21
1/21 ÚVOD DO ROBOTIKY Václav Hlaváč Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze katedra kybernetiky, Centrum strojového vnímání [email protected] http://cmp.felk.cvut.cz/hlavac

Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

1/21

ÚVOD DO ROBOTIKY

Václav Hlaváč

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Prazekatedra kybernetiky, Centrum strojového vnímání

[email protected]

http://cmp.felk.cvut.cz/∼hlavac

Page 2: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

2/21CO JE ROBOTIKA ?

Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojůintegrující několik vědeckých a inženýrských oblastí.

Z HISTORIE

Golem postava z hlíny oživitelná šémem; pochází z kabalistickélegendy doložené od 12. století; proslavená spojeníms pražským rabínem Jehudou Löwem ben Bezela z přelomu16. a 17. století.

Robot A teprve mladý Rossum měl nápad udělat z toho živéa inteligentní pracovní stroje (K. Čapek, R.U.R., předehra).

Page 3: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

3/21TŘI ROBOTICKÉ ZÁKONY

(Isaac Asimov, The caves of steel, Galaxy No. 13, 1950.)

1. Robot nesmí ublížit člověku nebo svou nečinností dopustit,aby člověku bylo ublíženo.

2. Robot musí uposlechnout příkazů člověka, kromě případů,kdy jsou tyto příkazy v rozporu s prvním zákonem.

3. Robot musí chránit sám sebe před zničením, kroměpřípadů, kdy je tato ochrana v rozporu s prvním nebodruhým zákonem.

Page 4: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

4/21NĚKOLIK DEFINIC ROBOTU

Robot (McKerrow, 1986) Robot je stroj, který může býtnaprogramován k vykonávání různých činností.

Robotika (Brady, 1985) Robotika je inteligentním spojenímmezi vnímáním a činností.

Robotika (McKerrow, 1986) je disciplína zahrnující:

1. návrh, výrobu, řízení a programování robotů;

2. použití robotů pro řešení úloh;

3. zkoumání řídicích procesů, senzorů, akčních členůa algoritmů u lidí, zvířat a strojů;

4. použití výše uvedeného pro návrh a použití robotů.

Page 5: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

5/21ROBOTIKA VČERA

Page 6: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

6/21ROBOTIKA DNES

Page 7: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

7/21ROBOTIKA ZÍTRA ?

Page 8: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

8/21PRŮMYSLOVÝ PŘEDKRM 1 – KRABICE

Page 9: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

9/21PRŮMYSLOVÝ PŘEDKRM 2 – PÁRKY

Page 10: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

10/21PRŮMYSLOVÝ PŘEDKRM 3 – PEKÁRNA

Page 11: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

11/21DŮVODY LIDSKÉHO ZÁJMU O ROBOTY

� Změření sil s přírodou (obrazně). Ověřit, kam sahají našetvůrčí schopnosti a pokusem o napodobení přírodyproniknout do jejích zákonitostí.

� Snaha vyrobit dokonalého pomocníka, který by dokázaltotéž či snad více než my sami (a na něhož by snad bylovětší spolehnutí).

Page 12: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

12/21RŮZNÝ PŘÍSTUP K ROBOTICE

Teoretická robotika: hledá principy, možnosti a omezení(biologie, psychologie, etologie, matematika, fyzika).

Experimentální robotika: ověřuje principy, staví hračky(kybernetika, umělá inteligence, inženýrské disciplíny).

Průmyslová robotika: Navrhuje, staví a používá průmyslovéroboty (teorie a instrumentace řízení, elektronika,strojírenské technologie, automatizace a organizace výroby,znalost konkrétní oblasti nasazení robotů).

Různá aplikovaná robotika: Navrhuje různé inteligentní strojepro průmysl i jinam. Např. stroje pro kontrolu kvality vevýrobě často vybaveny schopností vidět, mobilní roboty seschopností autonomní navigace, atd.

Page 13: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

13/21ROBOTIKA A JINÉ DISCIPLÍNY

SUBSYSTÉMY! mechanický! elektrický! øídicí! zdroje energie

! senzorický! výkonný (actuators)! kognitivní# reprezentace svìta# vnímání# plánovací

Page 14: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

14/21JAK PRACUJE INŽENÝR ?

� “To the engineer falls the job of clothing the bare bones ofscience with life, comfort, and hope.” - Herbert Hoover(*1874, died 1964, US president 1929-1933).

� “Everything should be made as simple as possible, but notsimpler.” - Albert Einstein (1879–1955).

� “Don’t drag the engine like an ignoramus, but bring woodand water and flame, like an engineer.” - Maria WestonChapman (1805-1885, US radical anti-slavery leader).

� “Always listen to the experts. They’ll tell you what can’t bedone and why. Then do it.” - Robert Heinlein (1907–1988,US science-fiction writer).

Page 15: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

15/21PRŮMYSLOVÝ ROBOT

Je automatické ústrojí s následujícími schopnostmi (ve větší čimenší míře) [I.M. Havel 1980]

1. Manipulační schopnost.

2. Automatická činnost.

3. Snadná změna programu.

4. Univerzálnost.

5. Zpětné vazby.

6. Prostorová soustředěnost.

Page 16: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

16/21NASAZENÍ PRŮMYSLOVÝCH ROBOTŮ

Page 17: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

17/21VÝROBA, AUTOMATIZACE

Zavádění mechanizace, automatizace, robotizace ⇒

� snižování lidské účasti na výrobě,

� zkracování výrobních časů (zejména vedlejších),

� zvyšování výkonu a produktivity práce.

Poznámky

Hlediska technická, ekonomická i sociální.

Automatizace zmenšuje vliv lidského činitele na kvalitu výroby.

Změna kvalifikační struktury pracovní síly.

Nutný menší počet dělníků. Vliv na nezaměstnanost.

Page 18: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

18/21POJMY

� Mechanizace, automatizace.

� Stroje s částečnou automatizací, poloautomaty, automaty.

� NC stroje.

� Automatická výrobní linka, automatické technologicképracoviště, automatický výrobní úsek.

Page 19: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

19/21TECHNOLOGICKÝ PROCES

� Technologický proces je soubor technologických operací propřetvoření polotovaru ve výrobek.

� Technologická operace, technologická pozice.

� Pracovní cyklusperiodický: takt, srovnej synchronní automat.pružný: změny podle podmínek, srovnej asynchronníautomat.

Page 20: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

20/21

TYPY VÝROB z hlediska počtu vyrobenýchvýrobků

Výroba AutomatizaceKusová Pružné automatizačníMalosériová prostředkyHromadná Tvrdá automatizace

Page 21: Václav Hlaváč - CMPcmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/51Robotika/01UvodRobotika.pdf · 2/21 CO JE ROBOTIKA ? Zde chápáno jako disciplína o vytváření inteligentních strojů

21/21SMĚREM K PRUŽNOSTI V AUTOMATIZACI

1860 Výměnné části, standardizace.

1914 Běžící pás (Henry Ford) and pevně umístěné stroje(Nevýhoda: zastavení jednoho stroje zastaví celou linku).

1994 Záměnné výrobní linky, univerzální stroje a pružnádoprava.

� Pevnější struktura ∼ efektivita.

� Slabší struktura ∼ flexibilita.