Robot humanoidalny

Humanoidalny robot na wystawie DASA - Working World

Humanoidalnego robota to urządzenie bardzo opracowywane, dokładniej robota , którego budowa jest wzorowana na ludzkiej postaci . Pozycje stawów i sekwencje ruchów robota humanoidalnego są często inspirowane pozycjami stawów i sekwencjami ruchów człowieka. Między innymi robot humanoidalny zwykle chodzi na dwóch nogach. Formą humanoidalnego robota, która jest szczególnie podobna do ludzi pod względem wyglądu i zachowania, jest android .

Termin „humanoid” można zasadniczo odnosić do wszystkiego, co przypomina człowieka, ale nim nie jest. Dopóki zakres obejmuje głowę, tułów, dwie ręce i dwie nogi oraz wyprostowany chód, termin humanoid jest odpowiedni.

historia

Ograniczony funkcjonalny model demonstracyjny robota humanoidalnego (1932)

Humanoidalny robot Kotarō opracowany na Uniwersytecie w Tokio (2008)

Pomysł na zbudowanie sztucznego człowieka jest stary. Grecka mitologia mówi, że bóg kowal Hefajstos u. A. zbudowali ludzkie istoty-maszyny. W 1495 Leonardo da Vinci naszkicował prostą maszynę, która wyglądała jak żołnierz w zbroi. W 1738 roku Jacques de Vaucanson zbudował flecista mechanicznego. Do tej pory takie mechaniczne, podobne do ludzi maszyny nazywano automatami.

Termin robot został ukuty przez czeskiego pisarza Karela Čapka w 1921 roku w sztuce RUR (Uniwersalne roboty Rossuma), opowiadającej o sztucznych ludziach. Termin robot wywodzi się od słowiańskiego słowa rabota , które oznacza pracę. W 1927 roku Fritz Lang stworzył w filmie Metropolis człowieka-maszynę o kobiecej urodzie , któremu w trakcie filmu nadano postać zwodniczo podobnego do ludzkiego androida.

Prototypowa realizacja, humanoidalny robot Elektro , została zaprezentowana przez Westinghouse na Wystawie Światowej 1939 w Nowym Jorku.

W 1962 roku wiedeński Claus Scholz skonstruował humanoidalnego robota MM 7, który potrafił realizować bardzo złożone sekwencje ruchów (otwieranie drzwi, zamiatanie podłogi czy nalewanie napojów z butelki do szklanki). Jednak nie działał całkowicie autonomicznie, ale był zależny od jednostki zewnętrznej, do której był podłączony przewodami zarówno dla zasilania, jak i poleceń sterujących. MM 7 został zachowany i znajduje się w Muzeum Techniki w Wiedniu . Jednym z największych problemów, z jakimi musiał się zmagać Scholz, była lokomocja, której nie udało się w zadowalający sposób rozwiązać za pomocą MM 7 i jego następcy MM 9. Znalezienie obiecującego podejścia było zarezerwowane dla następnego pokolenia badaczy.

W 1970 Miomir Vukobratović proponuje się zero-chwila-punktową zasadę. Za pomocą tej zasady można było spełnić warunki do statycznie stabilnej pracy . W 1973 roku Uniwersytet Waseda zbudowany z Wabot-1 i rozpoczął program badawczy długoterminowej. W 1980 roku powstało MIT Leglab . W 1984 roku Wabot-2 grał na organach elektrycznych. Honda pracowała nad serią E od 1986 roku, która później przekształciła się w serię P i ASIMO . Równolegle od około 1990 roku rozwijano pasywne, dynamiczne biegacze , wykorzystujące nowsze podejście do biegania. Roboty chodzą, chodzą i biegają szybciej i bardziej elastycznie od około 2004 roku.

Badania i rozwój

Rozwój robotów humanoidalnych opiera się na dwóch głównych motywach:

Sztuczna inteligencja

Dziś wielu naukowców zakłada, że ​​zbudowanie funkcjonalnego robota humanoidalnego jest podstawą do stworzenia podobnej do człowieka sztucznej inteligencji (AI). Zgodnie z tym poglądem AI nie może być po prostu zaprogramowana, ale wynika z procesu uczenia się. W urządzeniu musiałby więc zostać zaimplementowany algorytm samouczący się. Ten punkt widzenia opiera się na obserwacjach z psychologii uczenia się. Robot ze sztuczną inteligencją powinien aktywnie uczestniczyć w życiu społecznym człowieka i uczyć się poprzez obserwację , interakcję i komunikację . Komunikacja opiera się na motywacji leżącej u podstaw obu stron, która przynajmniej początkowo jest podobna do tej w relacji rodzic-dziecko. Sztuczna inteligencja robota może rozwijać się optymalnie tylko wtedy, gdy zostanie rozpoznana jako istota ekwiwalentna w swoim minimalnym zakresie funkcji. Aby to zrobić, musi mieć ludzki kształt, mobilność i czujniki . Obecnym celem jest zatem wysokiej jakości techniczna kopia fizjologii człowieka. To szczególne wyzwanie technologiczne oznacza, że ​​istnieją oddzielne grupy badawcze zajmujące się złożonymi podaspektami, które współpracują ze sobą. Przykładami są Leg Laboratory w Massachusetts Institute of Technology , z humanoidalnego robota COG projektu oraz AI projektu Kismet .

Wielofunkcyjna maszyna robocza

Kosztowne komercyjne lub sponsorowane przez państwo projekty robotów humanoidalnych wykazują wysokie oczekiwania co do przyszłej opłacalności takich systemów. Środowisko ludzkie (budynki, środki transportu, narzędzia lub urządzenia) jest zorientowane ekonomicznie ze względu na koszty i jest szczególnie zorientowane na fizjologię człowieka.

Produkowana seryjnie liczba adaptacyjnych wielofunkcyjnych robotów humanoidalnych sprawia, że ​​produkcja, sprzedaż i konserwacja wielu specjalnych robotów jest zbędna. W szczególności czynności, które składają się z kilku skomplikowanych etapów pracy, można łatwo przeprowadzić. Ludzie powinni mieć przy sobie wielofunkcyjnego pomocnika, który oszczędza im pracę lub czas w ich otoczeniu lub zapewnia rozrywkę. Japonia, podobnie jak Niemcy, charakteryzuje się silnym starzeniem się społeczeństwa. Mamy nadzieję, że konsekwentne stosowanie tych wszechstronnych produktów wesprze seniorów w codziennym życiu lub odciąży personel pielęgniarski. Aby zwiększyć akceptację robotów w społeczeństwie, Laboratorium Maszyn Inteligentnych Społecznie Georgia Institute of Technology bada umiejętności społeczne robotów humanoidalnych.

Obecny stan rozwoju

Jak dotąd prawie żaden rozwój nie osiągnął dojrzałości rynkowej, jest to raczej kwestia studiów i środków marketingowych. Obecne umiejętności obejmują:

• chodzenie, bieganie, skakanie na jednej nodze, taniec, chodzenie po ruchomych przeszkodach, wchodzenie po schodach, chodzenie w nieprzejezdnym terenie, otwieranie drzwi, balansowanie gwałtownymi uderzeniami z zewnątrz, ponowne wstawanie po upadku
• Wsunąć wózek na tace, wziąć tacę, przetransportować, przekazać, podawać
• Język migowy
• Gra na trąbce, gra na skrzypcach, muzyka w zespole
• Jeździć na rowerze, łapać i rzucać piłkę
• Nalewanie napojów, ładowanie i rozładowywanie zmywarki, wykonywanie prac domowych takich jak: B. Gotowanie, wycieranie okien i zamiatanie podłogi, przenoszenie ciężarów, podnoszenie i odkładanie pudeł

Projekty komercyjne humanoidalne roboty

Robot humanoidalny Toyoty

• ASIMO ( Honda ) - do wynajęcia
• Atlas z PETMAN
• HOAP -1 i -2 ( Fujitsu ) - seria robotów humanoidalnych, sprzedawana również komercyjnie do celów badawczych
• Toyota Robots ( Toyota ) - roboty rozrywkowe
• Qrio ( Sony ) - dalszy rozwój przerwany w marcu 2006 r.
• Wakamaru ( Mitsubishi ) - na wyprzedaży
• Ri-man , Japonia
• REEM-A i REEM-B , oba z Pal Technology
• Papryka w sprzedaży od 2015 roku
• Boston Dynamics PETMAN Prototyp humanoidalnego robota używanego do testowania kombinezonów ochronnych dla armii amerykańskiej US
• Nao , robot zabawkowy firmy Aldebaran Robotics
• Alfa 1S od UBTECH

Projektuje roboty humanoidalne w badaniach AI

Cronos ma „strukturę kości” wzorowaną na ludzkim szkielecie.

• Cronos, Laboratorium Sztucznej Inteligencji Uniwersytetu w Zurychu w ramach projektu ECCE Robot UE
• RobotCub , włosko-brytyjskie konsorcjum uniwersyteckie
• COG, Kismet , Massachusetts Institute of Technology
• ERATO Synergistic Robotics, Uniwersytet w Osace
• HUBO Labs w KAIST w Korei Południowej buduje i bada roboty humanoidalne naturalnej wielkości

W Niemczech następujące - głównie uniwersyteckie - instytucje prowadzą badania za pomocą robotów humanoidalnych:

• Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn ( NimbRo )
• Wolny Uniwersytet w Berlinie ( FUmanoids )
• Beuth University of Applied Sciences Berlin ( laboratorium badań neurorobotycznych , robot Myon )
• Politechnika Berlińska ( DAI Labor )
• Uniwersytet Techniczny w Darmstadt ( Darmstadt Dribblers )
• Uniwersytet w Bremie ( B-Human )
• Uniwersytet Techniczny w Dortmundzie ( DoH! Boty )
• Uniwersytet Federalnych Sił Zbrojnych w Monachium ( HERMES )
• Instytut Technologiczny w Karlsruhe ( ARMAR III )
• Uniwersytet Techniczny w Monachium ( Johnnie , Lola )
• Instytut Robotyki i Mechatroniki w tym Niemieckiego Centrum Aeronautyki ( Rollin „Justin , TORO )

kursy

Uniwersytet Nauk Stosowanych im. Beutha w Berlinie oferuje jedyny jak dotąd ogólnopolski kurs z zakresu robotyki humanoidalnej. Ponadto temat można pogłębić na kursach wyższego stopnia, takich jak robotyka , automatyka i technika sterowania z różnych instytucji. Na przykład w kontekście międzynarodowym Imperial College London oferuje odpowiedni stopień magistra.

linki internetowe

• Boris Hänßler: Humanoidy nadchodzą . W: Spectrum of Science , 11 października 2013.

Indywidualne dowody