Собаки «Азор» и «Супер Азор». Это довольно популярные в наше время кибернетические игрушки, похожие на электронную черепаху. Их прототип был сконструирован в 1958 г автором данной книги совместно с А. Лончинским. «Азор» (см. рис. 13.9) в своем основном варианте управлялся светом и отличался очень простой конструкцией (рис. 13.10, б). «Супер Азор» имел более сложную конструкцию (датчики соприкосновения, механизм обхода препятствий, элементы, чувствительные к звуку и теплу) и обладал также условным рефлексом (рис. 13.11).

(рис.13.9)  Кибернетическая собака «Азор» (общий вид и конструкция). Длина 255, ширина 117, высота 155 мм. Скорость 9 м/мин. Чувствителен к дневному и искусственному свету (за исключением ламп дневного света), Дальность действия, м: 0,3 0,9 3,0 Мощность лампы, Вт: 0,7 60 500

(рис.13.10)  Кибернетическая собака «Азор»: а - в погоне за источником света; б - функциональная схема фотореле

(рис.13.11)  Электрическая схема кибернетической собаки «Супер Азор»: а -управление приводом; б - акустическое реле; г - блок «условного рефлекса»; д - термореле с термистером

Обозначения на схемах: МУ - управляющий электродвигатель, MB - ведущий электродвигатель, УПТ - транзисторный усилитель постоянного тока, Р - электромагнитное реле, Ф - фотоэлемент (например, селеновый 20 X 40 мм от экспонометра или любой другой) 1 и 2 - буфер изменения направления движения (назад, вбок и вперед). При этом цепочка RC может быть заменена терморезистором, РЗ - фотореле (см., например, рис. 4.1, а), Р2 - акустическим реле с пьезоэлектрическим или другим микрофоном (рис. 13.11, б) (цепочка RC может быть также заменена терморезистором).
Ходовая часть первых образцов «Азора» имела тележку и специальный привод. Позднее мы упростили механические работы, использовав готовую электромеханическую игрушку. Можно также применить конструкцию, показанную на рис. 13.9.
В «Азоре» применен один селеновый фотоэлемент от фотоэкспонометра. Разумеется, его можно заменить фотодиодом или фоторезистором с добавлением собирающей линзы (рис. 13.11, в).
Как ведет себя электронная собака «Супер Азор»?
Она старается добраться до источника света. Чтобы «рассмотреть» окружающую обстановку, она может двигаться по прямой или дуге. Собака способна реагировать на звук. Заслышав свист, она замирает без движения. Если на дороге встретится преграда, «Азор» после столкновения с нею обойдет ее - отступит назад и вбок и пойдет вперед в новом направлении. Звук, услышанный при столкновении с преградой, не остановит собаку, она запомнит тот факт, что звук и преграда появились одновременно. После нескольких таких столкновений уже только при свистке у собаки вырабатывается условный рефлекс. Она будет обходить преграды, едва заслышав звуковой сигнал. Когда «Азор» видит свет, он прекращает прогулку и идет на него.
Иначе говоря, с помощью чувствительных датчиков, устройства, регистрирующего столкновение с преградой, и микрофона с усилителем, реагирующего на свист определенной частоты, а также запоминающего устройства получается следующая схема поведения собаки:
- собака не реагирует на звук, если он не связан с прикосновением;
- если во время движения вперед собака наткнется на преграду, на 2...3 с включается программа обхода преграды - собака пятится назад, поворачивается, а затем опять движется вперед.
Таким образом, звук становится для «Азора» условным раздражителем, а столкновение с преградой - безусловным; после 5...10-кратного повторения звукового сигнала и встреч с преградой собака «запоминает» эти события и начинает реагировать на звук так же, как и на препятствие, т. е. включается программа обхода препятствия. Если после выработки «рефлекса» столкновение с препятствием не сопровождается звуком, собака спустя некоторое время «забывает» о звуковых сигналах и перестает на них реагировать. Кроме того, собака способна отыскивать источник света, при этом поиск может происходить в трудных условиях, например, при наличии преград. При столкновении собаки с преградой запускается описанная выше программа обхода преграды. Поиск источника света осуществляется светочувствительным устройством Ф.
В поисках источника света собака перемещается по прямой линии или по кругу. Скорость движения должна быть 0,1...0,15 м/с, Можно также научить «Азора» останавливаться по свистку.
Забегая несколько вперед, следует сказать о возможностях усовершенствования кибернетической собаки.
При питании от аккумуляторов можно «заставить» собаку автоматически переходить в режим поиска пищи - источника напряжения заряда. Зарядное устройство можно оснастить «фонарем», работающим с красным или модулированным светом. Поиск источника света можно объединить с маневрированием, вызываемым звуковым сигналом, и т. д.
Особенно интересно наблюдать поведение нескольких одинаковых собак. Одновременный поиск одного и того же источника света вызывает взаимные столкновения. В этом случае побеждает собака, имеющая наилучшую программу обхода преград. Теперь нетрудно организовать «футбольный матч», используя программы поиска мяча и ворот противника. Функция поиска освещенных ворот выполняется, когда собака найдет мяч и начнет толкать его перед собой, держа между стержнями на передней части корпуса. Подобным образом удается создать много занимательных и поучительных кибернетических игр.

Что же нужно, кроме желания, для создания такой собаки или черепахи?

Светочувствительный датчик - это фоторезистор. Для ограничения поля зрения перед фоторезистором размещают простейший объектив, например увеличительное стекло с фокусным расстоянием 40...50 мм. Это помогает «Азору» выбрать направление на источник света. Фоторезистор можно разместить в корпусе, применив вместо объектива диафрагму.

Акустические преобразователи (микрофон, усилитель НЧ и реле Р2). Для предохранения от случайного срабатывания устройства при появлении внутренних помех применяют селективный усилитель, настроенный на частоту свиста (например, 3 кГц).
Звено задержки нужно для того, чтобы реле Р2 срабатывало через 2...3 с после начала звукового сигнала. Пьезоэлектрический микрофон можно заменить обычным, например, динамическим и даже электромагнитным от головки телефона. Угольный микрофон не годится для наших целей, так как он создает помехи, вызываемые перемещением угольного порошка во время движения собаки.

Буфер помогает собаке обходить преграды. Азор имел только один буфер - передний, но лучше было бы добавить еще один - задний. Это обеспечило бы контроль по всему контуру туловища собаки. Тогда, например, при столкновении с препятствием срабатывает один из трех контактов, включенных параллельно и размещенных в средней части буфера и по краям его. При замыкании любого из них реле Р1 срабатывает. Если собака, двигаясь назад, наткнется на преграду, она остановится.

Ходовая часть - это платформа на трех или четырех колесах, передние колеса являются ведущими и управляющими. Привод колес осуществляется отдельными электродвигателями мощностью 1...5 Вт каждый. Можно также применить гусеничный движитель, с отдельным приводом для каждой гусеницы.

Программирующий механизм. Собака, отыскивающая источник света, поворачивается в какую либо сторону. Поворот осуществляется с помощью реле, переключающегося каждые 8...10 с из одного рабочего состояния в другое.
Электропитание осуществляется от батареи кадмиево-никелевых аккумуляторов.
Совместная работа отдельных устройств показана на рис. 13.13.
Корпус имитирует профиль собаки, кота, черепахи. В качестве индикатора столкновения с преградой служит не только упомянутый выше буфер, но также и весь корпус животного, закрепленный на подставке. «Супер Азор» может использоваться и в научных экспериментах.

(рис.13.12)  Программа погони кибернетической собаки «Супер Азор» за источником света

(рис.13.13)  Совместная работа субблоков кибернетического существа с условным рефлексом