako "retroreflektor" alias "odrazka" - viz obrázek - signál "odražený od rohu" je mnohem silnější než signál odražený od průsečíku osy sonaru se zdí - a protože roh je někde dole u země "v rohu" - a protože robotici s takovou možností často nepočítají - zdá se vzdálenost odrazu je větší než má být - jakoby místo odrazu bylo až "za stěnou". Ze stejného důvodu většinou "sonar nevidí dveře" - odrazy od "futer" jsou silnější než odraz od stěny a jejich součtem - se "díra mezi futry" prostě ztratí. Což takhle se na odraz svislé stěny rovnou vykašlat a sklonit sonar k zemi a počítat s odrazy od rohů? Na to možná už SRF05 nestačí a v tom je asi ten problém.

A což takhle postavit vlastní Sonar - jako "bistatický" tedy přijímač je vzdálen od vysílače - a mikrofon i reprák dát do takové polohy aby se rovnou využilo "zrcadlového odrazu" ?
Nebo otázka z úvodu - SRF vodorovně nebo svisle - pro roboty na Robotour - relativně jasná volba - vzhledem k poměru šířky, délky stébla trávy a vlnové délky zvuku dává svisle postavený ultrazvuk od trávníku 4x větší draz než vodorovný. Důvody proč tomu tak je jsou poněkud fyzikálně složité - ale ruku na srdce - přemýšleli jste o tom ? Nebo je poloha Vašich sonarů dána jenom tím kam vyšly dírky pro šroubky ?

Tedy, ne že bych opustil pojednání o elektru, ale v následujících týdnech se budu mnohem více snažit upozornit na věci, které rozhodě na Internetu jen tak nenajdete - a rozhodně ne na běžných serverech o robotice.

Zbývá už jenom populární rada pro blondýny - jak poznáte, že jste to přehnala s růžovou ? Když "míláček" jde dva kroky před vámi a tváří se, že k vám nepatří ???

Smějete se motyce ?

12. února 2013 v 5:22 | Petr |  Filosofování
Začneme jenom malým jazykovým okénkem - "bratři anglosasové" používají slovo motyka - "hoe" ve zcela stejném významu jako v češtině, včetně označení osoby "je to motyka". Naopak pokud chceme nadávat ženám můžeme říct "ta suka" - což je rusismus, protože strašlivá ruská nadávka pro ženu "suka" - znamená fena alias samice psa - v angličtině zcela analogicky (ve slušném i neslušném významu "bitch"
Takže teď už si můžete vychutnat obrázek. Nicméně motyka má veliký problém - vznikla v době kamenné, konečný a nejlepší design se objevil někdy za Marie Terezie, a nejlepší výroba byla po I světové válce, kdy Německé zbrojovky zoufale hledaly náhradní výrobní program. Takže nic co by bylo "free", "cool" nebo "in", takže "frikulíni" po celém světě se motyky oprávněně štítí.
Jak chcete pojmout "píár kampaň" ve prospěch motyky ?

"Po celém dni kopání kobzolí
záda už mě tolik nebolí ?"

Nebo jak chcete používat laciné marketingové triky ? Když napíšete "vyzkoužejte vylepšenou motyku" každý kdo někdy držel motyku v ruce se při spojení slov "vylepšená motyka" pokřižuje a pomyslí sí "pánbůh s námi a zlé pryč" Ani obrazově není motyka dvakrát atraktivní - Agáta Hanychová v jehlových lodičkách uprostřed bramborového pole - opírá se o ni ? To ještě tak nějaká domorodka ze Sahelu jak obrovskou motykou překopává prašnou půdu.

To už taková sekera je v lepší situaci - dá se vyrobit titanová, prodávat jako "outdoor equipment" hned vedle GPS navigací bund z goretexu, inzerovat pomocí mladých mužů v goretexu, pějících kolem ohně, co se po nich sápou polonahé ženy. Atd...

Z obchodního hlediska je to ještě horší - vyrobíte titanovou motyku s GPS navigací a GSM spojením na Facebook a Foursquare a očekáváte, že lidi vám zaplatí 100x tolik a "budete ve vatě" a místo toho - se vám ti sprosťáci vysmějí. Založíte si motykový "startup" a budete hledat "venture kapitalistu" na motyky - všichni budou jenom kroutit hlavou. Prostě smůla - motyka je produkt bez perspektivy, neoddělitelně spojená s nejsprostším slovem moderní doby - "práce" a plná negativních konotací jako je "prach", "bláto", "špína", "mozoly" a "únava". Technologicky uzavřená věc, kde každé "zlepšení" ve smyslu moderního marketingu je nápadně vidět a je výrazně k horšímu ? Jak dosáhnout aspoň 10 násobného zisku než je obvyklé už od Marie Terezie ? Outsourcovat výrobu do Bangladéše a vyrábět z lisovaného buvolího trusu ? Myslíte že se to ještě před koncem záruky nepozná ? Tak co s takovou věcí, která tu jenom prudí, ukazuje do minulosti a maximálně tak svou existencí zpochybňuje reálný základ marketingem vytvořených iluzí ?
Zakázat !
Co potom ? Budeme jako na vojně - "Keď nemáte kosy - budete kosiť lopatami !" (citát je autentický). Budeme brambory vykopávat iPadem přivázaným k tyči, nebo titanovou sekerou oděni do goretexu ? Není úplně jasné čím ji nahradit, ale než strpět něco tak neuchopitelného a nezmanipulovatelného - raději zakázat - i s rizikem, že brambory shnijou v zemi.
A myslím že motyka není sama - lopatou, a krumpáčem můžeme potom pokračovat....

Neurověda pro Geeky 19. Chyby v Matrixu

10. února 2013 v 6:44 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Když jsem ukončoval seriál o Mozku - vyhradil jsem si právo napsat další příspěvek, pokud budu tuto věc považovat za nutnou. A zdá se že taková situace nastala.

Než se však dostanu k meritu věci - dovolím si říct na plnou hubu - co se není v dnešní době úplně zjevné:
Systém, který je pokažen dává o konstrukci svého vnitřku daleko více informací než systém dokonale fungující.
Takže pokud vidíme dokonalý televizní obraz - těžko rozlišíme zda se díváme na analogové nebo digitální vysílání - pak začne signál šumět - a jsme na svém... nebo se objeví typický "vzor s kostičkami" - a jsme taky na svém.
Myslím, že by byla vrcholná drzost ptát se slepce "a vidíte tmu se zrněním, nebo tmu s kostičkami ?" Neočekáváte snad, že to bude jedna z těchto možností žejo ?

Takže jsme si vysvětlili, že mozková kůra u savců má pro každou funkci minimálně tři levely
- somatotopicky uspořádanou primární oblast
- sekundární oblast, která pracuje se základními elementy zpracovávaných dat
- terciární oblast, který už pracuje s celými objekty na vysoké úrovni abstrakce.

Jak už jsem psal tak ty tři stupně zpracování dat třeba pro zrak jsou - Růžové kolečko -> Obličej -> Karel M. A teď si představte, že někam píchneme elektrodu a budeme mozek dráždit - podle zvolené oblasti ten člověk buď uvidí barevné fleky, nebo zdeformované obličeje, nebo když budeme šikovní - muže, ženy, děti, zvířata, démony nebo dokonce své známé a příbuzné.

Stejně tak blábolení opilce, iluze halucinace a bludy scihosofreniků a narkomanů ty divné syndromy jako "Split brain" které jsme probírali, nebo "motorické apraxie" - prostě chyby při datovém procesingu v mozku na sebe berou podobu v různé míře realistických fragmentů okolního světa, protože tak mozek funguje.

Příklad: - je 100% jisté, že v mozku existuje "centrum pro malá zvířata". Jsem si tím 100% jist, protože u alkoholiků může vzniknout abstinenční syndrom zvaný Delirium tremens kdy je toto centrum podrážděno a alkoholik vidí malá zvířata všude kolem sebe. Tušíte, ale co všechno se skrývá pod pojmem "malá zvířata" ? Obecně jsou známé bílé myšky, zažil jsem ale alkoholika na kterého dorážela "agresivní písmenka", pak dalšího, u kterého to byli švábi - a zlatý hřeb - borec který třesoucí se stál u okna a líčil, že vidí "stovky nahatých policajtů" a když jsme se ptali jak pozná že nahatí chlapi jsou policajti tak velice naštvaně odpověděl "podle čepice přece". To myslím dává dosti dobrou představu kam všude je "centrum pro malá zvířata" v mozku připojeno.

Poznámka mimochodem: To že systémy postavené na různém způsobu datového procesingu produkují různé chyby je skvělé, protože třeba lidi nedělají chyby jako počítače a jejich chyby okamžitě poznají naopak počítače nedělají chyby jako lidi lidské chyby taky okamžitě poznají - takže když napíšu 7x9 = 56 nebo když napíšu 7x9 = 0xDEF543210C je jasné kdo udělal, kterou chybu žejo ?

Pak je ale problém a to je odhalování vlastních chyb a taky odhalování chyb jiných lidí - protože i zmatený signál projde datovým procesingem v mozku a dostane nějakou pseudo-realistickou podobu (nahatého policajta). Příklad mojí přítelkyně na noční ve špitále viděla na okamžik starého dědu, v odraze v okně, jak se belhá chodbou otočila se a .... nic ....

No a už jsme u jádra problému - jaká je běžná reakce lidí na tuto situaci ?
Řekne si někdo - je to "zákmit" v proudu dat - na cestě mezi sekundární a terciární zrakovou kůrou ?
Nebo si spíše řekne "fujtajbl - duch...." pak to povykládá známým, a ti začnou vykládat - "na Béčku straší" - pak se chodbou mihne skutečný dědula - ale všem to bude jasné - to byl zase ten duch. A pak už bude sugesce tak silná, že když v noci spadne na zem lžička - už to bude něco znamenat.
Protože i sugesce je vlastností našeho mozku - data totiž jdou nejenom z primární do sekundární a terciární kůry - ale opačně jde informace o tom, co je žádáno, aby bylo viděno. Takže, když v létě uvidíte mrak a jeho tvar bude pripomínat pejska - pak už se dojmu pejska nezbavíte a budou se vynořovat stále další a další detaily "hele támhle je očičko".

Co z toho plyne na závěr - prosím nesnažte se věnovat "zákmitům" na drahách v mozku více pozornosti, než si zaslouží. Nebo dopadnete jako zoufalci co hledají UFO, duchy, poltergeisty, čakry, hořící důchodce a jiné kravinismy.

Úplně poslední poznámka na závěr - já se zákmity datového procesingu nezabývám vůbec, tak prosím šetřte můj čas a nezatajujte mě do ubohé duchařiny...

Vidlákovo Elektro 31. Světelný komparátor.

7. února 2013 v 6:13 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Od složitých teoretických článků se vracíme k denním jednoduchoučkým návodům....
Představte si, že stavíte klasického beam robota bez procesoru, který pojede za světlem a k tomu potřebujete vědět, jestli na něj svítí více zprava, nebo více zleva.

Takže by to chtělo něco jako "světelný komaprátor". Tudíž by se dal ten komparátor postavit "školně a naivně" tak, že postavíte dva transimpedanční zesilovače a jejich signál porovnáte komparátorem. Dokonce kdybych chtěl být ironický, tak bych napsal, že výstup obou fotodiod digitalizujeme AD převodníkem a porovnáme v MCU, ale co by to byl za beam robot s MCU?
Tudíž je zjevné, že mám v kapse nějaké "vidlácké řešení" a taky že ano - viz schémátko. Jedna fotodioda tvoří jeden kanál a druhá fotodioda tvoří druhý kanál. Vzhledem k tomu, že reverzně pólované fotodiody mají opravdu velice vysoký vstupní odpor. tak je komparátor velmi citilivý na rozdíl v osvětlení a prakticky necitlivý na absolutní hodnotu světelné intenzíty. Čím to je ? Představme si že na horní diodu dopadne 100 fotonů a na dolní 101 - tudíž dolní dioda bude mít nepatrně vyšší vodivost než horní, ale vzhledem k tomu jak vysoký vnitřní odpor fotodiody mají bude se rozdíl mezi 100 a 101 fotony jevit operačnímu zesilovači už jako "zkrat dolní diody". Ano přesně tak to funfguje - jako komparátor.
Vzniká otázka č. 1. Proč je tam operační zesilovač - zrovna JFETový TL072 - to je proto, že komparátor finguje i v takřka černočerné tmě kdy mají fotodiody pravdu velký vstupní odpor - tak velký, že by neutáhly ani pin procesoru.
A ještě otázka č. 2 - proč tam jsou ty dva odpory - ty jsou ochranné, kdybyste komparátor zamířili oběma diodami na opravdu jasný zdroj světla. Pokud je tato možnost vyloučena - a máte "na to žaludek" - můžete je bez újmy na funkci vynechat.
Poslední otázka č. 3 - může se takto zapojený komparátor někdy ustálit uprostřed ? Teoreticky ano - pravděpodobnost je asi stejná jako když se "vejce usadí na ostří nože" - takže v konstrukci robota s tím radějí nepočítejte - což znamená, že beam robot točící se za sluncem bude kolem "ideální polohy" poněkud kmitat.

K čemu to použít jinému ? Měl jsem pokušení použít takový obvod k detekci trávy (přes fitlry různých barev), ale je opravdu moc citlivý a rozdíly v intenzitě osvětlení u něho hrály větší roli než rozdíly v barvě.
Poslední poznámka - fotodiody jsou celkem drahé - zkuste stejný obvod s reverzně zapojenými IR LEDdkami - IR ledka funguje jako docela slušná fotodioda - za pár kaček - a ještě má často použitelnou optiku (světelný kužel v režimu LED je identický s kuželem citlivosti v režimu fotodiody).
Poslední poznámka před závěrem - vnitřní odpor fotodiod je opravdu veliký a proudy v obvodu jsou opravdu malé - není proto vyloučeno, že budete muset použít filtrované napájení a dokonce stínění. V případě, ve kterém jsem teto obvod používal já, byla kovová krabička - držící optiku - součástí celého řešení.

Dnes už nám zbývá jenom tradiční rada pro brunety. - Blondýnám bych to nikdy neradil, ale nechoďte lovit chlapa na diskotéku - pěkně oblečte mikinu nasaďte brejle a vyrazte ulovit "Geeka" na robotickou soutěž - my jsme sice povrchním pohledem "divní" ale většinou jsme inteligentní, dost vydělávající, nechlastající, nezákeřní až naivní a když si nás některá sbalí tak i věrní a milující ...

P.S. mně z této rady zatím vynechte - budu se ženit - měl bych průser - leda až po svatbě ;-))