ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБОТЫ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Д.А. Добрынин ВИНИТИ РАН. - презентация

1 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБОТЫ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Д.А. Добрынин ВИНИТИ РАН

2 3 поколения роботов: Программные. Жестко заданная программа (циклограмма). Адаптивные. Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий. Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке. Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром

3 Архитектура интеллектуальных роботов Исполнительные органы Датчики Система управления Модель мира Система распознавания Система планирования действий Система выполнения действий Система управления целями

4 Домашние роботы 1.Ориентация и перемещение в ограниченном пространстве с меняющейся обстановкой (предметы в доме могут менять свое местоположение), открывание и закрывание дверей при перемещении по дому. 2.Манипулирование объектами сложной и иногда заранее неизвестной формы, например посудой на кухне или вещами в комнатах. 3.Активное взаимодействие с человеком на естественном языке и принятие команд в общей форме Задачи домашних интеллектуальных роботов: Mahru и Ahra (Корея, KIST)

5 Домашние роботы – STAIR (Стэнфорд) Stanford Artificial Intelligence Robot (STAIR) 10 профессоров, 30 аспирантов и студентов Начало работ – 2006 г. Манипулятор, лазерный дальномер, видеокамеры. В 2008 году STAIR уже умел самостоятельно находить двери и открывать их. На сегодняшний момент робот понимает голосовые команды типа «Принеси степлер», самостоятельно находит степлер среди других предметов в помещении, берет его манипулятором и приносит человеку, отдавшему команду. Это делает новый алгоритм, который позволяет "Ступеньке" узнавать знакомые особенности в незнакомых объектах и выбирать правильный захват.

6 Домашние роботы – PR2 (Willow Garage) Эта робототехническая платформа призвана помочь исследователям в том, чтобы не идти по сложному и дорогостоящему пути создания робота с нуля, а сосредоточить свои усилия на еще нерешенных проблемах. Робот демонстрирует свои возможности: самостоятельно находит, открывает и закрывает двери, закладывает и достает посуду в посудомоечную машину, а когда уровень заряда батареи становится слишком низким, самостоятельно вставляет штекер в розетку. Также робот может выполнять и достаточно тонкую работу, например, перелистывать страницы обычной книги. Personal Robot 2 (PR2) Вес 145 кг, туловище 4 степени свободы, голова 3 степени, 2 манипулятора по 8 степеней, 22 датчика давления на схватах. Открытая ОС для роботов (ROS)

7 Домашние роботы – PR2 (Willow Garage) PR2 умеет втыкать вилку в розетку Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами. Как ни странно, но только сейчас удалось научить машину работать с мягкими и, главное, легко и непредсказуемо меняющими форму предметами.

8 Домашние роботы – Care-O-Bot Институт технологии машиностроения и автоматизации Фраунгофера (Fraunhofer IPA) Версия 3 (2008 г), начало работ – 1998 год Параметры робота: Высота - 1,45 метра, 60х60см, вес 150 кг Четыре ведущих управляемых колеса Управление – 3 PC Торс – 5 степеней свободы Рука – 7 степеней свободы Кисть – 7 степеней свободы Сенсорный экран - поднос Функции: перемещение по комнатам, объезд препятствий, открывание дверей, распознавание и захват предметов. Управление: с панели, речевое, распознавание жестов.

9 Домашние роботы IRT (Япония)Panasonic ReadyBot (США)

10 Военные роботы США Планы DARPA по перевооружению армии: К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии

11 Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) 32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов RQ-7 Shadow RQ-4 Global Hawk X47B UCAS A160T Hummingbird Беспилотники ВВС и армии США: 2000 г. – 50 единиц 2010 г. – 6800 единиц (136 раз) RQ-11 Raven В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными. Рынок беспилотников: 2010 г. – 4.4 млрд. $ 2020 г. – 8.7 млрд. $ Доля США – 72% всего рынка

12 Наземные боевые роботы Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics) Боевой робот MAARS Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении Робот-танк BlackKnight Выполняемые задачи: -разминирование -разведка -прокладка линий связи -транспортировка военных грузов -охрана территории

13 Морские роботы Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз. Выполняемые задачи: Обнаружение и уничтожение подлодок Патрулирование акватории Борьба с морскими пиратами Обнаружение и уничтожение мин Картография морского дна К 2020 г. в мире будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в штучном выражении 1870 роботов. катер ВМС США Protector

14 Военные роботы (Россия) ТУ-300 МРК-27 - БТ Дозор-600 БЛА-05 «Типчак» Имеется много разработок БПЛА различных типов Имеются единичные образцы наземной техники Нет концепции применения БПЛА в армии Нет массового производства

15 Промышленные роботы К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов В США внедрено 178 тысяч роботов В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов. Массовое производство роботов отсутствует.

16 Космические роботы Robonaut -2 отправится на МКС в сентябре 2010 г. (разработчик General Motors) и станет постоянным членом экипажа. EUROBOT на стенде Робот DEXTRE работает на МКС с 2008 года.

17 Роботы-охранники Патрулирование улиц Охрана помещений и зданий Воздушное наблюдение (БПЛА) SGR-1 (охрана корейской границы) Робот-охранник Reborg-Q (Япония)

18 Роботы для игр Роботы-животныеРоботы-игрушки Робот-собака AIBO (Sony) г. Робот-динозавр PLEO Роботы-собаки

19 Роботы для медицины Обслуживание больниц Наблюдение за больными Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)

20 Роботы для медицины- xирургические роботы Робот-хирург Da Vinci Разработчик - INTUITIVE SURGICAL INC (USA) 2006 год – 140 клиник 2010 год – 860 клиник В России – 5 установок Оператор работает в нестерильной зоне у управляющей консоли. Инструментальные манипуляторы активизируются только в том случае, если голова оператора правильно позиционируется роботом. Используется 3D изображение операци- онного поля. Движения рук оператора аккуратно переносятся в очень точные движения операционных инструментов. Семь степеней свободы движения инструментов предоставляют оператору невиданные до сих пор возможности.

21 Роботы для медицины - тренажеры для врачей Робот-пациент STAN (США) Робот дышит и говорит. И многих студентов регулярно шокирует "смерть" манекена настолько он реалистичен. Используется в 370 госпиталях и медицинских школах. Робот для стоматологов Hanako (Япония) Она может изображать боль, закатывать глаза и даже пускать слюни. Кроме того, Hanako может общаться с врачом и говорить, например, «Мне больно».

22 Роботы для медицины - протезы Бионический протез руки i-Limb (Touch Bionics) удерживает до 90 килограммов нагрузки Серийно производится с 2008 г., 1200 пациентов по всему миру. Протез управляется миоэлектрическими токами в конечности, а для человека это выглядит почти как управление настоящей рукой. Вместе с "пульсирующим захватом" это позволяет инвалиду производить более точные манипуляции, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания пояса.

23 Экзоскелеты (Япония) HAL-5, 23 кг, 1.6м 2.5 часа работы Усиливает силу от 2 до 10 раз Серийный выпуск с 2009 г. Адаптивная система управления, получая биоэлектрические сигналы, снимаемые с поверхности тела человека, вычисляет, какое именно движение и с какой мощностью собирается произвести человек. На основе этих данных рассчитывается уровень необходимой дополнительной мощности движения, которая будет сгенерирована сервоприводами экзоскелета. Быстродействие и реакция системы таковы, что мышцы человека и автоматизированные части экзоскелета двигаются совершенно в унисон. The Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL) компания Cyberdyne

24 Экзоскелеты (Япония) Honda Walking assist – выпуск с 2009 г. вес – 6,5 килограмма (включая обувь и литиево-ионный аккумулятор), время работы на одной зарядке – 2 часа. Применение – для пожилых людей, облегчение труда рабочих на конвейере. Экзоскелет для фермера (Токийский университет сельского хозяйства и технологий )

25 Экзоскелеты (США) Универсальный грузовой экзоскелет HULC (Human Universal Load Carrier exoskeleton) компании Lockheed Martin Позволяет переносить до 90 кг груза на скорости до 15 км/ч. Питание – 72 часа от топливных элементов. Бортовой компьютер, контролирует группу сенсоров, установленных в разных частях устройства. Он помогает экзоскелету держать равновесие и правильно распределять усилия на гидравлические приводы. Компания Raytheon с 2000 года ведет работы над проектом роботизированного экзоскелета по заказу военных. Экзоскелет увеличивает силу сидящего внутри него человека в 20 раз! Питание пока только внешнее…

26 Экзоскелеты Компания Rex Bionics (Новая зеландия) создала экзоскелет Rex (сокращение от Robotic Exoskeleton) в расчёте на то, что он дополнит привычные инвалидные коляски: машина помогает ходить человеку, не способному самостоятельно даже стоять на ногах.Rex Bionics Российский армейский экзоскелет «Боец-21» работы по его созданию планируется завершить к 2015 году

27 Соревнования DARPA Grand Challenge 2005 Призовой фонд $2 млн 212 км пересеченной местности за 10 часов Участие человека не допускается Победитель – Stanly из Стенфордского университета, время в пути 6:53

28 Соревнования DARPA Urban Challenge ноября 2007 года в местечке Викторвилль (Victorville, Калифорния) Участвовало 23 команды 5 машин пришло к финишу Автомобили должны были преодолеть сложный городской маршрут: и всё полностью самостоятельно, без вмешательства человека. Победитель - машина Boss (построенная на основе Chevrolet Tahoe в университете Карнеги-Меллона ) преодолела городскую дистанцию длиной около 90 километров за 4 часа. Средняя скорость составила примерно 22 километра в час. Использовался лазерный лидар – 64 лазера, 1 млн. точек/сек

29 Соревнования MAGIC 2010 Роботы должны исследовать окружающую среду, строить подробные карты местности, планировать маршруты и совместные действия, распознавать и классифицировать все потенциальные угрозы. В то время как дистанционно управляемые роботы уже используются в боевых условиях, мы нуждаемся в разумной, обладающей искусственным интеллектом и полностью автономной системе, которая будет способна превзойти человека в выполнении задач разведки и наблюдения, - подчеркнул заместитель министра обороны Австралии Грег Комбет. Международный турнир боевых роботов MAGIC 2010, организуемый Пентагоном, состоится в ноябре 2010 на юге Австралии. Отобрано 12 команд из 5 стран Австралии, Канады, США, Турции и Японии. Автономные наземные аппараты проявят себя в военных операциях и миссиях спасения в меняющейся городской обстановке.

30 Первые Международные Олимпийские Игры человекоподобных роботов Первые Международные Олимпийские Игры человекоподобных роботов Первые Международные Олимпийские Игры человекоподобных роботов (International Humanoid Robot Olympic Games) прошли в июне 2010 года на северо-востоке Китая в городе Харбин. Предполагалось участие около 100 университетов из 20 стран. К соревнованиям допущены исключительно андроиды в "человеческом виде": с двумя ногами и двумя руками. Никаких колёсных роботов. Машины соревновались в 16 "видах спорта", разбитых на пять категорий. В их числе лёгкая атлетика, игра с мячом, борьба и танцы. Кроме того, среди роботов определилась наилучшая домашняя прислуга (тут, к примеру, подразумеваются уборка и оказание медицинской помощи).

31 Футбол роботов Международная Федерация FIRA Ассоциация RoboCup : "Через 50 лет, в 2050 году, команда роботов- футболистов должна выиграть у Чемпиона мира по футболу (команды людей- футболистов)"

32 Соревнования «Мобильные роботы» Институт механики в МГУ им. М.В.Ломоносова, МГУПИ Соревнования с маяками, движение по полосе

33 Соревнования EUROBOT Eurobot - крупнейшие ежегодные соревнования роботов в Европе ([EUROBOT]). Каждый год в них принимают участие сотни команд. Считается, что подобные соревнования позволяют превратить изучение сложной техники в увлекательную игру. В России соревнования Eurobot проводятся с 2007 года, в них принимают участие студенческие команды из различных ВУЗов.

34 Открытый робототехнический турнир на кубок Политехнического музея Политехнический музей (г. Москва) с 2009 года ежегодно проводит Открытый робототехнический турнир, в состав которого включены соревнования полностью автономных роботов. Последний турнир, прошедший в январе 2010 года стал самым крупным соревнованием такого рода, проходившим в России. В нем приняли участие более 400 участников, которые представили 138 роботов.

35 Тенденции развития В ближайшее десятилетие следует ожидать широкое распространение бытовых роботов. К 2025 году японский рынок роботов достигнет годового объема в 8 трлн. иен ($70 млрд.) Власти Южной Кореи поставили перед собой амбициозную цель: к 2020 году роботы должны быть в каждом доме. На сегодняшний день самыми известными корейскими человекоподобными машинами являются андроид HUBO и девушка-робот EveR. Представители службы национальной разведки США полагают, что к 2025 г. злоумышленники будут активно применять роботов к тому времени на рынке появится множество недорогих наземных и воздушных автономных устройств. В случае нарастания напряженности в мире полностью автономные боевые системы могут быть созданы уже в ближайшие лет (а может быть и раньше…). Существует потенциальная опасность утраты человеком контроля над применением средств поражения в результате принятия на вооружение полностью автономных боевых систем. Последнее, кстати, рассматривается Пентагоном в качестве одного из приоритетов.

36 Роботы уже пришли Сегодня мы живем в стремительно изменяющемся мире, неотъемлемой частью которого будут роботы, обладающие искусственным интеллектом. Мы не можем остановить эти изменения, но в наших силах направить их для улучшения жизни человека.