A mesterséges intelligencia alkalmazásának egyik legfontosabb és leglátványosabb területe

Átírás

1 Robotika A mesterséges intelligencia alkalmazásának egyik legfontosabb és leglátványosabb területe Werner Ágnes

2 Bevezetés Maga a robot szó 1921-ben CARELC CAPEK Rossum Univerzális Robotjai című színdarabjában fordul elő elsőként. A robota szó csehül munkát jelent. CAPEK robotja önálló, döntésre képes eszköz, amely felülkerekedik alkotóján, és rabszolgasorba süllyeszti az embert.

3 Robotok 1942 Isaac Asimov: Runaround című novellája A robotika három törvénye: I. A robotnak nem szabad kárt okoznia emberi lényben, vagy tétlenül tűrnie hogy emberi lény kárt szenvedjen II. A robot engedelmeskedni tartozik az emberi lények utasításainak, kivéve, ha ezek az utasítások az Első Törvény előírásaiba ütköznek III. A robot tartozik saját védelméről gondoskodni, amennyiben ez nem ütközik az Első és Második Törvény előírásaiba

4 Ősi elképzelések képzelések : Talosz (Krétát őrző óriás) Gólem Jelenlegi elvárások (a robottól): a szépirodalomban és a műszaki, technikai fogalomkörben is általában olyan eszközt, berendezést értenek rajta, amely berendezést értenek rajta, amely az ember fizikai és/vagy szellemi munkájához hasonló tevékenységet végez olyan tulajdonságok megléte, amelyek lehetővé teszik, hogy teszik, hogy saját tevékenységüket kisebb-nagyobb mértékben ellenőrizzék és korrigálják - intelligencia alapfeltételei

5 Robot definíciók Nincs egységes meghatározás főbb jellemzők: rugalmas újraprogramozhatóság több szabadságfokú mozgáslehetőség anyagok, berendezések, szerszámok mozgatása vagy különböző feladatok megvalósítása Az International Federation of Robotics (IFR) robotdefiníciója: Automatikusan vezérelt, újraprogramozható, többféle funkcióra felhasználható manipulatív gép, három vagy több újraprogramozható tengellyel, akár rögzített, akár szabadon mozgó változatban, ipari automatizálási célokra való felhasználásra.

6 Robotgenerációk Első valódi robotszabadalom: Cyrill Walter Kennward (angol) 1954 I. generáci ciós s robotok: 60-as évek felemelés lerak lerakás s típust pusú feladatokra használt lták nem rendelkeztek a környezet k változásait vizsgáló külső érzékelőkkel, programozhatóság g alacsony szintű volt, a robot mozdulatait a program egyértelm rtelműen en meghatározta Shakey-II.

7 Első robotok General Motors: 2 tonnás mechanikus kar, amely egy mágneshengerre rögzített, néhány n ny soros számk mkód d utasításait sait követik - Unimate öntvényeket nyeket mozgat és hegeszt (Joe Engelberger és George Devol)

8 Első lépegető mobil robotok Phoney Poney McGhee és Frank, University of South California számítógép vezérlésű GE Quadruped Mosher,, 1968.

9 Robotgenerációk II. generáci ciós s robotok 70-es évek környezetüket érzékelők k segíts tségével vizsgálj lják tevékenys kenységüket ket a vett jelek alapján n a pillanatnyi szituáci ció figyelembevétel telével módosm dosítani tudják feladataikat magas szintű robotprogramozási célnyelven c lehet meghatározni 1972-ben az USA-ban már m r 12 olyan vállalat v van, amelyek ipari robotokat gyártanak Kawasaki (1972): gyárt rtósor felszerelése se a Nissan Motors-nál Svédorsz dországban: villamos meghajtású robotok ívhegesztéses ses alkalmazásokban Megjelennek az első teljesen számítógép-ir irányítású robotok elsősorban sorban fúrási, f marási, illesztési si műveletek m végzv gzésére. Az európai autógy gyárak saját t robotfejlesztéseinek seinek kezdete (Volkswagen, Renault, Fiat).

10 Robotgenerációk III. I. generáci ciós s robotok mesterséges intelligencia elemei érzékelőktől l származ rmazó jeleket feldolgozzák, a magukról és s a környezetrk rnyezetről l tárolt t modellt képesek k önállóan módosítani, képesek k informáci ció kiválaszt lasztására és kombinálására önálló viselkedési si algoritmusok és s döntd ntési rendszerek e generáci ció működésére az összetett tevékenys kenység és s a feladatok magas szintű, általános megfogalmazása jellemző Alkalmazási kör bővülése: laboratóriumi, mélytengeri, űrkutatásbeli, mezőgazdasági, szerelési területeken

11 Miből épülnek fel a robotok? A robotot tekinthetjük egy aktív mesterséges ágensnek, nek, aminek környezete a teljes fizikai világ. A robotok azon beavatkozók és érzékelők alapján különböztethetők meg egymástól, amikkel fel vannak szerelve. Érzékelők: az érzékelés eszközei Önérzékelés Erőérzékelés Taktilis érzékelés Hanglokátor (A hanglokátor információkat szolgáltat a robothoz nagyon közeli tárgyakról. A hanglokátor azt az időt méri, amely alatt az érzékelő által kibocsátott hangimpulzus a tárgyról visszaverődve visszaérkezik.) Beavatkozók: a cselekvés eszközei Beavatkozónak nevezzük mindazokat az eszközöket, amelyek a robot irányítása alatt valamilyen hatást gyakorolnak környezetükre. Olyan működtetőkkel vannak felszerelve, amelyek a szoftver parancsokat fizikai mozgássá alakítják. Maguk a működtetők tipikusan villanymotorok, hidraulikus vagy pneumatikus munkahengerek.

12 Robottípusok (IFR szerint) Ipari robotok Szerviz robotok

13 Ipari robotok Mechanikai struktúra szerinti osztályozás: derékszögű, hengerkoordinátás, gömbkoordinátás, SCARA, humanoid robot

14 Szerviz robotok Előzetes definíció: ~ olyan robot, amely részben, vagy teljesen autonóm módon az ember, vagy más berendezés számára hasznos tevékenységet hajt végre (gyártási műveletek nélkül) Osztályozás: Humán szerviz (személyes védelem, szórakoztatás, ) Berendezések kiszolgálása (karbantartás, szerelés, ) Egyéb autonóm funkciókat (felügyelet, adatgyűjtés,...) végrehajtó és/vagy szolgáltató robotok, melyek nem sorolhatók a fentiekbe

15 Feladatkörük szerint: 1. A termelésben használt robotok lehetnek: Anyagkezelő robotok Jellegzetes feladatok: -adagolás megmunkálógépre, -megtartás, forgatás (operációhoz, vagy operáció alatt), -áthelyezés program szerint, -válogatás, rendezés, -szerszámozás, szerszámcsere, -mérőeszköz csere. Műveletvégző robotok Jellegzetes alkalmazások: -festés, tisztítás, sorjázás, -pont- és vonalhegesztés, varratlerakó hegesztés, -fúrási, ujjmarási műveletek, -lézeres megmunkálási műveletek, -láng- és plazmasugaras vágás, -mérőeszköz mozgatás, mérés kiszolgálás.

16 Feladatkörök szerint Szerelő robotok Jellegzetes feladatok: - alkatrészek kiválasztása, - alkatrészek orientálása, - alkatrészek összeillesztése, helyezése, - kötések létesítése. 2. A kutatásban használt robotok többnyire - telerobotok,, távvezérelt manipulátorok - mobilrobotok.

17 Feladatkörök szerint: 3. Speciális feladatok megoldására alkalmazott robotok és egyéb robotrendszerek: mikrorobotok, gyógyászatban alkalmazott robotok.

18 Mobil robotok Guruló robotok Lépegető és mászó robotok (CLAWAR) Hibrid berendezések Lánctalpas, vagy egyéb mobil robotok

19 Guruló robotok Sojourner

20 Lépegető robotok Osztályozás a lábak száma szerint Genghis (Brooks,, 1989.)

21 Kétlábú robotok I. Salford Lady Honda Sony

22 Kétlábú robotok II. FUJITSU HITACHI MITSUBISHI

23 Kétlábú robotok III. Webian3 Wabot

24 Mászó robotok Robug2 Pipe-climbing robot

25 Hibrid robotok

26 Emberszabású robotok COG - Rodney Brooks, MIT AI Lab

27 Külön kategória: Szórakoztató robotok Robotversenyek, robotfoci AIBO

28 Érdekesség: Robotfoci Szimulációs liga Kis robot liga 11 robotos kis robot liga Közepes robot liga Sony lépegető robot liga Humanoid liga (2002-től) Teleoperációs verseny

29 Érdekességek: Berendezéseket kiszolgáló robotok Reis robot Skywash Csőtisztító és csővizsgáló

30 Embert kiszolgáló robotok Care-O-Bot Bot: : multimédia kommunikáció, háztartási elektronika üzemeltetés, ember vezetése, eszközök tartása és mozgatása Zeiss sebészeti robot

31 Egyéb robotok I. HelpMate: : kórházi robot (folyosói navigáció, teleoperációval ajtó kinyitása) HACOmatic: : takarító robot

32 Egyéb robotok II. Dante II. vulkán kutató robot

33 Útvonalkövető robot

34 A jövő: Nanorobot grafikai modellje

35 A MobotSim program felülete

36 Akadály kikerülése Akadálykerülő programkódja: Sub Main Program kezdete SetTimeStep 0.1 Idő lépték beállítása SetMobotPosition(0,6.9,11.7,180) Egy lehetséges kezdőpozíció For t = 1 To Ismétli szer J = MeasureRange(0, 4, 0) A 4-es érzékelő használata B = MeasureRange(0, 7, 0) A 7-es érzékelő használata Debug.Print J Ki írja a J értékeit Debug.Print B Ki írja a B értékeit If B < 0.8 Then 'JOBB-ra fordul, ha B érték kisebb, mint 0.8 SetWheelSpeed(0, 10, 0) A jobb motor meghajtása ElseIf J < 0.8 Then 'BAL-ra fordul, ha J érték kisebb, mint 0.8 SetWheelSpeed(0, 0, 10) A bal motor meghajtása Else 'Különben meg előre halad SetWheelSpeed(0,10,10) Jobb és bal motor hajtása End If Feltétel vége StepForward ' Dinamukus szimuláció egy lépésben Next Forciklus vége End Sub Program vége

37 SCRIBBLER ROBOT

38 A robot követi a fényt Az infravörös érzékelők működése A robot vonalkövetés közben A robot rajzolni is képes

39 PROGRAMOZÁS A SCRIBBLER GUI-VAL

40 A LEGO MINDSTORMS ROBOTICS INVENTION SYSTEM 2.0

41 AZ RCX EGYSÉG

42 Saját fejlesztések I.

43 Saját fejlesztések II.

44 ÚJ LEGO ROBOTÉPÍTŐ KÉSZLET

45 Vezérlőegység

46 Lehetőségek

47

48 FESTO labor: építés és programozás nagyban Pannon Egyetem Veszprém