Humanoidrobot
Humanoidrobot on selliselt ehitatud robot, et tema välimus imiteeriks inimese kehakuju ja tema käitumine imiteeriks inimese käitumist. Tavaliselt on humanoidrobotitel pea, kaks kätt ja jalga ning rindkere, mis neid kõiki ühendab, kuid on ka roboteid, millel on jalgade asemel rattad või puudub alakeha hoopiski. Humanoidrobotite ehitamise üks põhjuseid seisneb asjaolus, et peaaegu kõik inimese loodud tööriistad ja -ruumid on loodud inimeste vajadusi ja mõõtmeid silmas pidades ning seetõttu on olemas vajadus nende tööriistadega ja -ruumidega töötada oskavate robotite järele. Lisaks kasutatakse neid eksperimentaalsetel ja teaduslikel põhjustel, et arendada robootikas kahel jalal liikumist või et töötada välja paremaid tehisjäsemeid inimestele.[2]
Ajalugu
1920. aastal tutvustas tšehhi kirjanik Karel Čapek oma näidendis "R.U.R." maailmale mõistet robot, mis tuleneb tšehhikeelsest sõnast robota ja tähendab otsetõlkes orjatööd.[3]
1942. aastal sõnastas ulmekirjanik Isaac Asimov robootika kolm seadust ja nende kaudu muutus sõna "robootika" üldtunnustatud nimetuseks robotitega tegelevale teadusele.[4]
1948. aastal sõnastas Norbert Wiener küberneetika printsiibid, millest said alustalad praktilisele robootikale.[5]
1973. aastal valmis esimene humanoidrobot WABOT-1, mille ehitasid jaapani teadlased Waseda Ülikoolist. Tal olid kontrollitavad liigesed, nägemissüsteem ja kõnesüsteem. Ta suutis kõndida, pidada kasutajaga vestlust jaapani keeles ning öelda objektide kaugust ja suunda tema suhtes. Lisaks suutis ta kätega haarata esemeid ning neid viia ühest kohast teise. Teadlased hindasid, et WABOT-1 vaimsed võimed on võrreldavad pooleteiseaastase lapse võimetega.[6]
1985 – WHL-11 (Waseda Hitachi Leg 11) (Jaapan) oli kahejalgne robot, milles kasutati ajuna juba arvutit ja ta suutis kõndida tasasel pinnal. Ühe sammu tegemiseks kulus 13 sekundit. WHL-11 suutis lisaks ümber pöörata. Samal aastal valmis Waseda Ülikoolis järjekordne muusikarobot – WASUBOT, kes mängis koos NHK sümfooniaorkestriga Johann Sebastian Bachi "Aariat" 3. süidist rahvusvahelisel teaduse- ja tehnoloogianäitusel.[7]
1986. aastal tuli Honda välja oma esimese humanoidrobotiga E0, mis oli esimene robot nende E-seeriast. Kokku valmis neid aastaks 1996 kuus tükki. Viimane kandis nimetust E6. [8]
1989. aastal arendas Battelle Pacific Northwest Laboratories USA armeele täissuuruses inimkujulise roboti nimega Manny, kes kõndimise asemel suutis vaid roomata. Tal oli tehislik hingamisteede süsteem, mis simuleeris hingamist ja higistamist. [7]
1993.–1997. aastal valmis Honda P1: Honda esimene inimese ülakehaga varustatud humanoidroboti prototüüp, mis kasvas välja E-seeria robotitest. P1-ga paralleelselt töötati välja P2 (1993–1997) ja P3 (1993–1997). [8]
2000. aastal tuli Honda välja oma 11. kahejalgse robotiga – ASIMOga, kes suutis trepist üles kõndida. [8]
2001. aastal teatas Sony oma plaanist hakata tootma laiatarbe-meelelahutusrobotit nimega Sony Dream Robot. 2003. aastal nimetati ta ümber QRIOks. QRIO on Guinessi rekordite raamatus sees kui maailma esimene jooksev robot. See suutis joosta kiirusega kuni 23 cm/s. 2006. aastal eelarve kärbete tõttu lõpetas Sony QRIO ja paljude teiste – sealhulgas AIBO – robotite arenduse ja tootmise. [9]
2001. aastal tuli ka Fujitsu Automation turule oma laiatarbe-humanoidrobotiga, mille nimi oli HOAP-1. Sellele järgnesid HOAP-2 2003. aastal ja HOAP-3 2005. aastal. Kuna HOAP-seeria robotit olid siiski võrdlemisi kallid, müüdi neid kokku Fujitsu teatel umbes 70 tükki. [10]
2003. aasta rahvusvahelisel robotimessil Tokyos tutvustati maailmale Osaka Ülikooli ja Kokoro Company Ltd. ühistöös valminud Actroidi – silikoonist "nahaga" robotit, kes näeb inimesesarnane välja. Actroidi välimus sarnanes noore aasia päritolu naise välimusega. [11]
2005. aastal tutvustas Mitsubishi Heavy Industries oma kollast humanoidrobotit vanuritele. Roboti nimi on Wakamaru ja selle eesmärk on pakkuda vanuritele seltsi, tuletada neile meelde, et nad regulaarselt ja õigeaegselt võtaksid oma ravimeid ning helistada hädaabinumbrile, kui robotile tundub, et tema omanikuga ei ole kõik päris korras. Veebikaamera Wakamaru sees lubab arstidel ja perekonnaliikmetel hoida vanuril silma peal. [12]
2005. aastal tutvustas Aldebaran Robotics esimest korda oma avatud lähtekoodiga humanoidrobotit nimega Nao, mida tänapäeval kasutatakse väga laialdaselt ülikoolides teadus- ja õppetöös. Eestis kasutatakse Naod TTÜ arvutiteaduse instituudis ja TÜ tehnoloogiainstituudis. [13][14][15]
2006. aastal sai valmis PAL Robotics oma esimese robotiga nimega REEM-A. Tegu on kahejalgse humanoidrobotiga, kes mängib malet, kasutades selleks Hydra malemootorit. Lisaks oskab REEM-A kahel jalal kõndida ja inimese kõnet sünteesida ning sellele vastata.[1]
2007. aastal tutvustas Vietnami robootikafirma TOSY robotit nimega TOPIO, kes on suuteline mängima inimese vastu lauatennist. [16]
2010. aastal sai valmis Robonaut 2, mis on NASA ja General Motorsi koostöös valminud humanoidrobot, mille eesmärgiks on abistada inimastronaute nende töös. Ta on ehitatud selliselt, et ta suudaks kasutada astronautide tööriistu ja töötada sarnases keskkonnas. Robonaut 2 saadeti Rahvusvahelisse kosmosejaama 24. veebruaril 2011 kosmoselennukil Discovery.[17]
2010. aastal demonstreerisid Jaapani rahvusliku arenenud tööstusliku teaduse ja tehnoloogia instituudi humanoidrobotit HRP-4C laulmas ja tantsimas koos inimtantsijatega. [18]
Sensorid
Sensor ehk tajur on seade, mille abil robot saab informatsiooni teda ümbritseva keskkonna kohta. Sensorid võimaldavad robotitel näha, tunda puudutust, kuulda ja reageerida vastavalt saadud informatsioonile. Need oskused võimaldavad robotites kasutada keerulisi algoritme, mis vajavad pidevat tagasisidet robotit ümbritsevast keskkonnast.[19]
Robotid kasutavad ümbritseva maailma nägemiseks kaamerat, sonarit või laserit. Kindlate objektide tajumiseks kaameraga kasutatakse videotöötlustarkvara. Kaamerast saadud pilti võrreldakse ideaalse kujutlusega, millele lisatakse teatud määramatuse piirid. Kui pilt mahub piiridesse, siis võib robot eeldada, et tegemist on otsitava esemega.[19]
Kuulmise jaoks kasutavad robotid mikrofoni, saadud signaali puhastamiseks mürast kasutatakse digitaalset signaalitöötlust ja selle sünteesimiseks kõnetuvastustarkvara.[19]
Näiteid humanoidrobotitest
Aldebaran Nao
Aldebaran Nao on programmeeritav, 58 cm kõrge humanoidrobot, mida arendab Prantsusmaa firma Aldebaran Robotics. Naod on arendatud alates 2004. aastast kui käivitati projekt Nao. 2007. aastal vahetas Nao välja Sony Aibo robotkoera jalgpallurina võistlusel Robocup Standard Platform League. Robocupi eesmärgiks on arendada robotite jalgpall sellisele tasemele, et aastal 2050 alistada robotite abiga parim inimestest koosnev võistkond. [20][21]
Tehnilised andmed
2011. aasta Aldebaran Nao tehnilised andmed:
| Pikkus | 58 cm |
| Kaal | 4,3 kg |
| Aku kestvus | 60 minutit (aktiivne liikumine), 90 minutit (tavakasutuses) |
| Liikumise vabadusastmed | 21 kuni 25 |
| Protsessor | Intel Atom @ 1,6 GHz |
| Muutmälu | 1 GB |
| Sisseehitatud operatsioonisüsteem | Linux |
| Toetatavad programmeerimiskeeled | C++, Python, Java, MATLAB, Urbi, C, .Net |
| Nägemine | Kaks HD 1280x960 kaamerat |
| Ühenduvus | Ethernet, Wi-Fi |
Lisaks suudab Nao rääkida ja aru saada inglise, prantsuse, hispaania, saksa, itaalia, hiina, jaapani ja korea keelest. [20]
ASIMO
ASIMO (Advanced Step in Innovative Mobility) on Honda poolt disainitud ja arendatud humanoidrobot, mida tutvustati maailmale 2000. aasta oktoobris. ASIMO loodi eesmärgiga, et temast saaks tulevikus multifunktsionaalne abiline inimestele.[8] Asimol on olnud 3 suuremat uuendust: 2002. aastal sai ASIMO uut tehisintellekti sisaldava tarkvara, mis võimaldas tal liikuda vastavalt teda ümbritsevate inimeste osutustele. Ta sai ka näotuvastustarkvara ja hääletuvastustarkvara. [22] 2005. aastal sai ASIMO juurde oskuse kanda käes asju ja liigutada neid ühest kohast teise. Lisaks oskas ASIMO suruda inimesega kätt, lugedes enne inimese liigutustelt välja, et temaga soovitakse kätt suruda ja kõndida inimesega samas tempos, samal ajal temast käest kinni hoides. [23] 2007. aasta ASIMO oskab juba koos teiste ASIMOtega koostööd teha, vahetades üle juhtmevaba võrgu sõnumeid. Lisaks oskab ta lasta mööda läheneva inimese ja ka minna iseseisvalt laadimispunkti kui ta aku hakkab tühjenema. [24] 2011. aasta ASIMO aku peab vastu 1 tunni jooksmist ja kõndimist, ta on 6 kg kergem ja suudab joosta kiirusega kuni 9 km/h (2005. aasta mudel suutis joosta kiirusega kuni 6 km/h). [25]
Tehnilised andmed
| Pikkus | 130 cm |
| Kaal | 48 kg |
| Aku kestvus | 60 minutit (jooksmine/kõndimine) |
| Liikumise vabadusastmed | 57 |
| Jooksmise kiirus | 9 km/h |
Viited
- ↑ 1,0 1,1 REEM-A
- ↑ What Is A Humanoid Robot?
- ↑ Science Diction: The Origin Of The Word 'Robot'
- ↑ Robotics Part I: From Control to Learning Model-based Control
- ↑ David A. Mindell. Between Human and Machine: Feedback, Control, and Computing before Cybernetics (Johns Hopkins Studies in the History of Technology), The Johns Hopkins University Press, 2002
- ↑ WABOT -WAseda roBOT
- ↑ 7,0 7,1 Historical Android Projects
- ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 Honda Worldwide | Asimo | History
- ↑ QRIO of SONY
- ↑ HOAP-3
- ↑ Actroid
- ↑ Wakamaru Bot at Your Service
- ↑ 7. mail avatakse TTÜ uus IT maja: tutvuda saab uute arvuti- ja robotsüsteemidega
- ↑ What is Project Nao
- ↑ Nao – Intelligent Materials and Systems Lab
- ↑ TOSY TOPIO – Table Tennis Playing Robot
- ↑ Robonaut
- ↑ How to Make a Robot Dance
- ↑ 19,0 19,1 19,2 Robotic Sensing Devices
- ↑ 20,0 20,1 Nao H25
- ↑ Standard Platform League
- ↑ Honda 2002 Evolution of ASIMO
- ↑ Honda 2005 Evolution of ASIMO
- ↑ Honda 2007 Evolution of ASIMO
- ↑ 25,0 25,1 Honda Unveils All-new ASIMO with Significant Advancements