Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Nykyaikainen robotiikkaKenttä- ja palvelurobotit
Robotti??
• Robot 1: A robot is a re-programmable, multi-functional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of tasks. [Robot Institute of America]
• Robot 2: Any automatically operated machine that replaces human effort, though it may not resemble human beings in appearance or perform functions in a humanlike manner. The term is derived from the Czech word robota, meaning “forced labor.” [Encyclopedia Britannica]
Robotiikka tänään ja huomenna
• 1980-luvun puolenvälin jälkeen robotiikan tutkimus on suuntautunut maailman laajuisesti muiden kuin perinteistentehdasrobottien kehittämiseen.
• Tuloksena on toistaiseksi näyttävä joukko prototyyppejä, joistaosaa on alettu kaupallistamaan.
• Seuraava teknologiahyppäys tietoliikenteen jälkeen on “Asimovilainen vallankumous”.
Isaac Asimov (1920-1992) oli eräsaikamme huomattavimpiascience fiction-kirjailijoita,joka oli erityisesti kiinnostunutroboteista ja tulevaisuudenyhteiskunnasta.Hän onennustanut kehitystämielenkiintoisesti ja oikeaanosuen. Tässä osia hänenhaastattelustaan.
Kehitys
• Työkalu – kone – automatisoitu kone – sulautettu järjestelmä – robotti
• Sulautetut järjestelmät ovat portti verkottuneeseen ja robotisoituneeseen maailmaan
• Sulautetut ja verkottuneet järjestelmät ovat jo täällä, koska robotit tulevat?
Palvelurobotiikka - mitä se on?
Palvelurobotiikka - laajasti ymmärrettynä - on robotiikkaa, jonka sovellusalue kattaa muut työt kuinperinteiset tehdastyöt. Liikkuvuus!
Tärkeimmät sovellusalueet:• Työkoneteknologia rakentamisessa ja luonnonvarojen
hyödyntämisessä.• Avaruuden tutkiminen (kuu, planeetat, asteroidit, ISS).• Palvelutoiminnot (yksitoikkoiset, raskaat tai terveydelle vaaralliset
työt, kotiapu, vammaisteknologia) • Sotilasteknologia• Katastrofien jälkihoito, ydinteknologian purkaminen• Viihde
Ero tehdasrobotiikkaan
• Tehtaissa useinmiten työt liikkuvat ja robotit pysyvät paikoillaan• Palvelurobottien tapauksessa töitä ei voida useinkaan liikuttaa,
vaan robotin on liikuttava työn luokse• Tehtaissa robotin “työympäristö” on useinmiten järjestäytynyt ja
voidaan olettaa tunnetuksi, mikä helpottaa ohjausta• Tehtaiden ulkopuolella palvelurobottien työympäristö on
useinmiten järjestäytymätön, usein etukäteen vähän tunnettu, mikä vaatii kehittyneitä ohjaus- ja aistinjärjestelmiä
• Ihmisten läsnäoloa ei voida valvoa robottien toiminta-alueilla!
Mikä on palvelurobotti?
• Käytetään usein termiä “Kenttä ja palvelurobotiikka” (Field and Service Robotics)
• Käsittää:- robottimaiselle asteelle kehitetyt liikkuvat työkoneet, jotkapolveutuvat perinteisistä työkoneista
- tietyille tehtäväalueille kehitetyt varsinaiset liikkuvat robotit• Kenttäroboteilla tarkoitetaan pääsääntöisesti ulko-olosuhteissa
työskenteleviä robotteja• Palveluroboteilla tarkoitetaan lähinnä sisätiloihin palvelutehtäviin
rakennettuja robotteja
Teleoperoituja/robottityökoneita
•Hondan mönkijästä konstruoitu testiajoneuvoteleoperoinnin kehitykseen(TKK/Automaatiolaboratorio)
•Täysikokoinen kaivoskone (loaderi), joka on varustettuteleoperointia ja osittaista automaattiajoa varten(Sandvik-Tamrock)
Kaivosrobotti, Sandvik Tamrock
Avaruusrobotiikka
Opportunity mönkijä• Marsin pinnan tutkimukseen• Töissä parhaillaan• Avaruusrobotiikkaa on ollut
60-luvulta lähtien• Marsissa alkaa olla tungosta:
2009 Nasalta uusi porarobotti
• Samoihin aikoihin myös ESA lähettää näytteenottorobotin
Avaruusrobotiikka
• Automaatiotekniikan laboratorio teki mRoSA2 robotin ESAlle
• Feasibility studypienikokoisesta porasta
Esimerkkejä liikkuvista roboteistaTKK Automaatiotekniikan laboratorio
1 2 3
Esimerkkejä…1 2
Esimerkkejä…
ROTISRemotely Operated Tanker Inspection System
• Tankkereidenruutiinitarkastuksiin kehitettysukeltava teleoperoitavarobotti, joka mittaalaivarungon levyn paksuuksiahalutuista kohdista rungonsisäpuolelta (tankit täytettyvedellä)
• Robotin käytön mielekkyystulee huomattavastakustannussäästöstä ja myösriskialttiin ihmistyönvähentämisestä
Tutkimus ja kehitys
• Tutkimustoiminta on alalla erittäin aktiivista. Pääosa mailman robotiikan tutkimuksesta suuntautuu tänään palvelurobotiikankehitykseen
• Eristeisiin prototyyppeihin tähtääviä hankkeita on käynnissäsatoja
• Kaupallinen vaihe on vielä pääosin edessä
Robotics and neuro science
• In robotics research, like in engineering sciences in general, the final goal is to synthetize not to analyze a machine, which functions according to the preset requirements
• We do not need to analyze how “brains” of a robot works (because this is known), but we are interesting how robots can be made to behave intelligently
• Nature provides many interesting models, which can be useful for designing and constructing robots
Robots and neuro sciece...
Research problems in robotics which can gain from biology and neuro science (bioniikka):
- Improving mechanical design and energy efficiency. Utilization of the energy stored in the environment <-> animal physiology and anatomy
- Improving mobility, motion control and coordination of task execution <-> neuro-motoric systems
- Improving sensing and environment perception <-> biological sensing and perception system and related neural structures
- Designing cognitive interfaces between robots and human users <-> animal and human cognition mechanisms
Teknologia
Palvelurobotin osajärjestelmät:• Energiajärjestelmä• Liikuntajärjestelmä• Liikkeenohjausjärjestelmä (pilotti)• Navigointijärjestelmä• Aistinjärjestelmä• Toiminnan suunnittelu ja -ohjausjärjestelmä• Työjärjestelmä• Ihminen-robotti liittymä
Suurimmat haasteet tutkimuksessa jateknologian kehittämisessä
• Liikuntajärjestelmät ovat edelleen pullonkaula monissasovellutuksissa - kaukana siitä, mitä luonto on kehittänyt, erityisesti kävely on vielä tehotonta
• Energiajärjestelmä saattaa rajoittaa autonomisuuttahuomattavasti (sähkön varastointi)
• Ympäristön aistintakyky vielä riittämätön moniin sovellutuksiin• Ihminen - kone liitäntäpinta tulisi kehittää tasolle, jossa robotti ja
ihminen kommunikoivat ihmisen ehdoilla• Taitoa vaativien työtehtävien opettaminen ja suorittaminen
robotilla vastaa vielä eloa kivikaudella ihmiskunnankehityksessä
Kaupalliset palvelurobotit tulossa
ImuritSeuralaiset
jne.
Joka kodin imurointirobotti lieneelähimpänä kaupallista läpimurtoa
Useat yritykset ovat julkistaneet omanversionsa, kuvassa japanilaisenMatshushitan (Panasonic) imurirobotti.
• Välttää esteitä, kuumia paikkoja japortaita aistijärjestelmän avulla
• Navigoi gyron ja pyörä-odometrianavulla
• Säätää ajonopeutensa pölymääränmukaan
• Toiminta-aika 55 min.
Imurirobotteja
Lemmikkirobotti
Humanoidi ja kentauroidi1 2
• Weight 130 kg 230 kg • Max vel. < 1m/s 2…3m/s• Work weight 5 kgf/hand 5 kgf/hand• Payload ? 60 kg
Opration time 15 min 4-5 hour (2 liter petrol)
Mitsubishi Wakamaru
• Yleiskäyttöinen kotirobotti• Puhuu perheensä kanssa• Tarjoaa tietoa (internetistä)• Valvoo kotia kun muut ovat
poissa• Hinta 14000$ ?
• http://www.mhi.co.jp/kobe/wakamaru/english/about/index.html
Sony show- hyvää servotekniikkaa
• Julkistettu syksyllä 2000• Robotit noin 50 cm korkeita• Kehitetty todennäköisesti
Aibo-koirasta.• Puhdas play-back, jossa
mallina käytettyihmistanssijaa.