Inteligência Artificial - Robótica

A robótica é um domínio da inteligência artificial que trata do estudo da criação de robôs inteligentes e eficientes.

O que são robôs?

Os robôs são os agentes artificiais que atuam no ambiente do mundo real.

Objetivo

Os robôs têm como objetivo manipular os objetos percebendo, escolhendo, movendo, modificando as propriedades físicas do objeto, destruindo-o ou para ter um efeito, libertando assim a força de trabalho de realizar funções repetitivas sem ficar entediado, distraído ou exausto.

O que é robótica?

A Robótica é um ramo da IA, que é composto por Engenharia Elétrica, Engenharia Mecânica e Ciência da Computação para o projeto, construção e aplicação de robôs.

Aspectos da Robótica

• Os robôs têm mechanical construction, forma ou forma projetada para realizar uma tarefa específica.

• Eles têm electrical components que alimentam e controlam as máquinas.

• Eles contêm algum nível de computer program que determina o que, quando e como um robô faz algo.

Diferença no sistema de robô e outro programa de IA

Aqui está a diferença entre os dois -

Programas AI	Robôs
Eles geralmente operam em mundos estimulados por computador.	Eles operam no mundo físico real
A entrada para um programa AI é em símbolos e regras.	As entradas para robôs são sinais analógicos na forma de ondas de voz ou imagens
Eles precisam de computadores de uso geral para operar.	Eles precisam de hardware especial com sensores e efetores.

Locomoção do robô

Locomoção é o mecanismo que torna um robô capaz de se mover em seu ambiente. Existem vários tipos de locomotivas -

• Legged
• Wheeled
• Combinação de locomoção com pernas e rodas
• Deslizamento / derrapagem rastreados

Locomoção com pernas

• Este tipo de locomoção consome mais energia enquanto demonstra andar, pular, trotar, pular, subir ou descer, etc.

• Requer mais número de motores para realizar um movimento. É adequado tanto para terrenos acidentados como suaves, onde a superfície irregular ou muito lisa faz com que consuma mais energia para uma locomoção com rodas. É um pouco difícil de implementar devido a problemas de estabilidade.

• Ele vem com a variedade de uma, duas, quatro e seis pernas. Se um robô tem várias pernas, a coordenação das pernas é necessária para a locomoção.

O número total de possíveis gaits (uma sequência periódica de eventos de levantamento e liberação para cada uma das pernas totais) que um robô pode viajar depende do número de suas pernas.

Se um robô tem k pernas, então o número de eventos possíveis N = (2k-1) !.

No caso de um robô de duas pernas (k = 2), o número de eventos possíveis é N = (2k-1)! = (2 * 2-1)! = 3! = 6.

Portanto, existem seis eventos diferentes possíveis -

• Levantando a perna esquerda
• Liberando a perna esquerda
• Levantando a perna direita
• Liberando a perna direita
• Levantando ambas as pernas juntas
• Liberando ambas as pernas juntas

No caso de k = 6 pernas, existem 39916800 eventos possíveis. Portanto, a complexidade dos robôs é diretamente proporcional ao número de pernas.

Locomoção com rodas

Requer menos número de motores para realizar um movimento. É um pouco fácil de implementar, pois há menos problemas de estabilidade no caso de maior número de rodas. É energeticamente eficiente em comparação com a locomoção com pernas.

• Standard wheel - Gira em torno do eixo da roda e em torno do contato

• Castor wheel - Gira em torno do eixo da roda e da junta de direção deslocada.

• Swedish 45^o and Swedish 90^o wheels - Omni-roda, gira em torno do ponto de contato, em torno do eixo da roda e em torno dos rolos.

• Ball or spherical wheel - Roda omnidirecional, tecnicamente difícil de implementar.

Locomoção deslizante / derrapante

Nesse tipo, os veículos utilizam esteiras como em um tanque. O robô é dirigido movendo as esteiras com velocidades diferentes na mesma direção ou na direção oposta. Oferece estabilidade devido à grande área de contato da pista e do solo.

Componentes de um robô

Os robôs são construídos com o seguinte -

• Power Supply - Os robôs são movidos por baterias, energia solar, fontes de energia hidráulica ou pneumática.

• Actuators - Eles convertem energia em movimento.

• Electric motors (AC/DC) - Eles são necessários para o movimento rotacional.

• Pneumatic Air Muscles - Contraem quase 40% quando o ar é aspirado.

• Muscle Wires - Contraem 5% quando a corrente elétrica passa por eles.

• Piezo Motors and Ultrasonic Motors - Ideal para robôs industriais.

• Sensors- Eles fornecem conhecimento de informações em tempo real sobre o ambiente de tarefas. Os robôs são equipados com sensores de visão para calcular a profundidade do ambiente. Um sensor tátil imita as propriedades mecânicas dos receptores de toque das pontas dos dedos humanos.

Visão Computacional

Esta é uma tecnologia de IA com a qual os robôs podem ver. A visão computacional desempenha um papel vital nos domínios da proteção, segurança, saúde, acesso e entretenimento.

A visão computacional extrai, analisa e compreende automaticamente informações úteis de uma única imagem ou de uma série de imagens. Este processo envolve o desenvolvimento de algoritmos para realizar a compreensão visual automática.

Hardware do sistema de visão computacional

Isso envolve -

• Fonte de energia
• Dispositivo de aquisição de imagem, como câmera
• Um processador
• Um software
• Um dispositivo de exibição para monitorar o sistema
• Acessórios, como suportes de câmera, cabos e conectores

Tarefas de visão computacional

• OCR - No domínio da informática, Optical Character Reader, um software para converter documentos digitalizados em texto editável, que acompanha um scanner.

• Face Detection- Muitas câmeras de última geração vêm com esse recurso, que permite ler o rosto e tirar a foto daquela expressão perfeita. É usado para permitir que um usuário acesse o software na correspondência correta.

• Object Recognition - Eles são instalados em supermercados, câmeras, carros de ponta como BMW, GM e Volvo.

• Estimating Position - É estimar a posição de um objeto em relação à câmera como a posição do tumor no corpo humano.

Domínios de aplicativos de visão computacional

• Agriculture
• Veículos autônomos
• Biometrics
• Reconhecimento de personagem
• Perícia, segurança e vigilância
• Inspeção de qualidade industrial
• Reconhecimento facial
• Análise de gestos
• Geoscience
• Imagens médicas
• Monitoramento de poluição
• Controle do processo
• Sensoriamento remoto
• Robotics
• Transport

Aplicações da Robótica

A robótica tem sido instrumental em vários domínios, como -

• Industries - Os robôs são usados ​​para manuseio de material, corte, solda, revestimento de cor, perfuração, polimento, etc.

• Military- Robôs autônomos podem alcançar zonas inacessíveis e perigosas durante a guerra. Um robô chamado Daksh , desenvolvido pela Organização de Pesquisa e Desenvolvimento de Defesa (DRDO), está em função de destruir objetos com risco de vida com segurança.

• Medicine - Os robôs são capazes de realizar centenas de testes clínicos simultaneamente, reabilitar deficientes físicos permanentes e realizar cirurgias complexas, como tumores cerebrais.

• Exploration - Os robôs escaladores de rocha usados ​​para exploração espacial, drones subaquáticos usados ​​para exploração do oceano são apenas alguns exemplos.

• Entertainment - Os engenheiros da Disney criaram centenas de robôs para fazer filmes.