Czy robotyk potrzebuje matematyki? (czy matematycy mieli...

Czy robotyk potrzebuje matematyki? (czymatematycy mieli wpływ na rozwój robotyki?)

Piotr Artiemjew

Katedra Metod Matematycznych InformatykiWydział Matematyki i InformatykiUniwersytet Warmińsko Mazurskiemail: [email protected]

webpage: http://wmii.uwm.edu.pl/∼artem

Piotr Artiemjew Czy robotyk potrzebuje matematyki?

Interdyscyplinarność robotyki


Historia Robotyki - około 700-800 p.n.e.

Mitologia Grecka: Talos, mechaniczny gigant z brązu wykuty przezHefajstosa greckiego boga ognia, kowali i złotników - strażnik Krety


Historia Robotyki - około 350 p.n.e.

Mechaniczny gołąb (The Pigeon) napędzany parą - grec. mat.Archytas z Tarentu.


Historia Robotyki - 1495

Mechaniczny rycerz w zbroi - Leonardo da VinciW średniowieczu budowano tego typu mechanizmy napędzaneenergią wodną, siłą ciężkości, sprężynami, służyły do zabawianiawładców, otwierały drzwi i witały wchodzących gości. Na rysunkurekonstrukcja Marka Rosheima z 2002 roku.


około 1550

Kobieta Torriano, potrafiącego grać na lutni - Juanelo Turriano zCremony (wł.-hiszp. inż., mat.). Można ją zobaczyć wKunsthistorisches Museum we Wiedniu.


1564

Projekt mechanicznej ręki - Francuz Pare Ambroise.


1642

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


1694

Mechaniczny komputer Liebniz’a (Gottfried Wilhelm (von) Leibniz)(niem. mat.) - mnożenie matematyczne.

1726

Jonathan Swift opisuje w Podróżach Guliwera maszynę, którasama będzie pisać książki.


1738

Mechaniczna kaczka - Jacque de Vaucanson


1800

Wszystkie aspekty produkcji ubrań są zautomatyzowane.

1805

Automatyczne krosno - Joseph Jacquard


1821

Odkrycie rotacji elektromagnetycznej - Michael Farraday. Budujepierwsze 2 silniki napędzane elektrycznie.

1822

”Silnik analityczny” - Charles Babbage (ang. mat.).


1829

Pierwszy zegarek elektromagnetyczny.

1835

Budowa przekaźnika elektrycznego - Joseph Henry.

1847

Algebra Boole’a - George Boole (ang. mat)

Najprostsza algebra Boole’a ma tylko dwa elementy, 0 i 1, algebrata stanowi podstawę elektroniki cyfrowej.


1896

Powstaje firma Tabulating Machine Company, która przekształcisię w IBM - Herman Hollerith.


1898

Wynalazki Nikola Tesli


1898

Sterowana radiowo łódź - Nikola Tesla.


1913

Prawdziwsza automatyczna linia montażowa - Henry Ford.

1921

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.


1940 Prawa robotyki Isaaca Asimova:

Prawo pierwsze:

Robot nie może skrzywdzić człowieka, ani przez zaniechaniedziałania dopuścić, aby człowiek doznał krzywdy.

Prawo drugie

Robot musi być posłuszny rozkazom człowieka, chyba że stoją onew sprzeczności z pierwszym prawem.

Prawo trzecie

Robot musi chronić sam siebie, jeśli tylko nie stoi to w sprzecznościz pierwszym lub drugim prawem.

Prawo zerowe(Nadrzędne)

Robot nie może skrzywdzić ludzkości, ani przez zaniechaniedziałania doprowadzić do uszczerbku dla ludzkości.


1941

Z-3 - Konrad Zuse

1947

Opracowanie tranzystora - William Bradford Schockley, WalterHauser Brittain i John Ardeen .

1950

”Czy maszyna potrafi myśleć?” Alan Turing (ang. inf. mat.).


1958

Pierwszy obwód scalony - Jack Clair Kilby

1959

Powstaje Massachusetts Institute of Technology (MIT) - JohnMcCarthy i Marvin Minsky

1959

Proces produkcyjny wspomagany przez komputery - LaboratoriumSerwomechanizmów (MIT).


1960

Hydrauliczno elektryczny skafander (Pierwszy egzoszkielet) -General Electric.


1962

Pierwsze ramię robota przemysłowego - Unimation. Dowykonywania niebezpiecznych prac na linii produkcyjnej Generalmotors.

1966

automatyczny lądownik księżycowy ”Surveyor” ląduje na księżycu.


1968

Pierwszy robot kroczący sterowany komputerowo - UniwersytetPołudniowej Karolinie.


1969

Powstaje WAP-1 - pierwszy dwunożny robot kroczący, zbudowanyprzez Ichiro Kato. Kato zastosował komputery do stymulowaniasztucznych mięśni, połączonych z ramą.


1970

Wystrzelenie w kosmos pierwszego bezzałogowego, sterowanego zZiemi robo-pojazdu - ZSRR. Był przeznaczony do badaniaKsiężyca.


1980

Sześcionożny robot (owad) - Robert Quinn i Roy Ritzmann zUniwersytetu Case Western Reserve.


1981

IBM wprowadza na rynek komputer osobisty (PC).


1984

robota Wabot-2 - Ichiro Kato. Robot potrafi czytać nuty i grać naelektronicznych organach.


1994

Pierwszy lot Predatora - bezzałogowego samolotu zwiadowczego,


1996

Robot humanoidalny Hondy P3.


1997

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


1997

Pierwszy turniej piłki nożnej robotów RoboCup - japońskie miastoNagoja.


1998

Pierwszy zestaw Robotics Invention SystemTM 1.0.MINDSTORMS - Lego.


1999

Mechaniczny pies Aibo - SONY.


2002

Taktyczny robot militarny - amerykańska firma iRobot PackBot.Służy do przeszukiwania jaskiń, bunkrów i pomieszczeń wbudynkach, oraz przemieszcza się przez pola minowe. Zastosowanyw Afganistanie i Iraku.


2004

Robot Tron X - niemiecka firma Fest0. 200 skalibrowanychsiłowników zapewnia mu ruchliwość i mimikę twarzy zbliżoną doludzkiej.


2004

EcoBot II - Zbudowany przez Brytyjskich Inżynierów. Urządzenieczerpie energię z... much lub zgniłych owoców. Martwe owadyzasilają 8 ogniw paliwowych.


2004,2005(wyścigi terenowe),2007(sztuczne tereny miejskie)

DARPA Grand Challenge to sponsorowane przez Defense AdvancedResearch Projects Agency (DARPA) zawody samochodówautonomicznych, czyli poruszających się bez kierowców odbywającesię w ramach projektu Systemów Bojowych Przyszłości (FCS) .Kongres Stanów Zjednoczonych zdecydował, aby DARPAprzyznawała nagrody pieniężne w celu sponsorowania projektówbadawczych mogących mieć związek z bezpieczeństwemnarodowym.


2006

Robot humanoidalny przypominający kobietę - zbudowany przezpołudniowokoreańskich inżynierów. EveR-1 może być używany dooprowadzania po muzeum lub jako android-nauczyciel, który czytaksiążki dzieciom.


2006

Sterowanie robota Asimo za pomocą myśli - Honda oraz ATRComputational Neuroscience Laboratories. System ten opiera się namonitorowaniu fal mózgowych użytkownika, wykorzystując w tymcelu specjalne urządzenie do przeprowadzania rezonansumagnetycznego.

2006

Robot rozpoznający gatunek wina, bez otwierania butelki.Prześwietla wina strumieniem podczerwieni dokonuje analizy jegoskładu chemicznego.


2006

Samonaprawiający się robot - naukowcy z Uniwersytetu Vermont.Dostosowuje się do zmian w otoczeniu, potrafi poruszać się wróżnych warunkach. Tracąc możliwość poruszania się, np przezstratę nogi, potrafi nauczyć się poruszać w inny sposób.


2007

Robot potrafiący odczuwać emocje - zbudowany przez brytyjskichnaukowców. Robot został zbudowany przy współpracy ekspertów zdziedziny robotyki, psychologii i neurologii. Ich celem byłostworzenie robota, który byłby w stanie zaangażować sięemocjonalnie w relacje z człowiekiem. Robot posługuje sięwzrokiem, słuchem, dotykiem i osądem, pozwalającym mu ocenićdystans emocjonalny z człowiekiem. Potrafi rozpoznać nasz językciała i reagować na nasze stany emocjonalne, takie jak złość,strach i szczęście.


2007

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


2007

Super-wytrzymały robot eksploracyjny Tumbleweed Rover - NASA.Testowany na Antarktydzie. Przelatując przez atmosferę ma sięzachowywać jak spadochron, lądując, jak poduszka powietrzna, apo wylądowaniu ma służyć jako bezzałogowy pojazd wyposażony wliczne instrumenty pomiarowe.


2008

Gigantyczny Robot ATHLETE - NASA. Ewentualnymzastosowaniem może być przemieszczanie bazy księżycowej. Robotma 7,5 metra długości i dysponuje sześcioma nogami o długościprzekraczającej 6 metrów każda. Zachowywałby się jak żółw,przenosząc bazę na swym grzbiecie niczym skorupę.


2008

Human Universal Load Carrier - Berkeley Bionics. Egzoszkieletpozwala przenieść do 90 kilogramów bez obciążania nosiciela, adodatkowo wpływa na obniżenie jego kosztu metabolicznego.


2008

Robot sterowany biologicznym mózgiem zbudowany zwyhodowanych neuronów - University of Reading. Biologicznymózg robota zbudowany jest z wyhodowanych neuronówumieszczonych w macierzy wieloelektrodowej (MEA). MEA tonaczynie wyposażone w około 60 elektrod, które przechwytująsygnały elektryczne generowane przez komórki. Robot w całościsterowany jest przez własny mózg. Nie ma żadnego dodatkowegozewnętrznego sterowania.


2009

Robot EATR (zjadacz) - DARPA. Do wykonywania długotrwałychmisji, Wytwarza energie przez spalanie biomasy, niewielkichobiektów pochodzenia roślinnego.


2009

Robot, który odkrył samodzielnie zasadę naukową i ją zweryfikował- Cambridge oraz Aberystwyth. Odkrył zasadę dotyczącą analizygenetycznej drożdży piekarskich. Wykorzystując sztucznąinteligencję, postawił hipotezę zakładającą, że określone geny wdrożdżach piekarskich zawierają specyficzne enzymy, którekatalizują reakcje biochemiczne zachodzące w drożdżach. Robotnastępnie stworzył serię eksperymentów testujących założenie,przeprowadził je, zinterpretował ich wyniki i powtórzył cały cykl.


2009

Mikro robot - Australia Monash University. Zdalnie sterowaneminiaturowe roboty mierzą zaledwie 250 mikrometrów długości i sątak małe, że mogą swobodnie poruszać się w ludzkich arteriach,również tych czaszkowych, które dotąd były niedostępne zewzględu na ich labiryntową strukturę. Dzięki zamontowanym namikrobocie układom czujników, lekarz zyskuje ogrom informacji,które pozwalają sprawniej i precyzyjniej prowadzić operacje.


2010

Armia USA - jest już wyposażona w blisko 12000 robotów,- stopniowo zwiększa się autonomia robotów wykorzystywanych naplacu boju,- obecnie prawie całkowitą kontrolę mają operatorzy zdalni,oddaleni nawet kilka tysięcy kilometrów,


2010

Magma1 - zdalnie sterowany robot marsjański - zbudowany przezstudentów Politechniki Białostockiej i UMK w Toruniu.


2010

Magma1


2010

Łazik Magma2 - wyposazony w dwa heksakoptery


2010

Robo piosenkarka pop - tańczy, skacze, balansuje ciałem,


2010

Roboty Engkez - nauczające j. angielskiego - projekt wykorzystaniarobotów w edukacyjni - zdalnie kontrolowane przez nauczycieliangielskiego na Filipinach,


2010

Freie Universitat Berlin - MadeInGermany - MIG - autonomicznysamochód, zbudowany na bazie Volkswagena Passata typu stationwagon,


2010

AR.Drone – latający, zdalnie sterowany helikopter – dronnotowanego na giełdzie francuskiego przedsiębiorstwa Parrotzaprezentowany na targach CES 2010 w Las Vegas


2012

Łazik Curiosity - Lądowanie na Marsie 6 sierpnia 2012


Grudzień 2013

Google przejmuje Boston Dynamics - firmę tworzącą robotyprzeznaczone dla armii amerykańskiej


Tanie drukarki 3D (od 2011) - 2014 drukowanie w metalu


2012-2015

The DARPA Robotics Challenge (DRC) - cel konstruowaniepół-autonomicznych robotów naziemnych zdolnych dowykonywania złożonych zadań w niebezpiecznych warunkach


Rosyjski robot bojowy Soratnik 2016


Robot bojowy 2016


Praca nad autonomią powietrznych systemów rojowych 2016

F-18 E/F Super Hornet, testowano 103 mini BSP Perdix działającew ugrupowaniu tzw. roju, celem zbadania jego zachowania wprzestrzeni powietrznej oraz skuteczności takiego ugrupowania wpodejmowaniu właściwych do wykonania konkretnych zadańdecyzji tzw. „autonomii współdziałania” (collaborative autonomy).


Dziękuję


Czy robotyk potrzebuje matematyki? (czy matematycy mieli...

Documents

Transcript of Czy robotyk potrzebuje matematyki? (czy matematycy mieli...