Czy robotyk potrzebuje matematyki? matematycy mieli wpływ na rozwój robotyki?)

Transkrypt

1 (czy matematycy mieli wpływ na rozwój robotyki?) Katedra Metod Matematycznych Informatyki Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet Warmińsko Mazurski artem@matman.uwm.edu.pl webpage: artem

2 Interdyscyplinarność robotyki

3 Historia Robotyki - około p.n.e. Mitologia Grecka: Talos, mechaniczny gigant z brązu wykuty przez Hefajstosa greckiego boga ognia, kowali i złotników - strażnik Krety

4 Historia Robotyki - około 350 p.n.e. Mechaniczny gołąb (The Pigeon) napędzany parą - grec. mat. Archytas z Tarentu.

5 Historia Robotyki Mechaniczny rycerz w zbroi - Leonardo da Vinci W średniowieczu budowano tego typu mechanizmy napędzane energią wodną, siłą ciężkości, sprężynami, służyły do zabawiania władców, otwierały drzwi i witały wchodzących gości. Na rysunku rekonstrukcja Marka Rosheima z 2002 roku.

6 około 1550 Kobieta Torriano, potrafiącego grać na lutni - Juanelo Turriano z Cremony (wł.-hiszp. inż., mat.). Można ją zobaczyć w Kunsthistorisches Museum we Wiedniu.

7 1564 Projekt mechanicznej ręki - Francuz Pare Ambroise.

8 1642 Mechaniczna Maszyna licząca Pascalina - Blaise Pascal (franc. mat.). Dodaje i odejmuje.

9 1694 Mechaniczny komputer Liebniz a (Gottfried Wilhelm (von) Leibniz) (niem. mat.) - mnożenie matematyczne Jonathan Swift opisuje w Podróżach Guliwera maszynę, która sama będzie pisać książki.

10 1738 Mechaniczna kaczka - Jacque de Vaucanson

11 1800 Wszystkie aspekty produkcji ubrań są zautomatyzowane Automatyczne krosno - Joseph Jacquard

12 1821 Odkrycie rotacji elektromagnetycznej - Michael Farraday. Buduje pierwsze 2 silniki napędzane elektrycznie Silnik analityczny - Charles Babbage (ang. mat.).

13 1829 Pierwszy zegarek elektromagnetyczny Budowa przekaźnika elektrycznego - Joseph Henry Algebra Boole a - George Boole (ang. mat) Najprostsza algebra Boole a ma tylko dwa elementy, 0 i 1, algebra ta stanowi podstawę elektroniki cyfrowej.

14

15 1896 Powstaje firma Tabulating Machine Company, która przekształci się w IBM - Herman Hollerith.

16 1898 Wynalazki Nikola Tesli

17 1898 Sterowana radiowo łódź - Nikola Tesla.

18 1913 Prawdziwsza automatyczna linia montażowa - Henry Ford Pierwsze użycie słowa robot - czeski pisarz Karel Capek, R.U.R (Rossuum s Universal Robots) 1937 Pierwsza oficjalna ofiara śmiertelna spowodowana przez robota - Kenji Urada pracownik zakładów Kawasaki.

19 1940 Prawa robotyki Isaaca Asimova: Prawo pierwsze: Robot nie może skrzywdzić człowieka, ani przez zaniechanie działania dopuścić, aby człowiek doznał krzywdy. Prawo drugie Robot musi być posłuszny rozkazom człowieka, chyba że stoją one w sprzeczności z pierwszym prawem. Prawo trzecie Robot musi chronić sam siebie, jeśli tylko nie stoi to w sprzeczności z pierwszym lub drugim prawem. Prawo zerowe(nadrzędne) Robot nie może skrzywdzić ludzkości, ani przez zaniechanie działania doprowadzić do uszczerbku dla ludzkości.

20 1941 Z-3 - Konrad Zuse 1947 Opracowanie tranzystora - William Bradford Schockley, Walter Hauser Brittain i John Ardeen Czy maszyna potrafi myśleć? Alan Turing (ang. inf. mat.).

21 1958 Pierwszy obwód scalony - Jack Clair Kilby 1959 Powstaje Massachusetts Institute of Technology (MIT) - John McCarthy i Marvin Minsky 1959 Proces produkcyjny wspomagany przez komputery - Laboratorium Serwomechanizmów (MIT).

22 1960 Hydrauliczno elektryczny skafander (Pierwszy egzoszkielet) - General Electric.

23 1962 Pierwsze ramię robota przemysłowego - Unimation. Do wykonywania niebezpiecznych prac na linii produkcyjnej General motors.

24 1968 Pierwszy robot kroczący sterowany komputerowo - Uniwersytet Południowej Karolinie.

25 1969 Powstaje WAP-1 - pierwszy dwunożny robot kroczący, zbudowany przez Ichiro Kato. Kato zastosował komputery do stymulowania sztucznych mięśni, połączonych z ramą.

26 1970 Wystrzelenie w kosmos pierwszego bezzałogowego, sterowanego z Ziemi robo-pojazdu - ZSRR. Był przeznaczony do badania Księżyca.

27 1980 Sześcionożny robot (owad) - Robert Quinn i Roy Ritzmann z Uniwersytetu Case Western Reserve.

28 1981 IBM wprowadza na rynek komputer osobisty (PC).

29 1984 robota Wabot-2 - Ichiro Kato. Robot potrafi czytać nuty i grać na elektronicznych organach.

30 1994 Pierwszy lot Predatora - bezzałogowego samolotu zwiadowczego,

31 1996 Robot humanoidalny Hondy P3.

32 1997 Zrobotyzowany łazik Sojourner ląduje na Marsie - NASA - Pathfinder Mission, działa 2 miesiące.

33 1997 Pierwszy turniej piłki nożnej robotów RoboCup - japońskie miasto Nagoja.

34 1998 Pierwszy zestaw Robotics Invention SystemTM 1.0. MINDSTORMS - Lego.

35 1999 Mechaniczny pies Aibo - SONY.

36 2002 Taktyczny robot militarny - amerykańska firma irobot PackBot. Służy do przeszukiwania jaskiń, bunkrów i pomieszczeń w budynkach, oraz przemieszcza się przez pola minowe. Zastosowany w Afganistanie i Iraku.

37 2004 Robot Tron X - niemiecka firma Fest skalibrowanych siłowników zapewnia mu ruchliwość i mimikę twarzy zbliżoną do ludzkiej.

38 2004 EcoBot II - Zbudowany przez Brytyjskich Inżynierów. Urządzenie czerpie energię z... much lub zgniłych owoców. Martwe owady zasilają 8 ogniw paliwowych.

39 2004,2005(wyścigi terenowe),2007(sztuczne tereny miejskie) DARPA Grand Challenge to sponsorowane przez Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zawody samochodów autonomicznych, czyli poruszających się bez kierowców odbywające się w ramach projektu Systemów Bojowych Przyszłości (FCS). Kongres Stanów Zjednoczonych zdecydował, aby DARPA przyznawała nagrody pieniężne w celu sponsorowania projektów badawczych mogących mieć związek z bezpieczeństwem narodowym.

40 2006 Robot humanoidalny przypominający kobietę - zbudowany przez południowokoreańskich inżynierów. EveR-1 może być używany do oprowadzania po muzeum lub jako android-nauczyciel, który czyta książki dzieciom.

41 2006 Sterowanie robota Asimo za pomocą myśli - Honda oraz ATR Computational Neuroscience Laboratories. System ten opiera się na monitorowaniu fal mózgowych użytkownika, wykorzystując w tym celu specjalne urządzenie do przeprowadzania rezonansu magnetycznego Robot rozpoznający gatunek wina, bez otwierania butelki. Prześwietla wina strumieniem podczerwieni dokonuje analizy jego składu chemicznego.

42 2006 Samonaprawiający się robot - naukowcy z Uniwersytetu Vermont. Dostosowuje się do zmian w otoczeniu, potrafi poruszać się w różnych warunkach. Tracąc możliwość poruszania się, np przez stratę nogi, potrafi nauczyć się poruszać w inny sposób.

43 2007 Robot potrafiący odczuwać emocje - zbudowany przez brytyjskich naukowców. Robot został zbudowany przy współpracy ekspertów z dziedziny robotyki, psychologii i neurologii. Ich celem było stworzenie robota, który byłby w stanie zaangażować się emocjonalnie w relacje z człowiekiem. Robot posługuje się wzrokiem, słuchem, dotykiem i osądem, pozwalającym mu ocenić dystans emocjonalny z człowiekiem. Potrafi rozpoznać nasz język ciała i reagować na nasze stany emocjonalne, takie jak złość, strach i szczęście.

44 2007 Pierwszy mecz piłkarski robotów z ludźmi. 2:1 dla ludzi.

45 2007 Super-wytrzymały robot eksploracyjny Tumbleweed Rover - NASA. Testowany na Antarktydzie. Przelatując przez atmosferę ma się zachowywać jak spadochron, lądując, jak poduszka powietrzna, a po wylądowaniu ma służyć jako bezzałogowy pojazd wyposażony w liczne instrumenty pomiarowe.

46 2008 Gigantyczny Robot ATHLETE - NASA. Ewentualnym zastosowaniem może być przemieszczanie bazy księżycowej. Robot ma 7,5 metra długości i dysponuje sześcioma nogami o długości przekraczającej 6 metrów każda. Zachowywałby się jak żółw, przenosząc bazę na swym grzbiecie niczym skorupę.

47 2008 Human Universal Load Carrier - Berkeley Bionics. Egzoszkielet pozwala przenieść do 90 kilogramów bez obciążania nosiciela, a dodatkowo wpływa na obniżenie jego kosztu metabolicznego.

48 2008 Robot sterowany biologicznym mózgiem zbudowany z wyhodowanych neuronów - University of Reading. Biologiczny mózg robota zbudowany jest z wyhodowanych neuronów umieszczonych w macierzy wieloelektrodowej (MEA). MEA to naczynie wyposażone w około 60 elektrod, które przechwytują sygnały elektryczne generowane przez komórki. Robot w całości sterowany jest przez własny mózg. Nie ma żadnego dodatkowego zewnętrznego sterowania.

49 2009 Robot EATR (zjadacz) - DARPA. Do wykonywania długotrwałych misji, Wytwarza energie przez spalanie biomasy, niewielkich obiektów pochodzenia roślinnego.

50 2009 Robot, który odkrył samodzielnie zasadę naukową i ją zweryfikował - Cambridge oraz Aberystwyth. Odkrył zasadę dotyczącą analizy genetycznej drożdży piekarskich. Wykorzystując sztuczną inteligencję, postawił hipotezę zakładającą, że określone geny w drożdżach piekarskich zawierają specyficzne enzymy, które katalizują reakcje biochemiczne zachodzące w drożdżach. Robot następnie stworzył serię eksperymentów testujących założenie, przeprowadził je, zinterpretował ich wyniki i powtórzył cały cykl.

51 2009 Mikro robot - Australia Monash University. Zdalnie sterowane miniaturowe roboty mierzą zaledwie 250 mikrometrów długości i są tak małe, że mogą swobodnie poruszać się w ludzkich arteriach, również tych czaszkowych, które dotąd były niedostępne ze względu na ich labiryntową strukturę. Dzięki zamontowanym na mikrobocie układom czujników, lekarz zyskuje ogrom informacji, które pozwalają sprawniej i precyzyjniej prowadzić operacje.

52 2010 Armia USA - jest już wyposażona w blisko robotów, - stopniowo zwiększa się autonomia robotów wykorzystywanych na placu boju, - obecnie prawie całkowitą kontrolę mają operatorzy zdalni, oddaleni nawet kilka tysięcy kilometrów,

53 2010 Magma1 - zdalnie sterowany robot marsjański - zbudowany przez studentów Politechniki Białostockiej i UMK w Toruniu.

54 2010 Magma1

55 2010 Łazik Magma2 - wyposazony w dwa heksakoptery

56 2010 Robo piosenkarka pop - tańczy, skacze, balansuje ciałem,

57 2010 Roboty Engkez - nauczające j. angielskiego - projekt wykorzystania robotów w edukacyjni - zdalnie kontrolowane przez nauczycieli angielskiego na Filipinach,

58 2010 Freie Universitat Berlin - MadeInGermany - MIG - autonomiczny samochód, zbudowany na bazie Volkswagena Passata typu station wagon,

59 2010 AR.Drone latający, zdalnie sterowany helikopter dron notowanego na giełdzie francuskiego przedsiębiorstwa Parrot zaprezentowany na targach CES 2010 w Las Vegas

60 2012 Łazik Curiosity - Lądowanie na Marsie 6 sierpnia 2012

61 Grudzień 2013 Google przejmuje Boston Dynamics - firmę tworzącą roboty przeznaczone dla armii amerykańskiej

62 Tanie drukarki 3D (od 2011) drukowanie w metalu

63 The DARPA Robotics Challenge (DRC) - cel konstruowanie pół-autonomicznych robotów naziemnych zdolnych do wykonywania złożonych zadań w niebezpiecznych warunkach

64 Rosyjski robot bojowy Soratnik 2016

65 Robot bojowy 2016

66 Robot bojowy 2016

67 Praca nad autonomią powietrznych systemów rojowych 2016 F-18 E/F Super Hornet, testowano 103 mini BSP Perdix działające w ugrupowaniu tzw. roju, celem zbadania jego zachowania w przestrzeni powietrznej oraz skuteczności takiego ugrupowania w podejmowaniu właściwych do wykonania konkretnych zadań decyzji tzw. autonomii współdziałania (collaborative autonomy).

68 Praca nad autonomią powietrznych systemów rojowych 2016 F-18 E/F Super Hornet, testowano 103 mini BSP Perdix działające w ugrupowaniu tzw. roju, celem zbadania jego zachowania w przestrzeni powietrznej oraz skuteczności takiego ugrupowania w podejmowaniu właściwych do wykonania konkretnych zadań decyzji tzw. autonomii współdziałania (collaborative autonomy).

69 Dziękuję