WEBVTT

00:00:00.000 --> 00:00:14.700
(Музыка) Данная презентация предоставлена
Стэнфордским Университетом.

00:00:14.720 --> 00:00:20.830
Центр профессионального развития.

00:00:24.490 --> 00:00:27.110
Давайте начнём.

00:00:27.130 --> 00:00:29.790
Добро пожаловать на курс 
Введение в робототехнику.

00:00:29.810 --> 00:00:34.200
С наступающим Новым годом всех.

00:00:34.200 --> 00:00:41.695
В этом курсе мы попробуем рассмотреть


00:00:41.695 --> 00:00:46.250
основы робототехники — мы посмотрим на

00:00:46.250 --> 00:00:50.110
математические модели, представляющие

00:00:50.110 --> 00:00:51.940
роботизированные системы 
с разных сторон.

00:00:51.940 --> 00:00:56.600
Вы только что видели их в классе.

00:00:56.620 --> 00:00:57.865
Вы видели

00:00:57.865 --> 00:01:01.515
слияние человекоподобной
роботизированной системы,

00:01:01.515 --> 00:01:05.301
которой мы можем управлять.

00:01:05.301 --> 00:01:09.182
Если вы исследуете модель,


00:01:09.182 --> 00:01:12.917
которую собираетесь использовать,
вам нужно представлять

00:01:12.917 --> 00:01:14.400
кинематику системы.

00:01:14.420 --> 00:01:18.882
Вы также должны уметь
привести систему в движение

00:01:18.882 --> 00:01:22.672
с помощью двигателей
и найти правильные крутящие моменты,

00:01:22.672 --> 00:01:24.430
чтобы сделать робота
подвижным.

00:01:24.430 --> 00:01:27.030
Вернёмся к этому.

00:01:27.050 --> 00:01:29.517
Я думаю, что это довольно интересно.

00:01:29.517 --> 00:01:36.320
Есть робот, которым вы хотите управлять.

00:01:36.340 --> 00:01:42.480
Какой способ управления руками
мы можем придумать,

00:01:42.500 --> 00:01:46.080
чтобы переместиться из одного места
в другое?

00:01:46.100 --> 00:01:50.390
Есть много различных способов

00:01:50.410 --> 00:01:53.550
управления роботом.

00:01:53.570 --> 00:01:56.940
Прежде всего, вы должны знать,
где робот находится,

00:01:56.960 --> 00:01:59.910
для этого вам нужно несколько датчиков.

00:01:59.930 --> 00:02:02.230
Какие датчики необходимы роботу

00:02:02.250 --> 00:02:05.410
чтобы узнать, где он находится?

00:02:05.430 --> 00:02:08.020
Есть идеи?

00:02:08.039 --> 00:02:09.070
GPS?

00:02:09.090 --> 00:02:09.650
GPS?

00:02:09.650 --> 00:02:10.760
Хорошо.

00:02:12.030 --> 00:02:15.840
Сколько параметров вы можете измерить

00:02:15.860 --> 00:02:18.610
с помощью GPS?

00:02:21.260 --> 00:02:22.260
Отлично.

00:02:22.260 --> 00:02:24.480
Мы можем попробовать.

00:02:24.500 --> 00:02:25.750
Сколько параметров вы можете...

00:02:25.560 --> 00:02:27.830
Что можно определить с помощью GPS?

00:02:27.850 --> 00:02:32.150
Координаты X и Y.

00:02:32.150 --> 00:02:37.040
Да, вы найдёте X и Y

00:02:37.060 --> 00:02:38.060
по данным GPS, верно?

00:02:38.060 --> 00:02:40.640
Сколько здесь степеней свободы?

00:02:40.660 --> 00:02:42.780
Сколько тел здесь движется?

00:02:42.800 --> 00:02:49.260
Когда я перемещаю вот это —
сколько тел движутся?

00:02:49.280 --> 00:02:50.530
Сколько датчиков GPS

00:02:50.480 --> 00:02:55.070
вы хотите поставить на робота?

00:02:55.090 --> 00:02:58.090
Вам потребуется 47, если у вас
47 степеней свободы,

00:02:57.950 --> 00:03:00.960
и это не сработает.

00:03:00.980 --> 00:03:02.230
Это будет слишком дорого.

00:03:01.430 --> 00:03:03.330
Еще одна идея.

00:03:03.350 --> 00:03:05.040
Нам нужно что-то ещё.

00:03:05.040 --> 00:03:06.810
Попробуем энкодеры.

00:03:06.810 --> 00:03:07.930
Да, энкодеры.

00:03:07.930 --> 00:03:09.460
У энкодера одна
степень свободы,

00:03:09.460 --> 00:03:11.490
только угол вращения.

00:03:11.510 --> 00:03:13.260
И сколько энкодеров нам нужно

00:03:13.280 --> 00:03:14.770
для 47 степеней свободы?

00:03:16.780 --> 00:03:18.790
47.

00:03:18.810 --> 00:03:23.080
Это даст нам относительное положение,

00:03:23.100 --> 00:03:28.130
но мы не знаем,
где находится конфигурация.

00:03:28.150 --> 00:03:31.710
Вам нужен GPS, чтобы найти один объект,

00:03:31.730 --> 00:03:33.730
а затем позиционировать
все по отношению к нему.

00:03:33.690 --> 00:03:37.179
Любая другая идея?

00:03:37.200 --> 00:03:39.530
Дифференциальная навигация.

00:03:39.601 --> 00:03:46.680
Интегрируя начальное известное положение

00:03:46.680 --> 00:03:52.610
или системы технического зрения.

00:03:52.630 --> 00:03:55.520
Используем их для обозначения объектов.

00:03:55.540 --> 00:03:57.970
Вы знаете, где находится робот,
а также относительное положение.

00:03:57.970 --> 00:04:01.669
Скорости определяются,
когда мы движемся.

00:04:02.480 --> 00:04:11.520
Как только мы обнаружили
местонахождение робота, нам нужно найти

00:04:11.540 --> 00:04:16.160
способ описания того,
где находятся части робота.

00:04:16.180 --> 00:04:17.740
Где правая рука?

00:04:17.760 --> 00:04:18.760
А где левая рука?

00:04:18.760 --> 00:04:20.300
И так далее.
Так что нам нужны...

00:04:20.320 --> 00:04:22.390
Что нам нужно?

00:04:22.410 --> 00:04:30.480
Вы должны найти связь между
всеми жесткими телами так,

00:04:30.500 --> 00:04:35.220
чтобы как только робот остановится,
вы могли бы узнать, как

00:04:35.240 --> 00:04:39.090
он расположен —
где расположена кисть, где плечо,

00:04:39.110 --> 00:04:42.210
где расположена голова.

00:04:42.230 --> 00:04:49.060
Так что вам нужно что-то,
что относится к науке о...

00:04:49.080 --> 00:04:54.980
Я говорю сейчас не о датчиках.

00:04:55.000 --> 00:04:58.785
Мы располагаем информацией,
но нам нужно определить

00:04:58.790 --> 00:05:00.660
Модель.

00:05:00.660 --> 00:05:02.590
Модель, кинематическую модель.

00:05:02.610 --> 00:05:04.880
В принципе, нам нужна кинематика.

00:05:04.900 --> 00:05:11.280
А когда тело движется, это порождает
динамику, не так ли?

00:05:11.300 --> 00:05:13.690
Так что вам нужно найти силы инерции.

00:05:13.710 --> 00:05:15.140
Вы должны знать...

00:05:15.160 --> 00:05:17.660
Если вы перемещаете правую руку, вдруг все

00:05:17.380 --> 00:05:18.380
начинает перемещаться,
не так ли?

00:05:18.380 --> 00:05:22.730
Существует связь между твердыми телами,

00:05:22.750 --> 00:05:24.310
соединеными вместе.

00:05:24.330 --> 00:05:27.520
Поэтому нам нужно определить динамику.

00:05:27.540 --> 00:05:33.480
И как только у вас есть все эти модели,
то вы должны задуматься

00:05:33.500 --> 00:05:37.200
о способе управления роботом.

00:05:37.220 --> 00:05:42.330
Так как же нам управлять роботом,
таким как этот?

00:05:42.350 --> 00:05:47.580
Скажем, я хочу переместить это — вот сюда.

00:05:47.600 --> 00:05:49.700
Как же мне это сделать?

00:05:49.630 --> 00:05:52.380
Я хотел бы переместить руку в это место.

00:05:55.910 --> 00:05:57.770
Извиняюсь?

00:05:57.770 --> 00:06:00.580
Прямая и обратная кинематика.

00:06:00.580 --> 00:06:02.500
О, очень хорошо.

00:06:02.500 --> 00:06:05.400
Что ж, прямая кинематика даст вам

00:06:05.420 --> 00:06:06.420
местонахождение руки.

00:06:06.420 --> 00:06:09.340
Обратная кинематика даст вам заданную

00:06:09.360 --> 00:06:12.260
позицию для руки, к которой вы стремитесь.

00:06:12.280 --> 00:06:13.780
Вам нужно...

00:06:13.800 --> 00:06:16.050
Вы сможете решить,
какие будут углы у сочленений.

00:06:15.800 --> 00:06:19.060
Вот так.

00:06:19.080 --> 00:06:24.400
И если вы это сделаете,
то узнаете искомый угол

00:06:24.420 --> 00:06:26.030
для каждого из сочленений.

00:06:26.030 --> 00:06:29.600
После этого вы сможете управлять
суставами, переместить их

00:06:29.620 --> 00:06:32.460
к заданной позиции,
и вся рука будет двигаться

00:06:32.480 --> 00:06:34.070
к определенной конфигурации.

00:06:34.090 --> 00:06:41.860
Мы можем использовать инверсную
кинематику для этого робота?

00:06:41.880 --> 00:06:43.550
Это не легко.

00:06:43.570 --> 00:06:46.630
Это уже трудно для робота с шестью
степенями свободы,

00:06:46.650 --> 00:06:50.930
как у руки, но для робота со многими
степенями свободы...

00:06:50.950 --> 00:06:53.700
Поэтому предположим, я хотел бы перейти
к этой позиции.

00:06:52.320 --> 00:06:53.320
Это находится здесь.

00:06:53.320 --> 00:07:01.080
Есть бесконечное множество путей,
которыми я могу добраться туда.

00:07:01.100 --> 00:07:03.520
И есть много, много разных решений этой

00:07:03.540 --> 00:07:05.750
задачи.

00:07:05.770 --> 00:07:07.270
Кроме того, человек

00:07:07.160 --> 00:07:08.660
на самом деле движется по-другому.

00:07:08.160 --> 00:07:11.310
Я имею в виду, когда вы двигаете рукой,
вы используете обратную

00:07:11.330 --> 00:07:12.770
кинематику?

00:07:12.790 --> 00:07:17.890
Кто-нибудь?
— Нет.

00:07:17.910 --> 00:07:20.670
Таким образом,
мы увидим различные способы...

00:07:20.690 --> 00:07:23.940
О, я вернусь к этому вопросу чуть позже.

00:07:23.900 --> 00:07:29.810
Я не уверен,
но идея роботов в основном была

00:07:29.830 --> 00:07:30.830
взята

00:07:30.830 --> 00:07:35.590
с этой картинки — то есть, у вас есть
робот, работающий в

00:07:35.610 --> 00:07:39.130
изолированной среде на
заводе-изготовителе, делает вещи,

00:07:39.150 --> 00:07:42.630
собирает, выбирает место,
переходя из одного — в другое

00:07:42.650 --> 00:07:47.680
без какого-либо взаимодействия с людьми.
Но робототехника развивалась

00:07:47.700 --> 00:07:48.740
на протяжении многих лет

00:07:48.760 --> 00:07:52.880
И сегодня, у нее есть много областей

00:07:52.900 --> 00:07:56.810
применения: от роботов,
работающих с хирургом, управляемых

00:07:56.830 --> 00:07:57.830
человеком,

00:07:57.830 --> 00:08:01.660
до роботов помогающих рабочим
нести тяжелый груз,

00:08:01.680 --> 00:08:04.960
роботов в сфере развлечений
и до роботов во многих, многих

00:08:04.980 --> 00:08:06.030
областях.

00:08:06.050 --> 00:08:09.350
И это то, что действительно интересно
в робототехнике: тот факт,

00:08:09.370 --> 00:08:12.630
что робототехника становится все ближе
и ближе к человеку,

00:08:12.650 --> 00:08:16.550
то есть мы используем роботов
для переноски, поднятия тяжестей,

00:08:16.570 --> 00:08:20.730
для работы, для расширения сферы
возможностей человека через тактильное

00:08:20.750 --> 00:08:21.900
взаимодействие.

00:08:21.920 --> 00:08:25.980
Вы можете почувствовать виртуальную
или реальную среду.

00:08:26.000 --> 00:08:29.510
Я не уверен, все ли понимают,
что такое тактильные ощущения.

00:08:29.530 --> 00:08:32.760
Тактильное взаимодействие [haptics]
происходит от греческого слова

00:08:32.780 --> 00:08:33.780
описывающего

00:08:33.780 --> 00:08:35.270
чувство осязания.

00:08:35.289 --> 00:08:37.970
И что касается осязания,

00:08:37.990 --> 00:08:39.789
На рисунке мы видим руки хирурга

00:08:39.809 --> 00:08:42.820
и хирург все еще работает.

00:08:42.840 --> 00:08:49.340
Таким образом, он оперирует
снаружи, а робот помещается внутрь,

00:08:49.360 --> 00:08:52.840
и вместо того, чтобы делать
большие надрезы, мы делаем

00:08:52.860 --> 00:08:54.070
маленькие,

00:08:54.090 --> 00:08:56.020
через которые мы вводим робота,
а затем

00:08:56.020 --> 00:08:57.290
продолжаем операцию.

00:08:57.310 --> 00:08:59.750
И восстановление удивительно.

00:08:59.770 --> 00:09:04.140
Всего несколько дней реабилитации,
и пациент выходит

00:09:04.160 --> 00:09:06.160
из госпиталя.

00:09:06.180 --> 00:09:09.690
Теле-операции через тактильные
или регулирующие устройства

00:09:09.690 --> 00:09:11.480
помогают нам в управлении.

00:09:11.500 --> 00:09:16.860
Так вот хирург работающий удалёно,
оперирует или

00:09:16.880 --> 00:09:21.310
оперирует под водой,
или взаимодействует с физической

00:09:21.330 --> 00:09:24.990
средой в домах или на заводе-изготовителе.

00:09:25.010 --> 00:09:28.160
Еще одной интересной вещью в
робототехнике является то, что благодаря

00:09:28.180 --> 00:09:32.470
фокусированию на сочленённых
системах организма, мы можем

00:09:32.490 --> 00:09:36.980
использовать все эти модели, методы, мы

00:09:37.000 --> 00:09:41.140
развиваем робототехнику, чтобы
моделировать человека и создать

00:09:41.160 --> 00:09:45.720
цифровую модель человека,
который, как мы увидим позже,

00:09:45.740 --> 00:09:51.210
может быть ассимилирован и управляем,
с целью воспроизведения

00:09:51.230 --> 00:09:57.910
фактического поведения человека,
снятого с устройств

00:09:57.930 --> 00:09:59.250
определения
движения человека.

00:09:59.270 --> 00:10:05.280
Кроме того, с помощью взаимодействия,
которое мы осуществляем

00:10:05.300 --> 00:10:08.130
с физическим миром, мы сможем
использовать осязающие

00:10:08.150 --> 00:10:14.750
устройства для изучения физического
мира, который не может быть исследован

00:10:14.770 --> 00:10:18.970
в реальности — то есть, мы не можем,
например, перейти к атомному уровню,

00:10:18.990 --> 00:10:22.460
но мы можем имитировать
уровень атома, через

00:10:22.480 --> 00:10:26.570
осязающие устройства мы можем
исследовать этот мир.

00:10:26.590 --> 00:10:30.110
Наверное, самая захватывающая область
в робототехнике

00:10:30.130 --> 00:10:35.080
это воспроизводящие устройства, роботы,
которые выглядят как человек

00:10:35.100 --> 00:10:39.520
и ведут себя естественно,
как животные или люди.

00:10:39.540 --> 00:10:44.460
Несколько лет назад я был в Японии.

00:10:44.480 --> 00:10:46.160
Все знают место, где сделана
эта фотография?

00:10:46.180 --> 00:10:47.180
Это фото сделано в...

00:10:47.180 --> 00:10:50.160
(Голос из зала) Осака.

00:10:50.180 --> 00:10:51.120
(Голос из зала) Иокогама.

00:10:51.120 --> 00:10:55.390
Очень хорошо, но вы жульничаете,
потому что вы были там.

00:10:55.410 --> 00:10:58.250
(Смех) Так что это из Иокогамы,

00:10:58.270 --> 00:11:00.930
и там проходит «Robodex».

00:11:00.950 --> 00:11:04.190
«Robodex» собирает тысячи и тысячи людей,

00:11:04.210 --> 00:11:08.840
желающих увидеть последние новинки
в области робототехники.

00:11:08.860 --> 00:11:10.360
Это было несколько лет назад.

00:11:10.330 --> 00:11:14.840
Посмотрите на «ASIMO», являющуюся

00:11:14.860 --> 00:11:18.570
крайней моделью в серии развития

00:11:18.590 --> 00:11:23.330
роботов «Honda», она идет
за роботами «P2» и «P3».

00:11:23.350 --> 00:11:30.740
И вы смогли бы увидеть там
большинство главных

00:11:30.760 --> 00:11:33.000
разработчиков роботов,
в частности, человекоподобных.

00:11:33.020 --> 00:11:36.150
Все видели это?

00:11:36.170 --> 00:11:37.250
Все видели это?

00:11:37.270 --> 00:11:40.030
Вы знаете, что это?

00:11:40.050 --> 00:11:42.240
Это робот компании «Sony».

00:11:42.260 --> 00:11:45.330
Я думаю, у меня есть видео.

00:11:45.350 --> 00:11:48.500
Давайте посмотрим, если оно запустится.

00:11:48.520 --> 00:11:57.800
Робот «Sony» балансирует
на подвижной панели,

00:11:57.820 --> 00:11:59.430
и это не такая уж легкая задача.

00:11:59.450 --> 00:12:04.590
И вы можете представить себе
всё необходимое


00:12:04.610 --> 00:12:07.530
для управления им в реальном времени

00:12:07.550 --> 00:12:08.550
и динамическую модель
и всё остальное.

00:12:08.550 --> 00:12:17.930
Это было сделано несколько лет назад.

00:12:17.950 --> 00:12:21.600
Мы привезли этого робота в Стэнфорд

00:12:21.620 --> 00:12:29.330
несколько лет назад, показали спектакль,
и было довольно

00:12:29.350 --> 00:12:33.440
интересно смотреть на него,
выступающего и танцующего.

00:12:33.460 --> 00:12:39.090
Существует много различных роботов,
особенно в Азии.

00:12:39.110 --> 00:12:41.460
В Японии и Корее —
человекоподобные роботы.

00:12:41.480 --> 00:12:50.790
AIST» построила серию роботов:
«HRP», «HRP-1» и «-2».

00:12:50.810 --> 00:12:53.060
Они находят и развивают
все больше возможностей

00:12:52.850 --> 00:13:00.780
для этих роботов.

00:13:00.800 --> 00:13:03.890
Одно из интереснейших шоу,

00:13:03.910 --> 00:13:09.510
которые мы видели в последнее время,
прошло около Нагои

00:13:09.530 --> 00:13:15.650
во время «World Expo» в Айчи,
там демонстрировался целый ряд проектов.

00:13:15.670 --> 00:13:21.320
Некоторые из них вышли из
научно-исследовательских лабораторий,

00:13:21.340 --> 00:13:24.890
сотрудничавших с промышленностью
при разработке.

00:13:24.910 --> 00:13:28.020
Это танцующий робот.

00:13:28.040 --> 00:13:34.920
Это «HRP».

00:13:34.940 --> 00:13:37.480
Так «HRP» ходит.

00:13:37.500 --> 00:13:41.060
Ходьба теперь хорошо освоена.

00:13:41.080 --> 00:13:46.180
Но есть проблема: как перейти
к определенной позиции, принять

00:13:46.200 --> 00:13:50.470
объект и контролировать взаимодействие
с физическим миром?

00:13:50.490 --> 00:13:51.550
Это сложная задача.

00:13:51.570 --> 00:13:54.330
Вы видите, что скольжение и касание 
освоены не полностью,

00:13:54.350 --> 00:14:02.230
но это направление для исследований.

00:14:02.250 --> 00:14:05.020
Вот интересное устройство, приехавшее

00:14:05.040 --> 00:14:07.480
из «Waseda University».

00:14:07.500 --> 00:14:11.320
У этого робота есть дополнительные
степени свободы.

00:14:11.340 --> 00:14:18.300
И еще одна проблема.

00:14:18.320 --> 00:14:22.210
У вас есть дополнительные
степени свободы в тазобедренных суставах,

00:14:22.230 --> 00:14:26.910
позволяющие сделать его движения
более похожими на человеческие.

00:14:26.930 --> 00:14:29.220
Это один из моих любимых.

00:14:29.240 --> 00:14:36.700
Он человекоподобен
и действует как человек,

00:14:36.720 --> 00:14:41.240
есть искусственные мышцы,
использующиеся для реализации движения.

00:14:41.260 --> 00:14:44.220
Но, очевидно, есть много проблем
с искусственными мышцами,

00:14:44.240 --> 00:14:48.250
потому что динамическая реакция
происходит очень медленно

00:14:48.270 --> 00:14:51.700
и сила, которую вы можете создать — 
не достаточна.

00:14:51.720 --> 00:14:54.050
Но мы еще поговорим об этом.

00:14:54.070 --> 00:15:24.070
Хорошо, что вы думаете об этом?

00:15:25.010 --> 00:15:27.220
И что?

00:15:27.240 --> 00:15:29.420
Итак, что вы думаете?

00:15:29.440 --> 00:15:32.440
Нужны ли нам роботы,
идеально похожие

00:15:32.010 --> 00:15:33.010
на человека?

00:15:33.010 --> 00:15:38.960
Или нам нужны функциональные
возможности окружающей среды?

00:15:38.980 --> 00:15:43.450
Например, если мы работаем с деревьями,
мы обучаем

00:15:43.470 --> 00:15:44.840
робота рубить деревья.

00:15:44.860 --> 00:15:48.670
Если мы работаем с человеком,
то нам нужен робот,

00:15:48.690 --> 00:15:53.140
который имеет функциональные возможности
двух рук,

00:15:53.160 --> 00:15:56.240
мобильность, зрительные возможности.

00:15:56.260 --> 00:16:00.740
Вот действительно интересные вопросы
для раздумий:

00:16:00.760 --> 00:16:07.290
необходим ли нам робот
на биологической основе

00:16:07.310 --> 00:16:12.210
или функциональной, и как мы можем
сделать эти взаимодействия

00:16:12.230 --> 00:16:15.100
более эффективными.

00:16:15.120 --> 00:16:16.370
Я думаю, это последний.

00:16:15.570 --> 00:16:25.950
Да, это интересный пример того,
как можно расширить

00:16:25.970 --> 00:16:30.150
возможности человека
с помощью экзоскелета.

00:16:30.170 --> 00:16:33.940
Вы одеваете его и становитесь суперменом


00:16:33.960 --> 00:16:37.390
или суперженщиной,
и можете переносить тяжелые грузы.

00:16:37.410 --> 00:16:43.100
Они продемонстрируют здесь
перенос 60 килограммов

00:16:43.120 --> 00:16:47.030
и при этом не чувствуют никакого веса,
потому что все принимает

00:16:47.050 --> 00:16:52.430
структура экзоскелета, который они носят.

00:16:52.450 --> 00:16:56.300
Еще один интересный пример,

00:16:56.320 --> 00:17:02.500
это из Токийского Технологического
института — плавающий робот.

00:17:02.520 --> 00:17:05.660
Можно убедиться, что вода
не попадает в двигатели.

00:17:05.680 --> 00:17:15.069
Во всяком случае, робототехника становится
все ближе и ближе

00:17:15.089 --> 00:17:16.230
к человеку.

00:17:16.250 --> 00:17:21.400
И роботы становятся все ближе к человеку.

00:17:21.420 --> 00:17:27.760
Мы сталкиваемся с множеством
проблем, заставляющим эти

00:17:27.780 --> 00:17:32.190
машины работать в неисследованной,
загрязненной окружающей среде на уровне

00:17:32.210 --> 00:17:33.210
человека.

00:17:33.210 --> 00:17:38.920
Когда мы работали с роботами
на структурированном производстве

00:17:38.940 --> 00:17:41.990
растений, проблемы были гораздо проще.

00:17:42.010 --> 00:17:46.320
Теперь вы должны считаться
со многими вопросами,

00:17:46.340 --> 00:17:48.320
в том числе с тем фактом,
что вам нужна безопасность.

00:17:48.340 --> 00:17:51.750
Вам нужна безопасность,
чтобы создать это взаимодействие.

00:17:51.770 --> 00:17:55.530
И эта дистанция между человеком и роботом

00:17:55.550 --> 00:17:56.550
очень оправдана.

00:17:56.550 --> 00:18:00.560
Вы не хотите подвести робота
очень близко к человеку,

00:18:00.580 --> 00:18:05.850
потому что эти машины
ещё не вполне безопасны.

00:18:05.870 --> 00:18:12.630
Ну, развитие робототехники
имеет много аспектов и

00:18:12.650 --> 00:18:13.650
и много видов.

00:18:13.650 --> 00:18:18.170
Здесь, в Стэнфорде, нам повезло с большим

00:18:18.190 --> 00:18:24.320
количеством классов, курсов,
предлагающихся в различных областях

00:18:24.340 --> 00:18:29.440
робототехники, графики
и вычислительной геометрии,

00:18:29.460 --> 00:18:30.460
осязания и всего прочего.

00:18:30.460 --> 00:18:34.690
И существует список различных
курсов, предлагающихся

00:18:34.710 --> 00:18:36.010
втечение года.

00:18:36.030 --> 00:18:39.790
втечение года.

00:18:39.810 --> 00:18:41.720
Это ведение в робототехнику.

00:18:41.740 --> 00:18:44.900
Весной я предложу два
дополнительных курса, в которых

00:18:44.920 --> 00:18:48.510
мы будем иметь дело
с экспериментальной робототехникой —

00:18:48.530 --> 00:18:53.290
то есть, применим всё,
что вы узнали в ходе этих занятий

00:18:53.310 --> 00:18:58.270
к реальному роботу, будем
экспериментировать с ним,

00:18:58.290 --> 00:19:01.580
а также изучать сложные темы
в области научных исследований,

00:19:01.600 --> 00:19:03.720
и это в «Advanced Robotics».

00:19:03.740 --> 00:19:11.410
Я Усама Хатиб, ваш преподователь.

00:19:11.430 --> 00:19:13.950
И у вас есть...

00:19:13.970 --> 00:19:15.590
В этом году нам повезло.

00:19:15.610 --> 00:19:20.620
У нас есть три ассистента-преподавателя
[далее АП], помогающих с занятиями:

00:19:20.640 --> 00:19:21.640
Пит, Кристин
и Ченнинг.

00:19:21.640 --> 00:19:22.640
Итак,

00:19:21.950 --> 00:19:24.240
Они здесь.

00:19:24.260 --> 00:19:27.010
Пожалуйста, встаньте,
или просто повернитесь, так чтобы

00:19:26.900 --> 00:19:29.230
вас узнали.

00:19:29.250 --> 00:19:32.300
Здесь перечислены часы работы.

00:19:32.320 --> 00:19:38.520
Таким образом, мои рабочие часы
в понедельник и в среду,

00:19:38.540 --> 00:19:43.590
и понедельник, вторник и четверг для АП.

00:19:43.610 --> 00:19:48.630
Лекционные заметки так же здесь,
и они доступны

00:19:48.650 --> 00:19:49.970
в книжном магазине.

00:19:49.990 --> 00:19:52.410
Это издание 2008-го года.

00:19:52.430 --> 00:19:54.040
И мы продолжаем улучшать его.

00:19:54.060 --> 00:19:57.790
Это пока еще не учебник,
но довольно полный сборник

00:19:57.810 --> 00:20:01.420
требований и вещей, которые нужно иметь

00:20:01.440 --> 00:20:04.250
на занятии.

00:20:04.270 --> 00:20:06.020
Посмотрим на план.

00:20:04.980 --> 00:20:08.480
Сегодня среда, 9-е число, мы подойдем к

00:20:06.240 --> 00:20:19.870
выпускному экзамену 21-го марта.

00:20:19.890 --> 00:20:25.300
Есть несколько изменений в расписании
из раздаточного материала,

00:20:25.320 --> 00:20:28.030
имеющегося у вас,

00:20:28.050 --> 00:20:31.020
и мы обновим их позже.

00:20:31.040 --> 00:20:38.710
Эти изменения произошли
как раз в этой области, вокруг

00:20:38.730 --> 00:20:40.920
динамики и программы управления.

00:20:40.940 --> 00:20:45.430
Но по сути, мы собираемся начат
со следующей недели

00:20:45.450 --> 00:20:51.270
и, чтобы начать изучение модели,
рассмотрим

00:20:51.290 --> 00:20:52.710
пространственное описание.

00:20:52.730 --> 00:20:55.570
Мы перейдем к прямой кинематике, 
и рассмотрим

00:20:55.590 --> 00:20:57.160
Якобиан.

00:20:57.180 --> 00:21:00.570
Я буду обсуждать всё понемногу.

00:21:00.590 --> 00:21:02.970
Это приведет нас к промежуточному этапу.

00:21:02.990 --> 00:21:08.580
Одна важная вещь о промежуточном
и финальном этапе:

00:21:08.600 --> 00:21:10.920
мы сделаем обзор сессий.

00:21:10.940 --> 00:21:14.510
И класс довольно большой, поэтому

00:21:14.530 --> 00:21:15.530
мы разделим его на два.

00:21:15.530 --> 00:21:18.950
Будет две группы, которые будут
посещать обзорные

00:21:18.970 --> 00:21:21.860
сессии, которые будут проходить
в вечернее время.

00:21:21.880 --> 00:21:25.300
Они будут проходить
в лаборатории робототехники.

00:21:25.320 --> 00:21:30.790
В ходе этих сессий, мы рассмотрим
середину прошлых лет

00:21:30.810 --> 00:21:34.100
и финалы прошлых лет.

00:21:34.120 --> 00:21:38.670
И что хорошо в этих сессиях, вы сможете

00:21:38.690 --> 00:21:46.040
посмотреть на демонстрации работы
роботов пока будете есть пиццу

00:21:46.060 --> 00:21:52.950
и запивать ее. Это будет происходить
между 7:00 и

00:21:52.970 --> 00:21:53.970
9:00.

00:21:53.970 --> 00:21:56.970
Иногда может закончится в 10:00,
потому что у нас будет много

00:21:56.770 --> 00:21:58.250
вопросов и дискуссий.

00:21:58.270 --> 00:22:02.760
Но эти встречи, действительно,
очень важны и я

00:22:02.780 --> 00:22:06.660
поощряю вас, и призываю также
студентов, учащихся удаленно,

00:22:06.680 --> 00:22:08.160
присутствовать на заседаниях.

00:22:08.180 --> 00:22:11.880
Они очень полезны при подготовке
к промежуточному

00:22:11.900 --> 00:22:12.900
и окончательному экзаменам.

00:22:12.900 --> 00:22:20.800
Так как я уже говорил, этот курс
охватывает математические модели,

00:22:20.820 --> 00:22:21.820
имеющие большое значение.

00:22:21.820 --> 00:22:25.080
Я знаю, что некоторым из вас, возможно,
не нравится


00:22:25.100 --> 00:22:28.240
сильное углубление в детали
математических моделей,

00:22:28.260 --> 00:22:34.340
но мы должны сделать это,
если хотим научиться управлять

00:22:34.360 --> 00:22:37.180
этими машинами или строить их,
или продумывать дизайн

00:22:37.200 --> 00:22:38.200
этих машин.

00:22:38.200 --> 00:22:41.040
Нам необходимо разобрать
математические модели,

00:22:41.060 --> 00:22:44.480
основы кинематики и динамики.

00:22:44.500 --> 00:22:52.270
И мы будем использовать эти модели
для создания контроллеров, а также

00:22:52.290 --> 00:22:55.510
будем управлять движениями,
так что мы должны спланировать эти

00:22:55.530 --> 00:22:56.530
движения.

00:22:56.530 --> 00:22:59.380
Мы должны сделать движение

00:22:59.400 --> 00:23:02.730
безопасным, и мы должны
построить гладкие

00:23:02.750 --> 00:23:03.750
траектории.

00:23:03.750 --> 00:23:07.370
С этими вопросами мы обратимся

00:23:07.390 --> 00:23:10.660
к планированию и управлению,
в дополнение к этому, нам нужно

00:23:10.680 --> 00:23:13.280
трогать, чувствовать,
взаимодействовать с окружающим миром.

00:23:13.300 --> 00:23:17.660
Нам нужно создать плавные движения,
которые зависят от силы

00:23:17.680 --> 00:23:18.680
воздействия.

00:23:18.680 --> 00:23:23.200
Управление силой имеет решающее
значение в создании этих взаимодействий.

00:23:23.220 --> 00:23:27.180
Мы увидим, как можно управлять роботом
при перемещении

00:23:27.200 --> 00:23:31.340
в свободном пространстве, или
в контактном пространстве, если робот

00:23:31.360 --> 00:23:32.900
взаимодействует с миром.

00:23:32.920 --> 00:23:37.190
После у нас будет время, чтобы
обсудить некоторые передовые

00:23:37.210 --> 00:23:40.900
темы, обозначить сложные темы,
так что те вас,

00:23:40.920 --> 00:23:45.810
кто заинтересован в проведении
исследований в области робототехники,

00:23:45.830 --> 00:23:52.180
могут принять участие
в более продвинутых курсах,

00:23:52.200 --> 00:23:55.310
которые будут предложены весной.

00:23:55.330 --> 00:24:00.770
Вернемся к проблеме,
о которой я говорил вначале:

00:24:00.790 --> 00:24:04.320
к перемещению робота из одного

00:24:04.340 --> 00:24:05.340
места в другое.

00:24:05.340 --> 00:24:07.500
Предположим, вы хотели бы
переместить эту платформу.

00:24:07.520 --> 00:24:10.110
Это мобильная платформа для манипулятора.

00:24:10.130 --> 00:24:12.700
Вы хотели бы переместить
её отсюда — сюда.

00:24:12.720 --> 00:24:14.200
Как мы это сделаем?

00:24:14.220 --> 00:24:15.220
Как мы это сделаем?

00:24:15.220 --> 00:24:19.600
По сути, нам нужно найти способ

00:24:19.620 --> 00:24:26.780
обнаружения конфигурации,
с помощью которой робот достигает

00:24:26.800 --> 00:24:29.440
окончательной позиции.

00:24:29.460 --> 00:24:31.620
Это одна из них.

00:24:31.640 --> 00:24:34.390
Вы можете представить, как робот
будет двигаться к этой

00:24:34.230 --> 00:24:35.490
конфигурации.

00:24:35.510 --> 00:24:38.560
Но проблемой является то,
что мы не знаем, есть ли у нас

00:24:38.580 --> 00:24:39.580
резерв.

00:24:39.580 --> 00:24:41.260
Так что же такое избыточность?

00:24:41.280 --> 00:24:44.460
Избыточностью называется то,
что вы можете достичь некой позиции

00:24:44.480 --> 00:24:46.280
с помощью различных конфигураций,

00:24:46.300 --> 00:24:48.800
поскольку у вас много степеней свободы в

00:24:48.170 --> 00:24:49.170
системе.

00:24:49.170 --> 00:24:52.530
И если есть избыточность,
то проблема обратной

00:24:52.550 --> 00:24:55.470
кинематики становится довольно
трудной задачей.

00:24:55.490 --> 00:25:00.220
Но если вы ее решите, тогда вы
сможете сказать: я бы хотел

00:25:00.240 --> 00:25:04.130
переместить каждое
из этих соединений в эти

00:25:04.150 --> 00:25:07.340
положения, эту позицию поменять на другую.

00:25:07.360 --> 00:25:11.160
Таким образом, вы можете управлять
роботом, задавая его начальную

00:25:11.180 --> 00:25:14.540
позицию и создавая траектории
движения для суставов

00:25:14.560 --> 00:25:17.950
и тогда вы достигнете своей желаемой

00:25:17.970 --> 00:25:18.970
позиции.

00:25:18.970 --> 00:25:23.930
Это не самый естественный
способ управления роботами,

00:25:23.950 --> 00:25:30.150
и мы увидим, что существуют разные пути

00:25:30.170 --> 00:25:33.280
подхода к проблеме, являющиеся
гораздо более естественными.

00:25:33.300 --> 00:25:37.870
Чтобы управлять роботом,
сначала вам нужно найти все

00:25:37.890 --> 00:25:39.540
положения и ориентации

00:25:39.560 --> 00:25:44.550
самого механизма, что требует от нас

00:25:44.570 --> 00:25:49.590
описания положения и ориентации
объекта в пространстве.

00:25:49.610 --> 00:25:53.240
Тогда мы должны иметь дело с
преобразованием между системами,

00:25:53.260 --> 00:25:57.000
привязанными к различным объектам,
потому что, чтобы знать

00:25:57.020 --> 00:26:01.030
где конец эффектора,
вы должны знать как...

00:26:01.050 --> 00:26:04.130
Если вы знаете позиции разных объектов,

00:26:04.150 --> 00:26:08.250
как вы преобразуете описание,
чтобы найти

00:26:08.270 --> 00:26:12.330
положение вашего концевого эффектора?

00:26:12.350 --> 00:26:15.750
Вам нужны преобразования
между различными системами,

00:26:15.770 --> 00:26:17.810
привязанными к обоим объектам.

00:26:17.830 --> 00:26:25.520
Механизм, в этом случае рука,
определяется жестким

00:26:25.540 --> 00:26:30.090
фиксированным объектом —
базовым, и другим жестким

00:26:30.110 --> 00:26:34.730
движущимся объектом,
который мы называем

00:26:34.750 --> 00:26:35.750
концом эффектора.

00:26:35.750 --> 00:26:40.130
И между этими двумя объектами
есть связи,

00:26:40.150 --> 00:26:43.770
которые влияют на концевой
эффектор, перемещая его в какое-то

00:26:43.790 --> 00:26:44.910
место.

00:26:44.930 --> 00:26:49.200
И вопрос: Как мы можем
описать этот механизм?

00:26:49.220 --> 00:26:54.880
Мы видим, как движутся сочленения,
различные их виды,

00:26:54.900 --> 00:26:57.880
вращающиеся, призматические суставы.

00:26:57.900 --> 00:27:02.930
И с помощью этих описаний,
мы можем описать связи и

00:27:02.950 --> 00:27:09.240
цепочку связей, соединенных через

00:27:09.260 --> 00:27:10.730
набор параметров.

00:27:10.750 --> 00:27:11.750
Не беспокойтесь.

00:27:10.930 --> 00:27:17.870
Деневит и Хартенберг — два студента,
учившихся на PhD

00:27:17.890 --> 00:27:22.150
в Стэнфорде в начале 70-х,
они думали над этой проблемой

00:27:22.170 --> 00:27:26.090
и придумали минимальный набор параметров,

00:27:26.110 --> 00:27:30.520
необходимый для представления
отношений между двумя

00:27:30.540 --> 00:27:33.690
последовательными звеньями в цепочке.

00:27:33.710 --> 00:27:39.730
И их обозначения в настоящее время
используются везде в

00:27:39.750 --> 00:27:40.760
робототехнике.

00:27:40.780 --> 00:27:43.950
И с помощью этих обозначений
и параметров мы сможем

00:27:43.970 --> 00:27:46.630
придумать описание прямой

00:27:46.650 --> 00:27:47.650
кинематики.

00:27:47.650 --> 00:27:51.920
Прямая кинематика это отношения между

00:27:51.940 --> 00:27:55.880
соединениями и положением
концевого эффектора, поэтому

00:27:55.900 --> 00:27:59.500
с помощью прямой кинематики,
вы можете вычислить, где находится

00:27:59.520 --> 00:28:01.640
концевой эффектор и его ориентацию.

00:28:01.660 --> 00:28:10.110
Эти параметры описывают общее нормальное

00:28:10.130 --> 00:28:15.870
расстояние между двумя осями вращения.

00:28:15.890 --> 00:28:19.870
С помощью этого расстояния,
а также ориентации осей

00:28:19.890 --> 00:28:24.710
мы можем пройти через всю цепь,
а затем

00:28:24.730 --> 00:28:30.110
указать обозначения различных сочленений,
а затем вывести

00:28:30.130 --> 00:28:33.100
соотношения между ними, с тем,
чтобы найти

00:28:33.120 --> 00:28:36.600
соотношения между опорной рамой
и концевым эффектором

00:28:36.620 --> 00:28:38.930
корпуса.

00:28:38.950 --> 00:28:44.430
И как только у нас есть эти
соотношения, мы можем вычислить

00:28:44.450 --> 00:28:45.720
конечное соотношение.

00:28:45.740 --> 00:28:50.340
У нас есть локальные соотношения
между последовательными участками,

00:28:50.360 --> 00:28:53.510
и мы можем найти
локальное преобразование.

00:28:53.530 --> 00:28:57.290
Теперь, когда мы знаем геометрию —
то есть, мы знаем, где находится

00:28:57.310 --> 00:29:00.170
концевой эффектор,
и каждое звено по отношению к

00:29:00.190 --> 00:29:04.860
другим, мы можем использовать это,
чтобы создать

00:29:04.880 --> 00:29:09.010
описание второй важной характеристики в

00:29:09.030 --> 00:29:14.400
кинематике — скорости, то есть,
как быстро вещи

00:29:14.420 --> 00:29:16.320
перемещяются по отношению друг к другу.

00:29:16.340 --> 00:29:20.530
Нам нужно рассмотреть два нюанса:
не только линейную скорость

00:29:20.550 --> 00:29:23.620
концевого эффектора,
но и угловую скорость

00:29:23.640 --> 00:29:25.060
его поворота.

00:29:25.080 --> 00:29:29.060
Мы рассмотрим различные
скорости — линейные,

00:29:29.080 --> 00:29:35.050
угловые скорости — с помощью
которых мы увидим двойственность

00:29:35.070 --> 00:29:39.760
соотношений между крутящим
моментом, приложенным

00:29:39.780 --> 00:29:44.260
к сочленениям и результирующей
силойна концевом эффекторе.

00:29:44.280 --> 00:29:46.790
Линейные силы.

00:29:46.810 --> 00:29:49.680
Силы связаны с линейным движением.

00:29:49.700 --> 00:29:54.290
Движение, крутящие моменты
связаны с угловым движением.

00:29:54.310 --> 00:29:59.170
Двойственность, которую вносит
этот якобиан: модель,

00:29:59.190 --> 00:30:05.250
описывающая скорости,
играет две роли: одна —

00:30:05.270 --> 00:30:08.450
нахождение соотношения между
скоростями сочленений и концевого

00:30:08.470 --> 00:30:11.620
эффектора, и другая — нахождение
связи между силами,

00:30:11.640 --> 00:30:17.120
приложенными к оборудованию
и крутящим моментом, приложенным

00:30:17.140 --> 00:30:18.220
к двигателям.

00:30:18.240 --> 00:30:21.200
Якобиан играет очень,
очень важную роль,

00:30:21.220 --> 00:30:25.360
и мы потратим некоторое время на
обсуждение якобиана и поиска путей

00:30:25.380 --> 00:30:27.880
его получения.

00:30:27.900 --> 00:30:32.400
Якобиан описывает вектор «V»,

00:30:32.420 --> 00:30:36.280
линейную скорость, омега-вектор,
угловую скорость,

00:30:36.300 --> 00:30:41.880
и он соотносит данные скорости
со скоростями сочленений.

00:30:41.900 --> 00:30:45.960
Таким образом, Якобиан дает
линейную

00:30:45.980 --> 00:30:48.200
и угловую скорости.

00:30:48.220 --> 00:30:55.780
Мы увидим, что этот якобиан

00:30:55.800 --> 00:31:00.970
связан с тем, для чего
разрабатывались оси этого робота.

00:31:00.990 --> 00:31:04.820
И как только вы поняли эту модель,
вы сможете

00:31:04.840 --> 00:31:08.930
посмотреть на робота и увидеть
якобиан автоматически.

00:31:08.950 --> 00:31:12.200
Вы смотрите на машину,
и видите модель в явном виде,

00:31:12.220 --> 00:31:16.900
которую мы будем разрабатывать
для вычисления

00:31:16.920 --> 00:31:20.400
линейных и угловых скоростей через

00:31:20.420 --> 00:31:26.170
анализ вклада каждой оси в конечное

00:31:26.190 --> 00:31:28.870
значение скорости.

00:31:28.890 --> 00:31:34.070
Мы будем также обсуждать
обратную кинематику, хотя мы

00:31:34.090 --> 00:31:38.530
не собираемся широко её
использовать, как это делается в

00:31:38.550 --> 00:31:39.860
промышленной робототехнике.

00:31:39.880 --> 00:31:40.930
Мы будем использовать...

00:31:40.950 --> 00:31:44.930
Мы рассмотрим обратную
кинематику и посмотрим на

00:31:44.950 --> 00:31:46.270
трудности в перспективе

00:31:46.290 --> 00:31:50.760
множественности решений
и их существования,

00:31:50.780 --> 00:31:55.560
и изучим различные методы поиска

00:31:55.580 --> 00:31:57.200
этих решений.

00:31:57.220 --> 00:32:01.950
Обратная кинематика это то,
как я нахожу определенные

00:32:01.970 --> 00:32:03.570
конфигурации, соответствующие

00:32:03.590 --> 00:32:07.580
желаемому конечному положению
эффектора и его ориентации.

00:32:07.600 --> 00:32:12.020
И с помощью этих решений,
мы можем осуществить

00:32:12.040 --> 00:32:17.730
интерполяцию между точкой, где робот
находится сейчас и заданной точкой,

00:32:17.750 --> 00:32:21.480
а затем узнаем, как переместить
робота к конечной конфигурации

00:32:21.500 --> 00:32:26.040
с помощью траекторий,
плавных и в скорости

00:32:26.060 --> 00:32:30.260
и в ускорении и других ограничений,
которые мы могли бы наложить

00:32:30.280 --> 00:32:34.310
на создание траекторий,
как в общем пространстве,

00:32:34.330 --> 00:32:36.860
так и в декартовой системе координат.

00:32:36.880 --> 00:32:37.880
Так.

00:32:37.460 --> 00:32:41.640
О, я возвращаюсь.

00:32:41.660 --> 00:32:45.250
Это приведет к решению в плавных
траекториях, которое можно

00:32:45.270 --> 00:32:50.830
получить с помощью точек,
которые введут верхний предел

00:32:50.850 --> 00:32:55.150
скорости или ускорения
и к решению всего этого

00:32:55.170 --> 00:32:59.920
путем нахождения интерполяции
между различными точками.

00:32:59.940 --> 00:33:03.560
И это приведет нас к промежуточному
экзамену, который будет

00:33:03.580 --> 00:33:07.170
в среду, 13-го февраля.

00:33:07.190 --> 00:33:08.690
Это не пятница 13-е.

00:33:07.310 --> 00:33:08.310
Это среда.

00:33:08.310 --> 00:33:11.240
Так что не стоит беспокоиться.

00:33:11.260 --> 00:33:16.250
И это будет в классе, в течение того же

00:33:16.270 --> 00:33:17.270
графика.

00:33:17.270 --> 00:33:22.280
Ну а теперь, времени мало, и

00:33:22.300 --> 00:33:30.450
вам придется быть готовым к тому,
что нужно будет

00:33:30.470 --> 00:33:33.980
не искать решение проблемы, а начать

00:33:34.000 --> 00:33:35.000
работать над ней.

00:33:35.000 --> 00:33:38.150
Поэтому обзорные сессии
очень важны для

00:33:38.170 --> 00:33:41.790
подготовки к промежуточному
экзамену, чтобы убедиться, что вы

00:33:41.810 --> 00:33:47.370
способны решить все проблемы,
хотя мы удостоверимся

00:33:47.390 --> 00:33:51.440
что размер проблемы устанавливает
временные ограничения,

00:33:51.460 --> 00:33:53.820
которые мы рассмотрим ближе к середине.

00:33:53.840 --> 00:33:58.960
Во второй части мы начнем
рассматривать динамику,

00:33:58.980 --> 00:34:01.020
управление и другие темы.

00:34:01.040 --> 00:34:04.780
И первое, то, что нам
нужно сделать, это...

00:34:04.800 --> 00:34:07.710
Я не самонадеян.

00:34:07.730 --> 00:34:12.560
Я не уверен, кто из вас инженеры-механики.

00:34:12.580 --> 00:34:16.570
Давайте узнаем, сколько
инженеров-механиков в классе?

00:34:16.590 --> 00:34:17.600
Хорошо.

00:34:17.620 --> 00:34:19.929
А сколько CS? [Computer Science]

00:34:19.949 --> 00:34:24.989
Вау! Это похоже на правду.

00:34:25.010 --> 00:34:29.699
Половина класса знакома с некоторыми

00:34:29.719 --> 00:34:32.870
физическими моделями,
которые мы будем осваивать,

00:34:32.889 --> 00:34:34.330
а некоторые не знакомы.

00:34:34.350 --> 00:34:38.320
Но я собираюсь предположить,
что на самом деле у каждого здесь нет

00:34:38.340 --> 00:34:42.219
знаний динамики, или управления,
или кинематики,

00:34:42.239 --> 00:34:46.219
и я начну с основного фундамента.

00:34:46.239 --> 00:34:49.489
Так что вы не должны беспокоиться
о том, что у вас нет

00:34:49.429 --> 00:34:51.630
сильной базы в этих областях.

00:34:51.650 --> 00:34:53.989
Мы рассмотрим их с самого начала.

00:34:54.010 --> 00:34:57.120
Начнем с того, что такое инерция?

00:34:57.139 --> 00:34:58.140
Что это?

00:34:58.140 --> 00:35:00.760
Как мы описываем ускорения?

00:35:00.780 --> 00:35:04.210
И тогда мы поймем, что такое
динамика, что вполне

00:35:04.230 --> 00:35:05.420
просто.

00:35:05.440 --> 00:35:12.130
Кто-нибудь напомнит уравнение Ньютона?

00:35:12.150 --> 00:35:13.150
Давайте разберемся.

00:35:13.150 --> 00:35:21.520
Какова связь между силами и ускорениями?

00:35:21.540 --> 00:35:26.870
Вы должны знать это, каждый из вас.
(Смех) Хорошо, мне нужно

00:35:26.890 --> 00:35:27.890
это услышать.

00:35:27.890 --> 00:35:28.890
Кто-нибудь, скажите мне.

00:35:28.610 --> 00:35:29.610
Окей, хорошо.

00:35:28.790 --> 00:35:32.900
Масса и ускорение эквивалентны силе.

00:35:32.920 --> 00:35:35.520
Это все, что вам нужно знать.

00:35:35.540 --> 00:35:40.320
Если вы знаете, как одна частица
движется под

00:35:40.340 --> 00:35:44.230
действием силы, то вы сможете
обобщить это

00:35:44.250 --> 00:35:48.420
для многих частиц, скрепленных
в твердом теле, и тогда мы поместим их

00:35:48.440 --> 00:35:52.350
в структуру, которая приведет нас
к мульти-системе,

00:35:52.370 --> 00:35:54.330
интегрированной мульти-системе тела.

00:35:54.350 --> 00:35:58.460
Мы разберем это без труда,
я надеюсь.

00:35:58.480 --> 00:36:01.790
Результат весьма интересен.

00:36:01.810 --> 00:36:03.870
Это робот.

00:36:03.890 --> 00:36:10.520
Робот, управляемый не моторами в

00:36:10.540 --> 00:36:12.600
суставах, а с помощью кабелей.

00:36:12.620 --> 00:36:16.790
Активная часть робота
располагается отсюда

00:36:16.810 --> 00:36:22.050
и до сюда, вы видите все двигатели
и систему тросов-приводов

00:36:22.070 --> 00:36:24.630
находящуюся справа.

00:36:24.650 --> 00:36:28.110
Теперь, если вы раздумываете
над динамикой этого робота,

00:36:28.130 --> 00:36:29.350
она получится очень сложной.

00:36:29.370 --> 00:36:31.610
Посмотрите на неё.

00:36:31.630 --> 00:36:35.020
Это робот, и у вас есть некоторые

00:36:35.040 --> 00:36:36.040
его описания.

00:36:36.040 --> 00:36:37.760
Подождите, вы, вероятно,
ничего не видите.

00:36:37.780 --> 00:36:41.810
Но у вас есть все описания.

00:36:41.830 --> 00:36:47.950
Например, какова инерция
у первого сочленения,

00:36:47.970 --> 00:36:48.970
когда вы двигаетесь?

00:36:48.970 --> 00:36:52.140
Эта инерция меняется
по мере движения.

00:36:52.160 --> 00:36:58.260
Представьте, если я учитываю
инерцию выше этой оси,

00:36:58.280 --> 00:36:59.280
правильно?

00:36:59.280 --> 00:37:05.020
Если я разгибаю руку, инерция будет
увеличиваться.

00:37:05.040 --> 00:37:08.040
Если я согну руку вот так,
то инертность выше этой оси

00:37:07.930 --> 00:37:09.900
будет меньше.

00:37:09.920 --> 00:37:11.970
Большая инерция, меньшая инерция.

00:37:11.990 --> 00:37:12.990
Таким образом, структура.

00:37:12.580 --> 00:37:16.660
Вид инерции сустава
будет зависеть от

00:37:16.680 --> 00:37:19.040
структуры самого сустава.

00:37:19.060 --> 00:37:23.570
И мы увидим, что все это будет

00:37:23.590 --> 00:37:29.060
естественно вытекать из уравнений,
которые будут созданы из

00:37:29.080 --> 00:37:30.390
мульти-системы тел.

00:37:30.410 --> 00:37:37.290
Мы будем использовать для этого
очень простое

00:37:37.310 --> 00:37:41.660
описание, которое позволит вам
взглянуть на

00:37:41.680 --> 00:37:48.190
робота и сказать «О, это динамические

00:37:48.210 --> 00:37:49.940
характеристики данного сустава».

00:37:49.960 --> 00:37:56.380
И вы можете почти увидеть силы
взаимодействия между этими

00:37:56.400 --> 00:38:01.780
суставами в визуальной форме,
что зависит от

00:38:01.800 --> 00:38:05.640
осей вращения и всех
преобразований робота.

00:38:05.660 --> 00:38:08.900
И это получится из явного вида
динамики, которую мы

00:38:08.920 --> 00:38:09.920
будем рассматривать.

00:38:09.920 --> 00:38:15.730
Это представление является абстрактным

00:38:15.750 --> 00:38:18.680
описанием того,
что мы будем делать с якобианом.

00:38:18.700 --> 00:38:22.080
В случае с якобианом,
мы будем принимать описание,

00:38:22.100 --> 00:38:26.430
основанное на вкладе
каждого сустава в общую

00:38:26.450 --> 00:38:28.790
скорость, и мы будем делать то же самое.

00:38:28.810 --> 00:38:33.020
Каков вклад каждого звена
в полученную в результате

00:38:33.040 --> 00:38:34.240
силу инерции?

00:38:34.260 --> 00:38:38.110
Поэтому, когда мы будем что-то
делать, мы будем смотреть на вклад

00:38:38.130 --> 00:38:42.520
этого звена и относящихся к нему
связей и на вклад

00:38:42.540 --> 00:38:43.540
других частей.

00:38:43.540 --> 00:38:46.940
Мы соберем их вместе,
и вы увидите эту структуру,

00:38:46.960 --> 00:38:49.870
работающую целиком.

00:38:49.890 --> 00:38:54.230
Это совсем не так, как Ньютон и

00:38:54.250 --> 00:39:00.090
Эйлер формализовали динамику,
опирающуюся на тот факт, что

00:39:00.110 --> 00:39:06.290
мы берем каждое из этих жёстких тел
и соединяем их

00:39:06.310 --> 00:39:07.550
через силы реакции.

00:39:07.570 --> 00:39:11.250
Так что если вы возьмете все связи
и удалите звенья,

00:39:11.270 --> 00:39:12.270
вы получите одну связь.

00:39:12.270 --> 00:39:20.110
Но когда вы удаляете звено,
вы заменяете удаление

00:39:20.130 --> 00:39:24.850
силами реакции, а затем
вы можете изучить

00:39:24.870 --> 00:39:27.650
все эти силы реакции и попытаться
найти связь

00:39:27.670 --> 00:39:30.040
между силой и ускорением.

00:39:30.060 --> 00:39:33.950
Этот путь называется
рекурсивной формулировкой

00:39:33.970 --> 00:39:40.840
Ньютона-Эйлера,
она требует устранения

00:39:40.860 --> 00:39:45.880
внутренних сил и сил контакта

00:39:45.900 --> 00:39:48.100
между различными твёрдыми телами.

00:39:48.120 --> 00:39:53.700
И вместо этого мы подойдем к скоростям,

00:39:53.720 --> 00:40:00.220
и будем рассматривать энергию,
связанную с движением

00:40:00.240 --> 00:40:01.800
этих жёстких тел.

00:40:01.820 --> 00:40:06.360
Так что у вас есть скорость «V»
и омега [угловая скорость] в центре масс,

00:40:06.380 --> 00:40:10.300
и вы можете записать кинетическую энергию,
связанную


00:40:14.250 --> 00:40:16.100
телами

00:40:10.300 --> 00:40:14.250
с этой массой и инерцией, связанной с жёсткими

00:40:16.100 --> 00:40:20.862
И просто добавив кинетическую энергию
этих различных

00:40:20.862 --> 00:40:26.300
связей, вы получите полную
кинетическую энергию системы.

00:40:26.300 --> 00:40:31.766
Принимая эти скорости и используя якобиан

00:40:31.766 --> 00:40:34.620
соотношений для скоростей,
чтобы подключить их

00:40:34.688 --> 00:40:39.030
к общим скоростям звеньев, вы сможете
получить основные свойства массы

00:40:39.050 --> 00:40:40.050
робота.

00:40:40.050 --> 00:40:44.150
Таким образом, массовые показатели
получат очень простую форму

00:40:44.170 --> 00:40:45.170
Якобиана.

00:40:45.170 --> 00:40:49.530
Поэтому я буду настаивать
на вашем понимании

00:40:49.550 --> 00:40:50.550
Якобиана.

00:40:50.550 --> 00:40:54.160
Как только вы осознаете Якобиан,
вы сможете масштабировать его

00:40:54.180 --> 00:40:57.870
с помощью масс и инерций
и получить свою динамику.

00:40:57.890 --> 00:41:03.530
Динамика будет становится проще после

00:41:03.550 --> 00:41:07.890
середины курса, и вы поймете,
что же такое Якобиан.

00:41:07.910 --> 00:41:08.910
Динамика.

00:41:08.910 --> 00:41:12.560
Характеристики массы,
связанные с динамикой системы,

00:41:12.580 --> 00:41:18.060
выводятся при взгляде на сумму вкладов

00:41:18.080 --> 00:41:22.150
скорости центра масс и Якобиана,
связанного

00:41:22.170 --> 00:41:24.170
с центром масс.

00:41:24.170 --> 00:41:27.100
Что касается управления...

00:41:27.120 --> 00:41:32.130
Я предположу, что есть
небольшое фоновое управление.

00:41:32.150 --> 00:41:37.800
Мы выберем одну систему масс

00:41:37.820 --> 00:41:43.070
и проанализируем её, а затем рассмотрим
контроллеры, такие как ПД-контроллеры

00:41:43.090 --> 00:41:46.780
ПИД-контроллеры,
пропорционально-дифференцирующие или

00:41:46.800 --> 00:41:50.570
пропорционально-интегрально-
дифференцирующие, а затем применим их

00:41:50.590 --> 00:41:57.040
к нашему пространству и к пространству
задачи путем дополнения контроллеров

00:41:57.060 --> 00:42:00.730
динамической структурой, 
которую мы учитываем в

00:42:00.750 --> 00:42:03.480
динамике, при управлении роботом.

00:42:03.500 --> 00:42:10.860
И это приведет к очень интересному анализу

00:42:10.880 --> 00:42:14.890
динамики и ее влияния на поведение

00:42:14.910 --> 00:42:16.020
робота.

00:42:16.040 --> 00:42:20.150
И вы видите, что уравнения движения
для двух степеней

00:42:20.170 --> 00:42:24.500
свободы может быть
двумя уравнениями с участием

00:42:24.520 --> 00:42:27.990
не только ускорения сустава,
но и ускорения

00:42:28.010 --> 00:42:31.980
следующего соединения, скорости,
центробежной силы, силы Кориолиса

00:42:32.000 --> 00:42:33.660
и силы тяжести.

00:42:33.680 --> 00:42:39.010
И все это будет иметь динамический эффект,

00:42:39.030 --> 00:42:41.370
а также изменения в поведении.

00:42:41.390 --> 00:42:45.030
Но мы проанализируем структуру,
позволившую нам

00:42:45.050 --> 00:42:47.800
записать первый и второй крутящие моменты,
применяющиеся к

00:42:47.230 --> 00:42:52.485
двигателю, для моделирования поведения,

00:42:52.485 --> 00:42:55.780
позволяющего компенсировать эти эффекты.

00:42:55.800 --> 00:43:03.020
Все эти описания в общем пространстве — это

00:43:03.040 --> 00:43:07.830
описание крутящего момента
и движения в суставе.

00:43:07.850 --> 00:43:13.170
И мы видим, что в управлении роботами, мы

00:43:13.170 --> 00:43:18.406
можем сильно упростить проблему,

00:43:18.406 --> 00:43:23.620
рассматривая поведение робота
в перспективе его движения,

00:43:23.620 --> 00:43:27.480
когда он выполняет задачу — то есть,

00:43:27.480 --> 00:43:32.140
мы можем перейти к самой задаче, например,

00:43:32.140 --> 00:43:35.360
к задаче о перемещении руки

00:43:35.380 --> 00:43:40.020
в это положение, без сосредоточения
на движении каждой

00:43:40.020 --> 00:43:41.450
части.

00:43:41.450 --> 00:43:47.460
И эту концепцию можно разобрать,
если подумать об этом роботе так,

00:43:47.460 --> 00:43:51.721
как будто ему было сказано

00:43:51.721 --> 00:43:54.430
перейти к необходимой позиции.

00:43:54.430 --> 00:43:56.590
Это аналогично тому,
как это делает человек.

00:43:56.590 --> 00:43:59.250
Когда вы управляете своей рукой,
при движении к цели

00:43:59.250 --> 00:44:02.540
вы, визуально переводите руку

00:44:02.540 --> 00:44:03.620
к цели.

00:44:03.620 --> 00:44:06.670
Вы не думаете о том,
как двигаются суставы.

00:44:06.670 --> 00:44:11.340
Вы просто перемещаете руку,
применяя силу

00:44:11.340 --> 00:44:13.250
для этого действия.

00:44:13.250 --> 00:44:18.320
Это как удержание руки
и перемещение ее вниз к

00:44:18.320 --> 00:44:19.450
цели.

00:44:19.450 --> 00:44:25.170
И в начальной конфигурации,
у вас нет никаких условий

00:44:25.170 --> 00:44:28.160
об окончательной конфигурации руки.

00:44:28.160 --> 00:44:31.680
Вы просто применяете силу

00:44:31.680 --> 00:44:33.450
и движетесь в направлении цели.

00:44:33.450 --> 00:44:37.730
Так просто, создав градиент
потенциальной энергии,

00:44:37.730 --> 00:44:40.440
вы сможете перейти
к необходимой конфигурации.

00:44:40.440 --> 00:44:44.290
И это именно то, что мы видели на примере

00:44:44.290 --> 00:44:49.540
этого робота.

00:44:49.540 --> 00:44:53.720
Это движение, которое мы создали.

00:44:53.720 --> 00:44:58.970
Так что если мы собираемся переместить 
руку в это место,

00:44:58.970 --> 00:45:02.870
мы должны сгенерировать силу,
которая притянет нас, как магнит.

00:45:02.870 --> 00:45:06.220
Она будет тянуть руку к нужной конфигурации.

00:45:06.220 --> 00:45:08.410
В сложном случае,
у вас есть стоя́щий робот и

00:45:08.410 --> 00:45:12.473
В сложном случае,
у вас есть стоя́щий робот и

00:45:12.473 --> 00:45:13.780
он должен балансировать.

00:45:13.780 --> 00:45:15.800
Так что есть и другие вещи,
которые необходимо

00:45:15.800 --> 00:45:17.480
принять во внимание.

00:45:17.480 --> 00:45:21.250
И мы учтем потенциальные энергии

00:45:21.250 --> 00:45:24.630
остальной части тела, для баланса.

00:45:24.630 --> 00:45:30.480
Поэтому при возникновении силы
вы видите простое следование.

00:45:30.480 --> 00:45:31.910
Это как магнит.

00:45:31.910 --> 00:45:33.670
Он просто следует
к этой конфигурации.

00:45:33.670 --> 00:45:36.990
Тут нет вычисления итоговых позиций.

00:45:36.990 --> 00:45:42.210
Мы просто прикладываем
силу притяжения к цели.

00:45:42.210 --> 00:45:54.420
Мы можем применить её здесь,
тут, или в обоих местах.

00:45:54.420 --> 00:45:58.390
Теперь, если вы уберете моторы,
она исчезнет.

00:45:58.410 --> 00:46:04.800
Она ведет себя почти по-человечески,
в самом деле.

00:46:04.820 --> 00:46:10.760
Когда вы отрежете мышцы (смех).
На самом деле, это

00:46:10.760 --> 00:46:12.690
Забота об окружающей среде.

00:46:12.690 --> 00:46:14.160
Это довольно интересно.

00:46:14.160 --> 00:46:19.790
Вы можете не только перемещать
его к цели, но и

00:46:19.790 --> 00:46:23.280
потянуть его за волосы. (Смех).

00:46:23.280 --> 00:46:25.720
Вы можете тянуть в любом месте.

00:46:25.720 --> 00:46:31.850
Если я нажму здесь,
я рассчитаю прямую кинематику и

00:46:31.870 --> 00:46:33.040
Якобиан.

00:46:33.060 --> 00:46:38.720
И я применяю силу, которая сразу же

00:46:38.740 --> 00:46:43.050
производит другую, вычисленную по Якобиану

00:46:43.070 --> 00:46:46.370
и всё будет реагировать таким образом.

00:46:46.390 --> 00:46:49.800
Мы можем создать эти взаимодействия

00:46:49.820 --> 00:46:54.710
между графикой, кинематикой
и применить их к

00:46:54.710 --> 00:46:55.900
динамической системе.

00:46:55.900 --> 00:46:58.880
И всё моделируется на ноутбуке.

00:46:58.900 --> 00:47:00.840
Эта среда позволяет нам

00:47:00.840 --> 00:47:04.730
сделать много интересных моделей
человекоподобных

00:47:04.750 --> 00:47:09.150
конструкций.

00:47:09.170 --> 00:47:11.680
То есть, вы применяете силу,
и вы же её преобразуете.

00:47:11.700 --> 00:47:15.630
Связью между силами 
и крутящим моментом является

00:47:15.650 --> 00:47:19.070
тот же Якобиан, так что
он играет очень важную

00:47:19.070 --> 00:47:20.520
роль.

00:47:20.520 --> 00:47:23.730
И тогда всё, что нам нужно сделать
в компьютерной динамике — это

00:47:23.730 --> 00:47:27.820
понять взаимосвязь между силами,
приложенными к

00:47:27.820 --> 00:47:31.040
концевому эффектору и полученным
в результате ускорением.

00:47:31.040 --> 00:47:35.080
Когда мы говорили о законе Ньютона,
мы сказали, что

00:47:35.100 --> 00:47:39.370
масса и ускорение равны силе.

00:47:39.390 --> 00:47:41.680
И масса была скаляром.

00:47:41.700 --> 00:47:44.340
Но это система из нескольких тел.

00:47:44.360 --> 00:47:47.400
И масса будет записываться большой
буквой «М», массовым показателем.

00:47:47.420 --> 00:47:55.190
Соотношение между силами и ускорением не

00:47:55.210 --> 00:47:59.150
линейное — то есть, силы и ускорения
не выровнены

00:47:59.170 --> 00:48:01.920
из-за того, что у вас есть измерения.

00:48:01.940 --> 00:48:04.980
И из-за этого вам нужно установить связь

00:48:05.000 --> 00:48:06.230
между ними двумя.

00:48:06.250 --> 00:48:09.640
Как только у вас есть модель,
вы можете принять во внимание

00:48:09.660 --> 00:48:14.290
динамику ваших сил,
а затем выровнять силы,

00:48:14.310 --> 00:48:19.240
чтобы прийти в движение с верным

00:48:19.260 --> 00:48:20.260
ускорением.

00:48:20.260 --> 00:48:27.360
И, наконец, мы должны рассмотреть
проблему управления

00:48:27.380 --> 00:48:28.380
контактами.

00:48:28.380 --> 00:48:34.290
Когда вы движетесь в космосе,
это одно, но когда мы

00:48:34.310 --> 00:48:39.150
собираемся двигаться в контактном
пространстве, это совсем другое.

00:48:39.170 --> 00:48:41.790
Применяя эту силу, поставим

00:48:41.810 --> 00:48:45.740
ограничение для всей структуры,
и необходимо

00:48:45.760 --> 00:48:49.950
просчитать эти ограничения
и вычислить нормали для нахождения

00:48:49.970 --> 00:48:54.490
силы реакции, что необходимо для того,
чтобы контролировать силы, приложенные

00:48:54.510 --> 00:48:55.870
к окружающей среде.

00:48:55.870 --> 00:49:01.280
Таким образом,
мы должны контролировать силу

00:49:01.300 --> 00:49:06.130
и стабилизировать переход
от свободного пространства, к контактному

00:49:06.130 --> 00:49:09.090
так что, мы должны уметь
контролировать контактные

00:49:09.090 --> 00:49:10.720
силы при движении.

00:49:10.720 --> 00:49:12.280
И что хорошо,

00:49:12.280 --> 00:49:16.050
если вы сделаете это в декартовом пространстве
или в пространстве вашей задачи,

00:49:16.050 --> 00:49:21.880
вы сможете просто
объединить две силы вместе и

00:49:21.900 --> 00:49:27.700
управлять роботом напрямую,
чтобы произвести движение или контакт.

00:49:27.720 --> 00:49:31.860
Я упомянул,
что мы обсудим некоторые другие темы.

00:49:31.880 --> 00:49:36.290
Там будет приглашенный лектор,
который будет говорить о видении

00:49:36.310 --> 00:49:41.870
в робототехнике, и мы также обсудим
вопросы, касающиеся дизайна.

00:49:41.890 --> 00:49:45.090
Я хотел бы затронуть
некоторые вопросы, связанные с

00:49:45.090 --> 00:49:51.490
безопасностью и с внедрением роботов,
проходящим проще с использованием

00:49:51.510 --> 00:50:01.290
безопасных и гибких структур,
позволяющих работать

00:50:01.290 --> 00:50:02.970
в организме человека.

00:50:02.980 --> 00:50:08.380
Кроме того, нам нужно обсудить
планирование движения,

00:50:08.400 --> 00:50:11.450
особенно, если мы собираемся
использовать этих роботов

00:50:11.470 --> 00:50:14.140
совместно с человеком.

00:50:14.160 --> 00:50:17.730


00:50:17.750 --> 00:50:22.770
В этом видео вы можете увидеть,
как сложная роботизированная система

00:50:22.790 --> 00:50:27.810
реагирует на движущиеся
на неё препятствия.

00:50:27.830 --> 00:50:30.140
Она уходит от препятствий.

00:50:30.160 --> 00:50:35.560
Это просто сделать,
используя ту же концепцию,

00:50:35.580 --> 00:50:38.980
которую я описал для проведения
перемещения к цели.

00:50:39.000 --> 00:50:42.980
Я сказал, что мы можем создать
притягивающую потенциальную энергию.

00:50:43.000 --> 00:50:46.900
Для создания такого движения
мы создаем отталкивающую

00:50:46.920 --> 00:50:48.480
потенциальную энергию.

00:50:48.500 --> 00:50:53.010
Если вы положите два магнита север к северу,
они будут отталкиваться,

00:50:53.010 --> 00:50:54.960
и это именно то,
что здесь происходит.

00:50:54.980 --> 00:50:59.030
Мы искусственно создаем силы, заставляющие

00:50:59.050 --> 00:51:00.800
робота отодвинуться.

00:51:00.820 --> 00:51:07.010
Если у вас есть глобальный план,
вам придется продумать его целиком,

00:51:07.030 --> 00:51:10.500
чтобы не достигнуть локальных минимумов,

00:51:10.520 --> 00:51:14.460
и затем применить эту технику,
чтобы изменить все промежуточные

00:51:14.480 --> 00:51:18.740
конфигурации, так что робот,
например, этот, будет двигаться

00:51:18.760 --> 00:51:22.470
к цели по вашему плану.

00:51:22.490 --> 00:51:25.950
И когда препятствие или среда изменится,

00:51:25.970 --> 00:51:29.690
траектория тоже изменяется,
рука движется, и все это

00:51:29.710 --> 00:51:36.810
происходит в реальном времени,
что удивительно для робота с

00:51:36.830 --> 00:51:39.140
таким числом степеней свободы.

00:51:39.160 --> 00:51:40.730


00:51:40.750 --> 00:51:43.940
Я не уверен, знакомы ли вы с этой проблемой.

00:51:43.960 --> 00:51:45.490


00:51:45.510 --> 00:51:50.510
Проблема планирования движения
в робототехнике является

00:51:50.530 --> 00:51:52.250
экспоненциальной по
числу степеней свободы.

00:51:52.270 --> 00:51:57.730
Если вы хотите перепланировать движение,
когда одно препятствие

00:51:57.750 --> 00:52:02.500
переместилось, это может занять несколько
часов, если у вас больше число

00:52:02.520 --> 00:52:03.520
степеней свободы.

00:52:03.530 --> 00:52:08.260
Здесь мы можем сделать это
довольно быстро, потому что мы

00:52:08.280 --> 00:52:12.890
используем структуру и концепцию

00:52:12.910 --> 00:52:18.230
сил отталкивания, которые модифицируют
будущие конфигурации

00:52:18.250 --> 00:52:19.440
и соединяют их.

00:52:19.460 --> 00:52:24.970
Это пример, показывающий Индиану Джонса,
преодолевающего

00:52:24.990 --> 00:52:29.940
движущиеся препятствия
(в режиме реального времени).

00:52:29.960 --> 00:52:40.070
движущиеся препятствия
(в режиме реального времени).

00:52:40.090 --> 00:52:47.950
Эти вычисления происходят
в режиме реального времени

00:52:47.970 --> 00:52:50.500
потому что мы используем
первоначальную структуру

00:52:50.520 --> 00:52:54.940
и постепенно изменяем все конфигурации.

00:52:54.960 --> 00:53:01.380
Еще одна тема, которую я упоминал
чуть раньше — это

00:53:01.400 --> 00:53:05.080
цифровое моделирование человека.

00:53:05.100 --> 00:53:06.980
Изучение человека

00:53:07.000 --> 00:53:12.050
очень интересно и привлекательно
в задаче создания

00:53:12.070 --> 00:53:14.930
способа управления роботом,
а также понимания человеческого

00:53:14.950 --> 00:53:15.950
движения.

00:53:15.950 --> 00:53:20.490
Сейчас мы моделируем движение Тай Чи

00:53:20.510 --> 00:53:24.610
и пытаемся проанализировать эти движения.

00:53:24.630 --> 00:53:28.830
Таким образом, вы можете перейти
от захвата движения к копированию

00:53:28.850 --> 00:53:30.080
движения роботом.

00:53:30.100 --> 00:53:33.280
В конце концов у вас останется
только один пример

00:53:33.300 --> 00:53:34.910
движения.

00:53:34.930 --> 00:53:39.740
Вопрос заключается в том, как можно
обобщить несколько, а не только одно

00:53:39.760 --> 00:53:40.950
определенное движение.

00:53:40.970 --> 00:53:44.220
Чтобы сделать это, 
необходимо зафиксировать

00:53:44.220 --> 00:53:47.900
движение человека
и отобразить его не на робота,

00:53:47.920 --> 00:53:51.030
а на модель человека.

00:53:51.050 --> 00:53:54.910
Так что вам нужно
моделировать человека

00:53:54.930 --> 00:53:57.680
и это включает в себя
моделирование скелетной системы.

00:53:57.700 --> 00:54:01.160
Мы поработали над этой проблемой,
так что теперь мы имеем

00:54:01.180 --> 00:54:04.360
новый вид робота с большим
количеством степеней свободы,

00:54:04.380 --> 00:54:08.100
около 79 степеней свободы.

00:54:08.100 --> 00:54:11.120
И это моделируется с помощью той же модели

00:54:11.120 --> 00:54:12.660
кинематики и динамики.

00:54:12.680 --> 00:54:17.620
И тогда вы можете смоделировать действие,
которое мышцы сейчас производят,

00:54:17.640 --> 00:54:20.660
и исходя из этого вы можете
узнать много вещей

00:54:20.680 --> 00:54:21.680
о модели.

00:54:21.680 --> 00:54:23.480
И теперь вы можете

00:54:23.500 --> 00:54:24.920
управлять им.

00:54:24.940 --> 00:54:26.410
Это синтезированное движение.

00:54:26.430 --> 00:54:28.070
Вы понимаете, как это работает.

00:54:28.070 --> 00:54:31.590
Вы обозначили задачу,
а затем необходимо соблюсти баланс

00:54:31.610 --> 00:54:38.600
в минимизации количества

00:54:38.620 --> 00:54:42.530
степеней свободы.

00:54:42.550 --> 00:54:45.320
И тогда вы можете взять эти
характеристики и сопоставить их

00:54:45.340 --> 00:54:49.190
с роботом, масштабировать их к роботу
— скопировать не траектории,

00:54:49.210 --> 00:54:50.990
а характеристики движения.

00:54:51.010 --> 00:54:54.380
Это довольно интересно.

00:54:54.400 --> 00:54:58.540
Мы будем обсуждать некоторые
моменты относительно осязания.

00:54:58.560 --> 00:55:02.150
Это будет развито
в «Advanced Robotics» позже,

00:55:02.170 --> 00:55:08.290
весной, но осязание очень важно,
особенно во взаимодействии

00:55:08.310 --> 00:55:10.120
с окружающей средой — реальной,
физической

00:55:10.140 --> 00:55:11.140
окружающей средой.

00:55:11.140 --> 00:55:12.880
Итак, вы берёте и контактируете.

00:55:12.900 --> 00:55:15.400
И теперь у вас есть информация,
которая позволяет реконструировать

00:55:15.350 --> 00:55:23.600
поверхность и отстраниться
от описаний того, к чему вы

00:55:23.620 --> 00:55:30.630
прикасаетесь и какие нормали у вас есть.

00:55:30.650 --> 00:55:38.510
Прикосновения. (Смех).
Довольно удивительно.

00:55:38.530 --> 00:55:42.330
Удивительно, что это делается
в масштабе реального времени.

00:55:42.350 --> 00:55:47.320
Кто-то из автомобильной
промышленности был у нас в гостях

00:55:47.340 --> 00:55:51.970
и сказал: теперь у вас есть модель
скелетных систем и хорошие

00:55:51.990 --> 00:55:53.840
модели для просчета контакта.

00:55:53.860 --> 00:55:58.300
Почему бы не использовать их для аварий
вместо использования манекенов,

00:55:58.320 --> 00:55:59.490
правильно?

00:55:59.510 --> 00:56:01.300
Смотрите.

00:56:03.730 --> 00:56:04.430
Упс.

00:56:04.450 --> 00:56:07.390
Это просто модель.

00:56:07.410 --> 00:56:14.000
Ну, есть ещё много чего
для обсуждения, но я

00:56:14.020 --> 00:56:16.530
упомяну кое-что об
интерактивности также,

00:56:16.550 --> 00:56:20.500
как с препятствиями, и что мы
можем с этим сделать, а затем

00:56:20.520 --> 00:56:27.140
сочетание способов движения - ходьбу
с манипуляциями и динамичные

00:56:27.160 --> 00:56:32.810
способы, такие как прыжки,
приземления и другие вещи.

00:56:32.830 --> 00:56:37.130
Итак, что здесь происходит?

00:56:37.150 --> 00:56:41.240
Хорошо, это другая планета.

00:56:41.260 --> 00:56:42.510
Я собираюсь...

00:56:42.130 --> 00:56:48.050
Хорошо, и это приведет нас к завершению,
которое придется на

00:56:48.070 --> 00:56:52.150
пятницу, 21 марта.

00:56:52.170 --> 00:56:54.310
И в другое время.

00:56:54.330 --> 00:56:55.790
Это будет в 12:15.

00:56:55.790 --> 00:57:02.010
Мы объявим это, и, надеюсь,
перед этим у нас снова будет

00:57:02.030 --> 00:57:04.290
обзорная сессия.

00:57:04.310 --> 00:57:06.240
Именно по расписанию.

00:57:06.260 --> 00:57:10.300
В этом обзоре мы рассмотрим
предыдущие результаты и

00:57:10.320 --> 00:57:16.630
у вас будет достаточно времени,
чтобы решить некоторые проблемы.

00:57:16.650 --> 00:57:20.330
Кстати, не всё,
что вы видите в симуляции

00:57:20.350 --> 00:57:22.730
подходит для реального мира.

00:57:22.750 --> 00:57:27.070
Посмотрите, сколько лыжников у нас здесь?

00:57:27.090 --> 00:57:29.380
Лыжники.

00:57:29.400 --> 00:57:31.640
Это все?

00:57:31.660 --> 00:57:33.500


00:57:33.500 --> 00:57:34.840
Хорошо.

00:57:34.840 --> 00:57:38.590
Хорошо.

00:57:38.590 --> 00:57:39.440
Это лыжи?

00:57:39.460 --> 00:57:45.560
Давайте рассмотрим лыжи.

00:57:50.260 --> 00:57:52.960
Ладно, не будем это делать.
(Смех).

00:57:52.960 --> 00:57:58.900
Увидимся в понедельник. Всего хорошего.

99:59:59.999 --> 99:59:59.999