От развивающих игрушек - до освоения космоса

Супруги Матвеевы создают уникальные мобильные роботы-конструкторы

Выпускники Мордовского госуниверситета Дмитрий и Ольга собирают «умные» игрушки, которые помогут вырастить не одно поколение Кулибиных. В отличие от других популярных конструкторов, мини-роботы Матвеевых запускаются ни чудо-кнопкой или джойстиком, а интеллектом ребенка. Такие машинки с разумной начинкой лучше всего обучают будущих электронщиков языкам программирования, а еще развивают аналитическое мышление, логическое восприятие. Какой ответ датскому «Lego» и корейскому «Robo-robo» подготовили саранские инженеры – в нашем материале.

Наша справка

Ольга Матвеева:

Родилась  в Саранске в 1989г.

Образование: НИ МГУ им. Н.П. Огарева

Дмитрий Матвеев: 

Родился в Воронеже в 1988г.

Образование: НИ МГУ им. Н.П. Огарева

Награжден медалью Министерства образования и науки РФ за лучшую научную работу 2008 года.

- C этими роботами полкурса играют на перемене, - смеется Дмитрий, показывая на необычные сборные машинки, - хотя они предназначаются для детей. Эти мобильные роботы, в отличие от других популярных конструкторов, на качественно новом уровне развивают техническое мышление, дают представление об электронике. Во всех конструкторах электронные элементы спрятаны в красивый корпус, а мы их специально оставляем открытыми, чтобы детям был понятен принцип управления. Это первое. Второе - чтобы привести технику в движение, нужно составить специальную программу. Записал определенное число, и мобильный робот двигается вперед, вправо, влево…. Когда ребенок заинтересован, он старается, чтобы робот выполнил различные функции, а для этого нужно изучить команды. Это помогает ему через игру осваивать необходимые и широко распространенные сегодня языки программирования «С++», «Assembler», «Delphi».

«М»: Сколько функций может выполнить один робот-конструктор?

Ольга: Бесконечное множество, насколько хватит фантазии и умения. Все роботы оснащены беспроводной связью. В них встроена видеоаналитика: камера и сигнальный процессор, который обрабатывает кадры. Они могут распознавать препятствия, выбирать маршруты объезда. На одну плату можно установить различные датчики: столкновения, цвета, тепла… Если добавить манипулятор, то есть руку-захват, тогда можно будет загружать или перекладывать предметы. Но для любого действия нужно написать свой алгоритм. 

«М»: Как родилась идея создать обучающий робот-конструктор?

Дмитрий: Вообще-то это уже вторая наша работа в области роботизированных машин. Первым портативным роботом стал фрезерно-координатный станок с числовым программным управлением, сконструированный исключительно для промышленных целей. Его задача - освободить человека от нудной монотонной работы: один раз пишется программа, и он обрабатывает заготовку платы, прорезает дорожки, формирует отверстия… Идея создать обучающий робот-конструктор для детей пришла спонтанно. Сегодня нет ничего с подобным функционалом и идеологией, хотя потребность давно назрела. Вот мы и пытаемся заполнить пустующую нишу. Сейчас проектируем конструктор с прикладным значением для Центра одаренных детей.

«М»: Дети его уже апробировали, понравилась им игрушка будущего?

Дмитрий: Этим летом мы проводили семинар для одаренных детей, посвященный роботизированному управлению машинами. Они были в восторге! Мы, в свою очередь, удивились талантам детей. Одна девочка сразу же смогла написать коротенькую программу, и портальный-робот аккуратно вырезал ее имя на деревянной дощечке. А ведь она учится только еще в восьмом классе. Это настоящая жемчужина! После этих занятий, в Центре для одаренных детей, было принято решение организовать специальный курс «Роботизированные и управляемые машины». 

«М»: Интересно, что у вас появилось раньше: семейный союз или творческий тандем?

Ольга: Сначала была работа. Хотя мы с Дмитрием обучались на одной кафедре «Промэлектроника», в университете с ним раньше не пересекались. Потом я устроилась в организацию, которая сотрудничает с кафедрой и встретила Диму. Мы вместе работали над одним проектом, иногда по 12 часов, практически не расставались, а через полгода решили пожениться. Мы – родственные души: я электронщик во втором поколении, причем по женской линии, а Дима – в третьем. 

 «М»: Кто главный в вашей технической паре?

Дмитрий: Если бы я один занимался этой разработкой, то она бы превратилась в груду мусора, и до конца я вряд ли бы ее довел. У Ольги есть ценный талант – она не только прекрасный техник, но и дизайнер. Она хорошо выполняет графику, может подобрать цвета, знает где и что лучше расположить, чтобы это нормально выглядело, а главное - у нее огромное терпение даже к самой нудной работе.

Ольга: Дима - мозговой центр, генератор идей, а я – оформитель и движущая сила, помогающая ему доводить любое дело до конца. 

 «М»: В дальнейшем будете заниматься только детскими игрушками или перейдете на взрослые вещи?

Дмитрий: Есть множество идей, например, в рамках работы кафедры начали заниматься вопросами проектирования собственного микропроцессорного ядра. Очень актуальная и взрослая задача. Если говорить о роботизированной технике, то в планах – разработка космических роботов для исследования дальнего космоса, поскольку под это дело в стране выделяются значительные инвестиций. 

«М»: Задача амбициозная, но насколько выполнимая?

Дмитрий: Вы знаете чем отличается космический робот от этого? Грубо говоря, если установить более мощный микропроцессор, несколько рулевых реактивных двигателей, заменить обычные микросхемы на устойчивые к космической радиации, оснастить робот исследовательской аппаратурой, то его можно смело устанавливать на ракету-носитель. Управление в принципе остается тем же, все решает электроника. Основная проблема во всех разработках– финансы. Сейчас мы подаем заявку на участие в конкурсе Российского фонда фундаментальных исследований -2014. Если его выиграем, то получим возможность спроектировать микропроцессор со своей архитектурой. Хорошая микроэлектронная элементная база - проблема для всей страны. Когда мы занимались разработкой преобразователя частоты, то микропроцессор цифровой обработки сигналов заказывали в США. В итоге потратили очень много времени и средств, а он все равно частично остается «черным ящиком», не говоря уже о возможности изменения его архитектуры под конкретную задачу.

Ольга: Если мы создадим собственный элемент, то сможем изменять его состав для выполнения различных задач, и не будет никаких «подводных камней». 

Дмитрий: Главное – не будет патологической зависимости от Запада в электронной элементной базе. 

«М»: Где еще, кроме как в «развивалках», можно использовать роботы, собранные по принципу Матвеевых?

- Дмитрий: Сфера применения роботов обширна. Такой же принцип действия, повторюсь, в аппаратах для исследования дальнего космоса. Думаю, что мобильные роботы нашли бы широкое применение в МЧС, при пожарных работах и других ЧП, когда человеку приходится выполнять опасную работу. Так, при аварии на атомной электростанции «Фукусима» радиоактивные загрязнения вначале убирали люди, а ведь могли бы сразу расчищать опасную зону с помощью автоматизированных машин без участия человека. В Японии широко развивают алгоритмы искусственного интеллекта, яркий тому пример ASIMO – человекоподобный робот, а России еще нужно «подтянуться». 

С.Родионова.

Фото Н.Каранов.