Sztuczna inteligencja - robotyka

Robotyka to dziedzina sztucznej inteligencji zajmująca się badaniem tworzenia inteligentnych i wydajnych robotów.

Co to są roboty?

Roboty to sztuczni agenci działający w rzeczywistym środowisku.

Cel

Celem robotów jest manipulowanie obiektami poprzez postrzeganie, wybieranie, przemieszczanie, modyfikowanie fizycznych właściwości obiektu, niszczenie go lub wywoływanie efektu, w ten sposób uwalniając siłę roboczą od wykonywania powtarzalnych funkcji bez znudzenia, rozproszenia lub wyczerpania.

Co to jest robotyka?

Robotyka to dziedzina sztucznej inteligencji, która składa się z elektrotechniki, inżynierii mechanicznej i informatyki do projektowania, konstruowania i stosowania robotów.

Aspekty robotyki

  • Roboty mają mechanical construction, forma lub kształt przeznaczony do wykonania określonego zadania.

  • Oni mają electrical components które zasilają i sterują maszyną.

  • Zawierają pewien poziom computer program to określa co, kiedy i jak robot coś robi.

Różnica w systemie robota i innym programie AI

Oto różnica między tymi dwoma -

Programy AI Roboty
Zwykle działają w światach stymulowanych komputerowo. Działają w prawdziwym świecie fizycznym
Dane wejściowe do programu AI są w postaci symboli i reguł. Sygnałem wejściowym do robotów jest sygnał analogowy w postaci fali mowy lub obrazów
Potrzebują komputerów ogólnego przeznaczenia do działania. Potrzebują specjalnego sprzętu z czujnikami i efektorami.

Robot Locomotion

Lokomocja to mechanizm umożliwiający robotowi poruszanie się w swoim otoczeniu. Istnieją różne typy lokomocji -

  • Legged
  • Wheeled
  • Połączenie lokomocji na nogach i na kołach
  • Śledzony poślizg / poślizg

Lokomocja na nogach

  • Ten rodzaj lokomocji zużywa więcej energii podczas demonstrowania stępu, skoku, kłusa, skakania, wznoszenia lub schodzenia itp.

  • Wykonanie ruchu wymaga większej liczby silników. Nadaje się zarówno do nierównego, jak i gładkiego terenu, gdzie nieregularna lub zbyt gładka powierzchnia powoduje, że zużywa więcej energii na lokomocję kołową. Jest to trochę trudne do wdrożenia ze względu na problemy ze stabilnością.

  • Jest dostępny z jedną, dwiema, czterema i sześcioma nogami. Jeśli robot ma wiele nóg, do poruszania się konieczna jest koordynacja nóg.

Całkowita liczba możliwych gaits (okresowa sekwencja zdarzeń podnoszenia i zwolnienia dla każdej z wszystkich odnóg), którą robot może podróżować, zależy od liczby jego nóg.

Jeśli robot ma k nóg, to liczba możliwych zdarzeń N = (2k-1) !.

W przypadku robota dwunożnego (k = 2) liczba możliwych zdarzeń wynosi N = (2k-1)! = (2 * 2-1)! = 3! = 6.

Stąd istnieje sześć możliwych różnych wydarzeń -

  • Podnoszenie lewej nogi
  • Uwalnianie lewej nogi
  • Podnoszenie prawej nogi
  • Uwalnianie prawej nogi
  • Unoszenie obu nóg razem
  • Rozluźnienie obu nóg razem

W przypadku k = 6 odnóg jest 39916800 możliwych zdarzeń. Stąd złożoność robotów jest wprost proporcjonalna do liczby nóg.

Lokomocja na kołach

Do wykonania ruchu potrzeba mniejszej liczby silników. Jest mało łatwy do wdrożenia, ponieważ w przypadku większej liczby kół występuje mniej problemów ze stabilnością. Jest energooszczędny w porównaniu do lokomocji na nogach.

  • Standard wheel - Obraca się wokół osi koła i wokół kontaktu

  • Castor wheel - Obraca się wokół osi koła i przesuniętego przegubu skrętnego.

  • Swedish 45o and Swedish 90o wheels - Omni-koło, obraca się wokół punktu styku, wokół osi koła i wokół rolek.

  • Ball or spherical wheel - Koło wielokierunkowe, technicznie trudne do wykonania.

Lokomocja poślizgowa / ślizgowa

W tym typie pojazdy poruszają się po gąsienicach jak w czołgu. Robot jest sterowany poprzez przesuwanie gąsienic z różnymi prędkościami w tym samym lub przeciwnym kierunku. Zapewnia stabilność dzięki dużej powierzchni styku toru z podłożem.

Komponenty robota

Roboty są zbudowane z:

  • Power Supply - Roboty są zasilane bateriami, energią słoneczną, hydraulicznymi lub pneumatycznymi źródłami energii.

  • Actuators - Zamieniają energię w ruch.

  • Electric motors (AC/DC) - Są wymagane do ruchu obrotowego.

  • Pneumatic Air Muscles - Kurczą się prawie 40%, gdy zassane jest do nich powietrze.

  • Muscle Wires - Kurczą się o 5%, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny.

  • Piezo Motors and Ultrasonic Motors - Najlepsze do robotów przemysłowych.

  • Sensors- Dostarczają wiedzy w czasie rzeczywistym o środowisku zadań. Roboty są wyposażone w czujniki wizyjne do obliczania głębokości w środowisku. Dotykowy czujnik imituje mechaniczne właściwości receptorów dotyku ludzkich palców.

Wizja komputerowa

Jest to technologia sztucznej inteligencji, dzięki której roboty mogą widzieć. Wizja komputerowa odgrywa istotną rolę w obszarach bezpieczeństwa, ochrony, zdrowia, dostępu i rozrywki.

Wizja komputerowa automatycznie wyodrębnia, analizuje i pojmuje przydatne informacje z pojedynczego obrazu lub szeregu obrazów. Proces ten obejmuje opracowanie algorytmów umożliwiających automatyczne rozumienie wizualne.

Sprzęt komputerowego systemu wizyjnego

Obejmuje to -

  • Zasilacz
  • Urządzenie do pozyskiwania obrazu, takie jak kamera
  • Procesor
  • Oprogramowanie
  • Urządzenie wyświetlające do monitorowania systemu
  • Akcesoria, takie jak statywy do kamer, kable i złącza

Zadania widzenia komputerowego

  • OCR - W dziedzinie komputerów, Optical Character Reader, oprogramowanie do konwersji zeskanowanych dokumentów do edytowalnego tekstu, które jest dołączone do skanera.

  • Face Detection- Wiele najnowocześniejszych aparatów jest wyposażonych w tę funkcję, która umożliwia odczytanie twarzy i zrobienie zdjęcia z idealnym wyrazem twarzy. Służy do umożliwienia użytkownikowi dostępu do oprogramowania po poprawnym dopasowaniu.

  • Object Recognition - Są instalowane w supermarketach, kamerach, samochodach z wyższej półki, takich jak BMW, GM i Volvo.

  • Estimating Position - Jest to szacowanie położenia obiektu względem aparatu, jak w przypadku guza w organizmie człowieka.

Domeny aplikacji widzenia komputerowego

  • Agriculture
  • Autonomiczne pojazdy
  • Biometrics
  • Rozpoznawanie postaci
  • Kryminalistyka, bezpieczeństwo i nadzór
  • Kontrola jakości przemysłowej
  • Rozpoznawanie twarzy
  • Analiza gestów
  • Geoscience
  • Zdjęcia medyczne
  • Monitorowanie zanieczyszczeń
  • Kontrola procesu
  • Teledetekcja
  • Robotics
  • Transport

Zastosowania robotyki

Robotyka odegrała kluczową rolę w różnych dziedzinach, takich jak:

  • Industries - Roboty służą do przenoszenia materiału, cięcia, spawania, malowania, wiercenia, polerowania itp.

  • Military- Autonomiczne roboty mogą podczas wojny dotrzeć do niedostępnych i niebezpiecznych stref. Robot o imieniu Daksh , opracowany przez Defense Research and Development Organization (DRDO), służy do bezpiecznego niszczenia obiektów zagrażających życiu.

  • Medicine - Roboty są w stanie przeprowadzić jednocześnie setki testów klinicznych, rehabilitować osoby trwale niepełnosprawne i wykonywać złożone operacje, takie jak guzy mózgu.

  • Exploration - Robot wspinaczkowy używany do eksploracji kosmosu, podwodne drony używane do eksploracji oceanów to tylko kilka z nich.

  • Entertainment - Inżynierowie Disneya stworzyli setki robotów do kręcenia filmów.