3. Моделирование — экспериментальная основа роботостроения

Пытаться конструировать радио­электронные системы роботов, не представляя хорошо их теории и физических основ, — это значит работать с очень низким коэффициентом полезного действия. Создать какую — либо систему робота, не понимая ее су­ти, невозможно. Работа должна строиться на прочной основе теоретических знаний — только тогда кон­структор с каждой новой разработкой будет расши­рять диапазон своих знаний и переходить к новым ру­бежам творчества.

Партией и правительством перед народом Совет­ского Союза поставлена важнейшая задача — всемерное ускорение научно — технического прогресса. Это отно­сится не только ко взрослым, но и к школьникам. Перед юными техниками стоит задача: в короткие сроки освоить элементы теории радиоэлектроники, микросхемотехники и робототехники. Все это — новей­шие сложные области техники, без их знания немыс­лим современный знающий инженер, техник и зача­стую даже квалифицированный рабочий. Но если изучать их старыми методами — только по книгам, — то без определенной системы достичь чего — либо суще­ственного будет трудно. Как же быть?

Ученые утверждают, что лучшим способом освое­ния теории является эксперимент. С каких же экспери­ментов лучше всего начинать?

К примеру, в этом вам может помочь серийно вы­пускаемый промышленностью конструктор «Радиоку­бики». Если на монтаж с помощью пайки и наладку громкоговорящего приемника у ребят уходит иногда до двух — трех месяцев, то для сборки такого же при­емника из магнитных радиокубиков нужно всего три — пять минут. Три минуты вместо трех месяцев! Вот вам и пример ускорения научно — технического прогрес­са.

Пользуясь радиокубиками, вы изучите теоретиче­ские основы радиоэлектроники, ознакомитесь с раз­личными радиодеталями, их назначением и свойства­ми.

Затем можно будет последовательно переходить к следующим конструкторам, выпускаемым промыш­ленностью:

модульному для сборки сложных радиоэлек­тронных систем из простейших типовых узлов — моду­лей;

для изучения логических основ построения ЭВМ и знакомства с микросхемотехникой;

для сборки и исследования основных каналов ЭВМ.

Обо всех этих конструкторах мы еще расскажем, а пока ответим на вопрос: что же это такое — модели­рование и как оно применяется в практике современ­ного технического конструирования?

Модель и моделирование

Современные научно — технические исследования и промышленное строительство ведутся с огромным размахом, и на них затрачивается много средств (вспомним хотя бы о космических исследова­ниях). Поэтому ошибки или просчеты могут привести к бесполезной грате материально — технических и люд­ских ресурсов. Этого можно избежать, если предвари­тельно изучить процессы и явления, протекающие в реальном объекте, с помощью модели. В технике моделью называют уменьшенное или упрощенное подобие интересующего нас объекта, для которого ха­рактерны процессы, сходные с процессами, происходя­щими в этом реальном объекте. Изучение свойств мо­дели дает ориентировочное представление о свойствах и возможностях объекта.

В качестве моделей иногда применяют устройства, имеющие физическую природу, отличную от природы оригинала.

Существуют аналогии между законами, выражаю­щими различные физические явления. Например, ана­логичны закон Ома для электрического тока, закон Фурье для теплового потока и закон Дарси для скорости фильтрации жидкости через пористую среду. На основе метода аналогии и создают модель. В ней из­вестные процессы, все параметры которых легко под­даются измерению, описываются той же системой уравнений, что и изучаемые процессы в оригинале.

Современные любительские конструкции роботов содержат множество сложных радиоэлектронных си­стем, предварительную отработку которых также це­лесообразно проводить на моделях. В качестве техни­ческого средства моделирования различных систем роботов можно рекомендовать радиокубики. Мы уже их упоминали, а теперь расскажем о них подробнее.

Даже в сравнительно простых имитаторах речи ав­томатов («электронные сирены» и др.) или «речи» жи­вотных (пение птиц, лай собаки и др.), содержащих сотню и более деталей, требуемое подобие сигналов схемы естественной «речи» животных или машин мож­но получать, меняя параметры трех — пяти различных деталей. Вот тут — то и приходят на помощь радиокуби­ки. Они позволяют быстро и весьма наглядно решать основные задачи радиоэлектроники — от сборки про­стейшего детекторного приемника до различных им­пульсных устройств и элементов электронных вычис­лительных машин. Для любителей — роботостроителей такие кубики очень удобны. Они есть в продаже, но их можно сделать и самостоятельно. Из кубиков соби­рают самые различные устройства — от простейшего детекторного приемника до громкоговорящего прием­ника или даже модели нейронов мозга.