FAKULTET STROJARSTVA I RAUNALSTVAOdsjek: Strojarstvo

Seminarski rad(Roboti)

SADRAJ:

1.Uvod........................................................................................................................................32.Umjetna Inteligencija (AI).................................................................................................43.Roboti.................................................................................................................................53.1 Kismet.....................................................................................................................53.2 Leo..........................................................................................................................83.3 COG........................................................................................................................93.4 Stanley...................................................................................................................104.Zakljuak.........................................................................................................................125.Literatura.........................................................................................................................13

1.Uvod

Robotika je interdisciplinarna znanost koja pokriva podruja mehanike, elektronike, informatike i automatike.Ona se bavi prvenstveno prouavanjem strojeva koji mogu zamijeniti ovjeka u izvravanju zadataka, kao to su razni oblici fizikih aktivnosti i donoenje odluka (odluivanje).Ideja o robotima vrlo je stara, a datira jo od Leonarda da Vincija koji je na neki nain predvidio moderne robote zamislivi model pokretnog stroja u obliku lava.U 20. stoljeu prvi se put susree naziv robot: uveo ga je eki knjievnik K. apek 1920. g. u svojoj drami RUR (Rossumovi univerzalni roboti). Suvremeni roboti nastali su 1950-ih u SAD-u, a potjeu od pronalaska teleoptera, s jedne strane, te numeriki upravljanih alatnih strojeva, s druge strane. 1954. godine je ameriki pronalaza George Devol uspio stvoriti mehanizam umjetne ruke.U dananje vrijeme znanstvenici su napravili veliki iskorak u proizvodnji robota. Najbolji primjer su roboti: Kismet, Leo, COG i Stanley. Ovi roboti se usavravaju svaki zasebno no u potpunoj ovisnosti jedan o drugom. Kod Ksimeta se usavravaju facijalne ekspresije, kod Cog-a i Lea motorike sposobnosti tijela, itd. Svaki od ovih robota je zamiljen kao ispomo dananjem ovjeku u svim moguim zadatcima ali i kao mogunost nadogradnje ovjekovih fizikih nedostataka.

2.Umjetna Inteligencija

Umjetna inteligencija ( AI ) kombinira znanost i inenjerstvo kako bi izgradila strojeve sposobne za inteligentno ponaanje. Spaja radove iz podruja filozofije, psihologije i raunalne znanosti, te im pridonosi istraivanjem aktivnosti mozga i lingvistike. Umjetnu inteligenciju moemo podijeliti na slabu i jaku. Zagovornici slabe umjetne inteligencije razvijaju takve inteligentne sustave kojima se dodaju samo odreena svojstva ljudskog ponaanja, dok zagovornici jake umjetne inteligenicije smatraju da je mogue stvoriti sustav koji e u potpunosti moi replicirati sva svojstva ljudskog ponaanja koja se smatraju inteligentnim. Sustavi umjetne inteligencije se esto smatraju znanstvenom fantastikom, no zapravo oni su svuda oko nas. Tehnike AI se koriste, na primjer, od strane kompanija kreditnih kartica za detekciju ukradenih kartica, te promjenu kupovnih navika. Takoer se koristi u raunalnim ahovskim igrama, inteligentnim agentima za pretraivanje informacija na Internetu, za odreivanje naina snimanja Hubble-ovog svemirskog teleskopa, te za pomo pri dijagnozi bolesti. Za izgradnju svih inteligentnih strojeva AI koristi mnoge tehnike.Ekspertni sustavi koriste specijalizirano znanje koje ljudi poput lijenika i odvjetnika imaju kako bi mogli davati razne oblike savjeta. Takoer oni imaju veliku primjenu u poslovnom odluivanju kako bi se ostvarili to bolji rezultati. U dananje vrijeme nastaje, razvija se i prouava velik broj sustava koji pokazuju odreene znaajke ljudske inteligencije, kao to su razumijevanje i obradba prirodnog jezika, automatsko zakljuivanje, uenje pa ak i izraavanje osjeaja. Oni su i danas predmet istraivanja velikog broja podruja kao to su raunalna znanost, neurolingvistika, lingvistika, psihologija, filozofija i informacijske znanosti. Iako je zabiljeen velik napredak u razvoju inteligetnih sustava od samih poetaka do danas, ni jedan stroj jo uvijek nije u mogunosti replicirati sva svojstva ljudske inteligencije.

3.Roboti

Robot je stroj koji posjeduje inteligentnu vezu izmeu percepcije i akcije - stroj sposoban prikupljati informacije iz okolnog svijeta i koristei znanje o okolini uspjeno se kretati u njoj.Trenutno se u svijetu koristi neto vie od 850 000 robota, od ega ak dvije treine otpada na Japan, a ostatak na SAD i Europu. Svoju primjenu roboti najee nalaze pri vrlo opasnim ili dosadnim poslovima. General Motors u proizvodnji automobila koristi oko 16 000 robota, a njihov broj se poveava gotovo svakodnevno. Isto tako roboti su postali nezamjenjivi i pri pronalaenju potonulih brodova, uklanjanju radioaktivnog otpada, istraivanju vulkana, te pri svim svemirskim misijama. Moda ne tako poznata injenica je da su roboti bili koriteni za ienje podruja nakon ernobilske katastrofe.

3.1.KismetKISMET je ekspresivni robot sa perceptualnim i motorikim modalitetima prilagoenim prirodnim ljudskim komunikacijskim kanalima. Nema tijelo, glavni cilj je u potpunosti razviti komunikacijske sposobnosti, a ostale e biti razvijane s ostalim robotima ( prvenstveno Cog om, te Leonardom ). Razvijen je na sveuilitu u Massachusetts-u ( MIT ), pod vodstvom Dr. Cynthie Breazeal. Kako bi se omoguila interakcija slina onoj izmeu djeteta i odgajatelja, robot je opremljen sa vizualnim, glasovnim i perceptivnim ulaznim senzorima. Motoriki izlazi ukljuuju vokalizaciju, izraze lica i motorike sposobnosti za prilagoavanje smjera pogleda i orijentacije glave.VIZUALNI SUSTAVSastoji se od 4 CCD kamere u boji smjetene na stereo aktivnoj glavi. Dvije od njih su smjetene tono na sredini izmeu oiju i imaju mogunost pogleda od 180, te se okreu u smjeru pokreta glave. Koriste se za odluivanje na koje e objekte Kismet obraati panju , te izraunavaju priblinu udaljenost tih objekata. Preostale dvije kamere nalaze se unutar zjenica. Kismet ima tri stupnja slobode kontroliranja pogleda, te tri stupnja slobode za kontrolu vrata ( ravno naprijed-natrag, lijevo-desno, te pokret slian okretu glave unatrag ). Time se robotu daje mogunost pokreta i orijentacije oiju poput ljudskih, te pokretanje raznih ljudskih vizualnih ponaanja. Na ovaj nain se zapravo omoguava lake prihvaanje komunikacije izmeu ovjeka i Kismeta.Odgajatelj moe utjecati na Kismet-ovo ponaanje pomou govora noenjem malenog i nenametljivog mikrofona. Signali se prenose te se pomou raznih procesora pretvaraju u impulse odreene jaine kojiomoguuju da se prepozna namjera odgojitelja ( bazira se na tonalitetu glasa, jaini,..), te se omogui odgovarajua reakcija .EKSPRESIVNI MOTORIKI SUSTAV Kismet ima lice koje omoguava veliki asortiman mimikih izraza kako bi to bolje mogao izraziti svoje emocionalno stanje, te ostvariti fluidnu komunikaciju sa sugovornikom. Svako uho ima 2 stupnja slobode koja dozvoljavaju Kismetu da podigne ui za izraavanje znatielje i zanimanja, ili da ih spusti ili savije unatrag poput uplaene ili ljute ivotinje.Svaka obrva se moe spustiti i zakositi kako bi se iskazala frustracija ili podignuti u sluaju iznenaenja, te nagnuti unutranji dio obrve prema gore za izraavanje tuge.Svaki kapak se moe zasebno zatvoriti i otvoriti, omoguavajui tako treptanje i mirkanje. Kismet ima 4 aktuatora usana, svaki u jednom kutu usta, koji se mogu podignuti prema gore za osmjeh ili pognuti za mrtenje ili tugu. Usta takoer posjeduju jedan stupanj slobode eljusti.Kismet moe vizualno percipirat objekt. Ako se oni kreu prevelikom brzinom, on ih veoma teko moe kontinuirano pratiti, te e pokazati iritaciju i ljutnju ukoliko njegov sugovornik nastavi s prebrzim pokretima. Takoer ukoliko mu se neki objekt iznenada pojavi ispred oiju, automatski e pokazati strah, te zatvoriti oi ili ak i odmaknuti glavu to dalje od izvora koji mu predstavlja opasnost.Jako je vano naglasiti da Kismet nije odrastao robot, ve je na percepcijskoj razini jednogodinjeg djeteta. Ui sve od osnova te mu je govor na poetku nerazumljiv, no kako ga odgajatelj ui, dobiva vokabular koji poinje upotrebljavati i stvarati razumljivu komunikaciju. Takoer ui kako reagirati na glasovne podraaje, te stvarati neku vrstu emocija, kao odgovor na njih. Npr. ako se odgajatelj smjeka Kismetu, govori mu njenim tonalitetom glasa, te ga jo i dodiruje, to bi trebalo izazvati pojavu osmjeha i sree, te memoriranje takvog odnosa akcije-reakcije. Glavni cilj je omoguiti normalnu komunikaciju s ljudima, te napraviti objedinjavanje Kismeta s tijelom nekog drugog robota kako bi se dobio kompletan raspon mogunosti za olakavanje svakodnevnog ivota ljudi koji ga koriste. Druga mogunost je pruanje neke vrste socijalnog kontakta kako bi se poboljala kvaliteta ivota starijih i usamljenih. Sve u svemu mogunosti su bezbrojne, te se daljnjom nadogradnjom Kismet moe razviti u jednog od najvanijih robota s mogunou izraavanja emocija, te moda ak i vlastitim pronalaenjem novih, do sada neugraenih emocija.

Slika 1.0 Kismet

3.2.Leo

Slika 1.1 Leonardo - LeoLeo je trenutano najekspresivniji robot na svijetu. Dizajniran je za bogate interakcijske razmjene s ljudima, kao i za interakciju s okolinom. Ima sposobnost normalnog komuniciranja i oponaanja mimike ljudskog lica ( naravno uz ogranienost zbog ivotinjskog izgleda ). Ima izraajno silikonsko lice sposobno za skoro ljudske izraze, aktivni dvogledni vizualni sustav. Dodatno je opremljen sa dvije ruke, dva dlana, dva aktivna i pokretna uha, vratom, te preostalim stupnjevima slobode u ramenima, struku i bokovima. Za omoguavanje lociranja i prepoznavanja tone teksture lica ljudskog partnera, koristi se softver za vizualno prepoznavanje tvrtke Nevengineering. Njihov Axiom ffT softver locira lice u dosegu kamere, te prati i prepoznaje karakteristike i crte lica.Leo posjeduje cijelu paletu vizualnih detektora za objekte ( boju, oblike, te kretnju ) i ljude ( boju koe, detekciju oiju, gestikulacije, te praenje crta lica), ukljuujui i mogunost specificiranja mete i njeno praenje, a i procjenu dubine okolia. Trenutno se istrauje vie vrsta uenja putem drutvene interakcije :1. Prvi zadatak je nauiti Leonarda kako izvoditi zadatke i izvravati nove ciljeve UENJE TUTORSTVOM ( uz navoenje skrbnika ) 2. Drugi je nauiti ga novim vjetinama, te drutvenom shvaanju drugih, kao to je mogunost zakljuivanja o namjeni promatrane akcije UENJE IMITACIJOM3. Trei je ocjenjivanje novih objekata na temelju emocionalne reakcije druge osobe UENJE DRUTVENIM REFERENCIRANJE

3.3.COGCog-a moemo smatrati setom senzora i aktuatora koji pokuavaju aproksimirati senzornu i motoriku dinamiku ljudskog tijela. Vid je ostvaren u obliku video kamera. Sluh i dodir su na crtaoj dasci smjetenoj s prednje strane trupa.lanci u rukama su iznimno osjetljivi te omoguavaju veoma precizno koritenje ruku i kontrolu brzine i jaine kretanja.Ukratko Cog je platforma s jednim hardverom ija je svrha objedinjavanje mnogih podvrsta umjetne inteligencije u jednu unificiranu, koherentnu, funkcionalnu cjelinu. Trenutno se jo uvijek razvijaju sustavi za razna poboljanja, te ga se pokuava dodatno humanizirati izgradnjom lica veoma slinog ljudskom. Sva istraivanja izvode se u sveuilitu u Massachusetts-u ( MIT ), pod vodstvom dr. Rodney-a Brooksa. Moglo bi se rei da je Cog vjerojatno najsvestraniji robot to se tie korisnosti. Moemo krenuti od najbanalnijih stvari kao to je pomo u kuanskim poslovima, dodatan muziar u bendu, osobni konobar i slino.

Slika 1.2 COG

3.4.Stanley Stanley -Volkswagen Touareg, je najprecizniji inteligentni auto koji sve radi umjesto vas.

Slika 1.3 StanleyRazvijen je na Amerikom sveuilitu Stanford, a velik dio svoje slave stekao je 2005 godine pobjedom na velikom natjecanju DARPA Grand Challenge , automobilskoj utrci bez vozaa na udaljenosti 282 km kroz Mojave pustinju. Opremljen je sa 4 lasera za pronalaenje udaljenosti, radarom, 2 stereo kamere, te kamerom s jednom leom za sam vid. Sve mu ove komponente slue za stvaranje 3D slike puta kojim se kree, te za detekciju zavoja i prepreka kako bi mogao pravodobno ispraviti svoju putanju.Od samog poetka razvoja na Stanleyu, Amerika vojska je pokazala veliki interes za subvencioniranje i poticanje projekta. U periodu od 2000. do 2007. godine u razvoj su uloili preko 4 milijarde dolara i pratili su svaki korak razvoja. Stanleyevu svrhu vide u vie razliitih podprojekata:1. Kako nema vozaa, potrebnom modifikacijom opreme postaje idealan za razminiravanje velikih podruja, a bez ljudskih rtava.2. Takoer zbog termo-vida moe skenirati podruje i otkriti neprijateljske poloaje u kratkom roku s velikom preciznou.3. Sve kamere i mogunost memoriranja i pamenja omoguavaju njegovo koritenje za istraivanje novih terena i njihovo snimanje.Osim u vojne svrhe naravno njegova bi upotreba mogla u budunosti postati dio svakodnevnog ivota. Istraivanjima i testiranjima razvojni inenjeri su pokazali da bi stopa prometnih nesrea s njegovom upotrebom mogla pasti za nevjerojatnih 40%.Omoguio bi lake kretanje i ivot invalidnim i nemonim osobama, te prijevoz do zdravstvenih ustanova. Mogao bi se koristiti i u medicinske svrhe, kao glavno vozilo za prijevoz lijekova. Uvijek bi u pozadini mogao raditi autopilot koji bi sprjeavao nesree do kojih dolazi zbog pospanosti vozaa.Mogao bi omoguiti pravodobno primjeivanje promjena na cesti i u prometu sprijeiti lanane sudare.

4. Zakljuak

Svaki izum pa tako i ovi roboti slue ovjeku i izumljeni su samo za ljudsku dobrobit. No, dolaskom do spoznaje o povezanosti elektrinih impulsa i ljudskog tijela, u znanstvenicima se bude nove ideje: Razvojem vizualnog sustava moglo bi se napokon pomoi slijepim osobama da ponovno progledaju, spajanjem raznih elektrinih impulsa i kamera sa ivcima. Tono poznavanje motorikog sustava moglo bi zamijeniti izgubljene udove. Auditorni sustav osigurao bi poboljanje sluha i slino. Znanstvenici uporno pokuavaju pronai zamjenu za svaki ljudski nedostatak, stoga se postavlja pitanje kako svakom pojedincu, tako i cijelome drutvu: gdje je moralna granica,odnosno do koje mjere se robot moe integrirati u ovjeka,te da li se onda gubi ona cijela sr koja nas ini ljudima?

.

5.LiteraturaInternet:http://www.mensa.hr/glavna/misli-21-stoljeca/479-umjetna-inteligencija-uvodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Kismet_(robot)http://en.wikipedia.org/wiki/Leonardo_(robot) http://robotic.media.mit.edu/projects/robots/leonardo/overview/overview.html http:/en.wikipedia.org/wiki/Cog_(project)http://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_(vehicle)1

4