Prehľad softvéru pre riadenie humanoidných robotov

1. Kamil Nemčík, Hospodárska informatika Prehľad softvéru pre riadenie humanoidných robotov

2. Obsah • Základnédefinície • Riadenie, Kybernetika, Umeláinteligencia • Robot • Humanoidný robot • Roboty • Históriahumanoidnýchrobotov • Softvér pre riadenie human. Robotov • Microsoft Robotics Developer Studio • Webots • Choreographe • Ostatné SW

3. Základné definície - I • Riadenie • Riadenie je činnosť, kedy sa na základe predpísaného algoritmu sleduje systém a po zistení výchylky od požadovaného stavu alebo priebehu sa vykonajú korekcie, aby sa do neho systém vrátil. • Kybernetika • Kybernetika je disciplína, ktorá skúma riadiace a regulačné procesy v biologickej sfére, v technike a v spoločnosti a navrhuje modely na znázornenie, transformáciu a spracovanie informácií. Všetky automatické zariadenia na spracovanie dát sú v tomto zmysle kybernetickými strojmi a samotná informatika je náuka o kybernetických strojoch a metódach.

4. Základné definície - II • Umeláinteligencia • M.Minsky • Umelá inteligencia je veda o vytváraní strojov alebo systémov, ktoré budú na riešenie úloh používať postup, ktorý, ak by ho použil človek, by sme považovali za prejav jeho inteligencie. • Z.Kotek • Umelá inteligencia je vlastnosťou človekom umelo vytvoreného systému, vyznačujúceho sa schopnosťou rozpoznávať javy, predmety, situácie, analyzovať vzťahy medzi nimi a tak vytvárať vnútorné modely sveta a na základe toho robiť účelné rozhodnutia, vrátane schopnosti predvídať dôsledky týchto rozhodnutí a schopnosti objavovať nové zákonitosti. • M.Arbin • Umelá inteligenciu možno charakterizovať ako snahu programovať počítače tak, aby sa chovali spôsobom, ktorý by sme nazvali inteligentným, keby šlo o človeka (keby sme nevedeli, že to dokáže aj počítač).

5. Základné definície - III • Robot • od robota vyžaduje schopnosť premiestnenia, schopnosť vzájomného pôsobenia s vonkajšími objektmi • robot je zložitý systém so snímačmi, na získavanie informácií z okolitého prostredia, výkonnými mechanizmami pôsobiacimi na objekty v okolí, ktorý je schopný pracovať tak, aby splnil určené úlohy aj v premenlivom prostredí. • Humanoidný robot • Je to robot, ktorý svojou konštrukciou a vonkajším výzorom pripomína ľudské telo, má antropomorfný tvar • Disponuje trupom, hornými, dolnými končatinami a hlavou. • Niektoré projekty sa zameriavajú iba na určité detaily tvorby humanoidného robota, ako je napríklad hlava, horná končatina, rukas perspektívou vytvorenia celého humanoida.

6. História humanoidných robotov - I • WABOT-1 • prvý plnohodnotný humanoidný robot. • Jeho vlastnosti : • ovládania končatín • systém videnia • systém pre konverzáciu. • schopný komunikovať v japonskom jazyku. • Používal externé receptory na meranie vzdialeností  a smeru orientácie  objektov • schopný  chodiť  a  uchopiť a transportovať objekty pomocou svojich rúk , ktoré boli vybavené hmatovými senzormi. • WABOT-2 • Cieľom bola hra na klávesových hudobných nástrojoch • vedel konverzovať s človekom, • čítať bežné notové zápisy pomocou svojich očí • hrať melódie  priemernej obtiažnosti na elektronickom organe • schopný hudobného doprovodu osoby pokiaľ ju počul spievať.

7. História humanoidných robotov - II • Honda Motor Company • Počas sedmich rokov bolo vyvinutých sedem humanoidov ktoré boli označené ako E0 - E6. • ambiciózny cieľ - zostrojiť dvojnohého robota za použitia vlastne vyvinutých nových a revolučných technológií. • V roku 1986 postavili svojho prvého robota schopného chôdze bol to E0. • Robot bol schopný kráčať iba veľmi pomaly - trvalo mu takmer päť sekúnd na vykonanie jedného kroku. Honda sa preto rozhodla dôkladne preskúmať a analyzovať ľudskú chôdzu. Na základe týchto informácií započali program zameraný na vývoj rýchlo chodiaceho robota. • E2  dosiahol  rýchlejšiu chôdzu - okolo 1.2 km/h na rovnom povrchu. • E3  bol schopný rýchlej a stabilnej chôdze v ľudskom životnom prostredí, obzvlášť na nerovných povrchoch, svahoch a schodoch, bez toho , aby spadol • Hadaly • vyvinutý v roku 1995 • slúžil na štúdium komunikácie medzi človekom a robotom. • pozostával z troch subsystémov : • subsystém "hlava-oči“ - otočenie sa smerom ku  hovoriacemu • systém ovládania hlasu pre počúvanie a pre hovorenie - konverzacia  s človekom  v  japončtine • subsystém riadenia pohybov - pohyboval  ramenami smerom ku vytýčeným miestam.

8. História humanoidných robotov - III • Humanoid • P1 • vedel  napríklad zapínať a vypínať elektrické spínače , alebo počítač • uchopiť kľučku na dverách, dvíhať  a prenášať rôzne veci • Meral takmer dva metre a vážil 175 kg. • P2 • bol prvý sám sa riadiaci, humanoidný robot • Používal bezdrôtové komunikačné technológie, jeho trup obsahoval počítač, pohonné jednotky, batérie • Bol vysoký 1,82m a vážil  210 kg. • P3 • predstavený v septembri  1997. • Rozmery a hmotnosť boli zredukované. • Bol menší a viac vhodný do ľudského prostredia • Bol 1,60m vysoký a vážil 130kg

9. História humanoidných robotov - IV • NAO • humanoidný, autonómny, interaktívny a plne programovateľný robot vytvorený spoločnosťou AldebaranRobotic • vybavený dvoma reproduktormi umiestnenými po oboch stranách hlavy • francúzsky a anglický jazyk, v súčasnosti sa vyvíjajú ďalšie jazyky pre vocal syntézu. • môže prehrať hudobný súbor vo formáte wav a mp3 • vidí pomocou dvoch CMOS 640 x 480 kamier • Nao má štyri mikrofóny zasadené do jeho hlavy na rozpoznávanie hlasu a analýzu systému. • Nao obsahuje sadu algoritmov pre detekciu a rozpoznávanie tvári a predmetov, a tak je schopný rozpoznať osobu, ktorá s ním hovorí, nájsť loptu a nakoniec aj oveľa zložitejšie objekty

10. Softvér pre riadeniehumanoidnýchrobotov • Microsoft Robotics Developer Studio • Webots • Choreographe • Ostatné SW

11. Základné komponenty • CCR(Concurrency and Coordination Runtime) • DSS(Decentralized Software Services) • VPL (Visual Programming Language) • VSE(Visual Simulation Environment) Windows-based, podpora jazykov: • C # • Visual Basic. NET , • JScript • IronPython Podpora robotov: • Pioneer DX,Pioneer AT, • Nao, Lego Mindstorms NXT, Kondo KHR-1

12. Microsoft Robotics DeveloperStudio – ukážka 1

13. Microsoft Robotics DeveloperStudio – ukážka 2

14. Microsoft Robotics DeveloperStudio – ukážka 3

15. Webots OS • Linux: Ubuntu, RedHat, Mandrake, Debian, Gentoo • Windows: Windows 7, Windows Vista , Windows XP • Macintosh: Mac OS X 10.5 ”Leopard” , 10.6 ”Snow Leopard Jazyky • C, C++ • Java,Python, MATLAB • URBI (AIBO, Nao a E-puck) Roboty • E-puck, Aibo, Nao, Lego Mindstorms,KHR-2HV, KHR-3HV

16. Choregraphe OS • Mac OSX Leopard 10.5 • Linux Ubuntu 32 bits • Windows XP 32 bits Jazyky • Urbi • Python Pracovná plocha • Box library • Flow diagram • 3D Nao

17. Ostatné programy • Player/Stage • Ostatný SW

18. Použitá literatúra • http://sk.wikipedia.org/wiki/Robot • http://www.milosnemec.cz/clanek.php?id=188 • http://kiwiki.fmtnuni.sk/mediawiki/index.php/Umel%C3%A1_inteligencia_a_jej_v%C3%BDvoj • http://sk.wikipedia.org/wiki/Kybernetika • http://web.tuke.sk/sjf-kaar/stranky/Predmetove_str/TK/material/Prednasky/Uvod%20do%20kybernetiky.pdf • http://en.wikipedia.org/wiki/Humanoid_robot • http://neuron-ai.tuke.sk/~repak/roboti/ • http://neuron.tuke.sk/jaksa/theses/2010/Copjak-Jaksa-Bc10-thesis.pdf

19. Ďakujem za vašu pozornosť