Roboty jako systemy autonomiczne
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 36

Roboty jako Systemy Autonomiczne PowerPoint PPT Presentation


  • 101 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Roboty jako Systemy Autonomiczne. Inteligentne Systemy Autonomiczne. W oparciu o wykład Dr. Hadi Moradi University of Southern California Tlumaczenie Daniel Jachyra. Janusz A. Starzyk Wyzsza Szkola Informatyki i Zarzadzania w Rzeszowie. Inteligentne Systemy Autonomiczne.

Download Presentation

Roboty jako Systemy Autonomiczne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Roboty jako systemy autonomiczne

Roboty jako Systemy Autonomiczne

Inteligentne Systemy Autonomiczne

W oparciu o wykład Dr. Hadi Moradi

University of Southern California

Tlumaczenie Daniel Jachyra

Janusz A. Starzyk Wyzsza Szkola Informatyki i Zarzadzania w Rzeszowie


Inteligentne systemy autonomiczne

Inteligentne Systemy Autonomiczne

  • Koncept inteligencji obudowanej

  • Sieci neuronowe

  • Roboty jako inteligentne systemy autonomiczne

  • Samoorganizujace, uczace sie sieci neuronowe

  • Biologiczne inteligentne systemy autonomiczne

  • Mozgi i umysly

  • Kognitywistyka

  • Virtualne inteligentne systemy autonomiczne


Inteligencja obudowana i roboty

Inteligencja Obudowana i Roboty

  • Implementacje inteligencjiobudowanej

    • Mechaniczna (gadzety, roboty autonomiczne)

      • Wiedza reprezentowana softwareowo lub strukturalnie

      • Fizyczna obudowa i mechanizmy oddzialywania

      • Okreslony cel dzialania

      • Struktury zaprojektowane lub wyuczone

    • Biologiczna (zwierzeta, ludzie)

      • Inteligencja naturalna

      • Struktury rozwiniete genetycznie

      • Zwiazana z przetrwaniem gatunkow

      • W okreslonym srodowisku

      • Genetycznie dostosowane systemy czucia i motoryczne

    • Wirtualna (agenci, systemy informatyczne)

      • Wiedza reprezentowana I przetwarzana softwareowo

      • Softwareowe czujniki i przekazniki

      • Mozliwosc ingerencji swiata fizycznego (nauczyciel)


Roboty zarys

Roboty - Zarys

  • Typy kontroli

  • Kontrola ze sprzężeniem zwrotnym

  • Cybernetyka

  • Pojazdy Braitenberga

  • Sztuczna inteligencja

  • Pierwsze roboty

  • Robotyka dzisiaj

  • Dlaczego robotyka jest trudna


Typy kontrol i

Typy Kontroli

  • Pobudzenie=>Działanie

  • Reagujący

    • Nie myśl, działaj: Zwierzęta

  • Rozważający

    • Przemyśl sprawe, działaj później: Szachy

  • Mieszany

    • Myśl i działaj równocześnie: wyścigi samochodowe

  • Bazujący na zachowaniu

    • Przemyśl sposób w który działasz: człowiek


Systemy reaguj ce

Systemy reagujące

  • Zbiór zasad czuciowo-ruchowych

    • Bodziec - odpowiedź

  • Korzyści:

    • Z natury równoległe

    • Nie ma minimalizacji stanu

    • Bardzo szybkie

    • Brak pamięci lub tez

      • pamięć kodowana hardwareowo

  • Wady:

    • Brak planowania

    • Brak uczenia


Systemy rozwa aj ce

Systemy rozważające

  • Model trzy-fazowy:

    • Czucie

    • Planowanie

    • Działanie

  • Zalety:

    • Możliwość planowania

    • Możliwość uczenia

  • Wady:

    • Potrzebują modelu świata

    • Wyszukiwanie i planowanie jest wolne

    • Model świata starzeje się


Kontrola ze sprz eniem zwrotnym

Kontrola ze sprzężeniem zwrotnym

  • Reaguje na zmiany czujników

  • Kontrola ze sprzężeniem zwrotnym == samo-regulacja

  • Q: Jakiego typu jest ten system kontroli?

    • Reagujacy, rozwazajacy czy mieszany?

  • Typy sprzężeń zwrotnych:

    • Pozytywne

    • Negatywne

  • Pierwsze użycie: starożytny, grecki system wodny.

  • Przerobiony w Renesansie dla piekarników.


W w grey walter sa

Żółw W. Grey Waltersa

  • 1953

  • Maszyna wypatrująca

    (Machina Speculatrix)

  • Czujniki

    • 1 fotokomórka,

    • 1 czujnik wstrząsów

  • 2 silniczki

  • Kontrola reagująca


W w grey walters a

Żółw W. Grey Waltersa

  • Zachowania:

    • Poszukiwanie światła,

    • Skierowanie w kierunku słabego światła,

    • Cofanie przed jasnym światłem,

    • Obrót i pchanie (unikanie przeszkody),

    • Ładowanie baterii.

  • Podstawa dla tworzenia zachowań adaptacyjnych


Regu y wia

Reguły Żółwia

  • Oszczędność: prostsze jest lepsze

    • np. Sprytna strategia ładowania

  • Badanie/poszukiwanie: ciągły ruch

    • Za wyjątkiem ładowania

  • Atrakcyjność: dodatni tropizm

    • Motywacja zbliżenia się do światła

  • Niechęć: ujemny tropizm

    • Motywacja aby unikać przeszkód i pochylni

  • Rozróżnianie: zdolność rozróżniania i dokonywania wyborów

    • Celowelub bezcelowe zachowania,

      np. aby się przystosować

Chowanie


Zachowanie wia

Zachowanie żółwia

Ścieżka: świeca na czubku skorupy

Dwa żółwie:

Coś jak taniec


Nowy w

Nowy żółw


Pytani e

Pytanie

  • Jak to się ładuje?

    • Gdy bateria jest słaba, wówczas robot idzie w kierunku światła.


Pojazdy braitenberg a

Pojazdy Braitenberga

  • Valentino Braitenberg

    • początek 1980

  • Rozwinięte podejście Waltersa

  • Bazują na obwodach analogowych

  • Bezpośrednie połączenia między czujnikami światła i motorami

  • Złożone zachowania z bardzo prostych mechanizmów.


Pojazdy braitenberg a1

Pojazdy Braitenberga

  • Wiele zachowań wynika ze zmiany połączeń i ich siły, np.:

    • „strach" – ucieka od światła

    • „agresja" – zmierza w kierunku światła

    • „miłość" - podążanie/przytulanie

    • wiele innych, aż do pamięci i uczenia!

  • Kontrola reagująca

  • Implementacja w prawdziwych robotach

  • Didaboty porządkujące kostki styropianu (16 min 30 sec)

    • Tokyo Lecture 3 time 24:30-41:00


Kr tka historia robotyki

Krótka historia robotyki

  • 1750: Szwajcarski rzemieślnik konstruuje automat z mechanizmem grającym melodie.

  • 1917: Słowo Robot pojawiło się w grze Karela Capek’a.

  • 1938: Issac Asimov napisał powieść o robotach.

  • 1958: Firma Unimation (Uniwersalna Automatyzacja) zaczęła wytwarzać roboty dla GM

  • 1960: Zaczęły się badania nad wizją maszyn.

  • 1966: Pierwszy robot potrafiący malować został zainstalowany w Byrne, Norwegia.

  • 1966: Amerykański, zautomatyzowany statek kosmiczny ląduje na księżycu.

  • 1978: Pierwszy robot PUMA (Programmable Universal Assembly) opracowany przez Unimation.

  • 1979: Japonia wprowadza SCARA (ang. Selective Compliance Assembly Robot Arm).


Wczesna sztuczna inteligencja

Wczesna sztuczna inteligencja

  • „Narodzona" w 1955 w Dartmouth

  • „Inteligentna maszyna" używa wewnętrznych modeli w poszukiwaniu rozwiązań a następnie je wypróbowuje

    (M. Minsky) => model celowy!

  • Planowanie staje się tradycją

  • Reprezentacje symboliczne

  • Hierarchiczna organizacja systemu

  • Wykonywanie sekwencyjne


Sztuczna inteligencja si ang artificial intelligence ai

Sztuczna Inteligencja SI(ang. Artificial Intelligence AI)

  • Wczesna SI miała silny wpływ na robotykę

  • Skupiono się na wiedzy, wewnętrznych modelach oraz rozumowaniu/planowaniu.

  • W końcu (1980s) robotyka rozwinęła bardziej właściwe podejścia => bazowanie na zachowaniu oraz kontrolę hybrydową

  • Sama SIteż się zmieniała...

  • Wczesne roboty wykorzystywały kontrolę celową.

  • Badania inteligencji przez konstrukcje (5 min 20 sec)

    • Tokyo Lecture 2 time 27:40-33:00


Pierwszy mobilny robot shakey

Pierwszy mobilny robot: SHAKEY

  • SRI: Instytut Badań w Stanford (1966-1972)

  • Kamera (120x120x4)

  • Laserowy pomiar odległości

  • Obliczenia poza platformą (DEC PDP-10 oraz 15)

    Cel: analiza metod interakcji ze złożonym środowiskiem


Pierwsze roboty shakey

Pierwsze Roboty: SHAKEY

  • Zadanie: Poruszanie się i manipulowanie przedmiotami

  • Środowisko: pojedynczy pokój malowany na czarno-biało

  • 3 poziomowe działania

    • Niski poziom: Proste ruchy, obracanie, planowanie trasy

    • Średni poziom: Łączenie działań niskiego poziomu by osiągnąć razem bardziej złożone zadania.

    • Wysoki poziom: Wykonanie planu aby osiągnąć pewne cele wyznaczone przez użytkownika.

  • Planista STRIPS (Stanford Research Institute Planning System)

  • Jakiego rodzaju jest ten system kontroli?


Pierwsze roboty hilare

Pierwsze roboty: HILARE

  • LAAS (Laboratoire d'Architecture et d'Analyse des Systèmes) w Toulouse, Francja (1977)

  • Koła: dwa koła napędowe i jedno luźne

  • Baterie: 24V

  • Procesory: 4 xIntel 80286


Pierwsze roboty hilare1

Pierwsze roboty: HILARE

  • System operacyjny: żaden

  • Komunikacja: modem radiowy (9600 bauds)

  • Czujniki: Szybkościomierz , 16 czujników ultra dzwiekow, laserowy miernik odległości

  • Wymiary (Dł. x Szer. x Wys. ): 80cm x 80cm x 60 cm

  • Ciężar: 400kg

  • System kontroli: Celowy -> Mieszany


Pierwsze roboty cart rover

Pierwsze roboty: CART/Rover

  • Hans Moravec

  • 1977 Stanford,

    1983 CMU

  • Sonar i wizja

  • Kontrola celowa

  • CART: Podążać za białą linią.


Pierwsze roboty cart rover1

Pierwsze roboty: CART/Rover

  • Stereoskopowe trójwymiarowe sporządzanie map i nawigacja

  • 5 godzin do przebycia 30 metrów


Robotyka dzisiaj

Robotyka dzisiaj

  • Montaż i produkcja


Robotyka dzisiaj1

Robotyka dzisiaj

  • Ładowanie towaru

  • ‘Świstaki’ (szpitale, strażnicy)

  • Niebezpieczne środowisko (Czarnobyl)


Robotyka dzisiaj2

Robotyka dzisiaj

  • Odległe środowisko (Pathfinder)

  • Rocket man


Robotyka dzisiaj3

Robotyka dzisiaj

  • Chirurgia (biodra, mózg)


Robotyka dzisiaj4

Robotyka dzisiaj

  • Tele-obecność i wirtualna rzeczywistość

  • Współdziałanie człowieka z maszyna –robotyemocjonalne

  • Pielęgniarstwo i pomocnictwo

  • Usługi w gospodarstwie domowym

  • Bezpieczeństwo i ochrona

  • Samo-montaż

  • Autonomiczne pojazdy

  • Badania mórz i kosmosu

  • Pomoc chirurga

  • Rozrywka i sztuka

  • Zabawki (1min 45 sek)

  • Dzieci bawiące sie z robotem i dwa psy (3 min 15 sec)

    • Tokyo Lecture 1 time 1:45:00-1:48:15

  • Kalendarium Robotyki


Kluczowe zagadnienia

Kluczowe zagadnienia

  • Opierać się na rzeczywistości: nie tylko planować w abstrakcyjnym świecie.

  • Usytuowanie (ekologiczna dynamika): ścisły związek ze środowiskiem

  • Obudowa: posiadanie ciała

  • Wyłaniające się zachowania: interakcja ze środowiskiem.

  • Skalowalność: narastanie stopnia złożoności zadań i środowiska.

  • Wstający humanoidalny robot (10 min)

    • Tokyo Lecture 1 time 1:55:00-2:05:00


Przysz o p roste przemys owe

Przyszłość? Proste przemysłowe

Roboty

Przemyslowe

w akcji

(3min 13 sek)


Przysz o proste czynno ci w domu

Przyszłość? Proste czynności w domu


Przy sz o czynno ci we wn trzach

Przyszłość? Czynności we wnętrzach


Przysz o proste prace

Przyszłość? Proste prace

Asimo

(1 min 30 sec)

Asimo

Chodzacy robot humanoidalny

(8 min 24 sec)


Dlaczego robotyka jest trudna

Dlaczego robotyka jest trudna?

  • Czujniki są ograniczone i prymitywne.

  • Motory są ograniczone i prymitywne.

  • Stan jest częściowo obserwowalny

    • Wewnętrzny i zewnętrzny, ale najczęściej zewnętrzny.

    • Asimo i schody (36 sec)

  • Środowisko jest dynamiczne

    • Zmieniające sie cały czas.

    • Pełne potencjalnie ważnej informacji.

  • Asimo at Consumers Electronic Show

  • CES 2007 Las Vegas (3 min 20 sec)


  • Login