Робототехника Файл

Робототехника
История термина
• Ро́бот (чеш. robot) — автоматическое устройство с антропоморфным
действием, которое частично или полностью заменяет человека при
выполнении работ в опасных для жизни условиях или при
относительной недоступности объекта.
• Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом
Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе
Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). До
появления промышленных роботов считалось, что роботы должны
выглядеть подобно людям.
История
• Миф о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и
запахал их, из зубов выросли солдаты;
• Миф о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую —
Галатею;
• Гефест, по преданиям, создавал себе различных слуг;
• Голем – был оживлён пражским раввином Махаралем (1509(?)-1609)
каббалистической магией.
• С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах
с «признаками разума»;
• Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738
году первое работающее человекоподобное устройство (андроид),
которое играло на флейте.
Леонардо
•
•
Леонардо да Винчи, ок. 1495 г. Проект по канонам Витрувия – основан на анатомических
исследованиях. Робот-рыцарь мог садиться, вращать руками, двигать головой при помощи
вращающейся шеи, при этом открывать и закрывать свою анатомически правильную
челюсть. Под аккомпанемент автоматического барабана он мог издавать звуки. Рыцарь
должен был быть одет в обычную германо-итальянскую военную форму конца XV века. Для
моделирования сухожилий и мускулов конечностей человека использовались веревки.
Внутри робот должен был состоять из двух независимых систем:
–
–
•
•
•
•
обладающих тремя степенями свободы ног, лодыжек, колен и бедер;
обладающих четырьмя степенями свободы рук, забрала с артикуляцией, локтей, запястий и
кистей.
Возможность что-то держать в руках, т.е. все части должны были двигаться слаженно.
Предполагалось, что механическое программируемое аналоговым способом устройство
управления внутри грудной клетки робота будет управлять его руками. Ноги будут
управляться с помощью внешней рукоятки, приводящей в движение трос, который будет
связан с ключом в лодыжке, колене и бедре.
Леонардо развивал средства передвижения и управления для робототехнических устройств,
называемых автоматами, которые позже станут обычными на фестивалях и театрах масок XVI
и XVII столетий.
В 1478 разработал программируемый механический автомат в виде колесной треноги. Этот
автомат был предшественником мобильных роботов и, возможно, самым ранним "роботом"
в западной цивилизации.
Приблизительно в 1515 году во Франции робот-рыцарь использовался в качестве основы для
самодвижущегося механического льва, который снова создавался по желанию Медичи.
Человекоподобные
Рич Уолкер демонстрирует роботизированную руку, разработанную для
потерявшего руку военного. Shadow Robot Company. Oxford, England, 11.02.2010
(BEN STANSALL/AFP/Getty Images)
Четырехногий робот BigDog (большой пёс) компании Boston Dynamics,
разработанный для помощи солдатам в переноске тяжелой экипировки и
оборудования, взбирается по склону холма. (Boston Dynamics)
Рука робота компании Shadow Robot. Рука имеет 40 мускулов, которые
позволяют ей выполять 24 различных движения. 06.05.2008, Лондон, Англия.
(Jeff J Mitchell/Getty Images)
На этих трех снимках изображён кибернетический человек HRP-4C с дизайном
"среднестатистическая японская женщина", изображающий чувства "злость"
слева и "удивление" справа. Цукуба (неподалеку от Токио), 16.03.2009 (AP
Photo/Koji Sasahara)
Робот-учитель английского языка стоит перед детьми - учащимися начальной
школы Тэджона (ю. Корея), 11.12.2009. Роботы-учителя, которые никогда не
злятся и не делают обидных замечаний, были поставлены ученикам в рамках
пилотного проекта в нескольких южнокорейских школах (Knowledge Economy
Ministry/AFP/Getty Images)
Роботизированный сборочный цех компании Ниссан. Новый завод в городе
Канда, Япония, 24.02.2010 (Kimimasa Mayama/Bloomberg)
Посетители Всемирной хай-тек ярмарки смотрят, как роботы играют в футбол.
CeBIT, 02.03.2010, Гановер, север Германии. 4157 компаний из 68 стран мира
представили свои новейшие разработки на этой ярмарке, проходившей с 2 до 6
марта. (DANIEL MIHAILESCU/AFP/Getty Images)
Mahru-Z (справа) - робот, разработанный корейским институтом науки и техники, - берет
сендвич. Сеул 15.01.2010. Южнокорейские ученые создали шагающего робота, способного
делать уборку в доме, загружать стиральную машину и даже готовить в микроволновке.
Институт затратил 2 года на разработку Mahru-Z, высота которого 1,3 метра, а вес - 55 кг.
(STR/AFP/Getty Images)
Играющий в пинг-понг робот "Topio" на международной выставке роботов 2009
г. в Токио. 25.11.2009. Двуногий человекоподобный робот разрабатывался для
игры в настольный теннис против человека. (REUTERS/Kim Kyung-Hoon)
Объемы рынка
LEGO Mindstorms
SunSPOT
Microsoft
Microsoft Robotics Developer Studio
Lego Mindstorms (NXT)
NXT - мозг робота MINDSTORMS®.
Это - интеллектуальный, управляемый
компьютером «кирпичик» LEGO®, который
позволяет роботу MINDSTORMS быть живым и
выполнять различные операции.
Motor ports
NXT имеет три порта для подключения моторов - Порт A, B и C
Sensor ports
NXT имеет 4 порта для подключения сенсоров - Порт 1, 2, 3 и 4.
USB port
Соедините USB кабель с портом USB и загрузите программы из своего компьютера в NXT (или
загрузите данные с робота на Ваш компьютер).
Вы можете также использовать беспроводную связь Bluetooth для этого.
http://mindstorms.lego.com
Lego Mindstorms (NXT)
Loudspeaker
Сделайте программу с настоящими звуками и вы
будете слышать их при запуске.
NXT Buttons
Оранжевая кнопка : On/Enter /Run
Светло серые стрелки: Служат для перемещения по
NXT меню.
Темно зеленая кнопка: Clear/Go back
NXT Display
NXT дисплей служит для отображения меню и и
пользовательских данных
Lego Mindstorms (NXT)
• Техническая спецификация
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
32-bit ARM7 microcontroller
256 Kbytes FLASH, 64 Kbytes RAM
8-bit AVR microcontroller
4 Kbytes FLASH, 512 Byte RAM
Bluetooth wireless communication (Bluetooth Class II V2.0 compliant)
USB full speed port (12 Mbit/s)
4 input ports, 6-wire cable digital platform (One port includes a IEC 61158
Type 4/EN 50 170 compliant expansion port for future use)
3 output ports, 6-wire cable digital platform
100 x 64 pixel LCD graphical display
Loudspeaker - 8 kHz sound quality. Sound channel with 8-bit resolution
and 2-16 KHz sample rate.
Power source: 6 AA batteries
Lego Mindstorms (NXT)
1) NXT
2) Датчик Контакта
3) Звуковой датчик
4) Датчик Света
5) Ультразвуковой датчик
6) Серводвигатели
Датчик Компаса
Цветной Датчик
Датчик Акселерометра
Инфракрасный Датчик
Гироскопический Датчик
Lego Mindstorms (NXT)
LEGO MINDSTORMS NXT включает беспроводный узел Bluetooth, который
позволяет кирпичу NXT общаться с другими устройствами Bluetooth.
Bluetooth-технология, которая позволяет
посылать и получать данные, не используя
кабели. Используя Bluetooth, Вы можете
обмениваться данными между своим NXT
и другими NXT’s. Вы можете установить беспроводную связь между своим компьютером
и своим роботом.
Если у вас есть мобильный телефон с Bluetooth,
Вы можете использовать его, чтобы управлять
вашим роботом. Так же вы могли бы
использовать его, как продвинутый датчик:
камеру.
Lego Mindstorms (NXT)
All the tools to take your LEGO MINDSTORMS NXT to the Extreme!
Documentation
NXT Firmware Open Source
Software Developer Kit (SDK)
Hardware Developer Kit (HDK)
Bluetooth Developer Kit (BDK)
NXT Mobile Application Software
NXT Mobile Application Documentation
Lego Mindstorms (NXT)
Любой школьник без труда запрограммирует NXT, но, как ни странно, опытному программисту будет
немного трудновато. Для того, чтобы создать программу требуется нарисовать последовательность
иконок, которые показывают то или иное действие. Элементарные настройки графически оформлены и
инстинктивно понятны. Итак, благодаря настройкам двигатель может делать столько оборотов, сколько
это необходимо, пользователь может также вслушаться к определенному датчику, выставить
чувствительность микрофона или дальность срабатывания дальномера.
Lego Mindstorms (NXT)
Соберите. Запрограммируйте. Вперёд!
Создать робота MINDSTORMS не сложно. Соберите робота из элементов
LEGO. Запрограммируйте его с помощью простого программного
обеспечения и наблюдайте, как робот оживает. На сборку и
программирование простейшего робота уйдет не более получаса.
Lego Mindstorms (NXT)
Name: RoboArm T-56
Robot Type: Machine
What this robot can do:
RoboArm T-56 является сложной
автоматизированной рукой, которая
может подниматься, вертеться, и
захватывать объекты с помощью
когтей. Он может распознавать
цвета с благодаря Световому
Датчику и чувствовать объекты
Датчиком Контакта.
Lego Mindstorms (NXT)
Name: TriBot
Robot Type: Vehicle
What this robot can do:
TriBot - гибкий и быстрый 3-колесный
робот! Он использует в своих
интересах все четыре датчика, чтобы
сделать работу, которую вы
программируете.
TriBot может захватить шар, когда Вы
даете ему голосовую команду (через
его Звуковой Датчик), также вы
можете запрограммировать его, чтобы
он следовал за линией с подошью
Светового Датчика, может ощущать
объекты со своим Датчиком Контакта,
и может видеть благодаря
Сверхзвуковыму Датчику.
Lego Mindstorms (NXT)
Lego Mindstorms (NXT)
SunSPOT (Java)
SunSpot (Sun Small Programmable Object Technology) - Java платформа разработки приложений для
беспроводных и маленьких устройств. Примеры приложений: Робототехника, Игрушки, Персональные
эл. устр., Коммерческие прилож., Телеметрия.
Устройство построено в соответствии со стандартом IEEE 802.15.4 на основе Squawk Java. Стандартное
устройство имеет три слоя: Батарея, Процессорная плата с беспроводным адаптером, Сенсорная плата.
Отдельно процессорная плата - это базовая станция. Предполагается, что программируется на Java с
помощью NetBeans.
SunSPOT (Java)
Technical specifications
• Процессор
– 180 Mhz 32-bit ARM920T core, 512K RAM, 4M Flash
– 2.4 Ghz 802.15.4 радио модуль с антенной
– USB интерфейс
• Сенсор
– 2G/6G 3-axis акселерометр
– Сенсоры температуры и света
– 8 трехцветный ламп, 2 кнопки, 6 аналоговых входа, 4 выхода и АЦП.
• Батарея
– 3.7V перезаряжаемая 750 mAh литий-ионная батарея
– 30 uA с поддержкой режима сна
– Автоматическое управление батареей посредством ПО
SunSPOT (Java)
Устройства Sun SPOT, приложенные к iRobot,
управляют ими с программным
обеспечением Java.
Basic Software Development Kit (SDK):
необходимое программное обеспеченье
для создания проекта
SunSPOT (Java)
SunSPOT (Java)
Microsoft Robotics Developer Studio
Microsoft Robotics Studio – робототехника для
всех
Программная платформа Microsoft
Robotics Studio — это лишь фундамент для
создания многофункционального робота,
но он может стать основой для
дальнейшего развития робототехники
при участии энтузиастов и
профессионалов, которым будет
интересно попробовать себя в новой
отрасли.
Microsoft Robotics Developer Studio
Product Information
Microsoft Robotics Developer Studio 2008 R2 (Microsoft RDS) обеспечивает широкий
диапазон поддержки в разработке программного обеспечения робота.
RDS Microsoft включает программную модель, которая облегчает создание асинхронных
управляющих приложений.
Так же служит программной основой для поддержки большого разнообразия роботов.
RDS Microsoft включает рад визуальных инструментов для создания и моделирования
роботов, ряд шаблонов, обучающих программ для помощи создателю.
Microsoft Robotics Developer Studio
Lightweight asynchronous services-oriented runtime
Visual Programming Language (VPL)
DSS Manifest Editor (DSSME)
Visual Simulation Environment (VSE)
Microsoft Robotics Developer Studio
П
Р
О
С
Т
Е
Й
Ш
А
Я
П
Р
О
Г
Р
А
М
М
А
Microsoft Robotics Developer Studio
Microsoft Robotics Developer Studio
Simultaneous localization and mapping
• Описание видео: Zebedee is a handheld 3D mobile mapping
system developed at CSIRO. The primary sensor is a 2D Hokuyo lidar
scanner which measures the distances to surfaces in the
environment (43200 samples per second). A simple spring
mechanism is used to convert the natural motion of the operator
into scanning sweeps that result in a 3D field of view. CSIRO's
specialized software interprets the raw data to estimate the motion
of the scanner and generate a 3D point cloud model of the
environment. As seen in the video, the system is capable of largescale mapping of a wide variety of environments ranging from built
to natural scenes. Typically, the time it takes to map an
environment is the time it takes to walk through it.
For visualization purposes, the point clouds shown in this video
contain only 9 percent of the points from the full point cloud.
Google driverless car
• The software powering Google's cars is called Google Chauffeur.
• Google's robotic cars have about $150,000 in equipment including a
$70,000 LiDAR system. The range finder mounted on the top is a
Velodyne 64-beam laser. This laser allows the vehicle to generate a
detailed 3D map of its environment. The car then takes these
generated maps and combines them with high-resolution maps of
the world, producing different types of data models that allow it to
drive itself.
• Currently (as of June 2014), the system works with a very high
definition inch-precision map of the area the vehicle is expected to
use, including how high the traffic lights are; in addition to on-board
systems, some computation is performed on remote computer
farms.
Квадрокоптеры
ARDrone 2.0
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Скорость передвижения 18 км/ч
Вес
-- Без корпуса: 366 г
-- С корпусом: 400 г / 436 г
Размеры
-- Без корпуса: 45 x 29 cm
-- С корпусом: 51,5 x 51,5 cm /
45,2 x 45,2 cm
Аккумуляторная батарея
-- Литий-полимерный аккумулятор (3
ячейки, 11,1 В, 1000 ма/ч)
-- Время зарядки: 1 ч 30 минут
-- Автономная работа: 12 мин.
Встроенная компьютерная система
-- CPU OMAP 3630 1GHz ARM cortex A8
-- DDR SDRAM 128MB
-- NAND Flash memory 128MB
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
-- Wi-Fi /g/n
-- Linux OS
Ультразвуковой высотомер
-- Частота излучения: 40 кГц
-- Диапазон: 6 метров
Фронтальная камера
-- Широкоугольная камера, диагональ
90°, КМОП-сенсор
-- Частота видеокадров: 30 кадр/сек
-- Разрешение: 1280x720 пикселей
(VGA)
Вертикальная камера
-- Диагональ 64°, КМОП-сенсор
-- Частота видеокадров: 60 кадр/сек
-- Разрешение: 320x240 пикселей (QCIF )
ССЫЛКИ
www.mindstorms.lego.com
www.sunspotworld.com
www.microsoft.com/robotics
Материалы
•
•
http://www.youtube.com/watch?v=i3ernrkZ91E
http://www.youtube.com/watch?v=a9KZ3jgbbmI