Programiranje robota. Razvoj robotike

Software Developer androidi, koji rade na raskrižju kibernetike, psihologije i biheviorizma (bihevioralne znanosti), te inženjera, čini algoritme za industrijske robotskih sustava, među kojima su glavni alati - viša matematika i mehatronika, rad u najperspektivnijih sektora narednih godina - robotike. Roboti, unatoč relativnom novost pojma, odavno poznata čovječanstvu. Ovdje su samo nekoliko činjenica iz povijesti razvoja inteligentnih mehanizama.

Željezo ljudi Henri Droux

Čak iu mitovima drevne Grčke spominju se mehanički robovi koje je stvorio Hephaestus za obavljanje teških i monotonih djela. I prvi je izumitelj i razvijatelj humanoidnog robota bio legendarni Leonardo da Vinci. Do danas je sačuvao najdetaljnije crteže talijanskog genija, koji opisuje mehanički vitez, sposoban oponašati ljudske pokrete rukama, nogama i glavom.

Stvaranje prvih automatskih mehanizama s programskim nadzorom pokrenulo se na kraju XVIota-Iota-Iota stoljeća od strane europskih časopisa. Najviše je uspjelo u ovom području švicarski stručnjaci otac i sin Pierre-Jacques i Henri Droux. Napravili su cijeli niz humanoidni roboti ("pisac dječaka", "crtač", "glazbenik") na temelju kojeg je kontrola stavila sat. Bilo je u čast Henri Dro, u budućnosti, sve programabilne humanoidne automate počele su se zvati "androidi".

Podrijetlo programiranja

Osnove programiranja industrijskih robota položeni su u zoru devetnaestog stoljeća u Francuskoj. Ovdje su razvijeni prvi programi za automatske tekstilne strojeve (predenje i tkanje). Brzo rastuća vojska Napoleona bila je u velikoj potrebi za uniformama, a time i tkiva. Izumitelj iz Lyona, Jacquard Jacquard, predložio je metodu za brzo podešavanje tkalačke stanice za proizvodnju različitih vrsta proizvoda. Često je taj postupak zahtijevao ogromnu količinu vremena, ogromne napore i pažnju cijelog tima. Bit je inovacija bila uporaba kartonskih kartica s perforiranim rupama. Igle, ulazeći u izrezane dijelove, potrebne za premještanje niti. Promjena kartica brzo je obavila operater stroja: nova bušena kartica - novi program - nova vrsta tkanine ili uzorka. Francuski razvoj postao je prototip suvremenih automatiziranih sustava, robota s mogućnošću programiranja.

Ideja koju je predložio Jacquard oduševljeno je koristio u svojim automatskim uređajima mnogi izumitelji:

• Šef ureda za statistiku SN Korsakov (Rusija, 1832) - u mehanizmu za uspoređivanje i analizu ideja.
• matematičar Charles Babbage (Engleska, 1834) - u analitičkom stroju za rješavanje širokog spektra matematičkih problema.
• inženjer Herman Hollerith (USA, 1890) - u uređaju za pohranjivanje i obradu statističkih podataka (tabulator). Za napomenu: 1911. tvrtka. Hollerith je dobio ime IBM (International Business Machines).

Punch karte su glavni nositelji informacija do 60-ih godina prošlog stoljeća.

Što je robot?

Po imenu, inteligentni strojevi su zbog češkog dramatičara Karela Čapeka. U igri "R.U.R", koji je objavljen 1920., pisac je robot nazvao umjetnim muškarcem stvorenim za teške i opasne proizvodne lokacije (robota (Češki) - Teško rada). Ono što razlikuje robot iz mehanizama i automatskim uređajima? Za razliku od potonjeg, robot ne samo da će obavljati određene radnje, slijepo slijedeći unaprijed algoritam, ali je u stanju raditi više blisko s okolinom i osobe (operatera), prilagoditi svoje funkcije kad su vanjski signali i uvjeti.

Smatra se da je prvi radni robot dizajniran i implementiran u 1928 od strane American inženjer R. Wensley. Humanoid "Iron intelektualna" je dobio ime po Herbert Televoks. Na lovorikama od pionira tvrdi kako je biolog Makoto Nishimura (Japan, 1929) i engleski vojnik William Richards (1928). Izumitelji ljudski mehanizmi imaju slične funkcionalnosti: bili u mogućnosti da se presele udove i glavu, obavljati glasovne i zvučne tim odgovara na jednostavna pitanja. Glavna svrha uređaja je da pokažu znanstvenih i tehničkih dostignuća. Sljedeći korak u razvoju tehnologije dozvoljeno u bliskoj budućnosti i stvoriti prve industrijske robote.

Generacija nakon generacije

Razvoj robotike je kontinuirani, progresivni proces. Do sada su formirane tri različite generacije "pametnih" strojeva. Svaki od njih karakterizira određene pokazatelje i sfere primjene.

Prva generacija robota stvorena je za usku vrstu aktivnosti. Strojevi mogu izvesti samo određeni programirani slijed operacija. Uređaji za upravljanje robotima, strujni krugovi i programiranje praktički isključuju autonomni rad i zahtijevaju stvaranje posebnog tehnološkog prostora s potrebnom dodatnom opremom i informacijskim sustavima.

Strojevi druge generacije nazivaju se senzibilizirani, ili prilagodljivi. Roboti su programirani uzimajući u obzir veliki broj vanjskih i unutarnjih senzora. Na temelju analize informacija koje dolaze od senzora, generiraju se potrebne kontrole.

I konačno, treća generacija - inteligentni roboti koji su sposobni:

• Sažeti i analizirati informacije,
• Da bi se poboljšao i samouvjerio, akumulirao vještine i znanja,
• Prepoznajte slike i promjene u situaciji, a sukladno tome, izgradite rad njihovog izvršnog sustava.

Temelj umjetne inteligencije je algoritam i softver.

Opća klasifikacija

U bilo kojoj reprezentativnoj modernoj izložbi robota, raznolikost "pametnih" strojeva može pogoditi ne samo obične ljude, nego i stručnjake. A što su roboti? Najopćenitija i značajnija klasifikacija predložila je sovjetski znanstvenik AE Kobrinsky.

Označavanjem i izvedenim funkcijama robota podijeljeni su u industrijsko-industrijska i istraživanja. Prvi, u skladu s prirodom posla koji se obavlja, može biti tehnološki, podizanje i transport, univerzalni ili specijalizirani. Istraživanje je osmišljeno za proučavanje područja i sfere koje su opasne ili nedostupne ljudima (vanjski prostor, zemaljski podzemlje i vulkani, duboki slojevi svjetskog oceana).

Prema vrsti upravljanja, mogu se razlikovati Biotech (kopiranje, tim, kiborga, interaktivni i automatski), u skladu s načelom - strogo programiran, prilagodljiv i programabilni fleksibilnosti. Brz razvoj moderne mikroprocesorske tehnologije omogućuje programerima sa gotovo neograničene mogućnosti za projektiranje inteligentnih strojeva. No, veliki krug i konstruktivnih odluka će služiti samo skupi oklop bez odgovarajućeg softvera i algoritamskog podršku.

Osnove programskih robota

Na silicijski mikroprocesor je bio u stanju preuzeti funkcije mozga robota, potrebno je "sipati" odgovarajući program u kristal. Normalan ljudski jezik nije u mogućnosti pružiti jasnu formalizaciju zadataka, točnost i pouzdanost njihove logičke procjene. Dakle, tražene informacije prikazane su u određenom obliku pomoću programskih jezika robota.

U skladu s zadaćama uprave, razlikuju se četiri razine ovog posebno kreiranog jezika:

• Najniža razina se koristi za upravljanje aktuatora u obliku točnih vrijednosti linearnog ili kutnog pomaka pojedinih veza inteligentnog sustava,
• Razina manipulatora omogućuje provođenje cjelokupne kontrole cjelokupnog sustava, pozicioniranje dijela robota u koordinatnom prostoru,
• Razina operacija služi za stvaranje radnog programa, pokazujući niz potrebnih radnji za postizanje određenog rezultata.
• Na najvišoj razini - zadataka - program bez detalja označava što treba učiniti.

Robotika nastoji smanjiti programiranje robota kako bi komunicirala s njima na višim razinama jezika. Idealno, operater postavlja zadatak: "Izgradite motor s unutrašnjim izgaranjem automobila" i očekuje da robot završi zadatak.

Jezik Nuances

U suvremenoj robotici programiranje robota razvija se duž dva vektora: robotski orijentirani i problematični orijentirano programiranje.

Najčešći jezici usmjereni na robote su AML i AL. Prvi je razvio IBM samo za upravljanje intelektualnim mehanizmima vlastite proizvodnje. Drugi - proizvod stručnjaka sa Sveučilišta Stanford (SAD) - aktivno se razvija i ima značajan utjecaj na formiranje novih jezika ove klase. Stručnjak lako prepoznaje u jeziku svojstva Pascala i Algola. Svi jezici, usmjereni na robote, opisuju algoritam kao niz akcija "pametnog" mehanizma. U tom pogledu, program često izlazi vrlo težak i nezgodan u praktičnoj provedbi.

Kada programirate robote u problemima orijentiranim jezicima, program označava slijed radnji, a ne ciljevi ili međuprostori objekta. Najpopularnije u ovom segmentu je jezik AUTOPASS (IBM), u kojemu je stanje radnog okruženja zastupljeno u obliku grafikona (vertices - objects, arcs - links).

Roboti za trening

Svaka moderna robot trenirati i adaptivni sustav. Sve potrebne informacije, uključujući znanja i vještine iz njega na treningu. To je učinjeno kako izravno ulaze u memoriju procesora odgovarajuće podatke (detaljno programiranje - uzorkovanje) i pomoću senzora robota (metoda pokazati) - sve kretanje i kretanje mehanizama robota pohranjene u memoriju i zatim reproducirati u radnom ciklusu. Učenje, sustav obnavlja svoje parametre i strukturu, formira informacijski model vanjskog svijeta. To je glavna razlika između robota i automatizirane proizvodne linije, industrijske strojeve s krutom strukturom i drugim tradicionalnim sredstvima automatizacije. Ove metode treninga imaju značajne nedostatke. Na primjer, kada uzorkovanja preustroj treba vremena i vješt stručnjak rada.

To izgleda vrlo obećavajuće program za programiranje robota, koje programere Laboratoriju za informacijske tehnologije na Massachusetts Institute of Technology (MIT CSAIL) na međunarodnoj konferenciji ICRA-2017 industrijske automatizacije i robotike (Singapur). Utvrđeno njihove C naučiti platforma ima prednosti oba načina. On pruža biblioteka elementarnih gibanja robota sa zadanim ograničenjima (npr hvat snagu u manipulator u skladu s oblicima i detaljima krutosti). U isto vrijeme, operater pokazuje robota pokrete ključ u trodimenzionalnom sučelja. Sustav se temelji na zadatku, generira slijed operacija za obavljanje operativnog ciklusa. C-naučiti omogućuje prebrisati postojeću program za drugi dizajn robota. Operator nije obvezan in-dubina znanje o programiranju.

Robotika i umjetna inteligencija

Stručnjaci Sveučilišta Oxford upozoravaju da će u sljedeća dva desetljeća računalna tehnologija zamijeniti više od polovice današnjih poslova. Zapravo, roboti već dugo rade ne samo u opasnim i teškim područjima. Na primjer, programiranje robotskih robota znatno je prepun ljudi-brokera na svjetskim burzama. Nekoliko riječi o umjetnoj inteligenciji.

U pogledu filistina to je antropomorfno robot koji može zamijeniti ljudski u mnogim područjima života. U drugom dijelu je to, ali uglavnom umjetne inteligencije - to je samostalna grana znanosti i tehnologije, pomoću računalnih programa koji simuliraju razmišljanja „Homo sapiens”, njegov mozak. U ovoj fazi ishemijskog moždanog udara više od pomaganja ljudima, zabavljati ih. No, prema riječima stručnjaka, daljnji napredak u području robotike i umjetne inteligencije može staviti pred čovječanstvo niz etičkih i pravnih pitanja.

Ove godine, na robotskoj emisiji u Ženevi, najsavršenija android Sophia je rekla da je učila biti ljudska. U listopadu je Sofija po prvi puta u povijesti umjetne inteligencije priznata kao građanin Saudijske Arabije s punim pravima. Prvi gutljaj?

Glavni trendovi robotike

Godine 2017. stručnjaci digitalne industrije zabilježili su nekoliko izvrsnih rješenja na području tehnologija virtualne stvarnosti. Robotika također nije stajala. Vrlo je obećavajuće usmjeravanje poboljšanja kontrole kompleksnog robotizma kroz virtualnu kacigu (VR). Stručnjaci predviđaju potražnju za takvom tehnologijom u poslovanju i industriji. Mogući scenariji korištenja:

• Upravljanje bespilotne opreme (skladišni utovarivači i manipulatori, dronovi, prikolice),
• Provođenje medicinskog istraživanja i kirurških operacija,
• Razvoj teško dostupnih objekata i područja (oceanski ocean, polarne regije). Osim toga, programiranje robota omogućuje im da obavljaju samostalan rad.

Drugi popularni trend povezan je s automobilom. U novije vrijeme, predstavnici divovskog Apple objavili su pokretanje vlastitog "drone". Sve više i više tvrtki izražavaju svoje zanimanje za stvaranje strojeva koji se mogu samostalno kretati duž križanih staza, očuvanje opterećenja i opreme.

Sve veća složenost algoritama za programiranje robota i strojnog učenja povećava zahtjeve za računalnim resursima, a time i na "hardveru". Očigledno, najbolji način izlaska u ovom slučaju bit će povezivanje uređaja s infrastrukturom za oblak.

Važan je smjer kognitivna robotika. Brz rast broja "pametnih" strojeva čini razvojnim inženjerima sve više razmišljati o tome kako podučavati robote kako bi neprimjetno komunicirali.