kolektívne správanie robotov
DESCRIPTION
Kolektívne správanie robotov. Nemsila Pavol. Rozvoj. V posledných 30-tich rokov nastal rozvoj trhu s robotmi. Roboty pracujú v:. štruktúrovanom prostredí neštruktúrovanom prostredí. V štruktúrovanom prostredí:. - priemyselné roboty - automobilový priemysel - elektronický priemysel - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Kolektívne správanie robotov.
Nemsila Pavol
Rozvoj
V posledných 30-tich rokov nastal rozvoj trhu s robotmi.
Roboty pracujú v:
• štruktúrovanom prostredí
• neštruktúrovanom prostredí
V štruktúrovanom prostredí:
- priemyselné roboty- automobilový priemysel
- elektronický priemysel
- potravinársky priemysel
- stavebný priemysel
- textilný
- a ďalšie ...
V neštruktúrovanom prostredí:
- servisné roboty (SR).-sú na začiatku sľubnej kariéry
Musia sa prispôsobiť turbulentným podmienkam prostredia.
Netypické prostredie:
- vákuové prostredie
- vesmír
- hlboko pod morom
Štatistika
- roku 1999 bolo v prevádzke 700 000
- medziročný nárast 45 - 60%
Štatistika(2)robotov/10 000 robotníkov štát
325 Japonsko
109 Singapure
73 Švédsku
Robot:
• Zariadenie, ktoré je schopné vykonávať naprogramované pohyby a úkony, prípadne automaticky prispôsobiť svoje pohyby a pracovné operácie k daným okolnostiam.
Priemyselný robot:
• Zariadenie s viacpolohovými jednotkami na pohybových osiach s vlastným riadením, pružným programom, pre automatickú činnosť.
Adaptívny robot:
• Je zariadenie najvyššej úrovne riadenia s rôznym stupňom inteligencie.
• Prispôsobuje sa pracovným podmienkam.
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.
Vývojové tendencie robotov:
• Zvyšovanie dlhodobej presnosti
• Tendencia zvyšovania možnosti robotov
• Tendencia znižovania hmotnosti robotov
• Tendencia plnej automatizácie robotov
• Tendencia skupinového nasadenia robotov
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.
Kolektívne správanie poloautonómnych robotov(2):
Jednotlivé roboty sú spojené do inteligentnej siete.
• Komunikácia:
robot - > robot -na senzorickej úrovni
robot -> operátor vyžaduje vyššiiu úroveň komunikácie
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.
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
• Súťaživosť v koevolučnej robotike
• Učenie spoločenského správania
• Navigácia pre viacerých agentov na hľadanie cieľa
• Reprodukcia robotov
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
• 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.
- 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.
Podľa skupinového správania môžeme systémy robotov
rozdeliť
• Multi-robot systems (používame 28 a viac robotov).
• Multi-modulárne reprezentácie
• Multi-agentové systémy
Multi-robotické systémy:
• Zahŕňajú v sebe dynamické prideľovanie úloh, špecializáciu tvorenie učenie správania a sociálnych rôl, distribuované priestorové mapovanie, kooperatívnu manipuláciu s objektmi, atď....
Multi-modálne reprezentácie:
• Zahŕňajú učenie napodobňovaním, učením nového správania robotov. Používa sa dynamická simulácia ľudského tela.
Multi-agentové systémy.
• Sa zameriavajú na učenie v distribuovaných multiagentových robotickým systémom, zaoberajú sa kooperáciou, súťaživosťou, atď..
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“
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
• 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
• Navigačné správanie - pri kolízii s iným robotom, s prekážkou.
• Interferencia v skupine - pri kolízii na hranicia pracovnej oblasti
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.
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.
• 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.
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)
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
• 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.
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.
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.
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).
Ďakujem za pozornosť.