doc. RNDr. Petr Tučník, Ph.D.
petr.tucnik@slu.cz
▪ UI nabízí postupy, které dovolují vhodným způsobem využívat
▪ Reprezentace znalostí a manipulace se znalostmi
▪ Rozhodovat (řídit) – autonomní nebo polo-autonomní systémy
▪ Vytvářet modulární řešení (MAS)
▪ Paralelismus ve výpočtech (neuronové sítě, pravidlové systémy)
▪ Optimalizace parametrů funkcí (genetické algoritmy)
▪ Práce s nepřesnými či protichůdnými informacemi (fuzzy systémy)
▪ Možnost zevšeobecnit model
▪ Návrh je robustní proti změnám v systému
2
▪ Obslužné roboty – např. pomoc při manipulaci s pacientem
▪ Průmyslová robotika – např. kolaborativní roboty
▪ Medicína – např. telerobotika
▪ Záchranářské práce – pro obtížný terén nebo rizikové prostředí
▪ Transport
▪ Vojenství – např. odstraňování výbušnin
▪ Zábavní průmysl
3
▪ 1. robot zkonstruován na
Waseda University v Tokyu
(1970-1973) – obr. nahoře
▪ Zásadní přelom – robot
ASIMO, firma Honda (2000)
– obr. dole
▪ Cca 130cm
▪ 34 stupňů volnosti (člověk
jich má 40)
▪ Uzavřený projekt (neveřejné
výsledky)
4Zdroj: Humanoid Robotics Institute, Waseda University
▪ Princip – vytvořit
spolupracovníka pro
usnadnění práce
▪ Manuální činnost
▪ Manipulace s těžkými
objekty
▪ Repetitivní činnosti
▪ Viz také např. stránky
www.robotiq.com
▪ Dle ISO 10218 se dále člení
na 4 typy
5
Zdroj obrázku: http://insights.globalspec.com/article/621/collaborative-
robots-play-nice-on-the-plant-floor
▪ Robot pracuje samostatně,
ale člověk občas vstoupí do
jeho prostoru
▪ Např. drží těžkou součástku,
na které člověk provádí
další úkoly
▪ V případě vstupu do
předdefinovaných oblastí
robot zastaví veškerý pohyb
6Zdroj obrázku: http://www.nachirobotics.com
▪ Naváděné rukou (hand
guiding)
▪ Učení pohybu (path
teaching)
▪ Standardní průmyslové
roboty, ale s dodatečným
zařízením, které „cítí“ sílu
pohybu lidského operátora
▪ Různá řešené (joystick,
různé tlakové senzory,
apod.)
7Zdroj: robotiq.com
▪ Rychlost práce robota je omezena proporcionálně blízkosti
člověka, např. rozdělením do zón
▪ Zelená – plná rychlost
▪ Žlutá – zpomalení
▪ Červená – zastavení
▪ Lze kombinovat s metodami 1 a 2
8Zdroj obrázku: http://www.nachirobotics.com
▪ Typický kolaborativní
průmyslový robot
▪ Omezuje sílu, aby nemohl
být zraněn člověk
▪ Obvykle v kombinaci s
aplikací na vyhodnocení
rizika
▪ Detekce člověka nebo
jiného objektu – zastavení
práce (bez
zranění/poškození)
▪ Může na přerušení navázat
v libovolném okamžiku
9Zdroj obrázku: robotiq.com
▪ Výrobce Rethink Robotics,
Rodney Brooks
▪ Kolaborativní robotika
▪ Paže schopné manipulovat s
objekty v každé ose
▪ Open source SW
▪ Jak funguje – video
▪ Využití v továrně - video
10
▪ Umožňuje provádět léčebné zákroky a diagnostiku na krátké
nebo dlouhé vzdálenosti
▪ Spadá pod oblast tzv. telemedicíny
▪ Eliminuje potřebu mít operatéra a pacienta na stejném místě
▪ Příklady telerobotiky
▪ DaVinci
▪ MELODY
▪ Aj.
▪ Při operacích na velkou vzdálenost využíváno ATM technologie
(Asynchronous Transfer Mode, rychlost až do 10 Gbit/s)
11
Pozn.: tato část přednášky zpracována podle: Avgousti, S. (et al.): Medical telerobotic systems: current status
and future trends. BioMed Eng Online (2016) 15:96. DOI 10.1186/s12938-016-0217-7
▪ Oddělení operatéra od
pacienta
▪ Komponenty:
▪ Konzole chirurga
▪ Lůžko s pacientem –
obsahuje 3-4 robotické paže
vykonávající instrukce
chirurga
▪ Nástroje (Endowrist)
▪ Vizualizační systém – 3D
endoskop
▪ Video - zde
12Zdroj obrázků: www.teleroboticsurgeons.com
▪ Pro rizikový, obtížně
dostupný terén
▪ KOHGA3 – záchranářský
robot (Japonsko) – nahoře
▪ Video - zde
▪ Likvidace výbušnin s
minimalizací rizika ztrát na
životech
▪ Dragon Runner –
zneškodňování výbušnin
(UK) – dole
▪ Video - zde
13Zdroj: http://spectrum.ieee.org
▪ Zvládá venkovní terén
▪ Pohyb po dvou nohách
▪ V těžkém terénu může
využívat rukou, šplhat,
apod.
▪ 28 stupňů volnosti
▪ Video zde
14
▪ Určený i pro armádní
využití
▪ Zvládá těžký terén
▪ Může nést náklad (podpora
pěchoty)
▪ Financováno DARPA
▪ Video zde
15
▪ Nejrychlejší robot
pohybující se na nohách
(29 mil za hodinu)
▪ Schopen skákat přes
překážky podobně jako
zvířata (gepard)
▪ Připravovaná novější verze
WildCat
▪ Video zde
16
▪ Malý robot
▪ Dokáže skákat a překonávat
tak překážky
▪ Pro budoucí armádní využití
▪ Video zde
17
▪ Bionický mravenec – zde (Festo)
▪ Bionický klokan – zde (Festo)
▪ Robot Dragonfly – zde / zde (TechJect)
▪ AquaPenguin – zde / zde (Festo)
▪ BionicOpter – zde (Festo)
▪ eMotionButterflies – zde
▪ SmartBird - zde
18
▪ Příklad kolektivního
systému
▪ Třídí přes 200 000 zásilek
denně
▪ Video zde
19Zdroj obrázku: youtube.com
▪ Robot pro sklízení
ovoce/zeleniny – zde
(Festo)
▪ FarmBot Genesis –
robotický systém pro
pěstování rostlin zde/zde
(FarmBot.io)
▪ Vertikální zemědělství – zde
▪ Úspora vody
▪ Akisai továrna na zeleninu –
zde (Fujitsu Japan)
20
21
▪ Cíl: Do roku 2050 porazit tým „lidských“ mistrů světa ve
fotbale. (Hiroaki Kitano)
▪ Hlavní organizace:
▪ FIRA – Federation of International Robot-soccer Association (odkaz)
▪ RoboCup - odkaz
▪ Různé kategorie hry (celkem 7), zaměřují se na různé aspekty
robotiky
▪ Rozdíly v konstrukci, složení týmu, velikosti hřiště, apod.
▪ Obecně – každá kategorie má vlastní pravidla (viz web)
22
▪ Většina týmů (více než 50%) nějaké prostředky UI využívá.
▪ Multiagentové přístupy – hráči jako souhrn modulů, herní
strategie, kooperace, plánování.
▪ Evoluční přístupy – nastavování parametrů, chůze (zvýšení
stability a rychlosti).
▪ Neuronové sítě – zpracování obrazu (minimalizace počtu barev,
segmentace).
▪ Navigace – potenciálové pole, diagramy blízkosti.
▪ Fuzzy systémy – podpora rozhodování, detekce čar a brány.
▪ Pravidlové systémy – rozpoznání scén, navigace, herní
strategie.
23
24
▪ Robot si vytváří vnitřní
reprezentaci okolního
prostředí
▪ Lze kombinovat s dalšími
technikami
Zdroj obrázku: https://getwww.uni-
paderborn.de/research/current/navigation
▪ Oblast: Humanoid Robots
▪ Speciální zaměření na:
▪ Chůze a rovnováha
▪ Komplexní plánování
pohybu
▪ Interakce člověk-robot
25Pozn. obrázky jednotlivých kategorií převzaty z www.fira.net
▪ Hru hrají dva týmy složené z
jednoho robota a dvou lidí
▪ Robot je plně autonomní, s
vestavěným systémem
vidění
26
▪ 2 týmy po 3 robotech
▪ 1 robot může být brankář
▪ 3 lidé mohou poskytovat
„technické zázemí“
▪ Každý tým může mít 1
počítač pro zpracování
obrazu a další výpočetní
operace
▪ Robot max. o velikosti
7,5 x 7,5 x 7,5 cm
27
▪ 2 týmy po 5-ti robotech
▪ 1 robot může být brankář
▪ 3 lidé mohou poskytovat
„technické zázemí“
▪ Každý tým může mít 1
počítač pro zpracování
obrazu a další výpočetní
operace
▪ Robot max. o velikosti
4 x 4 x 5,5 cm
28
▪ Androidní roboty
▪ Váha max. 600g
▪ Rozměry robota do 50 cm
▪ Hřiště 4m x 6m
▪ Roboti mohou být ovládáni
vzdáleně
29
▪ 2 týmy, každý 1-3 roboty
▪ 1 robot může být brankář
▪ 3 lidé mohou poskytovat
„technické zázemí“
▪ Roboty mohou být plně nebo
polo-autonomní
▪ V případě polo-autonomního
robota má tým k dispozici 1
počítač pro zpracování
obrazu a výpočtů
▪ Rozměry robota:
20cm x 20cm x výška bez limitu
30
▪ Hra ve virtuálním prostředí
▪ 2 klientské aplikace s
nastavením herních
strategií
▪ 3D barevná reprezentace
virtuálního prostředí
▪ Hra pro 5x5 nebo 11x11
▪ Fyzika hry je simulovaná
(se zjednodušením)
31