La robotica è un dominio dell'intelligenza artificiale che si occupa dello studio della creazione di robot intelligenti ed efficienti.
Cosa sono i robot?
I robot sono gli agenti artificiali che agiscono nell'ambiente del mondo reale.
Obiettivo
I robot hanno lo scopo di manipolare gli oggetti percependo, raccogliendo, spostando, modificando le proprietà fisiche dell'oggetto, distruggendolo o per avere un effetto liberando così la manodopera dal svolgere funzioni ripetitive senza annoiarsi, distrarsi o esaurirsi.
Cos'è la robotica?
La robotica è una branca dell'IA, composta da ingegneria elettrica, ingegneria meccanica e informatica per la progettazione, la costruzione e l'applicazione di robot.
Aspetti della robotica
- I robot hanno costruzione meccanica, forma o forma progettata per eseguire un compito particolare.
- Hanno componenti elettrici che alimentano e controllano i macchinari.
- Contengono un certo livello di programma per computer che determina cosa, quando e come un robot fa qualcosa.
Differenza nel sistema robotico e in altri programmi di intelligenza artificiale
Ecco la differenza tra i due −
| Programmi di intelligenza artificiale | Robot |
|---|---|
| Di solito operano in mondi stimolati dal computer. | Operano nel mondo fisico reale |
| L'input di un programma AI è in simboli e regole. | Gli ingressi ai robot sono segnali analogici sotto forma di forme d'onda vocali o immagini |
| Hanno bisogno di computer generici su cui operare. | Hanno bisogno di hardware speciale con sensori ed effettori. |
locomozione robotica
La locomozione è il meccanismo che rende un robot capace di muoversi nel suo ambiente. Ci sono vari tipi di locomozione −
- con le gambe
- Su ruote
- Combinazione di locomozione a gambe e su ruote
- Slittamento/slittamento cingolato
locomozione a gambe
- Questo tipo di locomozione consuma più energia durante le dimostrazioni di camminata, salto, trotto, salto, salita o discesa, ecc.
- Richiede un numero maggiore di motori per eseguire un movimento. È adatto per terreni accidentati e lisci dove la superficie irregolare o troppo liscia fa consumare più energia per una locomozione su ruote. È poco difficile da implementare a causa di problemi di stabilità.
- Viene fornito con la varietà di una, due, quattro e sei gambe. Se un robot ha più gambe, è necessaria la coordinazione delle gambe per la locomozione.
Il numero totale di possibili andature (una sequenza periodica di eventi di sollevamento e rilascio per ciascuna delle gambe totali) che un robot può viaggiare dipende dal numero delle sue gambe.
Se un robot ha k gambe, allora il numero di eventi possibili N = (2k-1)!.
Nel caso di un robot a due gambe (k=2), il numero di eventi possibili è N = (2k-1)! = (2*2-1)! = 3! = 6.
Quindi ci sono sei possibili diversi eventi −
- Alzare la gamba sinistra
- Rilasciare la gamba sinistra
- Alzare la gamba destra
- Rilasciare la gamba destra
- Sollevare entrambe le gambe insieme
- Rilasciare entrambe le gambe insieme
In caso di k=6 gambe, ci sono 39916800 eventi possibili. Quindi la complessità dei robot è direttamente proporzionale al numero di gambe.
Locomozione a ruote
Richiede un numero inferiore di motori per eseguire un movimento. È poco facile da implementare in quanto ci sono meno problemi di stabilità in caso di un numero maggiore di ruote. È efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla locomozione con le gambe.
- Ruota standard − Ruota attorno all'asse della ruota e attorno al contatto
- Ruota piroettante − Ruota attorno all'asse della ruota e al giunto di sterzo disassato.
- Svedese 45o e svedese 90o ruote − Omni-wheel, ruota attorno al punto di contatto, attorno all'asse della ruota e attorno ai rulli.
- Ruota a sfera o sferica − Ruota omnidirezionale, tecnicamente difficile da implementare.
Locomozione di slittamento/slittamento
In questo tipo, i veicoli utilizzano i cingoli come in un carro armato. Il robot viene guidato spostando i cingoli con velocità diverse nella stessa direzione o in direzione opposta. Offre stabilità grazie all'ampia area di contatto tra pista e terreno.
Componenti di un robot
I robot sono costruiti con quanto segue −
- Alimentazione di laboratorio − I robot sono alimentati da batterie, energia solare, idraulica o pneumatica.
- Attuatori − Trasformano l'energia in movimento.
- Motori elettrici (AC/DC) − Sono necessari per il movimento rotatorio.
- Muscoli pneumatici pneumatici − Si contraggono quasi del 40% quando viene aspirata aria.
- Fili muscolari − Si contraggono del 5% al passaggio di corrente elettrica.
- Motori piezoelettrici e motori ad ultrasuoni − Ideale per robot industriali.
- Sensori − Forniscono la conoscenza di informazioni in tempo reale sull'ambiente del compito. I robot sono dotati di sensori di visione per calcolare la profondità nell'ambiente. Un sensore tattile imita le proprietà meccaniche dei recettori tattili della punta delle dita umane.
Visione computerizzata
Questa è una tecnologia dell'IA con cui i robot possono vedere. La visione artificiale gioca un ruolo fondamentale nei domini della sicurezza, della protezione, della salute, dell'accesso e dell'intrattenimento.
La visione artificiale estrae, analizza e comprende automaticamente informazioni utili da una singola immagine o da una serie di immagini. Questo processo prevede lo sviluppo di algoritmi per ottenere la comprensione visiva automatica.
Hardware del sistema di visione artificiale
Ciò comporta −
- Alimentazione elettrica
- Dispositivo di acquisizione immagini come fotocamera
- Un processore
- Un software
- Un dispositivo di visualizzazione per il monitoraggio del sistema
- Accessori come supporti per fotocamera, cavi e connettori
Compiti di Computer Vision
- OCR − Nel dominio dei computer, Optical Character Reader, un software per convertire i documenti scansionati in testo modificabile, che accompagna uno scanner.
- Riconoscimento facciale − Molte fotocamere all'avanguardia sono dotate di questa funzione, che consente di leggere il viso e scattare la foto di quell'espressione perfetta. Viene utilizzato per consentire a un utente di accedere al software in caso di corrispondenza corretta.
- Riconoscimento degli oggetti − Sono installati in supermercati, telecamere, auto di fascia alta come BMW, GM e Volvo.
- Posizione di stima − Sta valutando la posizione di un oggetto rispetto alla telecamera come nella posizione del tumore nel corpo umano.
Domini applicativi della visione artificiale
- Agricoltura
- Veicoli autonomi
- Biometria
- Riconoscimento del personaggio
- Forense, sicurezza e sorveglianza
- Ispezione di qualità industriale
- Riconoscimento del volto
- Analisi del gesto
- Geoscience
- Immagini mediche
- Monitoraggio dell'inquinamento
- Processi industriali
- Telerilevamento
- Robotica
- Trasporti
Applicazioni della Robotica
La robotica è stata determinante nei vari domini come −
- Industrie − I robot vengono utilizzati per la movimentazione del materiale, il taglio, la saldatura, la verniciatura a colori, la foratura, la lucidatura, ecc.
- Militare − I robot autonomi possono raggiungere zone inaccessibili e pericolose durante la guerra. Un robot di nome Daksh, sviluppato dall'Organizzazione per la ricerca e lo sviluppo della difesa (DRDO), ha la funzione di distruggere in sicurezza oggetti pericolosi per la vita.
- Medicina − I robot sono in grado di eseguire centinaia di test clinici contemporaneamente, riabilitare persone con disabilità permanente ed eseguire interventi chirurgici complessi come i tumori cerebrali.
- Esplorazione − I robot scalatori di roccia utilizzati per l'esplorazione spaziale, i droni subacquei utilizzati per l'esplorazione oceanica sono solo per citarne alcuni.
- Intrattenimento − Gli ingegneri Disney hanno creato centinaia di robot per la realizzazione di film.