Компьютеры уже научились создавать потрясающие произведения искусства, и возможности в этой области ограничены только их способностью обучаться и изображать то, что они знают, в творческой манере.
Но может ли что-то, сделанное с помощью компьютерного алгоритма, где нет человеческих мыслей или эмоций, называться искусством? Мы привыкли к тому, что творчество - это прерогатива людей. Оно субъективно и заряжено чувствами. Это та область, в которой роботы вряд ли когда-нибудь смогут сравниться с живыми художниками. Но, возможно, они смогут помочь им выйти на новый уровень и полностью раскрыть свой потенциал.
Сегодня знакомимся с роботами, которые уже вошли в историю современного искусства.
Робот eDavid был сконструирован на факультете информатики Констанцкого университета в Германии для того, чтобы сваривать детали автомобилей. Но, как это часто бывает с прирождёнными художниками, судьба распорядилась иначе, и теперь Дэвид пишет картины.
Oliver Deussen and Thomas Lindemeier/Univ. of Konstanz
Его создатели, Оливер Дойссен и Томас Линдемайер, снабдили робота камерой, сенсорами и программным обеспечением, которые позволяют ему перерабатывать и воссоздавать изображения в разных техниках. Дэвид даже подписывает свои произведения.
Некоторые свои картины робот Пиндара Ван Армана пишет в полностью автоматическом режиме. Сначала он фотографирует то, что хотел бы изобразить - например, вида на Нью-Йорк, - а затем переносит изображение на холст в «авторской» интерпретации.
В отличие от Дэвида этот робот относится к категории так называемых телероботов и способен создавать произведения совместно с человеком. Результаты такого тандема бывают весьма неожиданными:
«Рисующий дурак» - это детище Саймона Колтона, профессора лондонского колледжа Goldsmith. В июле 2013 года у робота-художника прошла полноценная выставка в парижской галерее Oberkampf. С тех пор его работы не раз выставлялись онлайн и оффлайн.
Создатель «дурака» первым предложил оценивать творческие способности искусственного интеллекта отличным от теста Тьюринга образом: робот-художник должен обладать «мастерством» и «образным мышлением», а также быть «восприимчивым» к окружающему миру. Поэтому многие работы «дурака» основаны на реальных событиях.
Робот, созданный командой разработчиков из Манитобского университета, выглядит, как плюшевая зелёная змея. Змеебот рисует под музыку, из которой и черпает вдохновение. Это значит, что он танцует под модненький инди-рок и наносит на полотно мазки, которые постепенно превращаются в произведение импровизированного абстрактного искусства.
Патрик Трессет больше не пишет картины, но называет себя художником. Его робот Пол уже много лет остаётся одним из самых успешных творческих роботов. Работы, созданные совместно с Полом, выставлялись в лучших музеях мира, участвовали в серьёзных выставках и полюбились многим ценителям искусства и даже критикам. Кажется, они и впрямь достигли статуса «произведений искусства» в глазах широкой публики.
Удивительно, но художники экспериментируют с искусственным разумом уже довольно давно. В 1973 году Гарольд Коэн, профессор Калифорнийского университета, создавал произведения искусства совместно с программой AARON. Десятилетиями AARON была способна автономно производить творческие работы. В конце 80-х Коэн уже шутил, что станет единственным художником, чья посмертная выставка будет целиком и полностью состоять из картин, написанных после его смерти.
Робот рисовальщик - это простой робот рисующий повторяющиеся окружности. Не смотря на простоту с его помощью можно создавать сложные фигуры устанавливая его в разных точках листа. Робот выполнен по технологии "распечатал и вперёд" (unpack and forward). При изготовлении его корпус распечатывается на принтере. Технология сборки полностью ориентирована на начинающих роботостроителей. $CUT$
Плюсы данной разработки:
+Корпус распечатывается на принтере!
+Для сборки паяльник не требуется!
+Нет необходимости изготавливать печатную плату!
+Для сборки используется всего два радиокомпонента: мотор и батарейка!
Робот спроектирован с учётом минимального количества компонентов его возможности невелики. Но в конструкции предусмотрены: простая замена и установка фломастера любого цвета, регулировка диаметра прорисовываемого круга, включение-выключение питания, регулировка угла установки мотора.
1.ВИДЕОТЕСТЫ
Через панель навигации видеоплеера можно избирательно выбрать необходимый видеофрагмент. Панель навигации доступна после запуска видео, справа внизу значок пиктограммы. Перед запуском каждого видеофрагмента автоматически выводится его название в верхнем левом углу. В нижней части окна проигрывателя слева название плейлиста и количество сгруппированных видеофрагментов.
Видеофрагменты 1-3
ВСЕ РОБОТЫ на канале SERVODROID!!! подпишись и смотри. Переход по ссылке жми!
2.ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОТА
На фото.1, фото.2,фото.3 показан робот рисовальщик в сборке.
фото.1.
|
фото.4 |
КОМПОНЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ РОБОТА 1.Пишущий элемент (фломастер)
Примечание.1. На фото.4 недостаточно хорошо виден двусторонний скотч, которым закреплён мотор и батарейка. Проверенный факт, использование строительного двустороннего скотча буквально "примораживает" указанные выше элементы! Поэтому другие способы крепежа не потребуются. нажимайте фото для просмотра в полном размере |
3.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.
фото.5 нажимайте фото для просмотра в полном размере |
КОМПОНЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ РОБОТА НА ФОТО.5
1.Фломастеры цветные. |
4.ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ.
1.ИЗГОТОВЛЕНИЕ И СБОРКА КОРПУСА.
После скачивания архива, распакуйте и выберите вариант печати. Для струйных принтеров используйте чертежи цветных скинов (по выбору), для лазерного принтера чёрно-белый вариант. Печать необходимо проводить на фотобумаге с клеящей основой или плёнке с клеящей основой. Это необходимо чтобы в дальнейшем без проблем приклеить распечатанный скин к тонкому картону.
Приклеивайте липкой основой распечатанный скин к листу картона. Затем аккуратно вырежьте по контуру. Если использована обычная фотобумага, то приклеивать придётся стойким не вредным клеем. На фото.6 показан скин наклеенный на картон. На этом же фото показаны сгибы выполненные в необходимых местах (указано пунктирной линией).
На фото.7 показано (приближено) большие отверстия, которые необходимо проделать в обозначенных кругами местах. Отверстия помечены белыми стрелками.
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
Приступайте к сборке частей корпуса. Найдите и совместите совместите поверхности обозначенные буквами "E". Совмещение необходимо выполнить с нижней стороны так, чтобы отверстия совпали (фото.8). Далее проденьте в наложенные друг на друга отверстия фломастер и закрепите с помощью степлера. На фото.8 чёрная стрелка указывает на скобу степлера в правильном положении. Скоба "сшивает" поверхности обозначенные буквой "E", и удерживает их.
На фото.9 показан вид конструкции сбоку. Чёрная стрелка указывает направление свёртки передних поверхностей обозначенных буквами A и B.
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
Сверните переднюю часть корпуса разместив их как на фото.10. Обратите внимание на расстояние помеченной красными линиями и стрелками, обозначенное буквой "S". Это расстояние должно быть минимальным! Зафиксируйте область помеченную буквой "A" степлером. Жёлтые стрелки указывают на правильную фиксацию (расположение) скрепками степлера.
На поверхность подписанную "MOTOR" приклейте двусторонний скоч (фото.10 на позицию указывает чёрная стрелка). На фото.11 вид сбоку область установки мотора обозначена стрелкой с буквой "M".
ВНИМАНИЕ! Защитную бумажную ленту с двустороннего скотча на этом этапе не снимать!
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
Корпус в сборке (вид сверху в перспективе) с фиксированными степлером поверхностями показан на фото.12.
С помощью одностороннего прозрачного скотча изолируйте участки со скобами степлера. Это необходимо для того, чтобы получить гладкую поверхность (фото.13). Чёрные стрелки на фото.13 показывают приблизительные границы областей изоляции прозрачным скотчем.
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
Область покрытия прозрачным скотчем показана чёрным квадратом (фото.14). На фото.14 чёрными стрелками показана область с отверстием для установки фломастера. Также рекомендуется изолировать прозрачным скотчем для увеличения надёжности. На фото.15 показана чёрным полупрозрачным квадратом область изоляции скотчем с тыльной стороны (нижняя часть корпуса).
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
2.ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УСТАНОВКА ПОДВИЖНОЙ РАМЫ.
Чтобы регулировать диаметр прорисовываемого круга необходимо изготовить подвижную раму. Чертёж подвижной рамы находится в архиве. Чертёж выполнен в точных размерах. Его можно не переводить, а вырезать по контуру и наклеить на тонкий картон. Затем вырезать по контуру и подвижная рама готова (фото.16). Области сгиба поверхностей показаны на чертеже пунктиром. Установите подвижную раму ориентируясь на фото.17.
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
3.МОНТАЖ И ПОДКЛЮЧЕНИЕ МОТОРА, БАТАРЕИ.
Возьмите клипсу-разъём и скрутите её красный провод с красным проводом мотора. Чёрный провод клипсы-разъёма скрутите с чёрным проводом мотора (фото.23). Загните место скрутки в сторону более толстого провода. Изолируйте соединения изоляционной лентой (фото.24).
нажимайте фото для просмотра в полном размере
|
Данный проект главным образом предназначен для начинающих радиолюбителей и позволяет использовать микроконтроллер arduino, средство создания кода matlab и механические компоненты, а также небольшое количество электронных элементов. Робот имеет механическую руку с 2 степенями свободы и манипулятором ручкой. В проекте используется приложение инверсной кинематики и эффективное средство обнаружения контуров изображения.
1. Механические компоненты
2. Электронные компоненты
3. Сервомоторы
4. Инструменты
5. Программное обеспечение
Все вышеуказанные компоненты легко найти в местном магазине радиокомпонентов.
Для проекта требуется использовать сервомоторы с крутящим моментом 7кг/см. В случае использования макетной платы нам не потребуется паяльник и припой.
На рисунке выше показана приблизительная конструкция данного робота и этапы ее сборки. Это похоже на игру с конструктором, когда вам было 5-6 лет. Теперь более подробно рассмотрим пошаговую инструкцию сборки робота.
При конструировании робота необходимо учитывать вышеуказанное расстояние величиной 20 см и правильность проведения калибровки. Оставшаяся часть конструкции зависит от доступности других компонентов и вашего желания. Например, вместо алюминиевых пластин из конструктора можно использовать линейки для создания механической руки и т.д.
На фото выше показана схема подключения используемых компонентов, которые можно подключить как шилд для arduino или использовать для их соединения макетную плату.
Это наиболее интересная и важная часть данного проекта.
Для начала нам потребуется изображение, в котором нужно определить контуры с помощью эффективного средства обнаружения контуров изображения. Далее мы будем рисовать это изображение. Рисование изображения состоит из двух этапов.
Этап 1: С начала мы находим пиксель, обозначенный как логическая единица, поскольку теперь наше изображение состоит из логических нулей и единиц, и далее проверяем окружающие его локальные пиксели, является ли какой-либо из них также логической единицей. Затем ручка достигает этот пиксель и предыдущая логическая единица удаляется. Функция повторяется рекурсивно и создает плавные линии.
Этап 2: На втором этапе используется инверсная кинематика для достижения требуемого конкретного пикселя. Нам нужно знать координаты пикселя и вычислить соответствующие углы для осей вращения; формулы расчета показаны на рисунке выше.
Вышеуказанное объяснение не используется для выполнения программного кода, а служит для общего понимания.
Теперь потребуется настройка Matlab и arduino для выполнения программного кода.
Сначала установите пакет arduino IO package для matlab (все инструкции указаны вместе с пакетом программ).
Загрузите и сохраните finaldraw.m и draw.m в директории matlab.
Загрузите файл adioes.ino, который был загружен ранее, в модуль arduino.
Посмотрите, какой из портов вашего arduino подключен, далее перейдите к файлу finaldraw.m и измените COM3 на ваш порт.
Измените расширение изображения, которое вы хотите нарисовать, на *.png. Это можно сделать в любом редакторе изображений. Далее сохраните изображение в директории matlab. Откройте файл finaldraw.m и замените файл emma.png на ваше изображение с расширением.png. Сохраните файл finaldraw.m.
В качестве примера было загружено изображение Эммы Уотсон, поэтому вы можете его использовать в процессе тестирования. Также вы можете изменить параметры функции обнаружения контуров изображения в соответствии со своими требованиями.
Теперь подключите arduino к вашему ПК, включите источник питания и введите finaldraw в командной строке matlab. Наслаждайтесь процессом рисования изображения!!!
Если у вас возникли какие-либо проблемы, тогда ознакомитесь с шагом 5.
Шаг 5: Описание программного кода
Ниже описывается алгоритм рисования изображения.
Сначала я преобразовал изображение, которое необходимо нарисовать, в формат png, используя редактор изображений, далее я сохранил изображение в директории matlab. После этого наш алгоритм преобразует данное изображение, используя функцию обнаружения контуров изображения, как было показано на изображении выше. Самая загадочная часть проекта – это процесс рисования данного изображения.
Принцип работы алгоритма следующий: сначала начинается проверка пикселей отконвертированного изображения и когда находится единица (1), которая обозначается как белый пиксель на изображении выше, то кончик ручки достигает этой точки (процесс достижения этой точки писан ранее) и опускается вниз, далее проверяются соседние 8 пикселей, и если обнаруживается единица, то ручка достигает этой точки без поднятия кончика вверх и удаляет предыдущий пиксель, чтобы избежать повторений. Этот процесс продолжается, пока в окружении уже не обнаруживается логическая единица (это рекурсивная функция), поэтому ручка рисует плавную линию и удаляет ее «логическую составляющую» одновременно. Далее происходит отрисовка других ответвлений линий, которые появляются из нарисованной линии, поскольку идет проверка каждого соседнего пикселя. Данный алгоритм создает полное изображение.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Гимназия №16 «Французская»
Робот «Рисовальщик»
Шульженко Александра,
учащиеся инженерного 7 «В» класса
Руководители проекта:
Бублик Анна Николаевна,
Краскова Мария Ивановна,
учителя информатики
г. Новосибирск 2016
Задачи:
Составить план сбор автономного робота «Рисовальщик»;
Осуществить сборку робота, который способен рисовать на плоскости геометрические фигуры при помощи зерна;
Составить программу для корректной работы робота;
Провести апробацию робота «Рисовальщика».
Тип проекта
Творческий проект.
Используемые технологии
3D принтер , ПО LEGO Mindstorms EV3 Home Edition, набор LEGO Mindstorms education.
Форма продукта проекта
Робот «Рисовальщик».
Результативность
Участие в турнире юный инженер-исследователь.
С недавнего времени в школах появились инженерные классы, в том числе и в нашей гимназии.
Инженер-конструктор - инженерная специальность , чья деятельность необходима для разработки и создания конечного продукта из продуктов и ресурсов существующего материального производства. Например, инженер-конструктор деревообрабатывающего и мебельного производства, инженер-конструктор стальных конструкций и т. д. Под созданием конечного продукта при этом понимают объединение продуктов, например, сборка, монтаж, сварка, бетонирование и т. д.
Инженер - специалист, осуществляющий . Инженеры вовлечены, как правило, во все процессы жизненного цикла , являющихся предметом инженерного дела, включая , планирование, разработку технологии изготовления, подготовку технической документации, производство, наладку, испытание, эксплуатацию, техническое обслуживание, ремонт и утилизацию устройства, и . В своей деятельности инженер опирается на и . В список должностных обязанностей инженера входит разработка технической документации, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ, участие в работах по исследованию, разработке проектов и программ предприятия, в проведении мероприятий, связанных с испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, а также выполнении работ по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, в рассмотрении технической документации и подготовке необходимых обзоров, отзывов, заключений по вопросам выполняемой работы и многое другое. Для формирования этих навыков в нашем «Робототехника», «инженерном классе ведется много интересных предметов, например, Программирование», «Проектная деятельность» и другие.
В 5 классе на уроках робототехники мы впервые попробовали собрать и запрограммировать робота. В декабре 2014г. мы приняли участие в городском конкурсе по робототехнике, попробовав свои силы в «Сумо», «Линия». В декабре 2015г. мы приняли участие в городском конкурсе по робототехнике в категориях: «Сумо. Перетягивание каната», «Линия. Доставка грузов».
В начале 2016 года по муниципальным образовательным учреждениям были отправлены задачи на турнир юных инженеров – исследователей. И мы подумали: «А действительно, можно ли сделать робота, который рисует зерном?», как было сказано в одной из задач.
Мы обозначили следующую гипотезу: может ли робот рисовать геометрические фигуры при помощи пшена?
Цель нашего проекта: на основе микрокомпьютера EV3, деталей конструкторов ЛЕГО и различных дополнительных материалов сделать робота, способного «нарисовать» на плоскости заданную фигуру (круг, квадрат, треугольник) при помощи пшена.
Для достижения цели были решены следующие задачи:
составить план сбор автономного робота «Рисовальщик»;
осуществить сборку робота, который способен рисовать на плоскости геометрические фигуры при помощи зерна;
составить программу для корректной работы робота;
провести апробацию робота «Рисовальщика».
Основные методы создания – это моделирование, конструирование и программирование нашей модели с помощью конструктора LEGO Mindstorms .
В ходе выполнения проекта нами был создан робот «Рисовальщик», который способен нарисовать геометрические фигуры при помощи пшена.
На первом этапе осуществлялся поиск необходимой информации, знакомство с 3D принтером и его программным обеспечением. Мы просмотрели в интернете множество моделей роботов «Рисовальщик», все они, безусловно, интересные, но нам хотелось создать робота с крепкой и устойчиво конструкцией.
Проанализировав всю информацию, мы поняли, что основой нашего робота будет трёхколёсный бот с тележкой, в которой находится емкость для хранения и подачи зерна.
На втором этапе мы определились с тем, как будет выглядеть робот «Рисовальщик», какое количество моторов, деталей нам нужно будет использовать, как, каких и сколько нужно использовать микропроцессоров.
Для создания модели робота мы использовали:
3 D принтер;
набор LEGO Mindstorms education ;
программное обеспечением LEGO Mindstorms EV3 Home edition.
В таблице приведены основные блоки и их использование в проекте.
ИзображениеНазвание
Для чего используется
Микропроцессор EV3 .
Управляют движением сервомоторов NXT
2 Сервомоторов EV3
Электромоторы управляют движением робота
Средний сервомотор EV3
Электромотор управляет функцией подачи пшена
Воронка
Для хранения и подачи зерна
Продумав все конструкционные элементы, мы приступили к конструированию нашей модели. Модель робота состоит из двух частей трехколесного бота и тележки с воронкой. В основу трехколесного бота входит микропроцессор EV 3 и 2 сервомоторов EV3, отвечающих за движения робота.
Тележка состоит из деталей лего, а вот воронку нам пришлось моделировать и создавать с помощью 3 D принтера. За подачу пшена в воронке отвечает средний сервомотор EV3.
Как и у всех конструкций есть плюсы и минусы, наш робот не исключение. Преимущество конструкции: Крепкая, легкая, устойчивая конструкция. Работает быстро и манёвренно. Может помогать людям (в рассортировки зерна, посадки культур).
Сложность возникла при сборке устройства выдачи робота «Рисовальщик». Первоначально конструкция робота задумывалась таким образом, чтобы зерно высыпалось только тогда, когда робот движется по заданной траектории. Для этого был создан клапан, который задерживал зерно внутри устройства. Но мы столкнулись с тем, что пшено просто не высыпалось из устройства. Поэтому нам пришлось переделать клапан на лапку, которая периодически ударяет по носику, тем самым помогает зерну высыпаться. Вот плюсы и минусы нашего робота:
Плюсы данной конструкцииМинусы данной конструкции
Крепкая, легкая, компактна, устойчивая конструкция.
Неудобно расположен аккумулятор робота.
Работает быстро и манёвренно.
Сложность при сборке (конструкция выдачи).
Может помогать людям в посадке полевых культуры в удобрении почвы.
Этапы сборки:
Выявление функций, необходимых роботу;
Создание конструкции робота, отвечающей этим функциям;
Создание программы, испытание;
Устранение дефектов;
Показ робота.
На третьем этапе мы создавали программу движения робота в среде программирования LEGO MINDSTORMS EV 3 Home Edition . В ходе работы над программой нами был составлен алгоритм движения робота по траектории: квадрат, круг, треугольник с заданными сторонами и углами.
3)
4) Овсяницкая, Л.Ю. Курс программирования робота Lego Mindstorms EV3 в среде EV3: основные подходы, практические примеры, секреты мастерства / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – Челябинск: ИП Мякотин И.В., 2014. – 204 с.