Kolektívne správanie robotov.

1. Kolektívne správanie robotov. Nemsila Pavol

2. Rozvoj V posledných 30-tich rokov nastal rozvoj trhu s robotmi.

3. Roboty pracujú v: • štruktúrovanom prostredí • neštruktúrovanom prostredí

4. V štruktúrovanom prostredí: -priemyselné roboty - automobilový priemysel - elektronický priemysel - potravinársky priemysel - stavebný priemysel - textilný - a ďalšie ...

5. V neštruktúrovanom prostredí: - servisné roboty (SR). -sú na začiatku sľubnej kariéry Musia sa prispôsobiť turbulentným podmienkam prostredia.

6. Netypické prostredie: - vákuové prostredie - vesmír - hlboko pod morom

7. Štatistika - roku 1999 bolo v prevádzke 700 000 - medziročný nárast 45 - 60%

8. Štatistika(2) robotov/10 000 robotníkov štát 325 Japonsko 109 Singapure 73 Švédsku

9. Robot: • Zariadenie, ktoré je schopné vykonávať naprogramované pohyby a úkony, prípadne automaticky prispôsobiť svoje pohyby a pracovné operácie k daným okolnostiam.

10. Priemyselný robot: • Zariadenie s viacpolohovými jednotkami na pohybových osiach s vlastným riadením, pružným programom, pre automatickú činnosť.

11. Adaptívny robot: • Je zariadenie najvyššej úrovne riadenia s rôznym stupňom inteligencie. • Prispôsobuje sa pracovným podmienkam.

12. Kognitívny robot: • Poznávací robot. • Je zariadenie s adaptívnym riadením, ktoré je schopné vnímať, rozpoznávať prostredie. • Je schopné vytvárať a priebežne prispôsobovať model prostredia. • Vnútorná forma reprezentácie.

13. Vývojové tendencie robotov: • Zvyšovanie dlhodobej presnosti • Tendencia zvyšovania možnosti robotov • Tendencia znižovania hmotnosti robotov • Tendencia plnej automatizácie robotov • Tendencia skupinového nasadenia robotov

14. Kolektívne správanie poloautonómnych robotov: • Servisné služby - robot musí spĺňať podmienky viacerých aplikácií. Ľahšie je navrhnúť skupinu servisných robotov alebo manipulátorov, ktoré sú navzájom sieťovo spojené a komunikácia medzi robotmi a okolitým prostredím prebieha pomocou senzorov, každý z týchto robotov spolupracuje s operátorov a vzájomne vytvárajú účelný systém.

15. Kolektívne správanie poloautonómnych robotov(2): Jednotlivé roboty sú spojené do inteligentnej siete. • Komunikácia: robot - > robot -na senzorickej úrovni robot -> operátor vyžaduje vyššiiu úroveň komunikácie

16. Kolektívne správanie poloautonómnych robotov(3): • Hlas a pohyb sú považované za uprednostňované protokoly pre komunikáciu. • Využitie: - obsluha imobilných pacientov - služby • Táto inteligentná sieť SR bola prezentovaná AGENCY OF INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY v Japonsku.

17. Kolektívne správanie autonómnych robotov: Správanie sa robotov v rôznych situáciách • Kolektívne hry robotov • Skupinové správanie robotov • Dosiahnutie globálneho cieľa celej kolónie • Teritoriálne rozdelenie multirobotických úloh • Komunikácia medzi autonómnymi robotmi

18. Súťaživosť v koevolučnej robotike • Učenie spoločenského správania • Navigácia pre viacerých agentov na hľadanie cieľa • Reprodukcia robotov

19. Kolektívne hry robotov: FUTBAL • Futbal -kategória MiroSot - rozmer 7cm3. • Z technického hľadiska má systém robotickýho futbalu tri časti: - roboty hráči - identifikácia polohy lopty a hráčov oboch mužstiev - stratégia hry

20. Stratégia riadenia má 4 úrovne: - najvyššia - program vyberá najvhodnejšie akcie využitím metód UI a počtu pravdepodobností (vznikajú rozhodnutia: dotyk s loptou, kopnutie, obrana ,atď …). Väčšinou je nutná znalosť polohy a predikcie možných pohybov hráčov protivníka. - druhá najvyššia - plánuje k vybranej akcii dráhu robotov. - tretia - nájde pre zadanú dráhu(rýchlosť) odpovedajúce pohyby kolies motorčekov jednotlivých hráčov.

21. - štvrtá - realizuje potrebné impulzy pre napájanie motorčekov V štádiu skúšok je modul adaptácie, ktorý podľa zaznamenaných pohybov protivníka ešte v priebehu hry prispôsobuje vlastnú hernú stratégiu.

22. Podľa skupinového správania môžeme systémy robotov rozdeliť • Multi-robot systems (používame 28 a viac robotov). • Multi-modulárne reprezentácie • Multi-agentové systémy

23. Multi-robotické systémy: • Zahŕňajú v sebe dynamické prideľovanie úloh, špecializáciu tvorenie učenie správania a sociálnych rôl, distribuované priestorové mapovanie, kooperatívnu manipuláciu s objektmi, atď....

24. Multi-modálne reprezentácie: • Zahŕňajú učenie napodobňovaním, učením nového správania robotov. Používa sa dynamická simulácia ľudského tela.

25. Multi-agentové systémy. • Sa zameriavajú na učenie v distribuovaných multiagentových robotickým systémom, zaoberajú sa kooperáciou, súťaživosťou, atď..

26. Dosiahnutie globálneho cieľa celej kolónie: • Sa zaoberá systém robotov, ktorý má za vzor mravčiu kolóniu a podľa toho sa nazývajú „The Ants“. Každý robot mal k dispozícii: 17 - senzorov 4 - svetelné senzory 4 - príjmače - vysielače snímač kolízie, „potravinový senzor“

27. Teritoriálne delenie multirobotických úloh: • Pracovný priestor robotov je rozdelený po dĺžke - (šírke) - na toľko častí, koľko je robotov, v rohu je domáca pôda(„home región“). • Roboty majú dopraviť napríklad kotúče na domácu pôdu • Každý s robotov operuje v svojom pracovnom priestore

28. Môžeme pri experimente určiť napríklad rýchlosť dopravenia kotúčov v závislosti od počtu robotov, počet zrážok v závislosti od počtu robotov Správanie sa robotov: • posluch -roboty príjmajú správy od ostatných • správanie prežitia - nastáva pri ošetrení udalostí zo senzorov • správanie zhromažďovania - pri uchopení kotúča alebo pri zhromažďovaní

29. Navigačné správanie - pri kolízii s iným robotom, s prekážkou. • Interferencia v skupine - pri kolízii na hranicia pracovnej oblasti

30. Súťaživosť v koevolučnej robotike: • Sa skúmala na robotoch typu Khepera - jeden bol korisť druhý lovec • Lovec bol vybavený zrakom - senzorom, ktorý dokázal detekovať smer v ktorom sa nachádzala korisť, roboty mali neurónovú sieť a lovec dokázal vyvinúť stratégiu učenia, napr. z toho akú má korisť rýchlosť.

31. Využitie evolúcie: • Francesco Mondata, Dario Floreano - sa zaoberali možnosťou využitia evolúcie pri zdokonaľovaní riadenia mobilných robotov. Využili sa roboty Khepera majú šesť senzorov na detekciu kolízie možnosť napojenia dvoch iných senzorov a dva krokové motory - súčasti sú poprepájané jednovrstvovou neurónovou sieťou.

32. Sieť nie je priamo učená žiadnym algoritmom, je použitá evolúcia. Najlepšie riešenia sa vyberali pomocou riešenia úlohy pohybu v bludisku. V každej generácií sa vygenerovali jedinci, tí sa otestovali na reálnej aplikácií a najlepší postúpili do ďalšej generácií. Nevýhoda - dlhý čas potrebný na evolúciu riadiaceho mechanizmu.

33. Roboty tvoria roboty: • Projekt Golem - automatický systém na navrhovanie a výrobu robotov s minimálnym zásahom človeka. Počítač dodržiava pravidlá evolúcie. • Tvorcovia - Hot Lipson - Jordan Pollacka z Brandeis Univerzity vo Walthame (USA)

34. Počítač na skonštruovanie potrebuje poznať: • údaje o súčiastkách, z ktorými bude pracovať • fyzikálne prostradia v ktorých sa má robot pohybovať • účel pohybu Program pracuje s vopred určenou: • Množinou blokov(plastické rúrky, rôzne kĺby, akčné členy,...) • Umelými neurónmi, ktoré predstavujú prvky riadenia

35. Návrh a selekcia - pomocou genetického algoritmu • potomkovia - pridaním modifikáciou a odstraňovaním stavebných prvkov • Konštrukcia - postupným nanášaním tenkých vrstiev, termoplastickej hmoty • Ovládanie motorov - umelé neurónové siete, ktoré sa s programu, kde boli navrhnuté, kopírujú do mikropočítača, ktorý riadi pohyb robota • Zásah človeka - len pri vkladaní motorov do umelohmotných konštrukcíí.

36. Tri robotické zákony: • Roboty nesmú samostatne alebo kolektívne pracovať na zničení seba alebo človeka, preto: 1. Robot nesmie ublížiť človeku alebo svojou nečinnosťou spôsobiť, aby človeku bolo ublížené.

37. 2. Robot musí poslúchať príkazy človeka okrem prípadov, keď tieto príkazy sú v rozpore s prvým zákonom. 3. Robot musí chrániť seba samého pred zničením okrem prípadov, keď táto ochrana je v rozpore s prvým alebo druhým zákonom.

38. Záver: Lego - možnosť vytvorenia robota pre každého. Súťaže - Pathfollwer, Micromouse, roboticky futbal, … možnosť overenia a porovnania schopnosti robotov (Organizátori napr.: FEI-STU Bratislava, TU Ostrava...) Von Neuman - Podstata života je v informáciách a biológia ponúka najlepší spôsob spracovania.(sa potvrdzuje).

39. Ďakujem za pozornosť.