Robootika (0)

Robootika
Robootika on teaduse ja tehnika haru, mis käsitleb robotite disaini, ehitust, tootmist ja töötamist. Robootika on tihedalt seotud mehaanika, informaatika , elektroonika ja muude teadusharudega.
Robootika kolm põhiseadust:
1. Robot ei tohi oma tegevuse ega tegevusetusega inimesele kahju teha;
2.Robot peab täitma inimese antud korraldusi, kui need pole vastuolus esimese seadusega;
3.Robot peab kaitsma oma olemasolu, kuni see ei lähe vastuollu esimese ega teise seadusega.
Evolutsioon on miljonite aastate käigus arendanud välja täiuslikkuseni viimistletud mobiilseid ning autonoomseid lahendusi. Angerjas , kes ujub endast kiiluvett jätmata või nahkhiir , kes ultrahelisignaaliga putukaid jahivad on näited arengutasemest, milleni inimese poolt loodud tehissüsteemid veel jõudnud ei ole.
Paljusid tehnilised uuendused on otseselt inspireeritud loodusest. Bioonika on tehnika haru, mis rakendab loodusest leiduvad võimalusi tehniliste probleemide lahendamiseks. Biomimeetilised ehk bioloogiast inspireeritud robotid on robotid, mis püüavad jäljendada mõnda loodusest pärit liikumisviisi, käitumispõhimõtet või organiseerumisprintsiipi. Peale uute tehniliste lahenduste väljatöötamise annab selline lähenemisviis ka võimaluse looduslike nähtuste paremaks seletamiseks ning mõistmiseks.
Käesoleva projekti eesmärk on ehitada refleksiivsete minirobotite koloonia ning jäljendada selle abil iseorganiseerumise põhimõtet. Refleksiivsed robotid jäljendavad mõnda loomadel esinevat lihtsat refleksi, s.t. etteprogrammeeritud käitumismustrit. Näiteks vastata ühesugusele välisärritusele alati sama tegevusega . Üks võimalikke tehniliselt lihtsast näitest oleks lahendus, kus infrapunaanduri abil detekteeritakse lähedal asuvaid takistusi, mille peale pöörab taoline robot alati takistusele vastassuunas . Käitumispõhiste robotite teooria, mida on arendatud üle 10 aasta, tõestab, et primitiivseid käitumisi (reflekse) omavahel kombineerides on võimalik saavutada keerulisi käitumismustreid, mis jätavad mingil määral mulje intelligentsest käitumisest. Selle hüpoteesi kohaselt on intelligentne käitumine saavutatav lihtsate primitiivsete sensomotoorsete paaride omavahelisel ühendamisel. Näiteks kui takistuste vältimise refleks ühendada toidu poole liikumise refleksiga, saab keerulisema käitumismustri, mis jätab mulje eesmärgi poole liikuvast ja sealjuures kokkupõrkeid vältivast arukast olendist.
Mitme roboti (robotite koloonia) ehitamine annab võimaluse jäljendada ka teiste robotitega seotud reflekse ning näidata sotsiaalse käitumise ning süsteemide iseorganiseerumise põhimõtteid.
Robot:
Robot on ümberprogrammeeritav isetoimiv masin, mida kasutatakse inimese liikumist, tajumist ja mõtlemist asendavais töödes (näiteks esemete teisaldamisel, tööriista käsitsemisel, keskkonna jälgimisel ja uurimisel). Eristatakse tööstus-, sõjandus-, uurimis-, meditsiini-, põllumajandus- ja majapidamisroboteid. Robotil iseloomulikeks tunnusteks on tavaliselt ühe- või mitmekäeline manipulaator ja programmjuhtimisseade.
Robotid peavad olema võimalikult lihtsad ning laiendatavad edasiste arenduste jaoks. Samuti peab olema ühe roboti maksumus võimalikult madal. Robotid peavad olema vastupidavad ning elementaarse ehitusega, sest robotite tööaeg näitustel on päevas 8–12 tundi ning nii pea iga päev aastas. Samuti peavad robotid olema piisavalt tugeva ehitusega, et kannatada välja, kui keegi neile peale astub ning olema võimalikult lollikindlad ka muudes aspektides. Robotid peavad enda akusid ise laadima , sest see oleks mõeldamatu, et keegi teenindaja peaks robotitel akusid vahetama ning kasutama akulaadijaid. Robotid peavad olema võimalikult autonoomsed ning nõudma võimalikult vähe järelvalvet. Samas peab olema roboteid lihtne teenindada. Robotid peavad olema võimelised omavahel suhtlema ning eristama üksteist seintest. Samas ei ole võimalik robotite omavaheline suhtlemine ainult raadio teel, sest robot peab teadma, millise kõrval oleva robotiga ta infot vahetab . Lihtsa, teenindusvaba ja odava lahenduse korral pole võimalik ehitada lokaalset navigatsioonisüsteemi. Platsil orienteerumine pole oluline, ainukeseks orientiiriks on robotitele majakas, mis juhatab neid laadimisjaama.
Tuntakse robotite kolme põlvkonda, mida eristatakse sõltuvalt sellest, kui täpselt on roboti töö täidetav ning millise määramatuse korral suudab ta oma ülessandeid täita.
Esimene põlvkond
Esimesse põlvkonda kuulusid ja kuuluvad suhteliselt lihtsad robotid, mis talitlesid edukalt vaid täpselt määratletud (determineeritud) tingimustes. Kuna mällu salvestatud programmi töötamise ajal ei muudeta , siis on tegu jäiga programmjuhtimisega robotitega. Neil puudub ümbrusetaju ja järelikult pole ka väliseid tagasisideahelaid. Manipulaatori liikumist ruumis juhitakse üksnes sisemistelt asendi- ja kiiruseanduritelt saadud signaalide järgi. Esimese põlvkonna robotid suudavad haarata esemeid, mille asend ja paigutus ruumis on roboti suhtes täpselt fikseeritud. Seetõttu kasutatakse robotsüsteemis tehnoloogilisi abivahendeid, näiteks orienteeritakse töödeldavad detailid eelnevalt ruumiliselt või paigutatakse need fikseeritud pesadega kassettidesse. Nii suureneb oluliselt robotsüsteemi hind ning väheneb töö paindlikkus . Kokkuvõtteks võib öelda, et esimese põlvkonna robotite juhtseadmete ülesandeks on realiseerida jäigalt etteantud programm.
Teine põlvkond
Teise põlvkonda kuuluvad ümbrusetajuga robotid, mis kohastuvad keskkonnas toimuvate muutustega . Ümbrusetajuks vajaliku välise informatsiooni allikateks on mitmesugused puute-, lähedus- ja lokatsiooniandurid ning tehisnägemine. Teise põlvkonna robotite juhtalgoritm sõltub konkreetsest olukorrast töötsoonis. Eri olukorrad nõuavad robotilt erilaadset tegutsemist . Seepärast peab teise põlvkonna robotite juhtseade lisaks juhtalgoritmi realiseerimisele vajaduse korral ka algoritmi ümber häälestama. Roboti tööd juhib kõrgema tasandi programm, mis sõltuvalt olukorrast muudab roboti tööprogrammi. See tähendab, et keerukuse tõttu on otstarbekas jaotada juhtimisfunktsioonid eri tasandite vahel ning kasutada hierarhilist juhtimist.
Kolmas põlvkond
Kolmas robotite põlvkond ehk tehisintellektiga robotid on seni veel laboratoorsete uuringute tasemel.
Robotex
Robotex on Tallinna Tehnikaülikooli, Tartu Ülikooli ja IT kolledži korraldatav robotite võistlus. Võistlus toimub iga aasta sügisel juba aastast 2001.
Võistlevad robotid peavad täitma iseseisvalt kindlat ülesannet (näiteks korjama piiritletud alalt eri värvi kuulide seast välja valged kuulid, läbima labürinti vms). Meeskonnad on ülesannetest eelnevalt teadlikud.
Robootikaga püütakse jõuda sotsiaalse roboti ehitamiseni, mis on selle ajastu tehnikaga ja teadmistega võimatu.Sotsiaalne robot on iseseisev robot, mis suudab suhelda ja vastastikku toimida inimeste ja muude füüsiliste mõjuritega, järgides sotsiaalseid käitumisnorme ja muid juhised, mis on vajalikud antud rolli täitmiseks. See tähendab, et sotsiaalne robot peab põhimõtteliselt funktsionaalselt sarnane olema inimesega - nägema, kuulma , rääkima, mõtlema, tundeid väljendama, motivatsiooni omama, liikuma.