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La robotica terrestreLa robotica terrestre
Sergio TaraglioSergio Taraglio
FUS-ROB, ENEA - C.R. CasacciaFUS-ROB, ENEA - C.R. Casaccia
[email protected]@casaccia.enea.it
Applicazioni e tecnologie dei sistemi robotici intelligenti - 23 settembre 2004Applicazioni e tecnologie dei sistemi robotici intelligenti - 23 settembre 2004
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Sommario Sommario
Cos’è un robotCos’è un robot
Ambienti operativi: strutturati e nonAmbienti operativi: strutturati e non
Esempi di robotEsempi di robot
Cosa si trova in giro per il mondoCosa si trova in giro per il mondo
Come funziona un robotCome funziona un robot
Applicazioni di visione per la robotica Applicazioni di visione per la robotica terrestreterrestre
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Cos’è un robotCos’è un robot
Per costruire un robot occorrono le conoscenze e la pratica di tante altre scienze, meccanica, informatica, intelligenza artificiale, neuroscienze, psicologia, logica, linguistica, matematica, biologia, fisiologia, e anche, più indirettamente, filosofia, etica, arti espressive, design
In un certo senso, un robot è una piattaforma comune di lavoro per esperimenti delle scienze della natura e della scienze umane. In fondo, è una macchina sofisticata dotata di intelligenza e costituisce pertanto il terreno ideale di incontro fra le due culture, quella umanistica e quella tecnico-scientifica.
(Scuola di Robotica – Genova)(Scuola di Robotica – Genova)
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Cos’è un robotCos’è un robotRobotica definita come scienza che studia la connessione intelligente tra percezione e azioneRobotica industriale
progettazione, governo e applicazioni dei robot in ambito industriale
tecnologia maturaRobotica avanzata
spiccate caratteristiche di autonomia applicazioni in ambiente ostile (spaziale, sottomarino, nucleare,
militare, ...) missioni di servizio (applicazioni domestiche, assistenza medica,
assistenza ai disabili, agricoltura, ...). ancora in età infantile
(Siciliano – Lezioni di Robotica industriale)
Principale differenza: la “quantità” di “intelligenza” necessaria a bordo
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Cos’è un robotCos’è un robot
Riassumendo:Riassumendo:Robot è un termine abbastanza impreciso (vago) Robot è un termine abbastanza impreciso (vago) o meglio è un concetto “generale”o meglio è un concetto “generale”La Robotica è una “scienza” interdisciplinare Sistema elettro-meccanico che compie un lavoro Sistema elettro-meccanico che compie un lavoro ripetitivo, pericoloso o che implichi una ripetitivo, pericoloso o che implichi una precisione molto elevataprecisione molto elevata““Non so dire cosa sia un robot, ma certamente Non so dire cosa sia un robot, ma certamente so dire quando ne vedo uno”so dire quando ne vedo uno” Joseph F. Engelberger, President, Unimation Inc.
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Robotica autonomaRobotica autonomaE’ necessario un sistema più flessibile (intelligente), per E’ necessario un sistema più flessibile (intelligente), per
poter affrontare la variabilità dell’ambiente. poter affrontare la variabilità dell’ambiente. Caso limiteCaso limite: : un ambiente completamente non strutturato, (la un ambiente completamente non strutturato, (la superficie di Marte o gli ambienti sottomarini).superficie di Marte o gli ambienti sottomarini).
Definiamo Definiamo intelligenteintelligente un comportamento che permette di un comportamento che permette di eseguire con successo un determinato compito tenendo eseguire con successo un determinato compito tenendo conto della variabilità dei dati sensoriali.conto della variabilità dei dati sensoriali.
Per ottenere l’autonomia è necessario elaborare una Per ottenere l’autonomia è necessario elaborare una enorme mole di dati sensoriali. Ciò deve essere fatto in enorme mole di dati sensoriali. Ciò deve essere fatto in real-timereal-time..
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Robotica terrestreRobotica terrestre
Una suddivisione possibile per la robotica Una suddivisione possibile per la robotica autonoma può essere fatta sulla base autonoma può essere fatta sulla base dell’ambiente:dell’ambiente: TerrestreTerrestre MarinoMarino AereoAereo SpazialeSpaziale … … (Viaggio allucinante, I. Asimov)(Viaggio allucinante, I. Asimov)
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Tassonomia robotica (?)Tassonomia robotica (?)
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
99
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
Robot industriale
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Un po’ di esempiUn po’ di esempi
PRASSI: robot di sorveglianza per esterni RAS. Robot Antartico di Superficie
1111
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
SARA
1212
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
LEGOsequenziatore
1313
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
1414
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
1515
Un po’ di esempiUn po’ di esempi
1616
Cosa c’è in giroCosa c’è in giro
Applicazioni militariApplicazioni militari Space Naval Warfare System – S. DiegoSpace Naval Warfare System – S. Diego
1717
Cosa c’è in giroCosa c’è in giro
iRobotiRobot
1818
Cosa c’è in giroCosa c’è in giro
Carnegie Mellon Carnegie Mellon University University (Pittsburg, PA)(Pittsburg, PA)
1919
Cosa c’è in giroCosa c’è in giro
M.I.T.(Boston, MA):M.I.T.(Boston, MA): Pet robotPet robot Sedia a rotelleSedia a rotelle Rover marzianoRover marziano
Leg robotsLeg robots
Robot antropomorfoRobot antropomorfo
2020
Cosa c’è in giroCosa c’è in giroKismet:Kismet:Questioni aperte (dal sito MIT):Questioni aperte (dal sito MIT): Self identity Self identity Theory of mind Theory of mind Autobiographical memory Autobiographical memory Recognition of self, other, and conspecifics Recognition of self, other, and conspecifics Social learning (especially imitation) Social learning (especially imitation) Intentionality Intentionality Emotion Emotion Empathy Empathy Personality Personality Friendship Friendship Ethics Ethics And that's all we have to say for the moment. And that's all we have to say for the moment.
What, you were expecting ... answers?What, you were expecting ... answers?
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Il robot terrestre quadratico medioIl robot terrestre quadratico medio
Un robot (autonomo) terrestre deve:Un robot (autonomo) terrestre deve: Misurare l’ambiente (sensoristica)Misurare l’ambiente (sensoristica) Farsi un’idea dell’ambiente (modellistica)Farsi un’idea dell’ambiente (modellistica) Decidere cosa e come fare (pianificazione)Decidere cosa e come fare (pianificazione) Metterlo in pratica (attuazione)Metterlo in pratica (attuazione) Controllare lo stato del sistema (supervisione)Controllare lo stato del sistema (supervisione)
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Sensoristica Sensoristica
2323
AttuazioneAttuazione
MotoriMotori
Ruote, gambe, misteRuote, gambe, miste
Bracci meccaniciBracci meccanici
Controllo di segnaliControllo di segnali
Etc…Etc…
Wheeleg - Università di CataniaWheeleg - Università di Catania
2424
Architetture di calcoloArchitetture di calcolo
La sensoristica a bordo è una delle La sensoristica a bordo è una delle variabili che governano le architetture di variabili che governano le architetture di calcolo (HW e SW)calcolo (HW e SW)
2 x TV su pan-tilt
GPS
12 US Polaroid
laser range finder
odometria
2525
Visione artificialeVisione artificiale
111010010010010010010000100100100100111111011010010101001011110010111011011011000101010010010010010010010010100100100011111001001001001010010010010010100101001011010010010010010010000100100100100111111011010010101001011110010111011011011000101010010010010010010010010100100100011111001001001001010010010010010100101001111010010010010010010000100100100100111111011010010101001011110010111011011011000101010010010010010010010010100100100011111001001001001010010010010010100101001
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Visione artificiale: estensioni del Visione artificiale: estensioni del concettoconcetto
Sensore omnidirezionaleSensore omnidirezionale
2727
Applicazioni di visione artificiale alla Applicazioni di visione artificiale alla robotica terrestrerobotica terrestre
Riconoscimento di marker artificiali
2828
Applicazioni di visione artificiale: Applicazioni di visione artificiale: Navigazione autonoma in un corridoioNavigazione autonoma in un corridoio
andata
ritorno
Il punto di vista del robot
Il punto di vista del robot
2929
Applicazioni di visione artificiale: Applicazioni di visione artificiale: navigazione autonoma in ambiente non navigazione autonoma in ambiente non
strutturatostrutturato
Ingresso Mappa disparitàMappa a terra
3030
Robotica autonomaRobotica autonoma
RAS, Robot Antartico RAS, Robot Antartico di Superficiedi Superficie
3131
Robotica autonomaRobotica autonoma
Progetti Progetti
PRASSI / TECSISPRASSI / TECSIS
3232
Robotica terrestre autonomaRobotica terrestre autonoma
Scusate la “densità” di informazione…Scusate la “densità” di informazione…
… … ci sono domande?ci sono domande?