Robotika és Gyártásautomatizálás

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 „A GÉPÉSZETI ÉS INFORMATIKAI ÁGAZATOK DUÁLIS ÉS MODULÁRIS KÉPZÉSEINEK KIALAKÍTÁSA A PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEMEN „

Kovács György

Robotika és Gyártásautomatizálás

Pécs 2015

A tananyag a TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 azonosító számú, „A gépészeti és informatikai ágazatok duális és moduláris képzéseinek kialakítása a Pécsi Tudományegyetemen” című projekt keretében valósul meg.

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 „A GÉPÉSZETI ÉS INFORMATIKAI ÁGAZATOK DUÁLIS ÉS MODULÁRIS KÉPZÉSEINEK KIALAKÍTÁSA A PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEMEN „

Robotika és Gyártásautomatizálás

Szerző: Kovács György Szakmai lektor: Nacsa János Nyelvi lektor: Veres Mária

Kiadó neve Kiadó címe

Felelős kiadó:

ISBN szám

Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kar Pécs, 2015 © Kovács György

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 „A GÉPÉSZETI ÉS INFORMATIKAI ÁGAZATOK DUÁLIS ÉS MODULÁRIS KÉPZÉSEINEK KIALAKÍTÁSA A PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEMEN „

TARTALOMJEGYZÉK 1.

A robotika rövid, részleges története, előzményei – néhány illusztrációval ...................... 7

2.

ROBOTIKA...................................................................................................................... 9 NÉHÁNY FONTOS MEGÁLLAPÍTÁS A ROBOTOKRÓL, ÉS NÉHÁNY FONTOS LÉPÉS A FEJLŐDÉSÜKBEN .......................................................................................................................................... 9 RENDSZERBEN ALKALMAZOTT, INTEGRÁLT ROBOTFELHASZNÁLÁS ..........................................10 ROBOTTÖRVÉNYEK .............................................................................................................15 ROBOTOK AZ IRODALOMBAN ÉS A MOZIBAN ..........................................................................16 ROBOTOK ..........................................................................................................................17 ROBOTKAROK JELLEMZŐI ....................................................................................................22 ROBOTTÍPUSOK ÉS ALKALMAZÁSAIK, ROBOTKATEGÓRIÁK MINTAPÉLDÁKKAL ...........................27 NÉHÁNY TOVÁBBI ROBOT ISMERTETÉSE KÉPEKKEL, ADATOKKAL ............................................32 NÉHÁNY TOVÁBBI ROBOT ....................................................................................................36

3.

A da Vinci operáló robot ................................................................................................ 44

4.

Swarmok – együttműködő, sokelemű robotcsapat......................................................... 46 EMBERSZERŰ HELYVÁLTOZTATÁS ROBOTIKÁJA .....................................................................48 VISELKEDÉSALAPÚ ROBOTIKA ..............................................................................................50

5.

Az ipari robotok kézikönyve 1., 2., 3. ............................................................................. 53

6.

Egy különleges, intelligens rendszer.............................................................................. 59

7.

Szociális, jogi és egyéb szempontok ............................................................................. 63

8.

Zárszó – Összefoglalás helyett ...................................................................................... 66

9.

Irodalomjegyzék ............................................................................................................ 67

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 „A GÉPÉSZETI ÉS INFORMATIKAI ÁGAZATOK DUÁLIS ÉS MODULÁRIS KÉPZÉSEINEK KIALAKÍTÁSA A PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEMEN „

TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE 1. NÉHÁNY MELFA ROBOT ADATAI 2. NÉHÁNY ABB ROBOT ADATAI

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 „A GÉPÉSZETI ÉS INFORMATIKAI ÁGAZATOK DUÁLIS ÉS MODULÁRIS KÉPZÉSEINEK KIALAKÍTÁSA A PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEMEN „

ÁBRÁK JEGYZÉKE 1. ÁBRA AZ ORLOJ, A PRÁGAI ÓRA.................................................................................................... 7 2. ÁBRA A MÜNCHENI RÉGI VÁROSHÁZA ÓRÁJA .................................................................................... 7 3. ÁBRA A TÖRÖK – KEMPELEN SAKKOZÓ GÉPE, BENNE ÜL A TÖRPE............................................................. 8 4. ÁBRA BROOKS-SÉMA ...............................................................................................................11 5. ÁBRA BROOKS-ARCHITEKTÚRA ....................................................................................................11 6. ÁBRA GENGHIS-ROVAR ............................................................................................................12 7. ÁBRA ROBOTOK INTELLIGENCIÁJA ................................................................................................14 8. ÁBRA R–2 ROBOT A STARWARSBAN.............................................................................................16 9. ÁBRA C–3PO ROBOT A STAR WARSBAN ........................................................................................16 10. ÁBRA EGY KLASSZIKUS ROBOTARCHITEKTÚRA ....................................................................19 11. ÁBRA EGY KÜLÖNLEGES MEGFOGÓ ....................................................................................20 12. ÁBRA LÉZERES HEGESZTÉS ................................................................................................20 13. ÁBRA MEGFIGYELÉS, JAVÍTÁS AZ ŰRBEN ............................................................................21 14. ÁBRA EGY ELÉG BONYOLULT ÉS FEJLETT MEGOLDÁS AZ EMBER UTÁNZÁSÁRA .......................21 15. ÁBRA PONTHEGESZTŐ VÉGEFFEKTOR ................................................................................21 16. ÁBRA EGY KLASSZIKUS MEGFOGÓ .....................................................................................21 17. ÁBRA DERÉKSZÖGŰ KOORDINÁTÁS KAR .............................................................................22 18. ÁBRA HENGERKOORDINÁTÁS KAR ......................................................................................22 19. ÁBRA GÖMBKOORDINÁTÁS KAR .........................................................................................23 20. ÁBRA SCARA (SELECTIVE COMPLIANCE ASSEMBLY ROBOT ARM).......................................23 21. ÁBRA HUMANOID KAR........................................................................................................23 22. ÁBRA IPARI ROBOT ............................................................................................................27 23. ÁBRA ANDROIDOK.............................................................................................................28 24. ÁBRA ANIMAT ...................................................................................................................28 25. ÁBRA AIBO, A JÁTÉKOS KUTYA ...........................................................................................28 26. ÁBRA ÖNÁLLÓ HOLD-JÁRÓ (MARS-JÁRÓ) ............................................................................29 27. ÁBRA KISHMET .................................................................................................................30 28. ÁBRA ASIMO .....................................................................................................................30 29. ÁBRA NANOROBOT ...........................................................................................................31 30. ÁBRA NANOROBOT ...........................................................................................................31 31. ÁBRA NANOROBOT ...........................................................................................................31 32. ÁBRA NANOROBOT ...........................................................................................................31 33. ÁBRA ERŐ- ÉS NYOMATÉKADATOK .....................................................................................33 34. ÁBRA FANUC S–430IF ROBOT ...........................................................................................34 35. ÁBRA KÜLÖNLEGES TRIPOD ROBOT ....................................................................................34 36. ÁBRA HEXAPOD MARÓGÉPEKHEZ .......................................................................................34 37. ÁBRA KÜLÖNLEGES HEXAPOD ROBOT.................................................................................35

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0009 „A GÉPÉSZETI ÉS INFORMATIKAI ÁGAZATOK DUÁLIS ÉS MODULÁRIS KÉPZÉSEINEK KIALAKÍTÁSA A PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEMEN „

38. ÁBRA HEXAPOD ................................................................................................................35 39. ÁBRA KÜLÖNLEGES ROBOT ...............................................................................................35 40. ÁBRA HEXAPOD MARÓGÉPEKHEZ .......................................................................................35 41. ÁBRA KÜLÖNLEGES ROBOT ...............................................................................................35 42. ÁBRA MELFA ROBOT .........................................................................................................36 43. ÁBRA ABB IRB 360 FLEXPICKER PÓKROBOT ......................................................................39 44. ÁBRA ABB IRB 1520ID ÍVHEGESZTŐ .................................................................................39 45. ÁBRA ABB IRB 120 ..........................................................................................................40 46. ÁBRA ABB IRB 7600 ........................................................................................................40 47. ÁBRA ABB YUMI – A KÉTKARÚ, EMBERBARÁT ROBOT ..........................................................40 48. ÁBRA EGY IMPRESSZÍV AUTÓIPARI ALKALMAZÁS ..................................................................42 49. ÁBRA BAXTER, AZ EMBER FORMÁJÚ ROBOT, KÉPES FIGYELNI A MUNKATÁRSAIRA ..................42 50. ÁBRA KAWASAKI – KOLBÁSZ-ELŐKÉSZÍTÉS FÜSTÖLÉSRE ..................................................43 51. ÁBRA KAWASAKI – LEMEZHAJLÍTÁS .................................................................................43 52. ÁBRA KAWASAKI – HEGESZTÉS .......................................................................................43 53. ÁBRA KAWASAKI – SZERELÉS – ELEKTROMOS ALKATRÉSZEK ............................................43 54. ÁBRA DA VINCI ROBOT, BAL OLDALON AZ ORVOS HELYE, JOBB OLDALON A PÁCIENSÉ ............44 55. ÁBRA DA VINCI ROBOT, BAL OLDALON AZ ORVOS, JOBB OLDALON A PÁCIENS ........................44 56. ÁBRA DA VINCI ROBOT, JOBB OLDALON A PÁCIENS ..............................................................45 57. ÁBRA A JOBB OLDALON A PÁCIENS HELYE ..........................................................................45 58. ÁBRA SWARMOK ...............................................................................................................49 59. ÁBRA SWARMOK ...............................................................................................................49 60. ÁBRA SWARMOK ...............................................................................................................49 61. ÁBRA SWARM ...................................................................................................................49 62. ÁBRA HUMANOID SWARMOK ..............................................................................................50 63. ÁBRA CYBER DEVICE IRÁNYÍTÁSA A VIRTUÁLIS VALÓSÁGBÓL................................................60 64. ÁBRA ROBOTOK KOLLABORÁCIÓJA .....................................................................................60

1. A robotika rövid, részleges története, előzményei – néhány illusztrációval  Ancient Greeks – már a régi görögök… szokás mondani, bármiről is van szó: itt természetesen igaz, mert már a régi görögök és rómaiak is készítettek robotszerű mechanizmusokat és vízzel hajtott játékokat.  Al-Jazari, a 12–13. század, a középkor arab tudósa, igen sok mindenhez értett, és ő a szerzője a következő, angolra lefordított könyvnek: –

Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices, 1206

–

Abū al-'Iz Ibn Ismā'īl ibn al-Razāz al-Jazarī (1136–1206) (Arabic: ) ‫أَبُو اَ ْل ِع ِز بْنُ إسْما ِعي ِل‬ ‫بْنُ الرِّزاز الجزري‬‎**an Iraqi polymath: a scholar, inventor, mechanical engineer, craftsman, artist, mathematician and astronomer from Al-Jazira, Mesopotamia.

 Leonardo da Vinci, a reneszánsz zseni, számtalan robotszerű berendezés terveit és leírását készítette el a 15. században.  Hazánk fia, Kempelen Farkas (1734-1804), legyőzhetetlen sakkautomatát készített, amelynek rejtélyét – miután a gép megsemmisült – csak sokára fejtették meg, és a megfejtés ma sem mindenkinek teljesen meggyőző, lásd a 42 ábrát. Egy törpe sakkbajnok, akit Kempelen valahol Itáliában vásárolt ki a börtönből, ül tükrök között, hogy őt ne lássák, de ő láthassa a sakktáblát, és mozgathassa a pantográf másolószerű robotmechanizmussal a „török”-öt, aki a bábukat a megfelelő helyre teszi. Kempelen gépét számos magyar uralkodó is megcsodálta működés közben, sőt egyesek játszottak is ellene: Mária Terézia, (1717–1740–1780), II. József (1741– 1780–1790), II. Lipót (1747–1790–1792), I. Ferenc (1768–1792–1835).

1. ábra Az Orloj, a prágai óra

2. ábra A müncheni régi városháza órája

–7–

 A 18. századi Európában gyakori díszítések voltak a mozgó állatok, zenélő figurák stb., mind a robotika/manipulátorok alapelveivel.  Ugyancsak robotelődnek tekinthetők az időnként igencsak régi, a toronyórákat díszítő mozgó figurák, pl. Prága (1410), zodiákus óra az apostolokkal, München, bonyolult, mozgó jelenetekkel stb.

2015.09.30.

14

3. ábra A török – Kempelen sakkozó gépe, benne ül a törpe

–8–

2. ROBOTIKA A manipulátorok mechanikus berendezések, amelyek vagy ugyanazokat a mozgássorozatokat ismétlik akárhányszor (pl. 2 adott alkatrész összeillesztése), vagy emberi kéz irányítja őket (pl. valaminek az elmozdítása veszélyes térben). A manipulátorok programja be van építve a mechanizmusba és változtatása csak bonyolult átalakításokkal lehetséges (pl. másik 2 alkatrész összerakása). Tipikus, noha kézzel hajtott manipulátor Kempelen masinája, avagy a bonyolult óraszerkezetek. Az iparban pl. az izzólámpagyártásban már sok évtizede nagyhatékonyságú manipulátorok működtek, amelyeket mostanában cserélnek le robotokra A Robot talán legegyszerűbb meghatározása: A robot egy (újra)-programozható manipulátor. Azaz, ugyanaz a berendezés sokféleképpen használható és az újabb felhasználáshoz csak programot kell cserélni, módosítani.

Néhány fontos megállapítás a robotokról, és néhány fontos lépés a fejlődésükben  A robot szót a cseh drámaíró, Karel Čapek népszerűsítette 1921-ben írt színművével. A mű témája az emberiség elembertelenedése egy technikai társadalomban. Rossum’s Universal Robots, RUR.  A szó maga szláv eredetű, pl. oroszul rabotaty = dolgozni, rabota = munka.  A szépirodalomban és a műszaki, technikai fogalomkörben is általában olyan eszközt, berendezést értenek roboton, amely az ember fizikai és/vagy szellemi munkájához hasonló tevékenységet végez.  A robot egy aktív mesterséges ágens, aminek környezete a teljes fizikai világ.  A robot teljes egészében ember készítette szerkezet.  Mozogni tud és több szabadságfokkal rendelkezik. A szabadságfok azt mutatja, hogy hány különböző irányba képes a robot mozogni. Minimálisan 3 az elvárható a gyakorlatban 5, 6 és 7 szabadságfok a leggyakoribb.  Tevékenységét részben vagy teljesen önállóan irányítja (autonóm).  A robotika két okból is kihívást jelentő terület: –

A robotoknak a fizikai világban kell tevékenykedniük, ami sokkal bonyolultabb, mint a legtöbb szimulált szoftvervilág.

–

Olyan hardvert (érzékelőket és beavatkozókat) igényel, amelyek valóban működnek.

 A mai robotika gyakorlatilag a mesterséges intelligencia valamennyi összetevőjét és alterületét alkalmazza. –9–

 Közvetlen elődök: manipulátorok, teleoperátorok, számjegyvezérlésű (NC) gépek. A teleoperátorok áttételeken keresztül valósították meg pl. a radioaktív anyagok mozgatását. Az 1950-es évek közepén/végén George Engelberger és George Devol fejlesztették ki az első hasznos ipari robotokat. Forgalmazásukra Engelberger megalapította az Unimation céget és elnyerte a „robotika atyja”címet. Az első robotdemonstráció alkalmából – természetesen – italt töltött egy üvegből egy pohárba. A szabadalmaztatás és az első ipari alkalmazás 1960-ban volt. Ez utóbbi a GM fröccsöntő üzemében, New Jerseyben.  Az első modern, mozgó robot a „Hopkins Beast” volt, ami az 1960-as évek elején épült a John Hopkins Egyetemen. Mintafelismerő hardverrel rendelkezett.

Rendszerben alkalmazott, integrált robotfelhasználás Magába foglaló architektúra  Rodney A. Brooks (Stanford, MIT) a robottervezés viselkedésalapú robotikai megközelítését ajánlotta, mert  Hagyományos intelligens robotrendszerekben az információfeldolgozás lassú, mert egymás után kell az alábbi feladatokat megoldani: érzékelés -> modellezés -> tervezés -> terv végrehajtás -> mozgásvezérlés  Brooks új információfeldolgozó architektúrája: –

kis részben hierarchikus

–

mindegyik komponens (alrendszer) önálló – ágensként (holon) működik

–

a modulok egymásra építhetők

–

nincs központi tervezés, mindegyik komponens a saját feladatát kezeli

(megjegyzés: a CE-re emlékeztet). A magába foglaló architektúra moduljai  Az érzékelést a mozgásvezérléssel összekötő információfeldolgozás nem soros kapcsolatú folyamatok eredménye, hanem a modulok párhuzamos, egyidejűleg zajló munkájának összessége.

– 10 –

Környezet manipulálása  Térképek kialakítása  Megismerés

Érzékelés Mozgásvezérlés

Tárgy elkerülése Mozgatás

4. ábra Brooks-séma

A magába foglaló architektúra egy alrendszerének sémája Brooks alapján  Az egyes részfeladatokat megvalósító alrendszerek önálló érzékelő- és beavatkozóképességűek és kapcsolatban állnak környezetükkel. Az alrendszerek serkentő, illetve gátló üzenetekkel tartják egymással a kapcsolatot (az élőlényekben működő alrendszerekhez hasonlóan).  A véges állapotú alrendszer (automata) egyszerű információ-feldolgozó kapacitású, például vektorösszegeket számít.

5. ábra Brooks-architektúra

A Brooks-architektúra alkalmazása, a Genghis-rovar, 1989  Az elvek helyességének az igazolására az egyik első sikeres példány a hatlábú, 35 cm hosszú, 25cm magas, 1kg tömegű Genghis nevű robot volt. Az információfeldolgozást és a vezérlést négy darab mikroprocesszor végezte. Ennek ma nincs sok jelentősége a mikroprocesszorok fejlődésének ismeretében.  A teljes működést 57 véges állapotú alrendszer biztosította. A robot a következő feladatokkal birkózott meg: –

felállás a tápfeszültség bekapcsolása után,

–

sétálás sima talajon, – 11 –

–

a láb átemelése ütközés esetén az akadályon,

–

az akadályok elkerülése a tapintók alapján,

–

egyensúly megtartása,

–

közeli mozgó tárgyak észlelése és követése.

6. ábra Genghis-rovar

 Az SRI International „Shakey”-je volt az első mozgórobot, amelyet mesterséges intelligencia kontrollált. Érzékelőkkel felszerelve és egy problémamegoldó program által vezérelve a robot tájékozódni tudott az SRI termeiben: felhasználva a környezetből érkező információkat, megfelelő útvonalat dolgozott ki – 1970.  Flakey: a környezetbe ágyazott automataelméleten alapuló robot, a Shakey utódja. Képes volt az SRI termeiben a navigálásra, megbízatások teljesítésére, sőt kérdések feltevésére is.  Rosenschein alap rendszerterve azon az elméleten alapul, hogy bármely véges állapotú gép megvalósítható egy olyan állapotregiszterrel, amelyhez egy olyan előrecsatoló áramkör csatlakozik, ami az állapotot aktualizálja az érzékelők bemeneteivel és az aktuális állapotnak a függvényében, és amihez tartozik egy másik olyan áramkör, ami a kimenetet számítja ki az állapotregiszter alapján.  1978 –Texas Instruments Inc – Speak &Spell – emberi hang első elektronikus verziója, amit chipen tároltak. Megjegyezzük, hogy Kempelen Farkasnak nem a sakkozó gép volt a fő műszaki alkotása, hanem hangszintetizátort készített emberi hang előállítására. Még három kiemelni való a nagyon nagy választékból:  Willian Grey Walter, intelligens robot, fényt keres, egy nagyon korai kísérlet, 1948.  AI mint fogalom – Darthmouth, konferencia, 1956. Itt határozták meg, hogy mit kell és lehet mesterséges intelligenciának tekinteni, és, hogy ez a robotika legfontosabb összetevője lesz.  Az első emberszerű, humanoid robot, Waseda University, Japán, 1973. – 12 –

A robotoknak általában 3 generációját definiáljuk 1.generációs robotok: 1960-as évek, csak mozgatásra kifejlesztve. 2.generációs robotok (ipar): 1970-es évek, érzékelőkkel vizsgálják környezetüket, tevékenységüket ezek hatására képesek megváltoztatni. 3.generációs robotok (kutatás): jelfeldolgozás, információ kiválasztása, kombinálása. Megjelennek az önálló viselkedési algoritmusok és döntési rendszerek. Ezekhez már legalább optikai érzékelők szükségesek.

A robotok sok szempont szerint csoportosíthatók:  intelligenciaszint,  külső megjelenés (robotkarok, mobil robotok),  pályavezérlés típusa,  alkalmazási területek.

Megkülönböztetjük a következő fajta robotokat:  mobil (androidok, animatok, ember nélküli járművek, szórakoztatórobotok, általános autonóm robotok, focizó robotok),  statikus (háztartási és ipari robotok, robotkarok, orvosi robotok),  különleges robotok (mikrorobot, hexapod, tripod, tenger alatti, űrben dolgozó),  nanorobotok (a fizika és, kémia határán). A következő ábra egy minőségi képet ad a különféle robotok bonyolultságára és intelligenciaigényére vonatkozóan. Látszik, hogy a háztartási robotok a legegyszerűbbek, mechanikailag és szoftverben is, míg pl. a cyborgok a legbonyolultabbak minden szempontból. A nanorobotokról még nincs igazi tapasztalat, így helyük erősen vitatható. Jelenleg több mint 10 millió robot működik a világon, legnagyobb részük az iparban, de a fejlődési trendek a háztartási, orvosi és játszórobotok nagyon gyors előretörését prognosztizálják.

– 13 –

Szoftver bonyolultság

Bonyolultság Cyborgok Mesterséges intelligencia

Kémia Fizika Orvostudomány

Nanorobotok

2015.10.01.

Szórakoztató robotok Háztartási Robotok

Egyéb autonom robotok

Animatok

Vezető Nélküli járművek

Ipari robotok

Kézi manipulátorok

7. ábra Robotok intelligenciája

Mechanikai bonyolultság 9

Érdekes pl., hogy ma a robotok labdarúgó-világbajnokságát évente megrendezik. A csapatok egyforma, 5–10 cm élhosszúságú kocka alakú, kerekeken vagy görgőkön haladó játékosokból állnak, csak a festésük és a belső felépítésük eltérő. A festés alapján ismerik fel a kamerák szoftverjei a hovatartozást. A játék egy nagyméretű csocsóasztalszerűségen történik pingponglabda méretű golyóval, és a kockák kergetik a golyót, amíg gólt nem érnek el. Van 3, 4, 5, 6 és 7 tagú csapat, ezeknek külön-külön rendezik a bajnokságot. A lényeg az, hogy a plafonra szerelt kamerák felismerik a csapatok játékosait, azt pedig az algoritmusok tudják, hogy mikor kell védekezni és mikor támadni, vagy éppen taktikai szabálytalanságot elkövetni. A leolvasó, helyzetértékelő és a végrehajtást vezérlő programok a számítógépekben laknak, a játékosok csak minimális intelligenciát visznek magukkal. A játékosok mozgatása, gyorsulása, lassulási képessége nagyban hozzájárul az esetleges sikerhez. A focikutatás célja pedig az, hogy 2050-re humanoid, két lábon járó (futó) robotok játsszanak az emberek ellen. Ma még eléggé hihetetlen, ha arra gondolunk, hogy a két lábon járás még nincs stabilan megoldva a robotvilágban. Igaz, hogy harminc éve, mesterséges intelligencia ide vagy oda, kevesen hitték, hogy valaha egy program megverheti sakkban a világbajnokot, pedig ez történt az IBM Deep Blue– Kaszparov-meccsen 1997-ben, azaz közel 20 éve. Mivel a növekvő intelligenciájú robotok a könyvekben és filmekben is gyakran alkotóik ellen támadtak, sokan féltek attól, hogy mi minden történhet: így különféle törvényeket fogalmaztak meg az emberek és robotok kapcsolatáról.

– 14 –

Robottörvények Isaac Asimov, a jeles író, a következő alapszabályokat határozta meg 1940-ben: 

A robot nem árthat az embernek, és nem nézheti tétlenül, ha az embert veszély fenyegeti.



A robot engedelmeskedni tartozik az emberek parancsainak, kivéve, ha ezek a parancsok az első törvénybe ütköznek.



A robot köteles megvédeni magát mindaddig, amíg ez nem ütközik az első vagy a második törvénybe.

Néhány baleset kérdéseket vetett fel: elegendők/megfelelők-e Asimov szabályai? Talán nem, ezt elég sok baleset igazolja, amelyek közül hármat választottunk ki:  2007-ben – szoftverhiba miatt egy dél-afrikai katonai lőgyakorlaton egy Oerlikon GDF–005 robotágyú megölt 9 katonát és megsebesített 14-et.  Egy Dvorak típusú robot fűnyíró gép megölt egy dán munkást.  Egy kőgyűjtő robot majdnem leszedte egy svéd munkás fejét. A cég 25 000 korona büntetést fizetett. A balesetek újfajta felelősség kérdéseit is felvetik. Ki a felelős, ha baj történik: a gyártó, a programozó, a vevő, az eladó a felhasználó stb. Erre még visszatérünk. Mark Tilden, kaliforniai professzor a robotok védelmére kelt, és az alábbi szabályokat tette közzé: tekintettel arra, hogy csak a robotokról szól, aligha vehető tejesen komolyan, de érdekes.  A robotnak minden körülmények között meg kell védenie magát  A robot köteles a forrásait beszerezni és fenntartani.  A robot állandóan köteles jobb forrásokat keresni. Az alábbiakban kompromisszumos, de kissé bonyolult szabályok találhatók Yueh-Hsuan Weng, Chien-Hsun Chen és Chuen-Tsai Sun tollából:  Állandóan képesnek kell lennünk az ember–robot interakciót értékelni, és reagálni a való világ bonyolult körülményeire.  Azonnali defenzív reakciókra van szükségünk a nyelvi alapú és az autonómiából fakadó félreértések kockázatának csökkentésére.  Egy explicit (határozott) interakciós szabályrendszerre és jogi keretekre van szükségünk, melyeket minden újgenerációs robotra használhatunk.

– 15 –

Robotok az irodalomban és a moziban Az írókat és filmeseket mindig foglalkoztatta az emberfeletti, a különleges, a másképp gondolkodó és működő, de mégis emberre hasonlító, esetleg megelevenedő lények. Sőt az emberre nem hasonlító intelligens lények is sokat szerepelnek pl. Čapek: Harc a szalamandrákkal, H. G. Wells: Óriások világa (Istenek eledele címen is megjelent) stb. Két kedvenc robotom a Csillagok háborúja c. filmben kapott jelentős szerepet  C–3PO (röviden Threepio) George Lucas Csillagok háborúja c. film android szereplője. A sorozat két droid-főszereplőjének egyike. Magasság: 1,7 méter. Mozgás: szervomotoros végtagok. R–2 típus: R–2 Asztrorobot (Ipari automatakartell). Magasság: 1 méter. Mozgás: szervomotor hajtotta görgős lábak.

8. ábra R–2 robot a StarWarsban

9. ábra C–3PO robot a Star Warsban

A két, együtt szereplő robotot képességeik és tudásuk alapján azonos szintű humanoidnak lehetne nevezni, pedig vannak még alapvető különbségek köztük. Az egyik két lábon jár és sok nyelven (100 felett) beszél, emberi kinézetű. A másik, mintha gurulna és beszéd helyett füttyszavakat hallat. Ennek ellenére kitűnően értik egymást és azonos szinten gondolkodnak és tevékenykednek. Néhány megelevenedett játék, szobor és hasonló, amelyek bizonyos, vagy más tekintetben robotszerűek: Pygmalion, Coppelia, Gólem, Pinocchio, avagy a Star Wars robotjai (C–3PO és R–2), vagy a Robotzsarué, a fából faragott királyfi stb. A robotokkal foglalkozó filmeket nem is ismertetjük, az irodalomra végtelen sok példát lehet találni, most csak néhány irodalmi művet sorolunk fel, mindegyiknek a lényege a megelevenedett, életre kelt robot:

– 16 –

 Jack Williamson: The Humanoids, 1963 Invasion of the robots, 1963, kisregények  Isaac Asimov: Satisfaction Guaranteed  Henry Kuttnar: Piggy Bank  Jack Williamson: With Folded Hands  Richard Matheson: Brother to the Machine  Robert Bloch: Almost Human  Lester del Rey: Into Thy Hands  Eric Frank Russel: Boomerang The coming of the robots, 1963, gyűjteményes kötet  Otto Binder: I, robot, 1938  Lester del Ley: Helen o’Loy, 1938  John Wyndham: The Lost Machine, 1932  Isaac Asimov: Runaround, 1942  Clifford D. Simak: Earth For Inspiration, 1941  Peter Phillips: Lost Memory, 1952  Harl Vincent: Rex, 1934  F. Orlin Tremaine: True Confession, 1939  Raymond Z. Gallun? Derelict, 1935  Michael Fischer: Misfit, 1935

Robotok Miután már sok mindent tudunk a robotokról, érdemes őket egy kicsit szisztematikusan is szemügyre venni.

A robotosított rendszerek általános, klasszikus struktúrája  A robotok két fő része –

a manipulátor, amely magába foglalja a végeffektorokat, a robot „kezeit”, az érzékelőket, a pneumatikus, hidraulikus vagy elektromos meghajtó berendezést,

–

és a robotirányító számítógép, amely magába foglalja a vezérlőberendezést, a vezérlési algoritmusokat.

–

A korszerű robotok vezérlését megfelelő, több mikroprocesszorból álló, hierarchikus felépítésű vezérlőberendezések végzik. Feladatuk az érzékelőkből időkülönbséggel érkező adatok összeillesztése, a műveletek időzítése, szinkronizálása. A vezérlés felső szintjén történik – koordinátatranszformációk és egyéb műveletek segítségével – a robot „durva” beállítása, és az egész tevékenység koordinálása. Alsóbb szinten a pontosabb beállítás, a pályagörbék, – 17 –

az erő és a sebesség meghatározása, a legalsó szinten az elemi műveletek irányítása. –

Az érzékelők információi a hierarchia különböző szintjein lépnek be, s úgy módosítják az utasításokat, hogy az előre nem látható körülmények ne akadályozzák a feladat megoldását. Intelligencia.

–

A robotmanipulátor feladata, hogy az effektort egy meghatározott célhelyzetbe, orientációba juttassa.

 Effektor (megfogó vagy szerszám) –

A belső érzékelők feladata az ízületek pillanatnyi jellemzőinek mérése, az erőforrások monitorozása, a mért adatok továbbítása.

–

A munkatérben elhelyezkedő tárgyakat két osztályba soroljuk: céltárgyak és akadályok.

–

A vezérlés robotprogrammal történik (berendezések működésének koordinálása, feladat-végrehajtás ütemezése, eseményfüggő lejátszás, érzékelés révén történő koordinátameghatározás).

 Pályavezérlés –

Pontról pontra vezérlés (a pálya bizonyos pontjai vannak megadva).

–

Folyamatos pályavezérlés (a pontok között interpolációt hajt végre).

 A hajtás (motorok és áttételek egysége) lehet –

elektromos,

–

hidraulikus,

–

pneumatikus.

 Minden ízülethez önálló hajtás tartozik, –

ez a hajtáslánc (energiaközvetítés).

–

A motor fordulatszámát, nyomatékát a hajtott elem követelményeihez kell illeszteni

–

Segítségével el lehet távolítani a motort a robotmanipulátor megfogójának közeléből.

 A hajtásláncra vonatkozókövetelmények: –

Előírt kinematikai kapcsolat megvalósítása.

–

Rendelkezés az előírt teherbírással.

–

Kis tömegű szerkezet. –

Az energia jó hatásfokkal való eljuttatása a célhelyzetbe.

– 18 –

10. ábra Egy klasszikus robotarchitektúra

Statikus robotkarok, manipulátorok, megfogók, robotkezek A robotok talán legfontosabb része az EOAT (End of Arm Tooling) (kar–vég szerszám). A megfogó egy fizikai interfész, amely egy alkalmazást hajt végre. A robotkezek típusai:  

vacuum grippers, pneumatic grippers,

vákuumos pneumatikus



hydraulic grippers,

hidraulikus



and servo-electric grippers.

szervo-elekromos.

Vacuum Grippers, vákumos megfogók: Gyártáshoz szabvány volt, mert a legrugalmasabb. Gumi- vagy poliuretán csővel, zárt cellájú gumiréteggel. Sűrített levegő  vákuum mindig rendelkezésre áll. Pneumatic Grippers, pneumatikus megfogók: A legnépszerűbb – kicsi, könnyű, erős, könnyen beépíthető. Nyitott vagy zárt – „bang bang”-ként hangzik, ahogy a fém a fémen csattan.

– 19 –

Hydraulic Grippers, hidraulikus megfogók: A legerősebbek > 2000 psi (N/m2). Veszélyes lehet: összetörhetik a végszerszámot. Kellemetlen lehet: pumpák olaját folyatva koszolhatnak. Servo-Electric Grippers, szervo-elektromos megfogók: Könnyen vezérelhetők – ezért népszerűek. Rugalmasan változó erőket biztosít az elektromos irányítás. Kódadók segítségével detektálja és azonosítja a felvett objektumot. Legtisztább, legolcsóbb (nincs olaj- és levegőcső, nincs szennyezés). Az automatizálási folyamatokhoz figyelembe kell venni a kezelendő alkatrészeket és a megfelelő robotkezet kell választani és integrálni az ipari rendszerekbe. A robotfogást (prehension) vizsgálva négy alapvető robotmegfogási eljárás van: - Impactive – Ütközéses: direkt kapcsolat a megfogott tárggyal (pl. fém alkatrészek). - Ingressive – Behatoló: tűkkel beleszúrva az anyagba (pl. bőr esetén). - Astrictive – Szívó-tapadó: vákuummal vagy más módon kiszíva az anyagot (pl. levegőt) a megfogó és a tárgy közül) . - Contigutive – Közvetlen adhéziós, tapadó: pl. ragasztás, fagyasztás.

Néhány példa a megfogókra – kommentek nem szükségesek, minden kép magáért beszél.

12. ábra Lézeres hegesztés

11. ábra Egy különleges megfogó

– 20 –

13. ábra Megfigyelés, javítás az űrben 15. ábra Ponthegesztő végeffektor

16. ábra Egy klasszikus megfogó

14. ábra Egy elég bonyolult és fejlett megoldás az ember utánzására

– 21 –

Robotkarok jellemzői Néhány alapfogalom: Munkatér (azon pontok halmaza, ahova a robotkar az effektor szerszámközéppontját/programozhatósági pontját eljuttathatja) Mobilitás-fok (ízületek száma) 3, 4, 5, 6 vagy akár 7 is lehet Pontosság (elméleti és elért pozíció közti eltérés vektor formájában megadva) 

Ismétlési pontosság Precízió (különböző irányokban milyen távolságra helyezkednek el a különböző rácspontok, azaz azok a legközelebbi szomszédos pontok, amelyekbe a karrendszer programozhatósági pontja eljuttatható) Terhelhetőség (kg) Maximális sebesség (effektornál) Maximális gyorsulás (effektornál) Azt, hogy a robotkar a tér mely pontjaiba tud eljutni, alapvetően az első három ízület mozgáslehetősége határozza meg, a további ízületek az effektor finompozicionálását és orientációjának beállítását végzik.

Statikus robotkarok, manipulátorok 

Derékszögű koordinátás kar –



Az első három ízület egymásra merőleges irányokban transzlációs mozgást végez. Hengerkoordinátás kar

–

Az első, csavaró ízület függőleges tengely körüli forgást biztosít, a második és harmadik transzlációs ízület függőleges, illetve vízszintes irányú mozgást végez.

17. ábra Derékszögű koordinátás kar

18. ábra Hengerkoordinátás kar

– 22 –



Gömbkoordinátás kar –

Az első ízület a törzs csavaró mozgását, a második az előzőre merőleges síkban a kar billentő mozgását, a harmadik, transzlációs ízület az alkar ki-be irányokba történő mozgását biztosítja.



SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) –

Az első három, függőleges tengelyű ízület, az első és a második, billentő ízület a kart vízszintes síkban forgatja, a harmadik, transzlációs ízület a megfogót emeli, illetve süllyeszti.

19. ábra Gömbkoordinátás kar



20. ábra SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Humanoid kartípus – Ez utánozza a legjobban az emberi kar jellemzőit. –

A törzs beállítását csavaró, a felkar és az alkar pozicionálását egymással párhuzamos tengelyű billentő ízületek biztosítják. Legszélesebb körben alkalmazott robotkar.

21. ábra Humanoid kar

– 23 –

Kartagok 

Az emberi karra emlékeztető robotkar (soros manipulátor) ízületekkel egymáshoz kapcsolt kartagok sorozatából áll. Az i-edik kartag egy Kartag (Ki, Di) paraméterhalmazzal írható le, ahol Ki a kinematikai paraméterek részhalmaza, Di a dinamikai paraméterek részhalmaza. –

A Ki paraméterhalmaz tartalmazza többek között a kartaghoz rendelt lokális koordinátákat, a kartag irányvektorának jellemzőit, az ízületi tengelyek egységvektorait, a kartagok sebesség- és gyorsulásjellemzőit.

–

A Di paraméterhalmaz tartalmazza a kartag tömegét, tehetetlenségi nyomatékait.

Robotmanipulátorok modellezésének matematikai alapjai 

Egy manipulátorkar n merev kartagból áll. A manipulátor kartagok valamely bázisrendszeréhez viszonyított helyzetének és orientációjának jellemzésére mátrixalgebrai megközelítést alkalmazunk. Így a mozgás leírása az ízületekhez rendelt koordinátarendszerek és a báziskoordináta-rendszer közötti transzformációs kapcsolat segítségével történik. Homogén transzformációkat alkalmazunk.



Legyen B báziskoordináta-rendszer x, y, z egységvektorokkal. A v=x.vx+y.vy+z.vz helyvektor leírja az L lokális koordinátarendszer OL origóját a bázis OB origójához képest.



A bázis (rögzített) és a lokális (mozgó) koordinátarendszerek:

e3

z y

OB OL

x

e2 e1

A bázis x, y, z tengelye körül  szöggel végzett elemi forgatások homogén transzformációs mátrixai:

– 24 –

Céltárgyak és akadályok modellezése 

Az objektumok felületét síklapokkal közelítjük. Az így kapott csúcsokat valamilyen sorrendben indexszel azonosítjuk, majd meghatározzuk a csúcspontok homogén koordinátás leírásait. Ha a modellezés során n számú csúcsot használunk, akkor a leíró vektorokat 4xn méretű mátrixba foglaljuk:



Céltárgyak esetében a leírás részletességét nagyobbra választjuk. Ha a céltárgyat egyik pozícióból a másikba szeretnénk eljuttatni, a manipuláció leírására homogén transzformációs mátrixot (T) használunk.



A mozgatás előtti és utáni objektummodell kapcsolatát a következő egyenlet jellemzi: Céltárgy (új helyzet) = T* Céltárgy (kiinduló helyzet).

Robotok mobilitása Helyhez nem kötött: mobil robotok akutatók segédeszközeiként funkcionálnak: 

ember számára megközelíthetetlen helyeket keresnek fel



folyamatos információgyűjtést végeznek



komplex problémák megoldására tervezik őket.

Mobil robottípusok Kerekes robotok (három-, négy- vagy hatkerekű). Járó robotok lépegető típus (vízszintes terepen) mászó típus (meredek falakon). Hogyan lehet eljuttatni a robotot az adott helyről a célpozícióba anélkül, hogy a robot akadályokba ütközne? –

durva pályatervezés (főbb sarokpontok)

–

finom pályatervezés (két sarokpont között)

–

trajektória tervezés (időbeli ütemezéssel) •

valós időben történő és egylépéses look ahead pályatervezés – 25 –

A pályabejárás vagy navigáció során a megtervezett pályát követjük a robottal. A legnagyobb problémát a robot tervezett és realizált helyzete közti különbség jelenti. 

A navigációs rendszer tartalmaz: –

mozgásutasításokat (menj, fordulj stb. parancsok, távolság, szög, útjelző paraméterek).

–

leíró jellegű információkat (milyen egyedeket kell érzékelni az úton, milyen globális orientációval kell haladni?).

A robotok felhasználásának olyan gyors a fejlődése, és gyakran annyira váratlan, hogy nem is érdemes adatokat közölni. Csak részletezés nélküli felsorolást adunk. Egyetlen példa: ki merte volna öt évvel ezelőtt azt mondani, hogy 1,5 millió robotos sebészeti beavatkozás lesz embereken a Da Vinci operáló robottal. Robotok a gyártásban tegnap/ma Főleg az ember tehermentesítésére, különösen nehéz körülmények között: Anyagmozgatás: szerszámgépek és egyéb állomások kiszolgálása, rakodás Öntés, pont-, ívhegesztés, kovácsolás, hőkezelés, préselés, festés Intelligens robotok: nem csak belső erő–nyomaték-érzékelőkkel, hanem külső –

tapintó, látó, halló, szagló érzékelők

Szerelés (össze). Robotok a gyártásban ma/holnap Itt már finomabb feladatok is vannak Szerelés (össze-szét) Megmunkálás robotkar szerszámokkal (festő, maró, fúró, vágó, sorjázó stb.) 

Ellenőrzés



Csomagolás, bőr-, textilkezelés



Tisztítás, takarítás.

Mikrorobot, nanorobot Itt már az ember által egyébként megoldhatatlan feladatok kerülnek az előtérbe: 

mobil (androidok, animatok, ember nélküli járművek)



szórakoztatórobotok, általános autonóm robotok)



statikus (háztartási és ipari robotok, robotkarok)



mikrorobotok, egyebek, nanorobotok (fizika, kémia határán).

– 26 –

Robottípusok és alkalmazásaik, robotkategóriák mintapéldákkal Az iparban használt robotok: – technológiai feladatot ellátó robotok, – anyagmozgató robotok, – szerelőrobotok, mérőrobotok. A kutatásban használt robotok – általános mobil robotok, – telerobotok–animatok–androidok, antropomorf robotok. A speciális feladatok megoldására alkalmazott robotok: • mikrorobotok, nanorobotok, • gyógyászatban alkalmazott robotok, • idősek segítése, sebészet, felügyelet, – űr-robotok, – tenger alatti, bányászati, bombahatástalanító robotok. Ipari robotok a hardver-robotok mintegy 95–98%-át adják, kellemetlen munkahelyeken helyettesítik az embert. –

A robotok fő „fogyasztói” az autógyártás és a mikroelektronika.

22. ábra Ipari robot

Általános autonóm robotok -mobilisak, -feladatspecifikusak, önállóan tudnak navigálni ismeretlen környezetben is, de a hatótávolságuk kicsi – ellátó energia gondot okozhat, – – –

kerekes mobil robotok, mászó és lépegető (nukleáris, hadászati alkalmazás) robotok, telerobotok (mikrosebészet). – 27 –

24. ábra Animat

23. ábra Androidok

Animatok Megnevezésük az animal (állat) szóból származik, állatok gépi modelljjeinek megépítése állatok mozgásának eltanulása, felhasználása, komoly feladat a járási stratégia. Szórakoztató célú robotok síró, beszélő, rugdalózó csecsemő (pici android) robotfoci: legbonyolultabb, hagyományos autonóm robotokból (4–7 fős csapatok) álló multiágens rendszer –

gyors helyzetfelismerés, optimális terv-összehangolás elérése valós időben. Aibo robotkutya

hangszóró, memóriakártya, digitális kamera: képes hallani, érezni, tanulni és mozogni első üzleti napján 20 s alatt 3000 darabot adtak el belőle.

25. ábra Aibo, a játékos kutya – 28 –

Ember nélküli járművek autonóm robotok tulajdonságaival rendelkeznek általában járművek hatótávolságuk közepes, nagy –

vízi

–

légi (robotpilóta)

–

szárazföldi (metró, vonat, villamos)

–

űrjárművek (Lunahod–1 – Hold, Pathfinder – Mars).

Energiaellátás –

hálózatról (ritka)

–

magával vitt (akku, napelem)

–

átsugárzott (laser, mikro).

26. ábra önálló Hold-járó (Mars-járó)

Androidok Cél: mechanikus ember készítése. Alapfeladatok: járás, kézmozgás, arcmozgás, beszéddel szinkronizált arc- és ajakmozgás, általános mozgáskoordináció. Kishmet (= sors): 15 számítógép tartja fenn Asimo – az udvarias robot (a jobb oldali)

– 29 –

27. ábra Kishmet

28. ábra Asimo

Háztartási robotok Háztartási automaták, segédeszközök „Milyen okosnak kell lennie az ágyadnak ahhoz, hogy este félj lefeküdni?” Rich Gold, Feb. 16, 1994 3. Nemzedék ultrahang- és infravörös-érzékelővel van felszerelve, megismeri a gazdája hangját, betörés vagy tűz esetén telefonon értesíti a rendőrséget, tűzoltóságot, fel és le tudja kapcsolni a villanyt, ajtót nyit, kezeli a porszívót, beépített televíziója, rádiója van (ára 1985-ben: 30 000$).  intelligens ház, smart home. Az MIT Media Lab. aktuális kutatási-fejlesztési témája: a hűtő automatikusan listát készít arról, hogy mit kell vennünk, kapcsolatba lép az Interneten az áruházláncok eladó ágenseivel. Beszélő asztal, amely a recepteket „tudja”, mérlegként és alapanyag-adagolóként szolgál. Nanorobotok mikroszkopikus méretű gépek nanométer nagyságrendű (

m) robotok

olyan robotok, melyekkel nanométer nagyságrendű objektumok manipulálhatók olyan mesterségesen előállított kémiai szerkezetek, amelyek a szervezetbe kerülve meghatározott feladatokat hajtanak végre (a gyógyszer és a műtét együttese). A nanostruktúrák az orvostudomány és a biokémia termékeinek, mesterséges enzimeinek tekinthetők, melyek programozhatók és irányíthatók. Tökéletesen működő nanorobotot még nem sikerült előállítani.

– 30 –

Foresight Institute, Palo Alto, Calif. USA: Technology Roadmap for Productive Nanosystemes. Hasznos nanorendszerek várható fejlődési irányai A Foresigt Intézet (Kalifornia, USA) Produktív Nanorendszerek Technológiai Roadmapja (Jövőterve) meghatározza a nanofeladatok előállítására/megoldására alkalmas eszközöket, körülményeket, feltételeket. Pl. a nanorobotokból hogyan lesz termelő nanorendszer. Egy konkrét, megtervezett nanorobot pl. úgy működik mint a haemoglobin. Vérbe juttatva oxigént (O2) ereszt ki és szén-dioxidot (CO2) nyel el vagy fordítva. Különbség csak annyi, hogy a haemoglobin által szállított O2 200-szorosát képes hordozni. Azaz, ha egy felnőtt vérébe 1 liter, O2-nel feltöltött nanorobotot juttatunk, négy órán keresztül nem kell levegőt vennie.

31. ábra Nanorobot

29. ábra Nanorobot

30. ábra Nanorobot

32. ábra Nanorobot

– 31 –

Néhány további robot ismertetése képekkel, adatokkal A következőkben a végtelen kínálatból majdnem teljesen véletlenszerűen kiválasztott néhány robot fotóját mutatjuk meg. Egyesekhez közlünk műszaki adatokat is, másoknak csak a képe szerepel. Először a Fanuc S–430iF ipari robot adatait ismertetjük, megadva az összes fontos paraméterét, majd több egyéb robotról mutatunk képeket. Azért esett a Fanucra a választás, mert ezzel a robottal végeztük a legtöbb sikeres kísérletet az MTA SZTAKI CIM Robotlaboratóriumában (Fém- és műanyaglemez-megmunkálás, Rubik kocka, újfajta gripperek, Jenga játék, asztalterítés és levestálalás stb). Az ismertetés pedig azért részletes, hogy az olvasó láthassa, hogy kb. milyen adatokat szokás egy-egy robotról megadni.

Fanuc S–430iF robot Előnyei Nagy munkaterület, képesség a feje feletti és a mögötte lévő térben is munkavégzésre. Kompatibilis az S–420i-vel, ami már bizonyított. Ismert, gyors szervorendszer a gyors pont– pont vezérléshez. Rugalmas rendszer: a vezérlő többféle elhelyezése és típusa egyaránt használható Változatos modellek (S–430 család) Az S–420 és S–420i sorozattal közös tulajdonságok, pl. azonos szerszámozás Az S–410 és S–420i minden pontját könnyen eléri, így egyszerű a helyettesítés. Robotvezérlő: RJ3 Alkalmazások: Gépkocsi ponthegesztés és szerelés Általános ipari felhasználás, Anyagmozgatás A Fanuc S–430i robotsorok a maximális rugalmasságot, teljesítményt és megbízhatóságot nyújtják az autóiparban, anyagkezelésben és általános ipari felhasználásban. A kompakt tervezés nagy munkateret (átbillenéssel együtt) és kapacitást, valamint nagy sebességet és nagy terhelést biztosít. Mechanikai tulajdonságok: 6 tengelyes mozgás, sovány tervezés nagy megengedett csuklóerők és nyomatékok sok folyamatkapcsolódási pont, állandó külső kar precíziós hajtás a J5 és J6 tengelyen az ellensúly elhagyása növeli a munkateret, a kábelezés a karokban megy. – 32 –

Irányítási tulajdonságok: 420 i-méretű (integrált vagy távoli) szekrény, gyorsan (<5 perc) cserélhető erősítő) gyors újratöltés (<30 sec.), könnyű kapcsolat sok I/O-val. Robotszoftver: ugyanaz a látvány és érzés, mint az S–420i-nél speciális csomagok minden alkalmazáshoz. Opciók: kettős belső légkábel, 3 fajta arclemez, elektromosan szigetelve belső robotkábelek, nehéz körülmények között is működik beállítható mechanikus megállítások a J5-J6 tengelyekre precíziós alaplap szereléshez, B-méretű irányító doboz. Tengelyek: 6 Terhelhetőség: 130 kg Magassági korlát: 2488 mm Ismétlési pontosság: ±0,5 mm Szerelés: álló helyzet Szoftver: Csak a legálisat árulnak

Erő- és nyomatékadatok (vészmegálláskor, a 130 kg többszöröse léphet fel)

Model

Vertical moment MV [kgm]

Force in vertical direction FV [kg]

Horizontal moment MH [kgm]

Force in horizontal direction FH [kg]

S-430i F

5800

3600

1600

2600

S-430i W

6600

3900

1800

2600

33. ábra Erő- és nyomatékadatok

– 33 –

34. ábra Fanuc S–430iF robot

Speciális hexapod és tripod robotok Egyéb kísérleti alkalmazások

35. ábra Különleges tripod robot

Hexapod felhasználása: Repülés- és mozgásszimuláció Gyártásstechnológia Orvosi alkalmazások precíziós pozicionálása

36. ábra Hexapod marógépekhez

– 34 –

37. ábra Különleges hexapod robot

40. ábra Hexapod marógépekhez

38. ábra Hexapod

41. ábra Különleges robot

39. ábra Különleges robot

– 35 –

Néhány további robot Néhány gyár néhány robotját, ill. robotjait mutatjuk meg, különösebb kommentárok nélkül.

Mitsubisi Melfa

42. ábra Melfa robot

A 81. és 82. ábra közé tettünk még egy néhány robotot, számozatlan képalírással, felsorolás jelleggel: Melfa robotok, fő adatokkal, 6 FANUC ipari robot és két KUKA robot Melfa robotok

– 36 –

Néhány Melfa robot fő adatai. Különösen a sebesség- és a pontosságadatok összehasonlítására hívjuk fel a figyelmet. Nyilván ezek alapján dől el az optimális felhasználás. axes

load

reach

speed mm/s

repeatability

RV M2

5

2,0

550

1500

+/-0,1

RV M1

5

1,0

410

1500

+/-0,3

RV–3S

6

3,0

642

5500

+/-0,02

RV-4AJL

5

4

850

6000

+/-0.04

Néhány Fanuc ipari robot (89-93)

– 37 –

89-93 ábra. FANUC robotok 89-93 ábra. FANUC robotok

Két KUKA robot KUKA 16-2 F

Terhelhetőség: 16+10 kg. Maximális elérés: 1610 mm Tengelyek száma: 6 Pontosság: +- 0,05 mm Súly: 235 kg Vezérlés: KR C2 Felszerelés: padló, mennyezet

– 38 –

KUKA KR 1000

Terhelhetőség: 1000+50 kg. Maximális elérés: 3202 mm Tengelyek száma: 6 Pontosság: +- 0,1 mm Súly: 4950 kg Vezérlés: KR C2 Felszerelés: padló

Két, nagyon eltérő teljesítményű, méretű, célú robot, de közös a vezérlőjük.

43. ábra ABB IRB 360 flexpicker pókrobot

44. ábra ABB IRB 1520ID ívhegesztő

– 39 –

46. ábra ABB IRB 7600

45. ábra ABB IRB 120

47. ábra ABB YuMi – a kétkarú, emberbarát robot

– 40 –

Néhány ABB robot fő adatai Név

Terhelhetőség

Elérési távolság

IRB 120

3 kg

0,58 m

IRB 1200

5 kg; 7 kg

0,7 m; 0,9 m

IRB 140

6 kg

0,81 m

IRB 1410

5 kg

1,44 m

IRB 1520ID

4 kg

1,5 m

IRB 1600

6 kg; 10 kg

1,2 m; 1,45 m

IRB 1600ID

4 kg

1,5 m

IRB 2400

12 kg; 20 kg

1,55 m

IRB 260

30 kg

1,52 m

IRB 2600

12 kg; 20 kg

1,65 m; 1,85 m

IRB 2600ID

8 kg; 15 kg

1,85 m; 2,00 m

IRB 360

1 kg; 8 kg

Ø1,13 (m)

IRB 4400

10 kg; 60 kg

1,95 m; 2,55 m

IRB 4450S

30 kg

2,74 m

IRB 460 high speed robotic palletizer

110 kg

2,40 m

IRB 4600

20 kg; 40 kg; 45 kg; 60 kg 2,05 m; 2,51 m; 2,55 m

IRB 52

7 kg

1,2 m, 1,45 m

IRB 5400

25 kg

3,1 m; 15 m

IRB 5500 – FlexPainter

13 kg

2,7 m

IRB 580

10 kg

2,2 m; 2,6 m

IRB 6400RF

200 kg

2,5 m; 2,8 m

IRB 660

180 kg; 250 kg

3,15 m

IRB 6620

150 kg

2,2 m

IRB 6620LX

150 kg

1,9 m

IRB 6640

130–235 kg

2,55–3,2 m

IRB 6650S

125 kg; 200 kg

3,0 m; 3,5 m

IRB 6660 for pre machining

205 kg

1,9 m

IRB 6660 for press tending

130 kg

3,10 m

IRB 6700

235 kg

2,65 m

IRB 760 high speed, full-layer, palletizer 450 kg

3,18 m

IRB 7600

2,3–3,5 m

150–500 kg

– 41 –

48. ábra Egy impresszív autóipari alkalmazás

49. ábra Baxter, az ember formájú robot, képes figyelni a munkatársaira

– 42 –

50. ábra KAWASAKI – kolbász-előkészítés füstölésre

52. ábra KAWASAKI – hegesztés

51. ábra KAWASAKI – lemezhajlítás

53. ábra KAWASAKI – szerelés – elektromos alkatrészek

– 43 –

3. A da Vinci operáló robot A da Vinci operáló robot, ami ma a robotika egyik csúcsa, és ahol alkalmazzák, ott a legtöbbször a betegek már ezt választják az orvos helyett. Természetesen itt is az orvos irányítja, vezérli a műtétet, de számos dologban (pl. pontosság, reszketésmentes kezek, nem elhomályosodó szem stb.) a robot előnyösebb lehet.

54. ábra Da Vinci robot, bal oldalon az orvos helye, jobb oldalon a páciensé

55. ábra Da Vinci robot, bal oldalon az orvos, jobb oldalon a páciens

A fő jellemzői: Da Vinci távolból irányított, távsebészet (remote surgery). Minimális behatolást alkalmazó (minimally invasive) operáció, és emberi beavatkozás nélküli (unmanned) operáció. A szervezet traumájának lecsökkentése. Gyorsabb operáció – kevesebb vérveszteség (alig kell vérátömlesztés). Csökkent operáció utáni fájdalom. Az operáció következtében előálló fertőzés valószínűségének lecsökkenése. Rövidebb kórházi tartózkodás, gyorsabb felépülés, kisebb sebhely. – 44 –

56. ábra Da Vinci robot, jobb oldalon a páciens

57. ábra A jobb oldalon a páciens helye

Eddig több mint 1,5 millió műtétet végeztek a da Vinci robotokkal világszerte.

– 45 –

4. Swarmok – együttműködő, sokelemű robotcsapat Robotok együttműködésének irányítása mindig nehéz feladat volt. Pl. a legegyszerűbb feladat: két, egymással szemben álló robot emeljen fel és helyezzen át valamilyen nagy tárgyat, anélkül, hogy kárt okoznának, és ledobni is tilos. Sokan, sokat foglalkoztak ezzel a kérdéssel. Sok robot összehangolt mozgását és együttes, egymást segítő tevékenységét már csak intelligens eszközökkel lehet megoldani. A sokrobotos rendszerekre is gyakran a humanoid kifejezést használják, mert az emberi összefogás inspirálja azokat. Az angol swarm szónak nagyon sok magyar jelentése létezik, most ezek közül néhány: nyüzsög, pezseg, rajzik, hemzseg, sokaság, tömeg, zsibong, raj, méhraj, horda, eláraszt, megzavarodik, ellep A swarm robotika a sok, fizikailag egyszerű, de nagyszámú robotból álló multirobot rendszerek koordinálásának egy új, érdekes megközelítése. A nagy szám lehet öt–tíztől egészen ezres nagyságrendig. Abban a reményben beszélünk róluk, hogy a megkívánt kollektív viselkedésük a robotok közti, valamint a robotok és a környezet közötti interakciókból jön létre, s számítástechnikai és szakértői tudás csak kismértékben befolyásolja a működésüket. A swarm robotika sokat tanult a hangyáktól, és a swarmokon belül a hangya robotika (ANT Robotics) az egyik alosztály lett. A részecske–raj alapú optmalizálás a swarmok működési alapja (Forrás: Particle swarm optimization – Wikipedia) A számítástudományban a részecske–raj alapú optimálás egy számítási módszer, mely iteratív módon optimalizál, megpróbálva egy megoldásjelölt minőségét fejleszteni, javítani. Ezek a technikák általánosságban meta-heurisztikaként ismertek, mivel kevés, vagy semmi követelményt nem támasztanak az optimálandó feladattal szemben és a megoldásjelöltek hatalmas terében képesek keresni. Azonban, a meta-heurisztikák, mint a részecske–raj alapú optimálás is, nem garantálják, hogy valaha is megtalálják az optimális megoldást. Még konkrétabban, a részecske–raj optimálás nem használ gradienst az optimálandó problémában, ami egyúttal azt is jelenti, hogy nem igényli, hogy az optimálandó jellemző az állapottéren differenciálható legyen, mint ahogy az elvárás a gradiens módszer vagy a kvázi Newton-módszerek esetében. A részecske–raj alapú optimálás emiatt olyan problémák esetén is alkalmazható, melyek részben szabálytalanok, hibákkal terheltek – zajosak –, időben változnak stb. (Ebben hasonlítanak a tabukeresésre vagy a genetikus algoritmusra.) A részecske–raj alapú optimálás a problémát a megoldásjelöltek, azaz részecskék populációján keresztül optimálja (v. ö. evolúciós algoritmusok), egyszerű matematikai formulák segítségével mozgatva ezeket a részecskéket a keresési térben. A részecskék – 46 –

mozgását a legjobb megtalált keresésitér-pozíciók vezetik, amelyek frissítődnek, amint jobb pontokat találnak a részecskék. A részecske–raj alapú optimálás algoritmusa Az algoritmus alapvariációja a megoldásjelöltek (részecskék) egy populációjával (nevezzük rajnak) dolgozik. Ezek a részecskék a keresési térben néhány egyszerű matematikai formulának megfelelően mozognak. A részecskék mozgását a keresési térben a saját ismert legjobb pozíciójuk, valamint a teljes raj ismert legjobb pozíciója határozza meg. Amikor jobb pontokat találnak, ezek veszik át a raj vezérlő szerepét. Formálisan is viszonylag egyszerű, de mégis eltekintünk a részletektől, csakúgy, mint a jegyzet más részeinél is tettük. Mint minden iteratív számításnál, itt is legalább két érdekes kérdés merül fel, amelyekkel érdemes lenne külön foglalkozni: mikor és hogyan fejezzük be a keresést, az elért optimum, amely feltehetőleg lokális, vagy kvázi optimum, milyen messze van az optimumtól. Ha a leállás bekövetkezett, g megadja a megtalált addigi legjobb, szerencsés esetben kvázi optimális minimumpontot. Leállási kritérium lehet az iterációk számára megadott korlát teljesülése vagy megfelelő fitnessérték elérése. A paramétereket gyakorlati tapasztalatok alapján választjuk, ezekkel lehet kontrollálni az algoritmus viselkedését és változtatni a hatékonyságát. Paraméterválasztás A paraméterek helyes megválasztása erőteljesen kihat a részecske–raj alapú optimálás hatékonyságára. (Egy másodlagos belső optimálási feladat.) Konvergencia Az algoritmus esetében a konvergencia kétféle dolgot is jelenthet, bár gyakran nem tisztázott, hogy melyiket értik alatta, és hibásan gondolják azonosaknak. A konvergencia vonatkozhat a raj g legjobb ismert pozíciójának a problémaoptimumához való tartására, a raj viselkedésétől függően. A konvergencia vonatkozhat a raj összehúzódására, amelyben az összes részecske tart a keresési tér egy pontja felé, mely egyaránt lehet az optimum vagy más pont. Bár történtek próbálkozások a konvergencia egzakt matematikai leírására, lásd a Forrást, az eredmények nem egyértelműek és az algoritmus sokszínűsége miatt változatosak. Mindenesetre, a paraméterek okozhatnak konvergenciát, divergenciát és oszcillálást is a raj részecskéinél.

– 47 –

Variánsok Még az alap algoritmusnak is számtalan variációja lehetséges, pl. az inicializálás variálásával. Új és finomított variációk folyamatosan jelennek meg a hatékonyság növelésének célzatával. Jelen van a hibrid optimálás irányába ható irányzat is. Több módszer, mint pl. a paraméterek keresés közbeni dinamikus változtatása, jól ismertek pl. a szimulált lehűtés vagy a mesterséges neurális hálók tanulási algoritmusaiból. Valószínűleg az algoritmus alkalmazása inkább problémaspecifikus, és a tapasztalat a próbák fontosságát emeli ki. Egyszerűsítések Egy másik irányzat a sokszínűség helyett az algoritmus anélküli egyszerűsítését célozza, hogy a hatékonysága jelentősen csökkenne. Ehhez gyakran Occam borotvája elvére hivatkozva. Kapcsolódó témakörök A részecske–raj alapú optimálás alkalmazása előtt célszerű tanulmányozni a következők algoritmusait: rajintelligencia és a méhecske/ mesterséges méhecske kolóniák, hangyakolóniák. Most egy részecske–raj alapú optimálást humanoid robotok helyváltoztatásának modellezésében hasznosító tanulmányt mutatunk be Rokbani és társai (2009) műve alapján.

Emberszerű helyváltoztatás robotikája Multiágens robotrendszerek A multiágens, csoportos ágens robotrendszer a multiágens rendszer (Multi-agent System, MAS) alesete, és ily módon hordozza annak jellemzőit. A multiágens robotrendszerekben több, kommunikációra és önszabályozásra képes robot működik együtt egy közös cél által vezérelten, önszervező módon. Tipikus példa a robotfocizó robotok csapata. Egy ilyen rendszer egyedeitől megkívánjuk az intelligencia bizonyos fokát. A multiágens robotrendszerek robotjait jellemzi az autonómia, a robot önállóan is képes cselekedni egyedre szabott informáltság: a robotegyed nincs birtokában a rendszer teljes információjának decentralizáltság: a rendszer információi megoszlanak a robotegyedek között, nincs olyan egyed, amely a teljes rendszerre vonatkozó információt birtokolná. Megfigyelhető, hogy a rendszer célja nem áll elő egyszerűen a robotegyedek egyedi céljainak összességeként, de az egyedi tevékenységek összessége a kollektív célt is megvalósítja (a kapus csak véd, végül a csapat nyer). Liu és Wu (2001) könyvükben hangsúlyozták a tanulás fontosságát a környezet elvárásaihoz való adaptációban, valamint a – 48 –

független robotok autonómiáját és a csoport globális viselkedését, miközben együttműködnek egy feladat megoldásán. A rendszer egyedei között az alábbi kölcsönhatások állhatnak fenn: direkt: kommunikálnak egymással, indirekt: cselekedeteik által hatnak egymásra, fizikai: érintkeznek egymással. Az együttműködés a kommunikáción túl az együttes tevékenységben (kollaboráció) is megtestesül. Fontos fogalmak a koordináció: tevékenységek összehangolása a csoport feladatainak megoldása, illetve a csoporttal szembeni korlátozások betartása érdekében kooperáció: a csoport egy ágensének tevékenysége segíti a másik ágenst célja elérésében és megfordítva. (Futó, 1999) A multiágens robotrendszerek esetében, különösen a humanoid robotoknál tűnik természetesnek az intelligenciára törő robotok viselkedés alapú szervezése.

60. ábra Swarmok

58. ábra Swarmok

61. ábra Swarm

59. ábra Swarmok

– 49 –

62. ábra Humanoid swarmok

Viselkedésalapú robotika (Arkin, 1998) A viselkedés az ingerre adott válasz. Alapgondolat: az intelligencia a különféle viselkedésekre a környezetből jövő megítélés, sikeresség eredményeként formálódik. A viselkedési formákat Arkin (1998) az alábbiak szerint csoportosította: Felfedező/irányító viselkedés (mozgás általános irányban). Célorientált, szükségletkielégítő viselkedés (mozgás a figyelemfelkeltő irányába). Elhárító/védő viselkedés (ütközés megelőzése). Pályakövető viselkedés (mozgás egy megtervezett úton). Testtartási viselkedés (egyensúlyozás, stabilitásra törekvés). Szociális/kooperatív viselkedés (osztozkodás, etetés, gyülekezés). Érzékelési viselkedés (vizuális keresés, szemreflexek). Gyalogló viselkedés (lábbal rendelkező robotoknál; testtartáskontroll). Eszközspecifikus viselkedés (kéz vezérlése; elérés, mozgatás). Markoló viselkedés (tárgy megszerzése; megfogás). Választás az ingerre adható viselkedések közül Floreano ás Mattiussi szerint: Versengő módszerek: prioritás, aktiválási szint, megítélésalapú. Kooperatív módszer: fuzionálás.

– 50 –

A viselkedésalapú robotika viselkedésalapú mesterséges intelligenciát használ, intelligens robotokat feltételez. Mi az intelligens robot ismérve? Az intelligens robot egy olyan gép, amely környezetéből képes információt felvenni és használni a tudását arra, hogy értelmes és célorientált módon mozogjon, tevékenykedjen a környezetében. A viselkedés alapú robotika a robot öntanuló fejlődését hangsúlyozza a világban végzett tevékenységei során nyert tapasztalatok alapján – emberhez hasonló módon –, mintsem kívülről beprogramozott, kész működésekkel rendelkezne. Benne van ebben az is, hogy az ilyen robot gyakran nem a legjobb megoldással próbálkozik és hibázik, de hibáiból tanul és ily módon fejlődik. A viselkedésalapú robotika szószólója professzor Rodney Brooks (MIT), aki meggyőződését az 1980-as évektől több cikkben hirdette. Kapcsolódó fogalmak: Egyéni viselkedés: egy, az adott környezeti szituációra adott inger/válasz páros, melyet a figyelem alakít, és a szándék határoz meg. Figyelem: rangsorolja a feladatokat és az érzékszerveket irányítja, az aktuális környezet által meghatározott. Szándék: meghatározza, mely viselkedéskészletnek kellene aktívnak lennie a robot ágens belső céljai és célpontjai függvényében. Nyílt, vagy felszínre kerülő viselkedés: a robot globális viselkedése, az aktív egyéni viselkedések egymásra hatásának a következménye. Reflexszerű, tisztán reaktív viselkedés: rövid érzékelő-beavatkozó láncon, behuzalozott reaktív viselkedésekként generált viselkedés, melynél az érzékelt információ nem tartós és a belső világmodell használatára nincs szükség. Brooks (1991b) szerint a viselkedésalapú metodológia néhány kulcs aspektusa a következő: Tájékozottság: A robot egy entitás, mely a valós világba van helyezve, azáltal körülvéve. Nem a valóság absztrakt reprezentációja alapján működik, hanem inkább a valóság talaján. Megtestesülés: A robot fizikai jelenléttel bír (egy test). Ez a térbeli valóság következményekkel bír a világgal való dinamikus interakciójában, melyet nem lehet pontosan szimulálni. Intelligencia: Egyszerűbb állatokat kell alapul venni az intelligencia kifejlesztésénél. A környezettel való interakcióban nyilvánul meg az ágens intelligenciája. Az intelligencia a környezettel való kölcsönhatás terméke, nem az előre megtervezett belső komplexitásé. Előbukkanás: Az intelligencia – Brooks szerint – nem rendelhető egyik részéhez sem a rendszernek. A komponensek együttműködése az, amin keresztül az intelligencia előbukkanhat.

– 51 –

Alárendelt architektúra Az alárendelt architektúra jellemzői: A szerkezet inkrementálisan épül. A legalacsonyabb szinttel indul az építés. Megfelelőségvizsgálat magán a roboton: hibakeresés, módosítás, ellenőrzés. A robot azonnal működéskész (alacsony induló szinten). Az újabb fejlődési réteg kiaknázza a korábbi kompetenciát. Korábbi viselkedések nem módosulnak. Tervezés, tesztelés, hibakeresés, módosítás, tesztelés, módosítás. Brooks gondolatai összecsengnek a szerző véleményével, miszerint nem biztos, hogy mindent modelleznünk és a robotnak beprogramoznunk kell. Lehet, hogy jobban járnánk, ha tanuló rendszert tennénk bele, és a járást sok elesés révén tanulná meg. (Lásd virtuális kreatúrák evolúcióját!) Ily módon nem a járni tudó robotnál kellene aggódni, hogy mi történik, ha elzuhan. Az evolúciós, öntanulásos folyamat már korábban kikényszerítette volna ennek a problémának a megoldását, az esésálló robottest kifejlődését. A viselkedésalapú megközelítés paradigmaváltozást jelent a mesterséges intelligenciában, a robotikában, a humanoid robotok fejlesztésében. A viselkedésalapú megközelítés D. Floreano és C. Mattiussi szerint mind a hardver, mind a szoftver tervezésére kihat. Az új megközelítés által elvárt öntanuló, önszervező, önfejlesztő működést leginkább mesterséges neurális hálókkal lehet megvalósítani.

– 52 –

5. Az ipari robotok kézikönyve 1., 2., 3. Ez a három vaskos kötet átfogja a robotika állapotát, fejlődését és jövőbecslését 1983-tól közel napjainkig, azaz 30 évet fed le, ami a mai viszonyok között hatalmas idő. Figyelembe véve, hogy a mai robotokat kb. 1955-től kezdve tekinthetjük robotnak, nagyon kevés idő telt el azóta, és elképesztően nagy a fejlődés: az egyszerű, megfogja és odébb teszi alkalmazásoktól eljutottunk a science fiction könyvekben leírt gondolkodó gépekig, ill. majdnem addig. A kötetek fejezetcímei mindent kifejeznek, így a legtöbbször kommentár nélkül adom közre. „Az ipari robotok kézikönyve” 1983-ban jelent meg először, majd egy teljesen új kiadás 1999ben. Ebben az eredeti kiadás nagy részét újraírták és a 66 fejezetéből 33 teljesen új. Legutóbb 2008-ban jelent meg hasonló című, hatalmas összefoglaló munka. A továbbiakban mindhárom mű fejezetcímeit közöljük kommentárok nélkül. Az olvasó könnyen össze tudja hasonlítani az egyes könyveket, amelyek jól mutatják, hogy mi volt fontos 1983-ban, 1999ben, majd 2008-ban, és azt, hogy mikor milyen jövőt prognosztizáltak a szakemberek a robotikának. Gondos olvasással az is kideríthető, hogy mik voltak a tévutak, mely irányokba nem sikerültek a fejlesztések stb. 1.

Industrial Robotics Handbook, 1983, Ed. V. Daiel HUNT, Industrial Press Inc., New York, N.Y. USA, 400 oldal, 13 nagy fejezet, 33 fejezet.

2.

Handbook of Industrial Robotics, 1999, John Wiley & Sons, 1999, Ed. Shimon Y. NOF, Purdue Univ. USA, 1350 oldal, mm (66) fejezet, 115 szerző, CD ROM

3.

Springer Handbook of Robotics, 2008, Springer Verlag, Ed. Bruno SICILIANO, Oussama KHATIB, 1600 oldal mm (64) fejezet, 160 szerző, 600 cikk, CD-ROM

Látható, hogy a könyvek terjedelme az erős szerkesztői bírálatok dacára egyre növekedett, egyre több a vonatkozó mondanivaló. A következőkben a három könyv fejezetcímei láthatók nem azonos részletességgel. Ennek hozzáférési és helytakarékossági okai vannak elsősorban. 1. Industrial Robotics Handbook, 1983, Ed. V. Daiel Hunt, Industrial Press Inc., New York, N.Y. USA, 400 oldal, 13 nagy fejezet, 33 fejezet. 1. Bevezetés a robotikába

2. Robot konfiguráció

3. Érzékelő rendszerek

4. Szerszámozás

5. Alkalmazási információ

6. Programozás és integrálás

7. Robotirányító rendszerek

8. Biztonsági megfontolások

9. A robotika társadalmi-gazdasági hatásai 10. A mai robotod rendszerek 11. Nemzetközi áttekintés

12. A robotika jövője

13. Robot kutatás-fejlesztés

14. A szerzők életrajzai

16. Szómagyarázatok, Irodalomjegyzék

– 53 –

2. Handbook of Industrial Robotics, John Wiley & Sons, 1999, Ed. Shimon Y. NOF, Purdue Univ. USA, 1350 oldal, mm (13/66) fejezet, CD ROM Ennek a kötetnek az ismertetése a legrészletesebb, egyszerűen azért, mert a jegyzet szerzője ezzel foglalkozott a legtöbbet, beleértve az egyetlen magyar fejezet szerzőségét (lásd a 7. Alkalmazás: tervezés és integrálás c. fejezetet, 38.). A főcímek (1–15) után a fejezetcímek, folyamatosan számozva (1–66) és esetleg egy-két kiemelt megjegyzés található. 1. Az ipari robotika fejlődése 1. Történelmi áttekintés és a robotok szerepe az automatizálásban (J. Engelberger) 2. Robotika Japánban (trendek és kihívások), 23% autóipar, 32% elektrotechnika, 20% műanyagipar, 5% fémfeldolgozás 3. Robotika és gépi intelligencia, 1-2-3. generáció, Intelligencia, adaptivitás, szövegfelismerés stb. 4. Trendek és ipari igények, GM: 1973: 0, 1995: 15.000, Intelligens alkalmazások

2. Mechanikai tervezés 5. Manipulátor tervezés (Warnecke et al.) 6. Manipulátorok kinematikája és dinamikája, Mátrixok, munkatér, inverz kinematika, sokszabadságfok, többkarú- és párhuzamos rendszerek 7. Robot kezek és végrehajtó eszközök 8. Mobil- és sétáló-robotok, Lábon, kerekeken, lánctalpon – hegyen, lépcsőn 9. Táv-operáció, táv-robotika és távjelenlét 10. Mikrorobotika, Energia: belső: elemek, külső: optikai, mágneses, elektromos, ultrahang 11. Nanorobotika 3. Irányítás és intelligencia 12. Robotvezérlők (control) tervezése, Felhasználói felület, robot program, végrehajtás, mozgás, I/O, érzékelők, hálózat, programozható vezérlő, motorok, programozás stb. 13. Érzékelők (szenzorok) a robotikában, Végálláskapcsolók, erő és nyomaték, látás, hallás 14. Sztereo látás ipari alkalmazása (2D-3D), 15. Robotok mozgástervezése és irányítása 16. Mozgó robotok intelligens irányítása Világmodell, érzékelés, végrehajtás 17. Virtuális valóság és a robotika – 54 –

4. Programozás és intelligencia 18. On-line programozás, Tanulás, ismétlés stb. 19. Off-line programozás, Modellezéssel, programozva 20. Tanulás, következtetések és problémamegoldás a robotikában 21. Neuro-fuzzy rendszerek 22. Több-robotos rendszerek koordinálása és irányírása, Intelligens, tárgyalásos, stb. 23. Robotok csoportos viselkedése (G. Bekey) 5. Szervezési és gazdasági szempontok 24. Ipari robot szabványok, Biztonság, teljesítmény (US vs. ISO) 25. Szervezési és automatizálási hatások – a termelő munkások minősítésére (H-J. Bullinger) Tanulás, gondolkodás, felelősség, együttműködés, teljesség 26. CIM/Robotika menedzsment rendszerek, Ember integrálása 27. A CIM és a Robotika a vállalati újratervezésben (re-engineering), Jelenlegi és javasolt szervezés, folyamatok, üzemelés 28. Robotintegrálás gyártórendszerekben (Weston) 6. Alkalmazás: tervező technikák 29. Termék- és termelés-tervezés 30. Operáció kutatás robotos rendszerekhez, Egészértékű programozás, lineáris programozás, heurisztika, sorbanállás, szimuláció, döntéstámogatás 31. Számítási, MI és multiágens rendszerek a robotműveletek tervezésében (Nof) 32. Robot ergonómia: a robotmunka optimalizálása (Nof), Robot-ember összevetés: kar, test, csukló, erő, megfogó, tűrőképesség, túlterhelés, memória, programozás, intelligencia, jelfeldolgozás, agy-izom, érzékelés, energiahatékonyság, elfáradás,kiesés 33. Emberi tényezők robotos rendszerek tervezésében 34. Robotrendszerek létének igazolása 7. Alkalmazás: tervezés és integrálás 35. Robotos gyártócellák 36. Robotok megbízhatósága, karbantartása és biztonsága 37. CAD és grafikus szimulátorok robotos rendszerekben 38. Számítási, MI és multiágens rendszerek a robotrendszerek tervezésében (Kovács) 39. Pontosság és kalibrálás, 40. Robotika, FMS és CIM (H. Brussels) 41. Robotprojektek megvalósításának stratégiája

– 55 –

8. Robotok a folyamatokban (processes) 42. Gyártás (fabrication) és feldolgozás (processing) 43. Robotika az öntödékben 44. Ponthegesztés és lézeres hegesztés, 45. Ívhegesztés 46. Festés, felületkezelés és forrasztás 47. Rugalmas megfogók, Több célra, programozható, átalakítható 48. Munkadarab kezelés, megfogó választás 9. Robotika a működtetésben (operations) 49. Anyagkezelés és raktározás 50. Szerelés: mechanikai gyártmányok, 51. Szerelés: elektronika 52. Minőségbiztosítás, felügyelet és tesztelés 53. Karbantartás és javítás 54. Gyártmány újragyártás 55. Mikro-szerelés 10. Robotalkalmazások 56. Gépkocsigyártás, Alkatrészgyártás, szerelés, hegesztés, festés, hőkezelés 57. Elektronika, műszer- és félvezető-ipar, Alkatrészgyártás, szerelés 58. Robotok az űrben 59. Robotok a készülékgyártásban, Mosógép, hűtőszekrény, 60. Robotika az élelmiszeriparban és mezőgazdaságban 61. Szüretelés, válogatás, gyomirtás, tehén fejés 62. Építőipar és hajóépítés, Acélszerkezet szerelés, hegesztés 63. Folyamatos gyártás, Pékség, csirkefarm, gyógyszer, cukorka-csomagolás, vegyi-, orvosi labor 64. Szolgáltatások, Kórházi segítség, takarítás, ellenőrzés mérgező-, robbanóanyagoknál, szemétkutatás, bár kiszolgáló 65. Orvosi robotok és számítógéppel integrált sebészet, modellezés, szimuláció, operálás 11. Robotika – világszerte 66. Robotika – világszerte, statisztikák, számok, trendek, folyóiratok (5 magyar), cégek, 12. Robot terminológiai szótár, Index

– 56 –

3.Springer Handbook of Robotics, Springer Verlag, 2008, Bruno SICILIANO Oussama KHATIB, 1600 oldal, mm (64) fejezet, 160 szerző, 600 cikk, 3000 hivatkozás, CD-ROM Előszó 1 – B. Roth, Stanford,

Előszó 2 – G. Giralt, Toulouse

Előszó 3 – H. Inoue, Tokyo

Előszó 4 – R. Brooks, MIT, Boston

Bevezetés –

Rövidítések listája

A Kiadó előszava 7 Főrész: A-F (7), 64 Alrész összefoglalással, Irodalomjegyzékkel, Jövőképpel Köszönetnyilvánítás, a szerzőkről, tárgymutató Tehát itt a struktúra a következő: Főrész (A…F), fejezetcím (1–64-ig folyamatosan), utána zárójelben az egyes fejezetekhez tartozó cikkek száma. A. Robotics Foundations: Robot alapok 1. Kinematika (11 cikk)

2. Dinamika (7)

3. Mechanizmusok és beavatkozók (9)

4. Érzékelés és becslés (5)

5. Mozgás tervezés/planning (7)

6. Mozgás irányítás/control (10)

7. Erőirányítás/control (5)

8. Robot rendszer architektúrák és programozás (6)

9. Mesterséges Intelligencia, következtető rendszerek a robotikában (5) B. Robot Structures: Robotstrukturák 10. Teljesítményértékelés és tervezési kritériumok (4) 11. Kinematikailag redundáns manipulátorok (9) 12. Párhuzamos mechanizmusok és robotok (11) 13. Robotok rugalmas elemekből (2)

14. Modellazonosítás/identification (5)

15. Robotkezek (6)

16. Robotok lábakkal (8) 18. Mikro- és nano-robotok (9)

17. Kerekes robotok (6)

C. Sensing and Perception: Érzékelés és felfogás 19. Erő- és érintő érzékelők (szenzorok) (4) 20. Inerciaérzékelők, GPS és Odometria (8) 21. Hangérzékelés (16) 22. Távolságérzékelők (4) 23. 3D látás és felismerés (3) 24. Vizuális szervo és vizuális követés (9) 25. Többérzékelős adategyesítés/fusion (4) D. Mobile and Distributed Robotics: Mobil és elosztott robotika – 57 –

34. Kerekes mozgó robotok mozgásirányítása (5) 35. Mozgástervezés és akadályelkerülés (12) 36. Világmodellek (4) 37. Szimultán helymegtalálás és térképezés (5) 38. Viselkedésalapú rendszerek (7) 39. Elosztott és celluláris robotok (5) 40. Többszörös mozgó robotrendszerek (9) 41. Hálózatos robotok (9) E. Field and Service Robotics: Terepi és szolgáltató robotika 42. Ipari robotika (6) 43. Víz alatti robotika (4) 44. Légi robotika (8) 45. Űrrobotok és -rendszerek (5) 46. Mezőgazdasági és erdészeti robotika (7) 47. Robotika az építészetben (6) 48. Robotika veszélyes alkalmazásokban (4) 49. Bányászati robotika 50. Kereső és mentő robotika (7) 51. Intelligens járművek (8) 52. Orvosi robotika és számítógéppel integrált sebészet (4) 53. Rehabilitációs és egészségügyi robotika (7) 54. Házi robotika (6) 55. Robotok az oktatásban (7). F. Human-Centered and Life-Like Robotics: Emberközpontú és életszerű robotika 56. Humanoidok (7) 57. Az ember–robotfizikai kapcsolat biztonsága (6) 58. Emberrel egymásra ható szociális robotok (5) 59. Robotprogramozás demonstrációval (4) 60. Biológiailag ihletett/inspired robotok (10) 61. Fejlődő/evolutionary robotika (10) 62. Neurorobotika: a látástól a cselekvésig (6) 63. Érzékelő/perceptual robotika (5) 64. Robotetika: a robotika társadalmi és etikai vonatkozásai (16). – 58 –

6. Egy különleges, intelligens rendszer VirCA – Virtuális Kollaborációs Aréna Ez a nagy szoftverrendszer az MTA SZTAKI-ban készült a 3D Internetalapú Kontroll és Kommunikációs Kutatólaboratórium tevékenységének gyümölcseként. Tekintettel arra, hogy a robotok minimum 3 dimenziósak, minden 3D rendszernek lehet robotos felhasználása, ez különösen igaz a 3D megjelenítésre és a hozzá kapcsolható virtuális valóságra Kollaboráció: moduláris architektúra Korszerű informatikai rendszerek esetén fontos szempont a modularitás és a kompatibilitás. Ez azt jelenti, hogy a rendszer nem egy monolit egységet alkot, hanem több, külön egységként kezelhető modulból épül fel. Ennek a felépítésnek elsősorban gazdasági előnyei vannak. Így ugyanis egy új igény esetén – hogyha a modulok funkcionálisan jól körülhatároltak – nem kell az egész rendszert megváltoztatni, hanem csak az adott funkcionalitásért felelős modult. Moduláris rendszer esetén tehát az egyes modulok külön-külön cserélhetők, változtathatók a többiek megváltoztatása nélkül. Természetesen ez csak úgy valósulhat meg, hogyha a modulok „kompatibilisek” egymással, ami azt jelenti, hogy adott szabványok szerint működnek, szabványos felületet biztosítanak az összekapcsolásukhoz, más szóval megvalósítják azokat a szabványokat, melyek az együttműködés alapjai. Egy ilyen szabványrendszer a robottechnológia területén a japán kormány által támogatott RT-Middleware (Robot Technology Middleware), mely az ipari rendszerek moduláris felépítését célozza. Ennek a szabványrendszernek az elterjedésével megvalósulhat, hogy egy ipari rendszer különböző részeit akár más-más gyártótól rendelje meg a felhasználó, amitől a beszerzési ár csökkenését lehet remélni. Az RT-Middleware a komponensek összekapcsolásához szabványos csatornákat, ún. portokat használ. Egy port egy egyirányú csatornát valósít meg: lehet szolgáltató, azaz kimenet, vagy fogyasztó, azaz bemenet. Egy port lehet adatport, melyen egyszerű adatfolyam folyik, vagy ún. szervizport, melyen keresztül függvények érhetők el. Több komponens portok összekötésével kapcsolható össze . Több port összekapcsolható, hogyha leírásuk azonos, de irányuk ellentétes. Az RT-Middleware az adatátvitelhez az MTA SZTAKI-ban fejlesztett CORBA szabványt használja, kiterjesztéssel pedig – „Turbo RT-Middleware” – az ICE szabvány használatára is képes. Az RT-Middleware rendszer egy névkiszolgálóból, az ehhez kapcsolódó tetszőleges komponensből, valamint egy szerkesztőből áll. Az egyes komponensek regisztrálnak a névkiszolgálóba, megadva saját elérhetőségüket. A szerkesztővel lekérdezhetjük a névkiszolgálóba regisztrált komponenseket, illetve grafikus úton összeköthetjük őket egymással. Ennek hatására az összekötött komponensek a névkiszolgálóban lévő adat alapján kapcsolatba lépnek egymással, létrejön közöttük az adatcsere. – 59 –

Fejlesztésfelépítés, architektúra Az MTA SZTAKI-ban fejlesztett VirCA rendszer moduláris felépítésű. Központi része a virtuális valóságkezelő komponens, a 3D megjelenítővel együtt. Ez a komponens egyrészt egy adatbázisként működik, mely nyilvántartja a virtuális valóságban lévő objektumokat, valamint az azokkal kapcsolatos eseményeket, másrészt biztosítja a kapcsolatot a felhasználóval megjelenítés, illetve felhasználói beavatkozás formájában. A VirCA rendszer a 3D megjelenítéshez az Ogre3D grafikus motort használja, az objektumok mozgásának fizikai szimulációjához pedig a Bullet fizikai motort. A VirCA rendszer egyes komponensei az RT-Middleware segítségével kapcsolódnak egymáshoz, az internetes adatátvitelhez pedig az ICE kommunikációs motort használják. A virtuális valóságkezelő komponenshez tetszőleges további komponensek csatlakozhatnak, melyek valamilyen funkcionalitást valósítanak meg. Ezek közül az egyik az ún. cyber device, mely vagy egy valós vagy egy tisztán virtuális eszközt reprezentál a virtuális valóságban. Valós eszköz esetén a cyber device valósítja meg az „igazi” valóság és a virtuális valóság közötti kapcsolatot. Tisztán virtuális eszköz esetén a cyber device mögött nincsen valós eszköz, csak egy program. A cyber device és a virtuális valóság közötti kapcsolat kétirányú: egyrészt a cyber device a saját reprezentációján keresztül manipulálhatja a virtuális teret, másrészt a virtuális térből parancsokat kaphat a felhasználótól. Tulajdonságok, felhasználási területek A VirCA rendszer egyik fontos tulajdonsága az információintegrálás. Ez egyrészt azt jelenti, hogy a „valós” 3D megjelenítés segítségével az információ ábrázolására mindhárom dimenzió rendelkezésre áll. Másrészt egy bonyolult folyamat esetén a különböző információk nem külön-külön, elválasztott csatornákon – pl. külön-külön kijelzőkön – érkeznek a felhasználóhoz, hanem a valóságnak megfelelően egy térbeli reprezentáción jeleníthetők meg. Ez nagymértékben növelheti az ember–gép kommunikáció hatékonyságát. Az interaktív virtuális környezetben a felhasználó egy szabványos felületen kezelheti a különböző eszközöket. Ehhez tetszőleges beviteli eszköz rendelkezésére állhat, az adott információt az annak megfelelő tetszőleges módon eljuttathatja a rendszerbe. Pl. az egérrel a 3D mutatót mozgatva kijelölhet egy cyber device-t vagy a beszédfelismerő segítségével a cyber device nevének kimondásával megszólíthatja.

63. ábra Cyber device irányítása a virtuális valóságból

64. ábra Robotok kollaborációja

– 60 –

A VirCA rendszer másik fontos tulajdonsága az elosztott rendszer-szemlélet. Ez azt jelenti, hogy a virtuális valóságban megjelenő eszközöket ugyanúgy tudjuk kezelni attól függetlenül, hogy a valóságban hol helyezkednek el. Vagyis a VirCA elfedi a bonyolult hálózati kapcsolatokat, a felhasználó egyszerűen a virtuális valóságban választhatja ki a használni kívánt eszközt, mintha az a helyi számítógépen lenne elérhető. A VirCA rendszer alkalmazható több különböző rendszerből álló virtuális teszteset készítéséhez (102. és 103. ábra). Ez azt jelenti, hogy térben távol lévő eszközök kooperációja tesztelhető anélkül, hogy az eszközöket egy helyre kellene szállítani. Ez pl. nagyméretű ipari robotok esetén nagyon költséges lenne. Ez abban különbözik az eszközök virtuális valóságban történő szimulációjától, hogy itt a virtuális valóságban a valódi eszközök reprezentációi szerepelnek, melyek mozgása a valódi eszközök mozgását követi, azaz egyrészt egyszerű követő rendszerek fejlesztésével megspórolható drága szimulátorok kifejlesztése, másrészt az így követett virtuális reprezentáció jobban megegyezik a valódi eszközzel, mint a szimulált. Így pl. már egy drága eszköz vásárlása előtt ki tudjuk próbálni, hogy az megfelel-e az alkalmazás által támasztott kooperációs igényeknek. A VirCA rendszer alkalmazható virtuális információs térként különböző eszközök között. Pl. többféle érzékelő, követő eszközzel frissíthetjük a virtuális valóság állapotát az igazi valóságnak megfelelően, hogy más eszközök a virtuális valóság alapján majd manipuláljanak abban. Így az egyes eszközöknek nem kell rendelkezniük az általuk használt összes képességgel, hanem a virtuális valóságon keresztül felhasználhatják más eszközök képességeit. Pl. egy mobil robot tájékozódhat egy érzékelő által frissített virtuális valóság alapján. Sőt a virtuális valóságban olyan érzékelőket is szimulálhatunk, melyek a valóságban még nem léteznek, vagy csak nagyon drágán lennének beszerezhetők. Így bizonyos eszközöket kipróbálhatunk anélkül, hogy a használatukhoz szükséges többi eszközzel rendelkeznénk. Ez megkönnyítheti az eszközök egymástól független, önálló kifejlesztését, tesztelését, illetve vásárlás esetén a különböző eszközök kipróbálását. Pl. egy mobil robot esetén könnyen eldönthetjük, hogy milyen kamerát válasszunk a tájékozódás megvalósításához. Az információs térben azonban nemcsak érzékelő, követő eszközöket, hanem tisztán programban megvalósított intelligenciát is „elhelyezhetünk”. Így megvalósítható a „plug’n’play” tudás, valamint a tudás hatékony megosztásán alapuló elosztott intelligencia, ahol a tudás tetszőleges információ, szolgáltatás, képesség lehet. Ezáltal egy bonyolult feladatot megvalósító alkalmazás fejlesztése jelentősen gyorsabb és olcsóbb lehet, hiszen az adott alkalmazáshoz csak a speciális, feladatfüggő összetevők kifejlesztése szükséges, az általános tudást reprezentáló, már kifejlesztett összetevők felhasználhatók. Továbbfejlesztési irányok A VirCA rendszerben a kollaborációs konfigurációk összeállításakor fölmerül az az igény, hogy a konfigurációk ne csak közvetlenül a felhasználó által, a fölhasználók tudására hagyatkozva, hanem – figyelembe véve a lehetőségeket – automatikusan is előállíthatók legyenek. Ehhez azonban az szükséges, hogy az egyes intelligens rendszerek által megosztott tudás – információ, szolgáltatás, képesség – valamilyen szabványos

– 61 –

formában leírható legyen. Így a megosztott tudás a leírás alapján automatikusan felhasználható más intelligens rendszerek által. A VirCA rendszer egyik lehetséges továbbfejlesztési iránya az intelligens rendszerek közötti kollaborációs lehetőségek kiterjesztése ún. szemantikus információ hozzáadása által. Itt az egyes tudásokat leíró szabványos forma az ontológia, mely egy tárgyterület fogalmainak, valamint azok kapcsolatainak a reprezentálására szolgál. Amikor intelligens rendszerek kollaborálnak, az egyes rendszerek a VirCA rendszerben megosztják saját tudásukat, hozzáférhetővé téve más rendszerek számára. Integráció a VirCA rendszerbe A VirCA rendszer eredetileg nem képes a szemantikus információ kezelésére. Ehhez a rendszert modulárisan ki kell bővíteni a szemantikus kommunikációra alkalmas komponensekkel . Minden egyes hagyományos eszköz becsomagolható szemantikus eszközzé úgy, hogy a csomagoló komponens ismeri az adott eszköz funkcionalitását, egy ontológiában, mint kommunikációs térben, közzéteszi az ennek megfelelő szemantikus információt, majd közvetít az ontológiában megjelenő információ és az eredeti komponens között. Ezen túl egy komponens fogad bizonyos minta alapú felhasználói igényeket, ezeket – az ismert minták szerint – szemantikusan reprezentálja, majd az ontológiában megosztott szemantikus információ alapján következtetést végez, hogy létezik-e megfelelő konfiguráció. Amennyiben igen, az ontológiában további információ közzététele által összeállítja azt.

– 62 –

7. Szociális, jogi és egyéb szempontok A robotok felhasználásának nemcsak műszaki és gazdasági, hanem jelentős etikai, jogi és szociális vonzatai is lehetnek. Egyetlen kérdés, amit már feltettünk: ki a felelős, ha egy robot balesetet okoz? A tervező, az eladó, a vevő, aki installálta, a felhasználó, a programozó. Nehéz a válasz, ha egyáltalán létezik. Ugyanakkor a kérdés ma – amikor egyre több orvosi, háztartási és szórakoztató robot kerül forgalomba – már nem kerülhető meg. Nézzük meg Chistophe Leroux (CEA LIST) előadásának néhány megállapítását, egy 2012ben Berlinben tartott vonatkozó konferencián (A green paper on legal issues in robotics)

– főleg csak címszavakban.  A robotok új munkahelyet teremtenek – Ma 3 millió munkahely köszönhető az 1 millió robotnak, a következő 5 évben még 1 millió várható, 2005: a globális piaci becslés

11 milliárd USD

2015-re várható:

30 milliárd USD

2017-re: személyes robotok:

19 milliárd USD

2016: katonai robotok

8,5 milliárd USD

 Európa esélye a robotosítás – ma a biztonsági szabványok túl szigorúak – a polgári felelősség tisztázatlan.  Világszerte sokat költenek robotikára, a világon elfoglalt helyek javítása céljából is, a folyó projektek értéke: USA

1 milliárd USD

Korea

750 millió USD

Tajvan

50 millió Euró

 Európa – Szabványosítás, etikai, jogi és szociális kérdések kutatása, megoldása.

Mi is valójában a robot? Sokféle válasz létezik, pl. – egy elekrtomos-mechanikus szerkezet, ami irányítás mellett feladatokat végezhet, – egy automatikusan működő gép, amelyik az emberre hasonlíthat stb.

– 63 –

Jobb úgy definiálni, hogy taxatíve felsoroljuk, mit tud a robot Ezt most fordítás nélkül adjuk meg, látható, hogy a példa szerinti robot nagyon sok mindenre képes:

see, act, localize, localize, compute, navigate, transport, manipulate, talk, learn, observe, smell, Cooperate, Understand emotions, assist, work, dialog, play, stimulate, fly, move, create, Make reasoning, Carry empathy, stimulate, dialog.

 Európai jogi hozzáállás A robotok műtárgyak (Artefact), eszközök a gyártó, a programozó, a tulajdonos és a felhasználó kezében. A következő területeken kell a jogi kérdéseket felvetni és megoldani – új technológiák biztonsága – a robot mint termék a piacon – jogdíj (IPR) kérdések: ki a jogtulajdonos, ha a robot valamit feltalál – védhetők-e jogilag a robot csinálta dolgok: nyitott kérdés – ha a robot autonóm, kognitív, ágensként működik, akkor „ki a felelős a tetteiért”? Ma a törvényeknek túl sok a gazdája, létrehozója: szervezetek, mint az EU, World Trade Organization stb. Sok szint van:

kötelező:

reguláció, direktíva,

nem kötelező:

javaslat, vélemény, ezek lehetnek nemzetiek, nemzetköziek.

 Van már EU Directive 2006/42/EC EU Directive 2001/95/EC, EU Decision 768/2008/EC and EU Decision 765/2008/EC, EU Directive 1999/44/EC on Ezek szerint a robotok a gépészeti tárgyak (machinery) közé sorolhatók, de nincs speciális piaci és fogyasztói törvényük. Fontos, megoldandó kérdések, amelyekre a mai rendelkezések csak részben adnak választ: Biztonság: a munkaadó gondja, de a szabványok hiányoznak, ennek ellenére biztonsági intézkedések kellenek.  Javaslatok: további vizsgálat a veszélyek felderítésére és azok taxativ felsorolására az autonóm robotok terjesztése esetén – védeni kell a dolgozókat, kutatást folytatni.

– 64 –

 Adatvédelem: ma nem tipikus, hogy a robot visszaélne az adatokkal European Directive 95/46/EC Büntetőjog ma nincs rendezve, egyes országokban van, EU-szinten lehetetlen. Polgári felelősség nyitott. Szerződéses felelősség: csak egy gép, semmi különös, megfelelők az EU-törvények. Nem szerződéses felelősség, bajt okoz meghibásodás miatt Directive 85/374. EU-törvények jók, bajt okoz, mert úgy működik, erre nincs válasz. A robotok személyisége, jó lenne, de ma még nem lehet emberi. Mesterséges emberek, a távoli jövő. Definíció: sokféle, pl. mozgás, 3 az 5 érzékből (íz, szag, érintés, látás, hallás), intelligencia (tanulás), lelkiismeret.

– 65 –

8. Zárszó – Összefoglalás helyett A robotika egy meglehetősen szerteágazó terület, de még szerteágazóbb, ha leggyakoribb alkalmazási területeit, az automatizált gyártórendszereket is megkíséreljük áttekinteni és ismertetni. Mindebből következik, hogy nem sikerülhet, de nem is volt cél, egy egységes jegyzet elkészítése, hanem csak szemelvényeket, szándékunk szerint érdekes részleteket közlünk mindkét területről. Az olvasó hiányolhatja a kellő szisztematizálást, az ontológiát, ahogy ma mondani szeretjük. Különösen a robottechnikára igaz, hogy nagyon sok olyan bonyolult részlet kimaradt, amelyek fontosak ugyan, de az alapvető megértéshez nem elkerülhetetlenek. Így pl. nem foglalkoztunk a rendszerek nemlineáris viselkedésével, dinamikájával, heurisztikájával, nem részleteztük az adaptív működést, sem az érzékelők figyelembevételi lehetőségeit. Azt mondhatjuk, hogy sok mindenről szól a jegyzet és nagyon sok mindenről nem esik szó, vagy nincs mód a részletezésre. Igyekeztünk viszont érdekes, olvasmányos módon figyelemre méltó tényeket és összefüggéseket közzétenni. Itt mondunk köszönetet mindazoknak, akik szakmai tanáccsal, idézhető dolgozatokkal és ábrákkal, valamint editálási tudományukkal segítették a munkát, név szerint Baranyi Péter, Dudás László, Fazekas Annamária, Grozdics Anett, Haidegger Géza, Kisari Ádám és Nacsa János.

– 66 –

9. Irodalomjegyzék Lantos Béla: Robotok Irányítása Janos Somlo, János Somló, Béla Lantos, Pham Thuong Cat, Thuong Cat Pham Akadémiai Kiadó, 1997 – Technology & Engineering – 425 pages Á. Vámos, I. Fülöp, B. Reskó, P. Baranyi: Collaboration in Virtual Reality of Intelligens Agents, in Acta Electrotechnica et Informatica 10 (2010/2) 21–27. Dudás, László: Alkalmazott Mesterséges Intelligencia Miskolci Egyetem, Alkalmazott Informatikai Tanszék Artificial Neural Networks (2010) http://en.wikibooks.org/wiki/Artificial_Neural_Networks#Table_of_Contents, Elérés: 2010.12.21. Dudás L. (2006) Mesterséges intelligencia elektronikus jegyzet, p578. http://ait.iit.unimiskolc.hu/~dudas /oktatas/mesint, Elérés: 2010.12.20. FIRA (2011) http://www.fira.net/ Freisleben, B., (1992) "Teaching a Neural Network to Play GO-MOKU," in I. Aleksander and J. Taylor, eds, Artificial Neural Networks 2, Proc. of ICANN-92, Brighton UK, vol. 2, pp. 1659–1662, Haykin, S. (2009) Neural Networks and Learning Machines, Prentice Hall p.906 ISBN 0131471392 ebook: http://www.mediafire.com/?98j1oqt8sd4ny95 Elérés: 2010.12.21. Hewitt, Carl (1985): The Challenge of Open Systems Byte Magazine. April 1985. (Reprinted in The foundation of artificial intelligence–a sourcebook Cambridge University Press. 1990 Millington, I.–Funge, J., (2009) Artificial intelligence for games, Second Edition, Morgan Kaufmann Publishers, USA, ISBN978-0-12-374731-0 Smith, L. (2003) An Introduction to Neural Networks http://www.cs.stir.ac.uk/~lss/NNIntro/InvSlides.html#what Elérés: 2010.12.21. Stefán P. (1999): Megerősítő tanulási módszerek alkalmazása az informatikában Doktorandusz Fórum1999 Miskolc, http://members.iif.hu/stefan/PDF/dforum_1999.pdf, Elérés: 2010.12.20. Sutton, R. S.–Barto, A. G., (1998): Reinforcement Learning: An Introduction, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, London, England http://www.cse.iitm.ac.in/~cs670/book/thebook.html Elérés: 2010.12.20. ERDÉLYI Ferenc–KOVÁCS György–SOMLÓ János: Automatizálás a Gépgyártás-technológiában, in: A technológia helyzete és jövője, MTA műhelytanulmányok (szerk. Prohászka János), MTA, 2001, pp. 187-211. Tóth Tibor (szerk): Minőségmenedzsment és Informatika, Műszaki Könyvkiadó, 1999. ISBN 963 16 30471

– 67 –

Tóth Tibor: Termelési Rendszerek és Folyamatok, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2004. ISBN 963 661 630 2 Handbook of Industrial Robotics, John Wiley & Sons. (Ed. S. Nof), 1999 Tóth Tibor: termelési rendszerek és folyamatok, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2004 Rudas I.: Robot Control jegyzet. BDMF, Budapest, 1995 Liu J, Wu J: Multi-Agent Robotic Systems. CRC Press, New York, 2001 Rudas I., Bencsik A.: Robottechnika, BDMF, 1999 Siegler A. Robotirányítási modellek, LSI, 1987 Szabó, Budai, Kovács, Lipovszki: Robotmechanizmusok; TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0042 www.mogi.bme.hu/TAMOP/robotmechanizmusok/book.html,

– 68 –