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 45^o and Swedish 90^o 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.