Künstliche Intelligenz - Robotik

Die Robotik ist eine Domäne der künstlichen Intelligenz, die sich mit der Erforschung intelligenter und effizienter Roboter befasst.

Was sind Roboter?

Roboter sind die künstlichen Wirkstoffe, die in der realen Welt wirken.

Zielsetzung

Roboter zielen darauf ab, die Objekte zu manipulieren, indem sie die physikalischen Eigenschaften des Objekts wahrnehmen, auswählen, bewegen, modifizieren, zerstören oder einen Effekt erzielen, wodurch die Arbeitskräfte von sich wiederholenden Funktionen befreit werden, ohne sich zu langweilen, abzulenken oder zu erschöpfen.

Was ist Robotik?

Die Robotik ist ein Zweig der KI, der sich aus Elektrotechnik, Maschinenbau und Informatik für die Konstruktion, den Bau und die Anwendung von Robotern zusammensetzt.

Aspekte der Robotik

• Die Roboter haben mechanical construction, Form oder Gestalt, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen.

• Sie haben electrical components welche Macht und Kontrolle der Maschinen.

• Sie enthalten ein gewisses Maß an computer program Das bestimmt, was, wann und wie ein Roboter etwas tut.

Unterschied im Robotersystem und anderen KI-Programmen

Hier ist der Unterschied zwischen den beiden -

AI-Programme	Roboter
Sie arbeiten normalerweise in computerstimulierten Welten.	Sie arbeiten in der realen physischen Welt
Die Eingabe in ein AI-Programm erfolgt in Symbolen und Regeln.	Eingaben in Roboter sind analoge Signale in Form von Sprachwellenformen oder Bildern
Sie benötigen Allzweckcomputer, auf denen sie arbeiten können.	Sie benötigen spezielle Hardware mit Sensoren und Effektoren.

Roboterbewegung

Fortbewegung ist der Mechanismus, mit dem sich ein Roboter in seiner Umgebung bewegen kann. Es gibt verschiedene Arten von Lokomotiven -

• Legged
• Wheeled
• Kombination von Fortbewegung mit Beinen und Rädern
• Tracked Slip / Skid

Fortbewegung mit Beinen

• Diese Art der Fortbewegung verbraucht mehr Kraft, während sie das Gehen, Springen, Traben, Hüpfen, Auf- oder Absteigen usw. demonstriert.

• Es erfordert mehr Motoren, um eine Bewegung auszuführen. Es eignet sich sowohl für unebenes als auch für glattes Gelände, wo unregelmäßige oder zu glatte Oberflächen mehr Kraft für eine fahrbare Fortbewegung verbrauchen. Aufgrund von Stabilitätsproblemen ist die Implementierung kaum schwierig.

• Es kommt mit der Vielfalt von einem, zwei, vier und sechs Beinen. Wenn ein Roboter mehrere Beine hat, ist eine Beinkoordination für die Fortbewegung erforderlich.

Die Gesamtzahl der möglichen gaits (eine periodische Abfolge von Auftriebs- und Freigabeereignissen für jedes der gesamten Beine) Ein Roboter kann abhängig von der Anzahl seiner Beine fahren.

Wenn ein Roboter k Beine hat, ist die Anzahl der möglichen Ereignisse N = (2k-1)!.

Bei einem zweibeinigen Roboter (k = 2) beträgt die Anzahl der möglichen Ereignisse N = (2k-1)! = (2 * 2-1)! = 3! = 6.

Daher gibt es sechs mögliche verschiedene Ereignisse -

• Das linke Bein anheben
• Das linke Bein loslassen
• Das rechte Bein anheben
• Das rechte Bein loslassen
• Beide Beine zusammen heben
• Beide Beine zusammen loslassen

Bei k = 6 Beinen gibt es 39916800 mögliche Ereignisse. Daher ist die Komplexität von Robotern direkt proportional zur Anzahl der Beine.

Fortbewegung auf Rädern

Es erfordert weniger Motoren, um eine Bewegung auszuführen. Die Implementierung ist wenig einfach, da bei mehr Rädern weniger Stabilitätsprobleme auftreten. Es ist energieeffizient im Vergleich zur Fortbewegung mit Beinen.

• Standard wheel - Dreht sich um die Radachse und um den Kontakt

• Castor wheel - Dreht sich um die Radachse und das versetzte Lenkgelenk.

• Swedish 45^o and Swedish 90^o wheels - Omni-Rad, dreht sich um den Kontaktpunkt, um die Radachse und um die Rollen.

• Ball or spherical wheel - Omnidirektionales Rad, technisch schwer zu implementieren.

Rutsch- / Rutschbewegung

Bei diesem Typ verwenden die Fahrzeuge Schienen wie in einem Panzer. Der Roboter wird gesteuert, indem die Gleise mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung bewegt werden. Es bietet Stabilität aufgrund der großen Kontaktfläche von Gleis und Boden.

Komponenten eines Roboters

Roboter werden wie folgt konstruiert:

• Power Supply - Die Roboter werden mit Batterien, Solarenergie, hydraulischen oder pneumatischen Energiequellen betrieben.

• Actuators - Sie wandeln Energie in Bewegung um.

• Electric motors (AC/DC) - Sie werden für Drehbewegungen benötigt.

• Pneumatic Air Muscles - Sie ziehen sich fast 40% zusammen, wenn Luft angesaugt wird.

• Muscle Wires - Sie ziehen sich um 5% zusammen, wenn elektrischer Strom durch sie fließt.

• Piezo Motors and Ultrasonic Motors - Am besten für Industrieroboter.

• Sensors- Sie bieten Kenntnisse über Echtzeitinformationen zur Aufgabenumgebung. Roboter sind mit Vision-Sensoren ausgestattet, um die Tiefe in der Umgebung zu berechnen. Ein taktiler Sensor ahmt die mechanischen Eigenschaften von Berührungsrezeptoren menschlicher Fingerspitzen nach.

Computer Vision

Dies ist eine Technologie der KI, mit der die Roboter sehen können. Die Computer Vision spielt eine wichtige Rolle in den Bereichen Sicherheit, Gesundheit, Zugang und Unterhaltung.

Computer Vision extrahiert, analysiert und erfasst automatisch nützliche Informationen aus einem einzelnen Bild oder einer Reihe von Bildern. Dieser Prozess beinhaltet die Entwicklung von Algorithmen, um ein automatisches visuelles Verständnis zu erreichen.

Hardware des Computer Vision Systems

Dies beinhaltet -

• Energieversorgung
• Bildaufnahmegerät wie Kamera
• Ein Prozessor
• Eine Software
• Ein Anzeigegerät zur Überwachung des Systems
• Zubehör wie Kameraständer, Kabel und Anschlüsse

Aufgaben des Computer Vision

• OCR - Im Bereich der Computer Optical Character Reader, eine Software zum Konvertieren gescannter Dokumente in bearbeitbaren Text, die einem Scanner beiliegt.

• Face Detection- Viele hochmoderne Kameras verfügen über diese Funktion, mit der Sie das Gesicht lesen und das Bild dieses perfekten Ausdrucks aufnehmen können. Es wird verwendet, um einem Benutzer den Zugriff auf die Software bei korrekter Übereinstimmung zu ermöglichen.

• Object Recognition - Sie werden in Supermärkten, Kameras, High-End-Autos wie BMW, GM und Volvo installiert.

• Estimating Position - Es wird die Position eines Objekts in Bezug auf die Kamera als Position des Tumors im menschlichen Körper geschätzt.

Anwendungsbereiche von Computer Vision

• Agriculture
• Autonome Fahrzeuge
• Biometrics
• Zeichenerkennung
• Forensik, Sicherheit und Überwachung
• Industrielle Qualitätsprüfung
• Gesichtserkennung
• Gestenanalyse
• Geoscience
• Medizinische Bilder
• Verschmutzungsüberwachung
• Prozesssteuerung
• Fernerkundung
• Robotics
• Transport

Anwendungen der Robotik

Die Robotik war maßgeblich an den verschiedenen Bereichen beteiligt, wie z.

• Industries - Roboter werden zum Handhaben von Material, Schneiden, Schweißen, Farbbeschichten, Bohren, Polieren usw. verwendet.

• Military- Autonome Roboter können während des Krieges unzugängliche und gefährliche Zonen erreichen. Ein Roboter namens Daksh , der von der Defense Research and Development Organization (DRDO) entwickelt wurde, dient dazu, lebensbedrohliche Objekte sicher zu zerstören.

• Medicine - Die Roboter sind in der Lage, Hunderte von klinischen Tests gleichzeitig durchzuführen, dauerhaft behinderte Menschen zu rehabilitieren und komplexe Operationen wie Hirntumoren durchzuführen.

• Exploration - Die Roboter-Kletterer, die für die Weltraumforschung eingesetzt werden, Unterwasserdrohnen, die für die Erforschung des Ozeans eingesetzt werden, sind nur einige davon.

• Entertainment - Disneys Ingenieure haben Hunderte von Robotern für das Filmemachen entwickelt.