Robotica
Van Wikipedia
Robotica is de tak van de mechatronica die zich bezig houdt met theoretische implicaties en praktische toepassingen van robots in de ruimste zin van het woord.
Aansprekende voorbeelden van recent onderzoek in robotica zijn:
- Het Berkeley Lower Extremity Exoskeleton-project: een voorbeeld van hybride robotica van de Universiteit van Californië - Berkeley.
- De DARPA Grand Challenge: een uitdaging van het Amerikaanse Ministerie van Defensie om robotvoertuigen autonoom een rit van 241 kilometer door de Mojavewoestijn te laten afleggen.
- Robocup: Internationale competitie van voetballende robots. Een voetbalteam bestaat uit een aantal autonome robots, die samenwerken om een doelpunt te scoren. Het uiteindelijke doel is om in 2050 een voetbalteam uit humanoïden te creëren dat de mens kan verslaan.
Inhoud |
[bewerk] Robotica in de literatuur
De eerste literatuur over robots was Karel Čapeks R.U.R. (Rossum's Universal Robots) (1920), waarin het woord 'robot' voor het eerst gebruikt werd. Isaac Asimov heeft een aantal sciencefictionboeken geschreven waarin robots de hoofdrollen spelen. Zijn theoretische overwegingen zijn vastgelegd in de wetten van robotica. Asimov bedacht drie wetten, waaraan alle robots aan zouden moeten voldoen, om te garanderen dat nooit mens in gevaar zal komen door toedoen van een robot.
[bewerk] Onderzoeksdomeinen
Robotica is een wetenschap die vooral gericht is op systeemintegratie. Een goed ontworpen robot zal zijn waarnemingen (die verkregen zijn met behulp van sensoren) op een goede manier kunnen vertalen naar handelingen die zijn actuatoren zullen uitvoeren. Dit moet dan zó gebeuren dat de robot de vooraf gestelde taken kan vervullen. De verschillende stappen die met deze operaties gepaard gaan, hebben een waaier van onderzoeksdomeinen voortgebracht die elk één van de problemen behandelt die overwonnen moeten worden bij de constructie van een robot.
Sensing: Een domein dat zich bezighoudt met het ontwerp en de werking van sensoren. Vragen waarop dit domein een antwoord wil geven:
- Hoe kunnen sensoren geprogrammeerd worden om maximale informatie te verkrijgen uit de omgeving?
- Hoe kunnen videobeelden geanalyseerd worden tot een (voor de robot) herkenbare omgeving? (Deze specifieke vraag vormt een raakvlak met computer vision).
- Hoe kan de robot een map bouwen van zijn huidige omgeving om navigatie erin eenvoudiger te maken?
- Hoe kan de robot bewegende objecten in zijn omgeving volgen?
- En hun toekomstige locatie voorspellen?
Robotsturing: Een automatische stuureenheid (of controller) kan ervoor dat de robot een vereiste toestand bereikt door deze met de huidige toestand te vergelijken, en commando's naar de actuatoren te zenden die (hopelijk) de huidige toestand dichter bij de vereiste brengen. Een robot zou echter ook kunnen proberen de toekomst te voorspellen om zo eerder gemaakte stuurfouten te beperken. Dit domein onderzoekt het kiezen van de beste actie (of van een goede actie) om de robot dichter bij de gewenste toestand te brengen die aan de controller meegedeeld wordt.
Robotplanning: Robotplanning behandelt net zoals robotsturing het algemene gedrag van de robot, zij het op een hoger niveau. Voor een bepaalde taak zal de planner ervoor zorgen dat deze gesplitst wordt in meerdere sdeeltaken, tot deze taken klein genoeg zijn om aan een controller toevertrouwd te kunnen worden.
Kinematica: Dit domein beschrijft de wiskundige modellen die de mogelijke bewegingen van robot-armen en grijpers beschrijven. Er wordt getracht een model te bekomen waarmee de robot kan beslissen hoe hij zijn armen, gewrichten en grijpers moet bewegen om in een toestand te komen die hem toelaat zijn taak te vervullen. Bijvoorbeeld: hoe kan de robot zijn arm positioneren om een bepaald voorwerp vast te pakken?
Robotarchitectuur: Dit is eerder een algemene beschrijving van het onderzoeksveld dat architecturen uitdenkt en bestudeert om robots efficiënter en beter te maken voor specifieke taken. Zoals afgeleid kan worden werken robots door een samenstel van plannen, waarnemen en handelen (door controle), dit via een model dat opgebouwd wordt van de omgeving. Echter de niveaus van deze interacties, het belang van elke component kan varieren om bepaalde taken beter uitvoerbaar te maken. Een robot in een dynamische, veranderende omgeving zal namelijk aan andere vereisten moeten doen dan een robot die auto's moet assembleren. Van deze laatste zou verwacht kunnen worden dat hij op een vastgestelde tijd een autozetel bevestigd, want na het verstrijken van deze tijd rolt de band verder. Dit leidt tot verschillende software- en hardwarematige architecturen voor robots : reactieve robots, real-time robots, cognitieve robots, evolutionaire robots en andere.
[bewerk] Robotica-onderzoek in Nederland en Vlaanderen
- Department of Mechanical Engineering, Katholieke Universiteit Leuven
- Department of Electrical Engineering, Universiteit Twente
- Delft Biorobotics Lab, Technische Universiteit Delft
- Intelligent Systems Lab Amsterdam (ISLA), Universiteit van Amsterdam
- Department of Artificial Intelligence, Rijksuniversiteit Groningen
[bewerk] Externe links
- Berkeley Lower Extremity Exoskeleton-project
- The Robotics WEBook (webgebaseerd tekstboek over robotica op universitair niveau)
