ХУМАНОИДНИ РОБОТИ

Еден хуманоиден робот е робот со облик на неговото тело да наликува на човековото тело. Дизајнот може да биде за функционални цели, како содејство со човековите алати и околина, за експериментални цели, како студијата за ал локомоција (подвижност), или за други цели. Генерално, хуманоидните роботи имаат торзо, глава, две раце и две нозе, иако некои форми на хуманоидни роботи можат да моделираат само дел од телото, на пример, од половината нагоре. Некои хуманоидни роботи исто така имаат глави дизајнирани да реплицираат човекови фацијални сегменти како очите или устите. Андроиди се хуманоидни роботи изградени за естетски да потсетуваат на луѓето.

Цел

Хумноидните роботи се сега употребени како истражувачки алатки во неколку научни подрачја. Истражувачите ги студираат структурата и однесувањето на човековото тело (биомеханика) да изградат хуманоидни роботи. Од друга страна, обидот да се симулира човековото тело води кон негово подобро разбирање. Разбирањето на човекот е поле на студија што е фокусирани на тоа како луѓето учат од сензорската информација во след да се здобие со перцепциски и моторски способности. Ова знаење е употребено да се развијат пресметковни модели на човеково однесување и беше подобрено во текот на времето. Беше предложено дека многу напредни роботи ќе го помогнат подобрувањето на обичните луѓе (трансхуманизам). Иако иницијалната тема на хуманоидното истражување беше да се изгради подобра ортоза и простеза за човековите суштества, беше разменето знаење помеѓу тие две дисциплини. Неколку примери се погонети од простеза на нога за невромускуларно раздвојување, ортоза на глужд-стопало, простеза на биолошки реалистична нога и простеза на подлактица. Покрај истражувањето, хуманоидните роботи се развиени да изведуваат човекови задачи како лична помош, преку која би биле способни да им помагаат на болните и возрасните, како и да извршуваат валкани и опасни работи. Хуманоидите се исто така способни за некои процедурално-базирани вокации, како администратори на рецепција-деск и работници на линија за производство на автомобили. Во главно, бидејќи тие можат да употребат алатки и да работат со опрема и возила дизајнирани за човекова форма, хуманоидите теоретски би изведувале било каква задача што човекот би можел да ја изведе, се додека тие го имаат вистинскиот софтвер. Сепак, сложеноста на вршење такви задачи е бескрајна. Тие исто така стануваат се попопуларни како забавувачи. На пример, Урсула, жена робот, пее, свири музика, танцува и им зборува на нејзините слушатели при Universal Studios. Неколку Disney теми парк шоу потпомогаат аниматронски роботи што изгледаат, се движат и зборуваат многу како човекови суштества. Иако овие роботи изгледаат реалистично, тие немаат познавање или физичка анатомија. Разни хуманоидни роботи и нивните возможни апликации во секојдневниот живот се распределени во независен документарен филм наречен Plug&Pray, реализиран во 2010 година. Хуманоидните роботи, особено тие со алгоритми за вештачка интелигенција, би биле корисни за идни мисии на опасно и/или оддалечено вселенско истражување, без да се има за потреба нивно свртување назад и враќање на Земјата откако мисијата завршила.

Сензори

Еден сензор е уред што мери некој светски атрибут. Бидувајќи еден од трите примитивни роботи (покрај планирање и управување), чувствата играат важна улога во роботските парадигми. Сензорите можат да бидат класификувани согласно со физичкиот процес со кој тие работат или согласно со типот на мерена информација што тие ја даваат како излез. Во овој случај, беше употребен вториот пристап. Проприоцептивни сензори Проприоцептивните сензори ја чувствуваат позицијата, ориентацијата и брзината на човековото тело и зглобови. Во човековите тела отолитите и полу-циркуларните канали (во внатрешното уво) се употребени да го одржуваат балансот и ориентацијата. Како дополнение луѓето го употребуваат нивните сопствени проприопцептивни сензори (пр. допир, мускулно истегнување, позиција на екстремитетот) да помогнат со нивната ориентација. Хуманоидните роботи употебуваат акцелерометри да ја мерат акцелерацијата (забрзувањето), од која брзина можат да бидат пресметани со интеграција; тилт сензорите да мерат наклон; сензорите на сила сместенио во роботските раце и нозе да мерат контактна сила со околината; сензори за позиција, што ја покажуваат актуелната позиција на роботот (од која брзината може да биде пресметана со одземање) или и сензори за рамна брзина. Екстероцептивни сензори Полиња од тактели можат да бидат употребени да обезбедат податоци на тоа што било допрено. Shadow Hand употребува поле од 34 тактели подредени под неговата полиуретанска кожа на секој врв од прстите. Тактилните сензори исто така обезбедуваат информација за силите и моментите разменети помеѓу роботот и другите објекти. Визија се однесува на процесирачки податоци од секој модалитет што го употребува електромагнетниот спектар за да произведи слика. Во хуманоидните роботи обично се препознаваат објектите и се одредуваат нивните својства. Сензорите за гледање работат најслично со очите на луѓето. Повеќето хуманоидни роботи употреуваат CCD (charge-coupled device = уред со удвоено полнење) камери како сензори за гледање. Звучните сензори им одобруваат на хуманоидните роботи да слушаат говор и звуци од околината, и одигруваат улога како уши на човек. Обично за оваа задача се употребени микрофони.

Актуатори

Актуатори се мотори во роботот одговорни за движење. Хуманоидните роботи се конструирани на таков начин што тие изведуваат мимика на човековото тело, така што употребуваат актуатори што изведуваат акции соодветни на акциите на мускулите и зглобовите, иако со различна структура. Да се постигне истиот ефект како човеково движење, хуманоидните роботи употребуваат главно ротирачки актуатори. Можат да бидат подеднакви електрични, пневматски, хидраулични, пиезоелектрични или ултрасонични (ултразвучни). Хидрауличните и електричните актуатори имаат многу круто однесување и можат само да бидат направени за дејствување на соодветен начин преку употреба на релативно сложени стратегии на управувачка повратна спрега. Додека електричните безјадрени моторски актуатори се подобро опремени за висока брзина и апликации за низок товар, хидрауличните работат добро при апликации на ниска брзина и висок товар. Пиезоелектричните актуатори генерираат мало движење со со способност за висока сила кога е применет напон. Можат да бидат употребени за ултра-прецизно позиционирање и за генерирање и ракување со високи сили или притисоци во статички или динамички ситуации. Ултрасоничните актуатори се дизајнирани да произведат движења во микрометарски редослед на ултразвучни фреквенции (преку 20 kHz)/ Тие се корисни за управувачки вибрации, позиционирачки апликации и брзо преклопување. Пневматските актуатори работат на основа на стисливост на гас. Како тие се напумпувани, експандираат долж оската, а како се издишуваат, тие се контрактираат (се збиваат). Ако еден крај е фиксиран, другиот ќе се движи во линеарна траекторија. Овие актуатори се наменети за ниска брзина и апликации на ниско/средно оптоварување. Помеѓу пневматските актуатори постојат: цилиндри, мевови, пневматски погони, пневматски чекорни мотори и пневматски вештачки мускули.

Планирање и управување

При планирање и управување, есенцијалната разлика помеѓу хуманоидите и другите видови на роботи (како што се индустриските) е што движењето на роботот трба да биде човеколико вклештено движење, особено двокрак чекор. Идеалното планрање за хуманоидни движења во текот на нормално одење би резултирало во минимална енергетска конзумпција, како што прави во човековото тело. Заради оваа причина, студиите на динамика и управување на овие видови структури стана од зголемена важност. Прашањето на стабилизација на двокраки роботи на површината е од голема важност. Одржувањето на гравитациониот центар на роботот, преку центарот на лежиштето за обезбедување стабилна позиција може да биде избрано како цел на управувањето. Да се одржува динамички баланс во текот на чекорењето, на еден робот му е потребна информација за силата на контакт и неговото тековно и посакувано движење. Решението на овој проблем одговара на главен концепт, Точка на Нула Момент (Zero Moment Point=ZMP). Друга карактеристика на хуманоидните роботи е што тие се движат, собираат информации (користејќи сензори) од “реалниот свет” и содејствуваат со него. Тие не остануваат како фабрички манипулатори и други роботи што работат во високо структурирани околини. Да им се овозможи на хуманоидите да се движат во сложени околини, планирањето и управувањето мора да се фокусираат на детекција на само-судирање, планирање на патека и избегнување препреки. Хуманоидните роботи сеуште немаат некои сегменти од човековото тело. Тие вклучуваат структури со променлива флексибилност, што обезбедува сигурност (кон самиот робот и кон луѓето), и вишок на движења, т.е. повеќе степени на слобода и оттаму достапност на шиока задача. Иако овие карактеристики се пожелни за хуманоидните роботи, тие ќе донесат поголема сложеност и нови проблеми кон планирањето и управувањето. Плето на цело-телесно управување соработува со овие предмети и адресира правилна координација на бројни степени на слобода, пр., да се реализираат неколку управувачки задачи истовремено додека се следи даден редослед на приоритет. Во избраните филмови на 21-ви век, како и телевизиските шоуа, хуманоидните роботи (понекогаш се водени под името “синтетички луѓе” или “репликанти”) се портретирани така што може да биде ненадмината “паметната долина”. Некои од овие филмови и телевизиски шоуа посочуваат иднина во која секој може да купи хуманоиден робот, што резултираше во претпоставени подобрувања во многу подрачја, вклучувајќи грижа за возрасните и социјално дружење. Хуманоидните роботи можат да бидат разгледани како закана од луѓето, особено ако станат способни за симулирање човекова самосвест.