История экспериментальной робототехники
Экспериментальная робототехника: История экспериментальной робототехники
Первый современный эксперимент с роботом можно рассматривать как соединение компьютера с иным ручным управлением манипулятора , который был проведен в качестве докторской диссертации по HA Эрнст в годы 1960 – 1961 в MIT . Оснащенный сенсорными сенсорами и фотодатчиками прямо у вас на ладони, этот робот мог обнаруживать и поднимать любой объект, заранее помещенный на стол.
В середине 1960-х годов научные эксперименты с роботами были начаты в трех специализированных для этой цели лабораториях в США ( Массачусетский технологический институт , Стэнфордский университет , Стэнфордский исследовательский институт), чуть позже также в Великобритании ( Эдинбургский университет ) и в нескольких местах в Японии (лаборатории компаний). Hitachi и Mitsubishi , Токийская электротехническая лаборатория , Университет Васэд и другие).
Системы рук и глаз
Он состоит из подвижной ручки, заканчивающейся механической рукой, телекамеры, стола и компьютера. Первые такие системы были построены одновременно в Массачусетском технологическом институте и Стэнфордском университете.
Система руки-глаза Стэнфордского университета была оборудована видиконом (квантиконовой) камерой , манипулятором с шестью степенями свободы с электроприводом , а также микрофоном для приема речи и компьютером . Первоначальные задачи, реализуемые этой системой, заключались в построении конструкций из кубиков различной формы, хаотично разбросанных по столу. Более сложной задачей была известная головоломка : разместить четыре куба с разноцветными стенками друг на друге, чтобы один и тот же цвет не повторялся с обеих сторон образовавшейся формации. Эта головоломка предъявляла больше требований к обработке визуальной информации, чем к решению собственной проблемы. Позже робота из Стэнфорда использовали для сборки водяного насоса автомобиля. Были проведены эксперименты Форда и двуручный эксперимент.
Зрительно -моторная система Массачусетского технологического института была очень похожа на Стэнфордского робота. Типичные эксперименты заключались в анализе и имитации структур, составленных из кубов, и привели к развитию различных методов автоматического анализа сцен, состоящих из многогранников .
Робот «Фредди» из Эдинбургского университета состоял из механической руки, оснащенной сенсорными датчиками и подвешенной к потолку на движущемся столе, двух телекамер и компьютера . Его задачей было надеть четыре разных диска на штифт или смонтировать игрушечную машинку из шести частей. Как правило, в начале эксперимента на столе находится куча разных объектов, которые Фредди постепенно разделяет, распознает, сравнивая их изображение с заранее заданными внутренними моделями, и размещает их в назначенных местах. Затем он собирает или собирает элементы в указанную конфигурацию в соответствии с указанной процедурой. Собственно сборка была слепой, использовались только сенсорные датчики.
Робот «ВИЧИП Марк I». Исследовательская лаборатория Hitachi , созданная в 1970 году , имела две телекамеры vidicon и манипулятор с отдельными сервомоторами для 7 степеней свободы . Робот собирает простые конструкции из кубиков различной формы на основе чертежа, содержащего план этажа, вид спереди и вид сбоку желаемой конструкции. Одна из камер сфокусирована на этом чертеже, другая камера используется для обнаружения и распознавания кубов на рабочем столе. Анализ задачи выполняется с помощью компьютера, то есть определяется общая конфигурация, форма и количество необходимых деталей, и на этой основе определяется порядок работы.
Система ручного управления ETL имеет манипулятор с шестью степенями свободы с гидравлическим приводом . На руке есть сменные пальцы и сенсорные датчики . Общение с людьми возможно с помощью телетайпа на упрощенном естественном языке. Система способна распознавать объекты визуально и на ощупь. Примером задачи, выполняемой этим роботом, является вставка призмы с квадратным поперечным сечением в квадратное отверстие лишь немного большего размера с помощью визуальной обратной связи , позволяющей определить разницу между фактическим и желаемым положением.
Мобильные роботы
Мобильный робот «Шейки». Робот «Шейки» НИИ НИИ, построенный в 1969 году , является одним из самых известных мобильных роботов . Его подвижная часть подключается к компьютеру по беспроводной сети . Общение с роботом происходит на упрощенном английском языке . Шейки может ориентироваться в среде, состоящей из нескольких комнат, соединенных дверью и содержащих ящики различных форм и размеров, избегая препятствий и перемещая ящики, толкаясь в соответствии с поставленной задачей.
Построенный в 1973 году робот «Джейсон» из Университета Беркли является примером экономичного мобильного робота, способного ориентироваться и манипулировать объектами в реальной среде. Его главный орган чувств – ультразвуковой детектор расстояний, движений и структуры поверхности предметов. Оснащен протезом с крюковым захватом. Для человеческого общения устройство имеет от 30 до 40 слов разговорного языка и ограниченный синтезатор речи. Программное обеспечение робота хранится в большом компьютере, к которому он подключен по беспроводной сети. Для этого робота был создан интересный подход к самостоятельному планированию деятельности, сочетающий символическое решение задач с вероятностным. Робот должен уметь создавать планы действий, которые увеличивают вероятность достижения цели и в то же время сводят к минимуму затрачиваемую энергию .
Антропоморфный робот «WABOT-1». Университета Васэд представляет собой машину с двумя рабочими руками, каждая с семью степенями свободы , двумя ногами с подвижными опорами и двумя телекамерами, расположенными в середине фюзеляжа. Робот может принимать простые голосовые команды, а также отвечать голосом (на японском языке ). Система управляется миникомпьютером . WABOT может ходить по прямой, менять направление вправо или влево, находить объект, хватать его одной рукой, переносить в другую, помещать в указанное место и т.д. – все на основе устных команд.
Экспериментальный робот JPL создавался как возможный исследователь Марса (планеты) и более далеких тел Солнечной системы . Это , главным образом , из – за задержки в области телекоммуникаций (20 минут в случае Марс) и уменьшить долю не-научных данных в передаче . Значительная степень автономности визуального восприятия, движения и манипулирования объектами неопределенной формы позволяет такому роботу выполнять глобальные команды, такие как: «Перейти в положение X, идентифицировать камень среднего размера и поднять его».