MisterVF

Техническая база на переломе тысячелетий

На дворе стоял 2000 год. Старые времена плавно погружаются в Лету вместе с осколками предыдущей империи, по телевизору идут "Звёздный час" и "Сам себе режиссёр", я потихоньку разжёвываю кусочки от гранита науки. В те жутковатые годы купить что-то из деталей для создания чего-то электронного, для души, было не такой уж лёгкой задачей.

Проще всего какие-то детали можно было раздобыть, разобрав какое-то сломанное устройство, а также на радиорынках, например, на Митинском, Савёловском или Царицынском. Иногда что-то появлялось в магазинах электротоваров.

В то время у меня только-только появился первый персональный компьютер. Это был Compaq Presario, моноблок с процессором SX486 и памятью, кажется, 8 мегабайт. Управлялся он ОС Windows 95. Windows 98 на нём подтормаживал.

В моноблоке были встроенные микрофон и динамики, CD-ROM, дисковод для дискет 1.44" и модем. Модем позволял устанавливать связь с Интернетом на скорости 33,6kbps. Очень удобно, когда в настольном компьютере есть всё нужное для работы и развлечений, но уже на то время он был устаревшим.

Что касается подключения к Интернет, то в то время провайдеры продавали доступ во Всемирную Сеть по времени: например, один доллар в минуту. Похоже, что Интернета на всех не хватало, иначе как объяснить, что доступ к Сети был "по талонам" — провайдеры продавали карточки, по телефону, указанному на которых, надо было звонить со своего модема, а номинал был на них указан в долларах. На них под стираемым, как на лотерейных билетах, слоем, были написаны логин и пароль для доступа, который расходовался быстрее, чем сейчас остывает твой чай.

Анекдот про чай был придуман позже, уже при доступном проводном Интернете, поскольку по карточкам в Интернете столько просидеть было совершенно невероятно: Подключился, нашёл что-то, скопировал себе на диск, отключаешься и запускаешь программу или читаешь.

Как остудить горячий чай? Надо включить компьютер, залезть в интернет и бац! Чай остыл.

Ещё более точную информацию по ценам я помню из расклеенных повсюду объявления в 1997 году:

"Интернет по самой низкой цене: 1 цент в секунду!"

Ограничивающий фактор

Каждому, кто умел подключать светодиоды к источнику электричества, приходила в голову идея подключить что-то к компьютеру. Подключение чего-то к портам компьютера просилось уже несколько лет назад, когда я исследовал возможности программирования на Спектруме в Бейсике.

Когда я разбирал свой Compaq, то видел, что все устройства в моноблоке были распаяны на материнской плате. Сама она вытаскивалась вместе с задней крышкой и, из-за ее уникальности, замену я бы ей найти ни за что не смог.

Прототип

Поскольку я не особо в то время знал магазины электроники, я использовал детали, которые у меня оставались от разобранных сломанных электронных устройств, отданных родственниками за ненадобностью. Как-то на прилавке у продавца на Митинском радиорынке я увидел маленький мотор и из любопытства купил.

Поскольку для создания чего-то самодвижущегося мне нужно было два таких, а найти такой же у меня нигде не получалось, то я его покрутил в руках, повключал и отложил до лучших времён. В то время, в основном, в продаже у нас имелись только советские моторы, гораздо большего размена и за обе щёки пожирающие ваши батарейки любой формы и ёмкости, работающие довольно громко и постоянно ломающиеся.

И вот, на моё счастье, у кого-то сломался кассетный плеер, и я достал оттуда еще один мотор. Это уже прогресс! Я смогу создать что-то маленькое, что не займёт много места, будет ездить тихо и не будет потреблять слишком много энергии для своего движения.

Мотор был вот такой:

Я хотел сделать что-то проходимое и на гусеницах. Напомню, что гусеницы для самодельной машины в то время купить было негде, и из чего их сделать, я так и не нашёл. В журнале "Юный Техник для умелых рук" была статья о том, как сделать самодельные гусеницы с помощью спичечных коробков и катушек от ниток, но я счёл этот способ слишком трудоёмким, я подумал, что моторчики от плеера не "потянут" такую нагрузку.

У моторчиков оказалась довольно маленькая мощность, а колёсики делать слишком маленькими не хотелось, поэтому нужен был редуктор. Нетрудно догадаться, что редуктор купить было просто не реально, а из имеющихся у меня были только непарные. Редукторов нужно было два, по одному на каждую сторону.

В сложившейся ситуации, после долгих раздумий и испытаний нескольких различных вариантов, было принято решение сделать редуктор в виде шкивов. Для этого я взял самые большие колёса, имевшиеся в наборе конструктора Юность-3:

В качестве передатчиков крутящего момента я установил пассики от того же кассетного плеера, но потом заменил их на резинки для связки пачек денег. У меня были и пачки денег, ага: несколько лет назад случилась дикая инфляция, и расплачиваться за пирожки в столовой можно было прямо запечатанными пачками, только что из банка. А потом и сами деньги поменялись, но ничего не стоящие пачки с того времени у меня остались лежать в столе. Правда, в банке они скреплялись бумажными лентами, но резинки для них тоже применялись.

В задачу других колёс входило только обеспечение лёгкого поворота. Сначала я сделал одно свободно поворачивающееся колесо, но оно оказалось слишком сложным, и часто выходило из строя, поэтому я заменил его двумя микроподшипниками, которые я когда-то нашёл на земле. Достать такие где-то в магазине для меня не представлялось возможным, я просто не знал, где такие продаются.

Для скрепления всего на скору руку, я применил алюминиевую проволоку в белой оплётке, которой было полно на улице. Вы можете спросить, как же просто материалы для поделок, например, проволока, валялись на тротуарах и во дворах, ведь дворники там убираются? что строители разбрасывали свой мусор где придётся, и никому до этого не было дело. В те времена было много непонятных вам вещей и событий, в то время казавшихся самим собой разумеющимися.

Раму корпуса и оси я взял из конструктора "Механик". Получился самодвижущаяся машина в стиле Танка Лебеденко, с огромными ведущими колёсами и маленькими вспомогательными. Сходство с ним получилось не спроста — ведь его создатель тоже пытался получить преимущество гусениц за счёт свойств проходимости больших колёс.

Следующим шагом нужно было как-то подключить ее к компьютеру. Манипулятор был готов, и я сейчас управлял им джойстиком от Спектрума. Джойстик от своего Спектрума мне отдал сосед после того, как у него он сломался. Я его разобрал, заменил исполнявшие в нём роль кнопок концевики, подключил к питанию моторами на каждое из ведущих колес, и с джойстика можно было управлять движением и поворотами машины.

Я, было, собрался как-то его связать со своим компьютером, и я стал взвешивать все "за" и "против". Я понимал, что, если я что-то подключу к своему моноблоку не так, то я лишусь самого дорогого устройства в квартире.

Смена положения вещей

К концу года для учёбы мне требовался более современный компьютер, и поэтому у меня появился компьютер совершенно другого уровня: Pentium Pro с частотой 200МГц, оперативкой в 32Мб и жёстким диском на 850Мб. В корпусе АТ, а не ATX, как сейчас. Ну, вы помните эту надпись.

Скорость его работы просто поражала: Internet Explorer 3 грузился за секунды, почти без тормозов работал Office 97, шустро открывался почтовый клиент The Bat, а Windows 98 устанавливался в несколько раз быстрей! Ведь мы же все знаем, что это был тогда важный параметр, потому что раз в несколько месяцев, или даже недель — кому как — приходило время, когда Windows, как ни крути, должен был быть переустановлен.

Вместе с ним завелось у меня, для того времени, что-то ещё, совершенно невероятное. Штука, которую было совершенно не понятно как применить. Чудо-чудное, диво-дивное: веб-камера Kensington Videocam VGA Digital PC Camera производства 1999 года.

Для меня это было первое цифровое устройство, с которого можно было захватывать изображение прямо на компьютер. Да и, наверное, первое из подключающихся по USB. Тогда больше ни для чего этот порт я применить не мог, так как флешки, если уже и были, то только появлялись, и были дико дорогими. Да и мы до сих пор везде пользовались дискетами. Помню, я еще, в дополнение, устанавливал в него дисковод 5,25" для того, чтобы брать у преподавателей в институте программы, писавшиеся для зачётов и курсовых в прошлые годы.

Её максимальное разрешение было 400х300, но это только для фотографий. Видео она могла снимать лишь в 320х240 или 352х288. Благодаря ей, я сегодня могу добавить в эту статью фотографии. У меня здесь, а мы уже в 2001 году, фотки для этой статьи, по вашим меркам, не очень.

Фотография с этой камеры в максимальном разрешении:

До изображения, подходящего к вставке сюда, и лучшего для просмотра на современных мониторах, мне поможет их довести нейросеть для увеличения разрешения.

Подключение к компьютеру

Я стал выбирать порт, чтобы подключить свою машину к компьютеру. По USB информации в Интернете было мало. Были еще разъем для клавиатуры DIN, последовательный и параллельный порт. Из COM и LPT я выбрал последний. В те времена, когда мышкам нужно прочищать колёсико, а на домашних телефонах были диски для набора номера, к этому порту подключали принтер.

Мне он показался проще для подключения внешних устройств.

Программа

В качестве языка программирования я использовал Visual Basic. Под Windows 95 и 98 в нём можно было управлять LPT. Под Windows XP было уже нельзя. Поскольку я не торопился менять Windows 98 на другую ОС, то у меня всё работало, а, возможно, я тогда уже установил Windows Millenium.

Я стал искать информацию о работе с различными портами. Скачав статьи по теме доступа к портам, скачанными с сайтов — а, так как подключение было по Dial-Up, то я их скачивал на жёсткий диск и с него открывал — и всякими справочниками по Visual-Basic в различных форматах, среди которых встречались и TXT, и HTM, и CHM. Одним из самых известных сайтов был VBstreets.ru, где было публиковалось больше всего полезной для меня, на тот момент, информации.

В этом языке есть библиотека для работы с портами ввода/вывода: "vbio32.dll". Используя её, я предпринял первую попытку подать сигналы на LPT. Сначала я просто выводил числа на порт. Я поместил в программу, открывающуюся сейчас из папки 2001 года, поле для ввода числа и две кнопки для посылки числа на порт и снова сброса его на ноль.

Программы овеивают вас своим электронным дыханием того времени и уже с новых компьютеров радуют наш взгляд своими остроугольными интерфейсами, пережив поломки многочисленных жёстких дисков, бэд-блоки, вирус-шифровальщик и переносы с диска на диск при их сменах. Потерялись и многие из сурс-кодов этих программ. Однако исходников осталось на диске гораздо больше, чем скомпилированных файлов и, наверное, можно из них собрать программы заново.

И у некоторых файлов поменялась дата последнего изменения файла: после то ли какого-то сбоя жёсткого диска, то ли после вируса-шифровальщика, не помню когда, некоторые даты поменялись на 31.01.2020 и исчезли длинные имена файлов, оставив после нескольких знаков "~1". Зашифровать он успел не всё, когда я заметил подозрительную активность жёсткого диска, я сразу выключил компьютер. Однако после лечения Доктором Вебом или Касперским, даты некоторых исполняемых файлов просто стали неправильными. Похоже, как раз, я "поймал" вирус в 2008 году, так как антивирус расшифровывал и пересоздавал спасённые файлы.

Однако напрямую двигатели, как это, казалось бы, было проще всего сделать, к порту подключать нельзя. Подсоединить машину для управления клавиатурой я еще не мог.

Первые попытки выхода на белый свет

После широкого распространения персональных компьютеров, Савёловский рынок окончательно перепрофилировался в компьютерный, и там я, для дальнейшего улучшения условий учёбы, с помощью друга и семисот долларов, приобрёл нового помощника — Duron 700, с памятью 128Мб и видеокартой GeForce MX200. В него я переставил модем из Pentium Pro-200.

С помощью своей веб-камеры я стал предпринимать попытки с кем-то увидеться через компьютерный экран. Оказалось, что среди всех моих знакомых веб-камера была только у одного друга.

У всех уже была ICQ, но в ней можно было только писать текст и, уже несколько позже, пересылать файлы. Ещё был IRC, но он был менее удобный. После долгих поисков в Интернете, я нашёл две программы, с помощью которой можно было общаться в Интернете. Одна представляла собой прямое соединение пользователей по IP и позволяла общаться, в отличие от ICQ, голосом а тем, у кого есть камера, и с видео. Она называлась Microsoft NetMeeting.

Вторая звалась MSN Messenger. В нём можно было найти различные группы, где общались иностранцы, в основном, из США, под названием MSN Groups или MSN Chat rooms. Они обсуждали что-то или сидели в чатах просто так и шутили на английском. Однако в некоторых чат-группах люди уже использовали веб-камеры. Программа NetMeeting была гораздо проще.

Первый блин разговора в MSN Messenger, как и водится, получился комом. Я помню, что одним из первых моих собеседников был дед, смотревший в камеру в огромных наушниках и здоровенных очках, окружённый массой радиотехники. На экране он выглядел древним, как сама Земля. Со скидкой на возраст, вид у него был примерно такой:

Он сидел среди забитых электроникой полок и говорил в отдельный, стоящий на столе, большой микрофон.

Тем не менее, это был самый вежливый, внимательный и терпеливый собеседник, которого я тогда встретил. Он вслушивался, в своих невероятного размера наушниках, в каждое моё слово. Я его понимал, а он моё произношение разбирал с трудом. Общение не складывалось, но он не сдавался. Дед просил меня повторить что-то, переспрашивал, просил проговорить по буквам. Пытался узнать, кто я, откуда, интересы и предпочтения в еде. Я тогда растерялся. Я никогда до этого не разговаривал на английском через компьютер, да даже по телефону. Я стеснялся говорить громко по-английски, потому что боялся, что меня не поймут.

Хотя он просил меня этого не делать и уверял, что у нас получится разговор, я отключился. Я потом уже понял, то о чём он меня просил и что рассказывал:

"Сынок, просто произноси слова почётче. Я был радистом во время войны во Вьетнаме, и всякое повидал. Нужно только говорить погромче, и у нас заведётся отличный разговор. Я слышал тысячи людей по радио с разными качествами сигнала, и я умею разбирать звуки в радиоэфире даже среди сильных помех. Видишь, я тебя уже понимаю!"

Я поколебался и "повесил трубку".

И я тебя сейчас понимаю, дед. Спасибо — если бы не ты, мне было бы гораздо труднее научиться понимать собеседника и отвечать ему на другом языке. Я тогда упустил полезную практику, которую можно было бы пройти в тот день, и на несколько недель потерял возможность влиться в эти голосовые чаты.

Я был потрясён тем, что собеседника можно не только слышать, но и видеть. Напомню, что тогда самым популярным мессенджером была ICQ, в ней люди посылали свой адрес электронной почты, и уже по Email пересылали фотки с плёночного фотоаппарата, отсканированные сканером. По телевизору шла программа "Сам себе режиссёр", которая состояла из были видео, снятых на камеры с магнитными кассетами, и которые её участники присылали в телестудию по обычной почте. А тут: ты сам видишь окружение, природу, людей не только рядом с тобой, но и из разных стран! Я поначалу просил собеседников просто помахать в камеру или покрутить перед ней кружкой или книжкой, настолько казалось невероятным видеть собеседника.

Второй случай произошёл немного позже. В одной из комнат, где люди общались в общем чате, я включил камеру какого-то мужика. Увидев в списке тех, кому показывается его видео, мужское имя, он посмотрел в неё и спросил:

— Зачем ты на меня смотришь?

Я сказал, что просто хочу пообщаться. А на кого мне еще смотреть?

Он сказал:

— Смотри на девушек!

"Чёрт возьми, — подумал я тогда, —наверное, в будущем у веб-камер будут и правда стоящие применения".

Через другую программу, NetMeeting, можно было подключиться к собеседнику напрямую, введя IP-адрес. Мы попробовали общаться так через камеру с моим другом.

Для того, чтобы поговорить с видео, мы созванивались по модему через обычную телефонную линию, потом смотрели свой IP через Winipcfg, запускали NetMeeting. Один вводил IP другого, и так устанавливался видеозвонок. По-русски говорить было проще, чем по-английски, и, казалось бы, звони — не хочу, но больше созваниваться из друзей было не с кем. К тому же, нельзя было надолго занимать общий телефон, а разговаривать по телефону и лазить в Интернете в одно и то же время было невозможно. Если во время связи снять трубку телефона, то в ней будет слышен писк модемов.

Неожиданная находка и связующее звено

Мне не очень хотелось городить сложную схему из отдельных микросхем и дискретных деталей, и для простого управлением машины с LPT-порта мне была нужна связывающая моторы и порт микросхема.

В поисках подходящих микросхем я обыскал весь Интернет образца 2001 года, скачал каталоги в виде DOS-программ, даже сходил в библиотеку, но и там ничего про микросхемы, подходящие мне, не было.

Магазином, так стремительно ворвавшимся в мир творчества и радиолюбителей, и оказавшимся, уже после, лучше западных "Сделай сам", был Chip&Dip. На меня, поблёскивая глянцем прозрачного пластика, смотрел компакт-диск с названием "Микросхемы для управления электродвигателями".

На диске было описание и схемы подключения не только для простых, но и для шаговых моторчиков. Тому, кто не верит, что я этот диск нашёл — правда-правда! Вот чек:

Чтобы подключить что-то к чему-то, сначала нужно сделать плату. Я делал платы из текстолита с медным покрытием, опять же, с Митинского радиорынка. Покрытие нужно покрыть лаком, который повторял бы проводники и контактные площадки, затем протравить лишнее медное покрытие. Для этого нужно пролить хлорное железо на ковёр, испачкать всё и хорошенько пропитать свою одежду цапонлаком. После этого можно покрыть облитый реагентом ковёр пылью от сверления дырок в текстолите под ножки дискретных деталек, испортить несколько листов дорогого, по моим меркам, текстолита. Получается плата, типа, как печатная, только рукотворная.

Сначала я нарисовал схему на листке бумаги, затем подключил по ней микросхемы к выходам LPT-порта. Через программу на порт выводится число, где единица присутствует или отсутствует на нужных ножках подключенной к его выходам микросхемы. Когда порт подаёт единицу, то есть, напряжение на нужные ножки — двигатели крутятся. Выходы микросхем соединил с правым и левым двигателями на моём "манипуляторе". Если оба вперёд, то машина двигается вперёд. Если в разные стороны, то поворачивает. Я сделал разворот на месте, как у некоторых настоящих танков.

Следующим шагом должно было стать подключение клавиатуры, но это уже было делом техники. Помимо стандартных для "бродилок" и "стрелялок" WASD для движения я подключил и мышку. Я сделал так, что машина копировала движения оператора ПК. Двигаешь ей вперёд — машина едет вперёд, назад — едет задом. С помощью мышки получился уже, буквально, настоящий манипулятор. Двигаешь мышью в сторону — машина поворачивает. В управлении я задействовал и и кнопки. Нажимается левая кнопка — поворот налево, правая — направо, обе — движение вперёд.

Программа для этого захватывала курсор мышки и прятала его.

Странно, но ни в школе, ни в институте на уроках по программированию нас не учили, что бывают разные версии ПО и как называть переменные, и, соответственно, в моих каталогах для разработки ПО программы хранились под названиями типа: LPT_final, LPT_final2, LPT_final_latest, LPT_final_latest2, ну и так далее. Переменные назывались просто X, Y, O и т. п, и программа на скриншоте называлась, как и многие, для которых я не напрягался, придумывая названия, "Project1.exe".

Я долго испытывал управление и проходимость машины в разных условиях и разными манёврами. Управлять настоящим предметом, используя клавиатуру и мышку, прямо как компьютерным персонажем, было круто! Можно представить, что машина исследует виртуальный мир, а ты ее оператор. В этом мире были и рендер, и разрешение, и физика столкновений получше, чем в компьютерных играх. Особенно реалистичными казались ожоги от соскользнувшего с жала паяльника мне на кожу припоя.

Однако оставалась ещё одна возможность, которую стоило попробовать применить. Что если управлять им по сети? Получится ли и насколько большой будет задержка? Будет ли "пинг" настолько большой, что машиной невозможно будет рулить?

Удалённое управление

Я стал думать, как можно передать числа, которыми управляются двигатели с LPT-порта, по сети. Первое, что пришло в голову — это локальная сеть, благо, у меня был для неё коаксиальный кабель и сетевая карта, тоже снятая с Пентиума, но второго компьютера у меня не было.

Я перебрал в голове кучу вариантов, но остановился на том же Visual Basic. Для этого в этом языке существовал другой модуль под названием winsock.ocx. В качестве протокола я сначала выбрал TCP, однако меня сразу же озадачила некоторая сложность при потере пакетов. Тогда я переключился на UDP, потому что в нём не нужно было считать отправленные пакеты. Сколько пришло, тем и будем довольствоваться.UDP просто отлично подошёл для моей цели.

Я слегка изменил программу для управления вездеходом, создав внутри неё аналог передачи позиции курсора на выход LPT, но не напрямую, а через сетевые сигналы. Поэтому теперь она разделилась на две части, клиентскую и серверную. Клиент подключался к "серверу" по IP-адресу, вводимому в текстовое поле.

Как я уже упомянул, второго компьютера у меня не было, и управлять, и смотреть на картину движения вездехода, всё равно приходилось с одного и того же ПК. Для этого нужно было запустить и клиентскую, и серверную часть, на моём компьютере, и связать их, введя в клиент IP сервера.

Для их запуска, возможно, сработает установка Windows 98 на виртуальную машину, однако сейчас я не могу этого сделать.

При программировании в Visual Basic было очень просто вставлять компоненты различных программ прямо в "формы". По-моему, я добавил в неё одним из компонентов NetMeeting, и запаковал всё в "установщик". По крайней мере, сейчас, в одной из ошибок запуска, программа ругается на именно этот неработающий компонент. Файл "Conf.exe" — это и есть программа NetMeeting. Она, в качестве рудимента, дошла до Windows Vista.

Дату изменения исполняемого файла повредил вирус, но внутри установочного CAB все даты правильные.

Получилась программа для удалённого манипулирования машиной. Правда, тестировать работу программы мог только я у себя на компьютере, и я подсоединял программу управления к серверной её части, запускавшуюся на том же компьютере, по IP 127.0.0.1.

Поскольку у меня есть веб-камера, почему бы не попробовать установить её на трактор? Я поставил, но провод от неё был настолько толстый, что управлять ей было не удобно. Чтобы испробовать телеуправление, я решил, что проще наводить камеру на машину, а сам вездеход ездил бы по столу под ней. Пользователь мог видеть перемещения машины на своём экране, через камеру, и управлять движением устройства с помощью мышки и клавиатуры.

Программа состояла из двух частей, программа-клиент и сервер. Управляющий запускал на своём компьютере клиентскую часть, а тот, у кого был компьютер с машиной — серверную. Управляющий смотрел Winipcfg IP-адрес сервера и вводил его в клиентскую часть программы, программа сама подставляла IP-адрес в NetMeeting, и они соединялись. Управление шло с видео: видео и аудио передавались через NetMeeting.

Боевой выезд

Для связи с Интернетом бодро свистел в телефонную сеть PCI-модем 3Com, который, по идее, должен был выдавать 56 килобит в секунду. Одним из крупнейших и самых известных Интернет-провайдеров, представленных на всех выставках и больше всего раздававших там предметов и буклетов с рекламой, был Demos со своим знаменитым доменом SU, что означало Soviet Union: http://demos.su . Однако мой модем с основными провайдерами: MTU Inform, Caravan, Demos и Sitek, не всегда соединялся по Dial-up на заявленной максимальной скорости, и чаще скорость была всего 33,6 килобита в секунду.

Проверить работы удалённого управление было катастрофически не с кем. Друг, с которым мы связывались по видеосвязи, был занят.

Я подумал, что, ведь, в сущности, можно было бы проверить и без обратной связи. Управление будет работать и в том случае, если если кто-то просто запустит клиент на своём компьютере и будет видеть мою камеру. Тогда, водя мышкой, он сможет поуправлять машиной. Этого было достаточно, ну а я ему потом перезвоню, и он расскажет словами, получилось или нет! Пришлось пожертвовать обратной связью в реальном времени, и я не мог получить впечатления об управлении прямо во время сеанса связи.

Пусть оператором машины буду не я, и пусть я не буду видеть и слышать водителя машины, пусть придётся только позже услышать его впечатления. Однако нужно было провести тестирование новой системы. Без этого я не мог понять перспективы и работоспособность такого подхода к удалённому управлению.

На помощь пришёл второй друг, которого звали просто Анатолич. У него был компьютер, и тоже был модем, не было ни микрофона, ни камеры. В то время разговаривать с компьютерами было не принято.

Я позвонил ему.

— Привет, хочешь, я тебе покажу кое-что новое?

— Хочу, давай!

Я вкратце описал, как управлять моей системой с его компьютера. Программа просто устанавливалась: я постарался, чтобы от пользователя требовалось наименьшее количество самостоятельных действий, и включил все компоненты, включая программу для видеосвязи, в архив для установки. Установочный файл я передал Анатоличу на дискете.

— Сначала мы созвонимся по модему, ты вот сюда набирай: Winipcfg, там смотри цифры, вставляй адрес вот сюда.

— Так, понял, записал. А что дальше?

— Кнопки работают так, у тебя откроется изображение. По видео контролируешь. Потом расскажи, что получилось!

Я стал ждать. И, в какой-то момент, металлический звонок дискового телефона зазвонил, однако соединение по медным телефонным линиями тут же перехватил модем 3Com, "подняв трубку" первым. Сначала я просто смотрел на машину, но ничего не происходило. "Что же я подключил не так?" — было, успела промелькнуть у меня мысль. Похоже, что Анатолич всего лишь искал мой IP и подключался через программу-клиент. И затем машина задвигалась.

Вездеход поехал вперёд, развернулся. Он ездил вперёд и назад, влево и вправо, повторяя движение мышки в руке Анатолича. Машина поворачивала на месте, исследуя стол и перекручивая свои провода. Анатолич быстро разобрался с управлением. Пару раз танк чуть не свалился со стола, и пришлось ловить его руками, прямо в кадре у оператора.

Передо мной сейчас, в 2002 году, телеуправляемый вездеход исследовал мой письменный стол. Он передавал видео с одной из первых веб-камер через видео- и аудиопотоки, сжатые для передачи по медным проводам одними из первых кодеков. Мой друг направлял машину своей мышкой с удалённого компьютера и наблюдал за её движением через одну из самых первых программ для передачи видео.

Похоже, Анатолич вошёл в раж первооткрывателя новой технологи. Мне показалось, что ему нравилось не только ездить, но и просто смотреть в камеру на машину с разных сторон. Мне часто приходилось распутывать провода, запутавшиеся после разворотов вокруг колёс стол вездехода.

Когда я перезвонил Анатоличу через настольный телефон и спросил его о работе технологии, он подробно рассказал, как и что он делал и что видел, и что всё работало, как я и сказал.

Результат тестирования и отзыв оператора

Друг рассказал, что задержка при управлении в долю секунды почти не мешала вождению, и что ему очень понравилось.

Долгое время я не хотел устанавливать на компьютер Windows XP, который вышел недавно. С одной стороны, интерфейс Windows 98 мне нравился больше, а, с другой, мне не хотелось терять быстродействие компьютера. Ведь XP, хоть и хвалился скоростью своей работы, на практике был заметно медленней, чем Windows 98.

Оказалось, что моя видеокамера Kensington внезапно также перестала работать с какими-либо Windows, старше Windows Millenium. Поэтому я не мог ее использовать, и долгое время оставался без веб-камеры. Денег на новую у меня не было.

Microsoft прекратила поддержку NetMeeting и MSN Messenger. Поскольку в Windows XP "vbio32.dll" уже не посылал сигналы на выходы LPT-порта, я с головой погрузился в написание диплома.

Из положительного заключения оператора созданного устройства по результатам тестирования, стало понятно, что, несмотря на некоторые неудобства, скорости 33,6 кбит/с и видео и аудио, сжатых первыми кодеками, хватало на управление по видеосвязи, и задержка не мешала движению и контролю над подключённой машины.

Только представьте, что управлять удалённым устройством, при правильном подходе, можно было из любой точки мира и видеть результаты своих действий в прямом эфире, прямо на экране! Пусть и на пузатом экране семнадцатидюймового ЭЛТ-монитора.

https://habr.com/ru/articles/751204/
Это моя статья на для Habr.com и сюда, к сожалению, полностью не влезла, поэтому пришлось немного сократить. Если хотите, посмотрите полную версию, на Хабре. В ней больше технических подробностей.

Дроны, дистанционно управляемые вертолеты, шпионские и военные мультикоптеры — все эти летающие устройства уже давно стали частью повседневности. Сегодня электрической бескрылой «леталкой» уже никого не удивишь. Вот оно, держится в небе на своих маленьких вентиляторах, безо всяких крыльев и только за счет электричества!

Однако, до недавнего времени машины с вертикальным взлетом и на электрической тяге были всего лишь недостижимой мечтой. Как же это стало возможным и почему никто их не делал раньше? Кто первым смог поднять электровертолет в воздух? Давайте посмотрим историю появления в нашем небе многопропеллерных жужжалок.

Предпосылки к появлению электрического вертикального взлета

Еще пятнадцать лет назад в небе среди компактных летающих устройств можно было наблюдать только самолеты и вертолеты с двигателями внутреннего сгорания.

И во всем мире, и в СССР основой авиамоделизма неизменно выступали самолеты. Это были кордовые, неуправляемые и радиоуправляемые модели. Про модели вертолетов ходили только слухи, кто-то хвалился, что смотрел на полет такого, но им не верили, и никто радиоуправляемые вертолеты в глаза толком не видел.

Конкурс радиоуправляемых вертолетов 1982 года в СССР

У моделей самолетов с авиадвигателями, работающими не на топливе, а от электричества, дело обстояло получше, но для вертолетостроения электромоторы на протяжении более ста пятидесяти лет, с самого момента их появления, были абсолютно непригодны. Вертолеты на видео 1982 года тоже имеют ДВС-двигатели.

Однако время не стоит на месте, и постепенно появились две необходимые для подъемной электротяги вещи. Во-первых, появились малогабаритные, а также и бесщеточные, или вентильные, электромоторы (https://ru.wikipedia.org/wiki/Вентильный_двигатель).

Дело в том, что до их появления никакие электродвигатели не давали такой мощности, которая была бы достаточной для подъема нужного веса при приемлемой собственной массе. Поэтому электрические моторы можно было применять в автомобилях, трамваях и метро, с их помощью можно было бриться, перемалывать пищу и качать воду. Можно было даже исхитриться и добавить к ним крылья, поставив их на самолет. Однако, первые электродвигатели в самолетах непременно проигрывали по ДВС по всем параметрам. Правда, не все электромоторы нового поколения изначально предназначались для авиации, сейчас мы об этом поговорим.

Рыбак-вертолетчик, 2010 г. Модель с ДВС

А во-вторых, появились компактные и ёмкие аккумуляторы, чему, скорее всего, значительно поспособствовало развитие мобильной электроники. Например, стали производиться литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы, которые пришли на смену никель-кадмиевым и никель-металлогидридным.

Самые первые аккумуляторы не были легкими и компактными, а поднять такой в воздух не представлялось возможным. Поначалу их пытались применять и в автомобилях, но появился двигатель внутреннего сгорания и на тот момент быстро поставил точку в развитии электромобилей. Современные же литий-полимерные аккумуляторы позволили получить бо́льшую ёмкость на единицу массы.

Перопроходцы

Proxflyer

Первым соединить достижения новых технологий догадался норвежский инженер Peter Muren. Он создал сайт с описанием своего первого изобретения в 2003 году, если Archive.org не врет. Сайт назывался Proxflyer.com (именно с таким написанием, через «Y») и содержал фото и видео полетов невероятного для того времени устройства: вертолета размером всего лишь с пачку сигарет, при этом управлявшегося дистанционно.

Archive.org первые версии сайта показывает как созданные в 2003 году (http://web.archive.org/web/20031001000000*/proxflyer.com).

Чтобы заставить модель подняться в воздух, Питер применил самую стабильную в полете вертолетную схему — соосную (как у КА-50 Черной Акулы). В своей конструкции он не стал использовать несуществующие в то время мини-автоматы перекоса и, тем более, гироскопы, тем самым облегчив модель.

Peter Muren демонстрирует первую в мире модель электрического вертолета, 2004 год

Не забывайте, что Ютуб был открыт только в 2005 году, поэтому ролик был залит позднее.

Приводы от электромоторов были выполнены на шкивах, а в качестве ремней использовалась тонкая резинка типа той, которая использовалась в пассиках для кассетных магнитофонов. Шестерней в данной схеме не было. Один мотор крутил оба винта, другой — поворачивал хвост.

Питер смог добиться нужной массы устройства, использовав в своем вертолете новые литий-полимерные аккумуляторы. Для уменьшения веса лопасти и части корпуса вертолета были сделаны из бальзового дерева. В качестве моторов он применил те, которые тогда только что появились и поначалу применялись в виброзвонках пейджеров (кто не знает, что такое пейджер, спросите у своих родителей) и мобильных телефонов. Такие электромоторы так и называли: Pager motor (моторчик из пейджера). Поэтому первые микромоторы делались совсем не для вертикального взлета.

Позже Питер соорудил другие модели, где смена положения вертолета в пространстве осуществлялось путем изменения скорости вращения одного из двух соосных винтов, а ими управляли отдельные моторы. Всего за подъем их отвечало два.

Движение вперед осуществлялось за счет третьего электромотора, установленного не вертикально, как у классических вертолетов или как у первой модели, а горизонтально и поднимавшего хвост модели кверху.

Инженеру удалось найти такое сочетание миниатюрных и легких моторов с другими снижающими вес деталями, которое, наконец-то, позволило модели воспарить над столом.

Получив патент на свое изобретение, Питер занялся усовершенствованием своих моделей, а чуть позже фирма Interactive Toy Concepts стала производить игрушечные вертолеты по его схеме.

Pixelito

Второй схемой, разрабатываемой параллельно, стала схема с вертикальным влетом моделиста из Бельгии по имени Александр. Он назвал свой вертолет Pixelito. Александр применил в нем схему, отличную от Proxflyer, с одним несущим винтом.

Стабильности ее полёта способствовало специальное устройство на винте: за неимением приемлемых по весу электронных стабилизаторов полета, на винт ставилось массивное навершие, выполнявшее при раскрутке роль гироскопа (сверху на изображении, над винтом, находится балансир (flybar, Bell/Hiller bar)).

Как бы в последствии конструкторы ни пытались, без этой штуки вертолеты с одним винтом летать отказывались. Напомню, что первой вертолетной схеме балансир был не нужен или, может быть, его функцию частично выполняло ограничительное кольцо на лопастях из бальзового дерева.

В этой модели моторчика было тоже два: для основного винта, который позволял лететь вверх-вперед, и для стабилизирующего пропеллера, с помощью которого можно было поворачивать. Модель получилась невероятно маленького размера, о чем можно судить по фото с хомячком, оно 2003 года, так что сорри за качество. Модель весила всего 6,9 грамм.

В 2003 году Александр был уже почти у создания работоспособной модели, и нашел Питера, создателя Proxflyer. Они решили объединить усилия, и таким образом довели свои модели до рабочих прототипов.

В записи от 15 Декабря 2003 года говорится:

«Сегодня мы с Питером с удовольствием представляем результат наших последних совместных разработок. Я создал вертолет Pixelito, а Питер — Proxflyer Micron (на тот момент уже не первую модель норвежца — мое примечание). Pixelito — это вертолет с моей собственной системой контроля ротора, а дизайн Питера уже довольно хорошо известен. Мы называем их роботами, потому что такое название характеризует их лучше всего. Примерно 2 недели назад мы с Питером провели чудесные выходные у меня дома и после этого решили, что было бы неплохо вести совместные исследования, каждый у себя дома, но двигаясь к общей цели. Это вылилось в создание модели весом всего 6,9 грамм вместе с аккумулятором, и мы оба знаем, что это не предел.

Александр и Питер.»

Видео только что созданного мини-вертолета Pixelito, но в ролике им управляет друг его создателя, автор Proxflyer Peter Muren. Можно догадаться, что Александр держит камеру.

Pixelito, 2003 год.

Третьим прототипом могла бы стать нашумевшая в то же самое время разработка японской фирмы Seiko Epson. Модель могла летать только вверх и вниз.

К сожалению, после первой же новости об этом соосном летающем чудо-устройстве информация про него исчезла, осталась только статья с описанием: https://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?02/35/48.

Судя по всему, разработка не удалась и не получила дальнейшего развития, к тому же, не было ни одного видео с демонстрацией его работы. На фото видно, что в ней была использована схема, в которой соосные винты сочетались с балансиром.

Развитие электрического вертолетостроения

С появлением летающих прототипов идею подхватили и другие производители игрушек, и, используя новые двигатели, аккумуляторы и подобрав более современный и легкий пластик, стали производить модели вертолетов одну за другой, сначала по норвежской схеме, ну а потом и по подобию Pixelito, по-моему, первые серийные модели так и назывались — Pixelito.

Вертолет одной из первых моделей по схеме, аналогичной Proxflyer, фирма Syma, 2007 год

Также одна из первых моделей английской фирмы Fastek Computers, 2007 год

Поначалу вертолеты были, в основном, соосные. Одним из самых плодовитых на тот момент производителей игрушечных радиоуправляемых вертолетов была китайская компания Syma. Авиамоделисты из всех стран также вовсю пробовали разные варианты построек моделей с вертикальным взлетом, и некоторые их достижения были довольно-таки выдающимися, но то, что быстрее всего дошло до конечного потребителя — это продукция фирм-производителей игрушек.

В результате как норвежский, так и бельгийский моделисты неплохо заработали на продаже прав на производство вертолетов на дистанционном управлении, сделанных по их схемам.

В последствии разработками Питера заинтересовались DARPA и норвежское Министерство Обороны, инженер создал свою фирму Prox Dynamics и стал разрабатывать вертолет-шпион для военных целей.

Что сейчас там происходит и на какой стадии находится производство, неизвестно.

Улучшения и повышение стабилизации полета

В то время как первые игрушечные вертолеты имели всего 2 канала управления (вперед-вверх и поворот лишь в одну сторону), любители для себя делали и модели на многоканальном радиоуправлении. Чтобы управлять самыми первыми моделями дистанционно управляемых вертолетов, требовалась довольно долгая тренировка, поскольку ровно удержать его в воздухе было довольно трудно, и многое зависело от мастерства пилота.

Для самых простых игрушечных вертолетов вместо радиоуправления применялось управление по инфракрасному излучению. В более продвинутых моделях — по радиоканалу. В дешевых моделях оно было двухканальным, чем дороже — тем каналов управления становилось больше.

В самых дешевых моделях на смену двухканальному управлению добавили третий, и управление стало больше походить на полноценный полет. Вот только держаться в воздухе, несмотря на множество каналов, было все еще непросто.

Обратите внимание, как трудно пилоту совладать с удержанием модели на месте:

Одна из первых моделей вертолетов по схеме Pixelito, 2007 год.

Появление миниатюрных гироскопов значительно улучшило эту ситуацию. После добавления в модель этого устройства полет становился прямо непривычно стабилен, не надо было постоянно держать пальцы на клавишах управления. Однако такие модели стоили гораздо дороже, чем вертолеты без гироскопа. Гироскопы стали применяться и в моделях вертолетов с ДВС.

Видео про модели вертолетов с гироскопами, 2011 год.

Самой популярной из моделей с гироскопом для массового покупателя была модель Syma S107, ну а самыми надежными, выдерживавшими прямые столкновения со стенами, зубы котов и бесконечные тараны мебели, наверное, являлись вертолетики фирмы Himoto.

Электровертолет с гироскопом, 2014 год

В военной области первой испытания выстрелов с радиоуправляемого вертолета стала проводить некая фирма Neural Robotics в 2006 году. Они подвесили дробовик на модель вертолета и стали исследовать поведение модели при выстрелах, а также как стрельба отражается на управлении.

Выстрел из дробовика, 2006 год

Их вертолет обладал ДВС, и этот опыт стал знаковым — он подтолкнул развитие направления ударных дронов. Сейчас военные мультикоптеры во всю сбрасывают бомбы, шпионят и наводят ракеты на цели.

Если сомневаешься — ставь больше пропеллеров!

Почти сразу после появления моделей вертолетов появились попытки создания многопропеллерных, если можно так выразиться, машин.

Чем больше пропеллеров было в модели, тем труднее было согласовывать их работу. Тот же вертолет Chinook с картинки выше, без гироскопа колбасило при полете так, что становилось сомнительным применение двух пар винтов. Для полета же моделей с тремя и более количеством двигателей требовалась электроника, на порядок сложнее вертолетной.

Поначалу стали экспериментировать с количеством электромоторов. Это сейчас почти всегда ставится знак равенства между дроном и квадрокоптером, но на заре их появления было совсем не так.

Изначально многомоторные модели собирали исключительно энтузиасты. Почти сразу же возникла идея ставить на модели компактные камеры, которых в то время было не много, а GoPro появилась уже позже, и удачно вписалась в тренд. Камеры собирали из собственноручно припаянных контроллеров к камерам от мобильных телефонов и так далее. Конструкторы мультикоптеров подбирали материалы для их рам, экспериментировали с разными электродвигателями, стали собирать различные модули для согласованного управления пропеллерами и гироскопы, писать для этого ПО и обмениваться удачными находками друг с другом. Получалось с переменным успехом.

Пока не было надежной электроники для согласования моторов и не появились миниатюрные гироскопы, смотреть на полеты таких устройств жутковато. Здесь были и поломанные рамы, и потерянные видеокамеры, и утонувшие в водоемах дорогостоящие электронные модули. Однако год от года стабильность, дальность полета, простота управления и качество снимаемых видео постоянно возрастали.

Появились коптеры с тремя, четырьмя, пятью, шестью, восемью и более пропеллерами — соответственно, трикоптеры, квадрокоптеры, пента-, гекса- и октакоптеры.

Один из первых трикоптеров, 2010 год

И вот, после долгих экспериментов, модели стали уже летать стабильно. Можно было не бояться, что она завалится на бок при полете или что вибрация при полете будет мешать управлению.

Поначалу все ставили себе столько пропеллеров, сколько хотели, но позже каждой схеме, все же, нашлось свое применение.

Пролет квадрокоптера с камерой GoPro Hero 3 на борту через фейерверк, лучше смотреть в HD, 2014 год

Машины с тремя и четырьмя моторами стали чаще применяться для развлекательных полетов, для съемки видео, а увеличенное число пропеллеров пригодилось в коптерах для перевозки грузов, а также в тех случаях, когда от мультикоптера требуется надежность. Ведь если при отказе одного из моторов в модели вертолета неизбежно происходит его крушение, то в случае моделей с несколькими двигателями нагрузку вышедшего из строя мотора можно распределить на другие и удержать машину в воздухе. Долго не утихали споры между приверженцами трикоптеров и квадрокоптеров по поводу баланса между простотой и стабильностью полета.

Октакоптер, специально предназначенный для перевозки грузов, 2012 год

Дальнейшее развитие и перспективы

Благодаря совершенствованию бортовой электроники и использованию модулей GPS, модели научились удерживать свое положение в пространстве и постоянную высоту. На мультикоптеры стали ставить телеуправление, которое по-английски называется FPV — First Person View, вид от первого лица. С его помощью можно управлять дроном, гладя на мир через камеру, установленную на нем. В Сети почти все видео сейчас снимаются с таких дронов.

Проводятся гонки на мультикоптерах, чему способствует система управления с видом от первого лица.

Гонки на дронах с управлением с FPV, 2015 год

Позже одна компания при каком-то технологическом институте стала разрабатывать систему автоматического контроля роя мультикоптеров и добилась впечатляющих результатов: они не только смогли заставить тучи дронов летать по заданным траекториям, не сталкиваясь. Добавив к ним иллюминацию и используя отдельный мультикоптер в качестве пикселя, они смогли составлять из них объемные изображения и надписи. Свое изобретение они впервые применили в рекламе фирмы Intel.

Голограмма из дронов, 2015 год

Уже в 2011 году построили прототип мультикоптера, способного поднять над землей человека. Сейчас это направление активно развивается. Ведь для перевозки людей здесь есть преимущества перед вертолетами. Это и удобство управления, и более компактные размеры, и электричество в качестве топлива, и безопасность из-за наличия нескольких пропеллеров вместо одного-двух.

Первый мультикоптер с человеком на борту, 2011 год

Устройство дронов продолжает совершенствоваться, для них появляется все больше сфер применения. Мультикоптеры совершенствуют многие авиапроизводители, включая Boeing. Да что там Boeing — сама Почта России уже во всю экспериментирует с доставкой грузов по воздуху.

Полет на квадрокоптере с видом от первого лица, от которого захватывает дух, 2017 год.

Возможно, скоро нас ждут аэротакси, огромные пространственные трехмерные скульптуры из дронов на любом большом празднике, доставка посылок и корреспонденции вне зависимости от того, где вы находитесь, а пиццы — всего лишь за три минуты!

А утром можно было наблюдать поистине уникальное для Москвы явление — безлюдные перроны.