1 00:00:00,000 --> 00:00:14,700 Prezentáciu vytvorila Univerzita Stanford. 2 00:00:14,720 --> 00:00:24,470 Centrum pre profesionálny rozvoj. 3 00:00:24,490 --> 00:00:27,110 Tak a môžeme začať. 4 00:00:27,130 --> 00:00:29,790 Vítam Vás na Úvode do Robotiky; rok 2008. 5 00:00:29,810 --> 00:00:34,210 Prajem Vám všetkým šťastný Nový rok. 6 00:00:34,230 --> 00:00:40,250 V tomto Úvode do Robotiky sa budeme venovať 7 00:00:40,270 --> 00:00:44,880 základom robotiky, čiže budeme sledovať 8 00:00:44,900 --> 00:00:48,879 matematické modely, ktoré rôznymi spôsobmi 9 00:00:48,900 --> 00:00:51,890 reprezentujú systém robotiky. 10 00:00:51,910 --> 00:00:56,599 V podstate je to to čo ste už mohli vidieť. 11 00:00:56,620 --> 00:00:57,620 Videli ste 12 00:00:57,620 --> 00:01:03,610 simuláciu humanoidného robotického systému, 13 00:01:03,630 --> 00:01:05,400 ktorý sme zároveň aj sami riadili. 14 00:01:05,420 --> 00:01:09,550 A keď sa zamyslíte nad tým aký model použijete 15 00:01:09,570 --> 00:01:12,820 na simuláciu, musíte dbať na 16 00:01:12,840 --> 00:01:14,400 kinematiku systému. 17 00:01:14,420 --> 00:01:19,520 Musíte byť schopní spojazdniť tento systém tak, 18 00:01:19,540 --> 00:01:23,410 že idete do jeho motorov a určíte správne krútiace momenty, aby sa dal robot 19 00:01:23,430 --> 00:01:24,430 do pohybu. 20 00:01:24,430 --> 00:01:27,030 Vráťme sa k tomu ešte, 21 00:01:27,050 --> 00:01:30,660 myslím, že je to dosť zaujímavé. 22 00:01:30,680 --> 00:01:36,320 Tu máme robota, ktorého chcete ovládať. 23 00:01:36,340 --> 00:01:42,480 A otázka znie: Ako to urobíme, 24 00:01:42,500 --> 00:01:46,080 aby sme ovládali to ako hýbe rukami z jednej pozície do druhej? 25 00:01:46,100 --> 00:01:50,390 A keď sa nad touto úlohou zamyslíme, naozaj exituje veľa 26 00:01:50,410 --> 00:01:53,550 spôsobov, ako ovládať nášho robota. 27 00:01:53,570 --> 00:01:56,940 Najskôr potrebujeme zistiť kde sa robot nachádza, a k tomu 28 00:01:56,960 --> 00:01:59,910 potrebujeme nejaké tie senzory. 29 00:01:59,930 --> 00:02:02,230 Aké senzory by sme na robotovi mohli mať aby 30 00:02:02,250 --> 00:02:05,410 sme dokázali určiť, kde sa nachádza? 31 00:02:05,430 --> 00:02:08,020 Nejaký nápad? 32 00:02:08,038 --> 00:02:09,070 "GPS." 33 00:02:09,090 --> 00:02:10,090 "GPS?" 34 00:02:09,180 --> 00:02:10,180 Ok. 35 00:02:09,270 --> 00:02:15,840 V poriadku, tak, koľko parametrov môžete merať s 36 00:02:15,860 --> 00:02:21,710 GPS navigáciou? 37 00:02:21,730 --> 00:02:22,730 V poriadku. 38 00:02:22,260 --> 00:02:24,480 Tak, môžeme to vyskúšať. 39 00:02:24,500 --> 00:02:25,750 Koľko parametrov môžete... 40 00:02:25,560 --> 00:02:27,830 Čo môžete určiť prostredníctvom GPS navigácie? 41 00:02:27,850 --> 00:02:29,100 "Pravdepodobne súradnice X a Y." 42 00:02:28,300 --> 00:02:37,040 Správne, určíte tak súradnice X a Y pre pozíciu 43 00:02:37,060 --> 00:02:38,060 GPS, správne? 44 00:02:38,060 --> 00:02:40,640 Ale koľko stupňov voľnosti tam je? 45 00:02:40,660 --> 00:02:42,780 Koľko telies sa tam hýbe? 46 00:02:42,800 --> 00:02:49,260 Keď hýbem, takto, koľko častí je v pohybe? 47 00:02:49,280 --> 00:02:50,530 Koľko GPS navigácií chcete 48 00:02:50,480 --> 00:02:55,070 na robotovi mať? 49 00:02:55,090 --> 00:02:58,090 (smiech) Budete ich potrebovať asi tak 47, ak rátame s 47 50 00:02:57,950 --> 00:03:00,959 stupňami voľnosti, a to nám nepomôže. 51 00:03:00,980 --> 00:03:02,230 Bolo by to príliž drahé. 52 00:03:01,430 --> 00:03:03,330 Nejaký iný nápad? 53 00:03:03,350 --> 00:03:04,350 Potrebujeme niečo iné. 54 00:03:03,710 --> 00:03:08,090 "Skúste kódovacie zariadenie." 55 00:03:08,110 --> 00:03:09,110 Ok, kódovacie zariadenie. 56 00:03:08,800 --> 00:03:09,800 Čiže, kodovacie zariadenie ráta iba 57 00:03:09,070 --> 00:03:11,489 jeden stupeň voľnosti, iba sklon. 58 00:03:11,510 --> 00:03:13,260 Koľko kódovacích prístrojov potrebujeme 59 00:03:13,280 --> 00:03:14,780 na 47 stupňov voľnosti? 60 00:03:14,730 --> 00:03:18,790 Štyridsať sedem. 61 00:03:18,810 --> 00:03:23,080 A to vám dá približnú polohu, ale nebudeme vedieť 62 00:03:23,100 --> 00:03:28,130 kde presne sa táto konfigurácia nachádza. 63 00:03:28,150 --> 00:03:31,710 Takže GPS potrebujete na lokalizáciu jedného objektu a 64 00:03:31,730 --> 00:03:33,730 na celého celku... 65 00:03:33,690 --> 00:03:37,180 Nejaké iné nápady? 66 00:03:37,200 --> 00:03:38,200 "Diferenciálnu navigáciu." 67 00:03:38,200 --> 00:03:46,560 Áno, aby zahŕňala počiatočnú pozíciu, alebo 68 00:03:46,580 --> 00:03:52,610 použitím vizuálnych systémov. 69 00:03:52,630 --> 00:03:55,519 vizuálne systémy na lokalizáciu minimálne jedného dvoch objektov. 70 00:03:55,540 --> 00:03:58,950 Potom budete vedieť, kde sa robot nachádza a potom 71 00:03:58,970 --> 00:04:02,460 relatívna pozícia sa môže určiť pri pohybe. 72 00:04:02,480 --> 00:04:11,519 Keď už robota lokalizujeme, musíme nejak zistiť 73 00:04:11,540 --> 00:04:16,159 ako definujeme kde sa veci nachádzajú. 74 00:04:16,180 --> 00:04:17,740 Čiže, kde je pravá ruka? 75 00:04:17,760 --> 00:04:18,760 Kde je ľavá ruka? 76 00:04:18,760 --> 00:04:20,300 Kde... potrebujete teda... 77 00:04:20,320 --> 00:04:22,390 Čo vám tam chýba? 78 00:04:22,410 --> 00:04:30,480 Potrebujete nájsť prepojenie všetkých týchto pevných 79 00:04:30,500 --> 00:04:35,220 častí, aby ste vedeli, keď už bude robot stáť, kam 80 00:04:35,240 --> 00:04:39,090 ho nasmerovať, kde sa nachádza rameno, ruka, 81 00:04:39,110 --> 00:04:42,210 kde sa nachádza hlava. 82 00:04:42,230 --> 00:04:49,060 Čiže potrebujete niečo, čo pochádza z vedy o... 83 00:04:49,080 --> 00:04:54,979 No o senzoroch teraz nehovorím. 84 00:04:55,000 --> 00:04:57,250 Túto informáciu poznáme, ale potrebujeme zistiť 85 00:04:56,930 --> 00:04:57,930 model. 86 00:04:57,930 --> 00:05:02,590 Kinematický model. 87 00:05:02,610 --> 00:05:04,880 V princípe potrebujeme kinematiku. 88 00:05:04,900 --> 00:05:11,280 A keď sa niečo hýbe, vytvára to dynamiku, však? 89 00:05:11,300 --> 00:05:13,690 Čiže potrebujete nájsť inerciálne sily. 90 00:05:13,710 --> 00:05:15,140 Potrebujete vedieť... 91 00:05:15,160 --> 00:05:17,660 Ak hýbete pravou rukou, odrazu sa všetko 92 00:05:17,380 --> 00:05:18,380 hýbe, však? 93 00:05:18,380 --> 00:05:22,730 Tieto pevné časti sú spojené vo vnútri 94 00:05:22,750 --> 00:05:24,310 spojovacími zariadeniami. 95 00:05:24,330 --> 00:05:27,520 Čiže potrebujeme určiť dynamiku. 96 00:05:27,540 --> 00:05:33,480 A keď už máte tieto modely hotové, musíte rozmýšľať 97 00:05:33,500 --> 00:05:37,200 nad tým, ako budete robota riadiť. 98 00:05:37,220 --> 00:05:42,330 Takže ako môžeme tohoto robota riadiť? 99 00:05:42,350 --> 00:05:47,580 Povedzme, že by som toto chcel posunúť sem. 100 00:05:47,600 --> 00:05:49,700 Ako to spravíme? 101 00:05:49,720 --> 00:05:52,470 A ruku by som posunul do tejto pozície. 102 00:05:50,820 --> 00:05:51,820 Ako prosím? 103 00:05:51,820 --> 00:05:52,820 "Priama, inverzná kinematika." 104 00:05:52,090 --> 00:05:53,090 Výborne. 105 00:05:52,360 --> 00:06:05,400 Ok, takže priama kinematicka nám určuje pozíciu 106 00:06:05,420 --> 00:06:06,420 ruky. 107 00:06:06,420 --> 00:06:09,340 Inverzná kinematika určuje 108 00:06:09,360 --> 00:06:12,260 pozíciu, do akej sa snažíte dostať ruku. 109 00:06:12,280 --> 00:06:13,780 Musíte... 110 00:06:13,800 --> 00:06:16,050 Môžete tak zistiť sklon kĺbu... 111 00:06:15,800 --> 00:06:19,060 Áno. 112 00:06:19,080 --> 00:06:24,400 Ak potom zistíte uhol cieľovej pozície 113 00:06:24,420 --> 00:06:25,670 pre každý z kĺbov. 114 00:06:25,280 --> 00:06:29,599 Potom možete kontrolovať tieto kĺby aby sa hýbali do vhodných 115 00:06:29,620 --> 00:06:32,460 kĺbových pozícií, a ruka sa potom posunie 116 00:06:32,480 --> 00:06:34,070 do tejto konfigurácie. 117 00:06:34,090 --> 00:06:41,859 A môžeme použiť inverznú kinematiku v prípade tohoto robota? 118 00:06:41,880 --> 00:06:43,550 Nie je to jednoduché. 119 00:06:43,570 --> 00:06:46,630 Je to tažké už v prípade robota so šiestimi stupňami voľnosti ako 120 00:06:46,650 --> 00:06:50,929 rameno, ale v prípade robota s mnohými stupňami voľnosti... 121 00:06:50,950 --> 00:06:53,700 Tak si predstavme, že by som sa chcel pohnúť sem, 122 00:06:52,320 --> 00:06:53,320 do tejto pozície. 123 00:06:53,320 --> 00:07:01,080 Existuje nekonečno možností ako sa tam môžem dostať. 124 00:07:01,100 --> 00:07:03,520 A existuje teda mnoho riešení 125 00:07:03,540 --> 00:07:05,750 tohoto problému. 126 00:07:05,770 --> 00:07:07,270 Navyše človek to tak 127 00:07:07,160 --> 00:07:08,660 ani naozaj nerobí. 128 00:07:08,160 --> 00:07:11,310 Chem povedať, že ak hýbete rukou, používate vobec 129 00:07:11,330 --> 00:07:12,770 inverznú kinematiku? 130 00:07:12,790 --> 00:07:17,890 Tak? Nič. 131 00:07:17,910 --> 00:07:20,670 Existujú rôzne spôsoby... 132 00:07:20,690 --> 00:07:23,940 K tomu sa vrátim neskôr, teraz poďme... 133 00:07:23,900 --> 00:07:29,810 Nie som si istý, ale v význam robotov 134 00:07:29,830 --> 00:07:30,830 je zachytený 135 00:07:30,830 --> 00:07:35,590 na tomto obrázku. Máme tu robota, ktorý pracuje 136 00:07:35,610 --> 00:07:39,130 v izolovanom priestore, vo fabrike, vykonáva úlohy, 137 00:07:39,150 --> 00:07:42,630 zdvíhanie, ukladanie, premiestňovanie tovaru, 138 00:07:42,650 --> 00:07:47,679 bez interkacie s ľudmi. Ale roboti 139 00:07:47,700 --> 00:07:48,740 sa rokmi vyvíjali. 140 00:07:48,760 --> 00:07:52,880 A dnes máme robotov v rôznych oblastiach: 141 00:07:52,900 --> 00:07:56,810 od robotov pracujúcich s chirurgami pri operáciách 142 00:07:56,830 --> 00:07:57,830 ľudí, 143 00:07:57,830 --> 00:08:01,659 až po robotov pomáhajúcich robotníkom pri prenášaní ťažkého nákladu, 144 00:08:01,680 --> 00:08:04,960 od robotov v zábavnom priemysle, až po robotov v mnohých 145 00:08:04,980 --> 00:08:06,030 iných oblastiach. 146 00:08:06,050 --> 00:08:09,350 A toto je na robotike veľmi uchvacujúce, tá skutočnosť, 147 00:08:09,370 --> 00:08:12,630 že robotika sa dostáva bližšie a bližšie k ľuďom... 148 00:08:12,650 --> 00:08:16,549 Dnes používame robotov na prenášanie tovarov, zdvíhanie, 149 00:08:16,570 --> 00:08:20,730 prácu, ale aj ako náhradu ľudských rúk prostredníctvom 150 00:08:20,750 --> 00:08:21,900 haptickej interakcie. 151 00:08:21,920 --> 00:08:25,980 Možno čítiť prepojenie virtuálneho a skutočného. 152 00:08:26,000 --> 00:08:29,510 Neviem, či všetci rozumieme slovu haptika. 153 00:08:29,530 --> 00:08:32,760 Haptika pochádza z gréckeho slova, ktoré 154 00:08:32,780 --> 00:08:33,780 popisuje 155 00:08:33,780 --> 00:08:35,270 dotyk. 156 00:08:35,289 --> 00:08:37,969 A z haptiky... 157 00:08:37,990 --> 00:08:39,789 Tak tu sú ruky chirurga, 158 00:08:39,808 --> 00:08:42,818 a chirurg stále operuje. 159 00:08:42,840 --> 00:08:49,340 Čiže operuje zvonka, ale v podstate robot 160 00:08:49,360 --> 00:08:52,840 je vo vnútri, a tak namiesto otvoreného tela, 161 00:08:52,860 --> 00:08:54,070 máme iba malý rez, 162 00:08:54,090 --> 00:08:56,840 cez ktoré vchádza robot, a tak sa robí 163 00:08:56,220 --> 00:08:57,290 operácia. 164 00:08:57,310 --> 00:08:59,750 A zotavenie sa je úžasné. 165 00:08:59,770 --> 00:09:04,140 Len pár dní rekonvalescenie, a pacient 166 00:09:04,160 --> 00:09:06,160 je vonku z nemocnice. 167 00:09:06,180 --> 00:09:10,069 Teleoperácia cez haptické alebo ovládacie zariadenie 168 00:09:10,090 --> 00:09:11,480 nám dovoľuje kontrolovať... 169 00:09:11,500 --> 00:09:16,860 Tu máme chirurga, ktorý pracuje na diaľku, operuje, alebo 170 00:09:16,880 --> 00:09:21,310 operuje podvodou, alebo zasahuje do fyzického 171 00:09:21,330 --> 00:09:24,990 sveta domácností alebo továrne. 172 00:09:25,010 --> 00:09:28,160 Daľšou zaujímavosťou robotiky je ze nakoľko 173 00:09:28,180 --> 00:09:32,469 sa zaoberá pohybom systémov, dnes dokážeme 174 00:09:32,490 --> 00:09:36,980 všetky tieto modely využiť, spolu s vyvinutými technikami, 175 00:09:37,000 --> 00:09:41,140 k imitácii človeka a k vytvoreniu akéhosi 176 00:09:41,160 --> 00:09:45,719 digitálneho modelu človeka, ktorý, ako neskôr uvidíme, 177 00:09:45,740 --> 00:09:51,210 môže byť asimilovaný a ovládaný 178 00:09:51,230 --> 00:09:57,910 ku kopírovaniu ľudského správania tak ako ho zachytávajú zariadenia 179 00:09:57,930 --> 00:09:59,250 "motion capture." 180 00:09:59,270 --> 00:10:05,280 Podobne ako pri vytváraní interakcie s 181 00:10:05,300 --> 00:10:08,130 fyzickým svetom, môžu sa použiť haptické 182 00:10:08,150 --> 00:10:11,770 zariadenia na preskúmanie nedoknuteľného sveta. 183 00:10:14,770 --> 00:10:18,970 Čize napríklad nevieme pracovať v atóme, 184 00:10:18,990 --> 00:10:22,460 ale môžeme simulovať prostredie atómu 185 00:10:22,480 --> 00:10:26,570 a haptickými pomôckami ho preskúmať. 186 00:10:26,590 --> 00:10:30,110 A asi navzrušujúcejšou časťou robotiky sú 187 00:10:30,130 --> 00:10:35,080 zariadenia, ktoré sa správajú a vyzerajú 188 00:10:35,100 --> 00:10:39,520 ako živé zvieratá alebo ľudia. 189 00:10:39,540 --> 00:10:44,459 Pred pár rokmi som bol v Japonsku. 190 00:10:44,480 --> 00:10:46,160 Niekto uhádne odkiaľ je táto fotka? 191 00:10:46,180 --> 00:10:47,180 "Osaka." 192 00:10:47,180 --> 00:10:50,160 Hovorí Osaka. 193 00:10:50,180 --> 00:10:51,180 "Jokohama." 194 00:10:50,270 --> 00:10:55,390 Správne, ale podvádzaš, lebo ty si tam bol. 195 00:10:55,410 --> 00:10:58,250 (smiech) Takže je to z Jokohamy, a tam majú 196 00:10:58,270 --> 00:11:00,930 Robotex. 197 00:11:00,950 --> 00:11:04,190 Robotex víta tisícky návštevníkov 198 00:11:04,210 --> 00:11:08,840 a vystavuje to najnovšie zo sveta robotiky. 199 00:11:08,860 --> 00:11:10,360 Toto bol pred pár rokmi, 200 00:11:10,330 --> 00:11:14,840 A tu vidíme ASIMO. Asimo je to 201 00:11:14,860 --> 00:11:18,570 najnovšie vo vývoji 202 00:11:18,590 --> 00:11:23,330 Hondy, hneď po robotoch P2 a P3. 203 00:11:23,350 --> 00:11:30,740 A navyše môžete vidieť to najdôležitejšie 204 00:11:30,760 --> 00:11:33,000 zo sveta robotiky, humanoidov. 205 00:11:33,020 --> 00:11:36,150 Videl už niekto 206 00:11:36,170 --> 00:11:37,250 tohoto? 207 00:11:37,270 --> 00:11:40,030 Poznáte ho? 208 00:11:40,050 --> 00:11:42,240 Toto je robot od Sony, ktorý... 209 00:11:42,260 --> 00:11:45,330 Myslím, že mám aj video. 210 00:11:45,350 --> 00:11:48,500 Pozrime sa či to funguje, 211 00:11:48,520 --> 00:11:57,800 Sony udržiava rovnováhu na pohyblivej doske, a to nie 212 00:11:57,820 --> 00:11:59,430 je jednoduchá úloha. 213 00:11:59,450 --> 00:12:04,590 Predstavte si tie nároky na kontrolu v reálnom čase, 214 00:12:04,610 --> 00:12:07,530 dynamický model a všetko 215 00:12:07,550 --> 00:12:08,550 čo to obnáša. 216 00:12:08,550 --> 00:12:17,930 A toto dokázali už pred niekoľkými rokmi. 217 00:12:17,950 --> 00:12:21,600 Dokonca sme priviezli tohoto robota aj k nám na Standord, pred pár 218 00:12:21,620 --> 00:12:29,330 rokmi, a predviedli nám ho tu, a bolo to dosť 219 00:12:29,350 --> 00:12:33,440 zaujímavé vidieť ho tancovať a predvádzať sa. 220 00:12:33,460 --> 00:12:39,090 Existuje mnoho humanoidných robotov, 221 00:12:39,110 --> 00:12:41,460 hlavne v Ázii, Japonsku a Kórei. 222 00:12:41,480 --> 00:12:50,790 AIST zostrojila niekoľko robotov: HRP, HRP-1 a 2. 223 00:12:50,810 --> 00:12:53,060 A stále pracujú na vývoji nových schopností 224 00:12:52,850 --> 00:13:00,780 týchto robotov. 225 00:13:00,800 --> 00:13:03,890 Nedávno sme mali výstavu v Aichi, neďaleko Nagoyi, 226 00:13:03,910 --> 00:13:09,510 a to bola veľmi zaujímavá šou. 227 00:13:09,530 --> 00:13:15,650 Predstavili tam niekoľko projektov. 228 00:13:15,670 --> 00:13:21,319 Niektoré znich priamo z laboratórií, ktoré 229 00:13:21,340 --> 00:13:24,890 na výrobe robotov spolupracovali. 230 00:13:24,910 --> 00:13:28,020 Toto je tancujúci robot. 231 00:13:28,040 --> 00:13:34,920 Pozrime sa na to, toto je HRP. 232 00:13:34,940 --> 00:13:37,480 HRP kráča. 233 00:13:37,500 --> 00:13:41,060 Chôdzu už majú dobre zvládnutú. 234 00:13:41,080 --> 00:13:46,180 Ale otázkou zostáva: Ako zmeniť pozíciu, zobrať objekt, 235 00:13:46,200 --> 00:13:50,470 a kontrolovať jeho interakciu s fyzickým svetom. 236 00:13:50,490 --> 00:13:51,550 A to je ešte väčšia výzva. 237 00:13:51,570 --> 00:13:54,330 Vidíte, že ešte pohupy a dotyk nie je úplne dokonalý, 238 00:13:54,350 --> 00:14:02,230 ale to je predmetom výskumu v tejto oblasti. 239 00:14:02,250 --> 00:14:05,020 Toto je zaujímavé zariadenie, 240 00:14:05,040 --> 00:14:07,480 ktoré pochádza z Univerzity Waseda. 241 00:14:07,500 --> 00:14:11,320 Tento robot ma dodatočný stupeň voľnosti, ktorý... 242 00:14:11,340 --> 00:14:18,300 Ok, máme technický problém. 243 00:14:18,320 --> 00:14:22,210 Má teda dodatočný stupeň volnosti v oblasti bedrových kĺbov, 244 00:14:22,230 --> 00:14:26,910 čo mu dovoľuje hýbať sa skoro ako človek. 245 00:14:26,930 --> 00:14:29,219 Tu, tento je jeden z mojich obľúbených. 246 00:14:29,240 --> 00:14:36,700 Tento je podobný na človeka, a má ľudké znaky, 247 00:14:36,720 --> 00:14:41,240 umelé svaly umožňujú pohyb. 248 00:14:41,260 --> 00:14:44,220 Očividne, umelé svaly spôsobujú problém, 249 00:14:44,240 --> 00:14:48,250 pretože dynamická odpoveď je veľmi pomalá, 250 00:14:48,270 --> 00:14:51,699 a jeho sila ešte nie je úplne... 251 00:14:51,720 --> 00:14:54,050 Ale aj o tom ešte budeme hovoriť. 252 00:14:54,070 --> 00:15:24,070 Povedzte mi, čo si myslíte o tomto. 253 00:15:25,010 --> 00:15:27,220 Hm? 254 00:15:27,240 --> 00:15:29,420 Čo myslíte? 255 00:15:29,440 --> 00:15:32,440 Potrebujeme, aby mal robot dokonalú 256 00:15:32,010 --> 00:15:33,010 ľudskú podobu? 257 00:15:33,010 --> 00:15:38,960 Alebo potrebujeme jeho funkčnosť? 258 00:15:38,980 --> 00:15:43,450 Pri práci so stromami, profilujeme 259 00:15:43,470 --> 00:15:44,840 robota na rezanie stromov. 260 00:15:44,860 --> 00:15:48,670 Ak pracujeme v ľudskom prostredí, tak máme 261 00:15:48,690 --> 00:15:53,140 robota s funkčnými rukami, 262 00:15:53,160 --> 00:15:56,240 pohyblivosťou, a schopnosťou vidieť. 263 00:15:56,260 --> 00:16:00,740 A toto je zaujímavá otázka: 264 00:16:00,760 --> 00:16:07,290 potrebujeme aby bol robot skôr biologicky rozvynutý, alebo 265 00:16:07,310 --> 00:16:12,209 funkčne rozvinutý. A potom ako vytvoríme efektívne prepojenie 266 00:16:12,230 --> 00:16:15,100 týchto dvoch oblastí. 267 00:16:15,120 --> 00:16:16,370 Posledný príklad... 268 00:16:15,570 --> 00:16:25,950 Tu máme zaujímavý príklad toho ako môžeme vylepšiť 269 00:16:25,970 --> 00:16:30,150 ľudské schopnosti pocou exoskeletonu. 270 00:16:30,170 --> 00:16:33,939 Takže si to na seba dáte a stane sa z vás supermuž, alebo superžena. 271 00:16:33,960 --> 00:16:37,390 Môžete prenášať ťažký náklad. 272 00:16:37,410 --> 00:16:43,100 Teraz tu ukážu prenášanie 60 kilogramov, 273 00:16:43,120 --> 00:16:47,030 bez akéhokoľvek pocitu záťaže, pretože všetko 274 00:16:47,050 --> 00:16:52,430 nesie štruktúra exoskeletonu. 275 00:16:52,450 --> 00:16:56,300 Ďalšou zaujímavosťou je plávajúci robot z Tokyjského 276 00:16:56,320 --> 00:17:02,500 inštitútu technológie. 277 00:17:02,520 --> 00:17:05,660 Hlavne aby vám nenatiekla voda do motorov. 278 00:17:05,680 --> 00:17:15,069 V každom prípade, robotika sa stále viac približuje 279 00:17:15,089 --> 00:17:16,230 ľudkému svetu. 280 00:17:16,250 --> 00:17:21,400 A vidíme, že roboti sa dostávajú do bližšieho kontaktu s človekom. 281 00:17:21,420 --> 00:17:27,760 Čelíme tak mnohým výzvam, snahou prinútiť 282 00:17:27,780 --> 00:17:32,190 tieto stroje, aby pracovali v našom chaotickom, nelogickom 283 00:17:32,210 --> 00:17:33,210 svete. 284 00:17:33,210 --> 00:17:38,920 Keď máme robotov v usporiadanom priemyselnom prostredí, 285 00:17:38,940 --> 00:17:41,990 nepredstavujú sa tu také prekážky. 286 00:17:42,010 --> 00:17:46,320 Musíme riešiť mnohé otázky, vrátane faktu 287 00:17:46,340 --> 00:17:48,320 že treba zaistiť bezpečnosť. 288 00:17:48,340 --> 00:17:51,750 Potrebujeme bezpečné prostredie na vytvorenie žiadaného kontaktu. 289 00:17:51,770 --> 00:17:55,530 A ten existujúci odstup medzi človekom a robotom 290 00:17:55,550 --> 00:17:56,550 je opodstatnený. 291 00:17:56,550 --> 00:18:00,560 Roboti ešte nie sú v takom blízkom kontakte s ľudmi, 292 00:18:00,580 --> 00:18:05,850 pretože ako stroje ešte nie sú natoľko bezpečné. 293 00:18:05,870 --> 00:18:12,629 Vývoj v robotike sa deje rôznymi spôsobmi a má mnohé 294 00:18:12,650 --> 00:18:13,650 aspekty. 295 00:18:13,650 --> 00:18:18,170 Máme to šťastie, že aj u nás na Stanforde, máme 296 00:18:18,190 --> 00:18:24,320 celý rad predmetov, kurzov, ktoré sa venujú 297 00:18:24,340 --> 00:18:29,439 robotike, grafike, počítačovej geometrii, haptike 298 00:18:29,460 --> 00:18:30,460 a podobným veciam. 299 00:18:30,460 --> 00:18:34,690 Máte celý zoznam kurzov, ktoré sa ponúkajú 300 00:18:34,710 --> 00:18:36,010 počas celého roka. 301 00:18:36,030 --> 00:18:39,790 A vlastne aj u mňa, ... 302 00:18:39,810 --> 00:18:41,720 Toto je Úvod do robotiky. 303 00:18:41,740 --> 00:18:44,900 Na jar budem ponúkať dva doplnkové kurzy, 304 00:18:44,920 --> 00:18:48,510 venované experimentálnej robotike, kde budete môcť využiť 305 00:18:48,530 --> 00:18:53,290 všetko, čo ste sa na tomto predmete naučili pracovaním na skutočnom 306 00:18:53,310 --> 00:18:58,270 robotovi, pokusoch na ňom, tak ako aj preskúmať 307 00:18:58,290 --> 00:19:01,580 pokročilé témy vo výskume, a tomu sa venuje 308 00:19:01,600 --> 00:19:03,719 Pokročilá robotika. 309 00:19:03,740 --> 00:19:11,410 Takže, ja som Oussama Khatib, som váš lektor. 310 00:19:11,430 --> 00:19:13,950 A máte... 311 00:19:13,970 --> 00:19:15,590 A tento rok máme šťastie. 312 00:19:15,610 --> 00:19:20,620 Budú nám pomáhať traja asistenti: Pete, Christina 313 00:19:20,640 --> 00:19:21,640 a Channing. 314 00:19:21,640 --> 00:19:22,640 Tak... 315 00:19:21,950 --> 00:19:24,240 Tu sú. 316 00:19:24,260 --> 00:19:27,010 Prosím postavte sa, alebo aspoň sa otočte, 317 00:19:26,900 --> 00:19:29,230 aby videli vaše tváre. 318 00:19:29,250 --> 00:19:32,300 Konzultačné hodiny sú vypísané. 319 00:19:32,320 --> 00:19:38,520 Moje konzultačné hodiny sú v pondelok a v stredu, 320 00:19:38,540 --> 00:19:43,590 a v pondelok, utorok a štvrtok budú asistenti. 321 00:19:43,610 --> 00:19:48,629 Tu sú poznámky z prednášok, a dajú sa kúpiť 322 00:19:48,650 --> 00:19:49,970 v kníhkupectve. 323 00:19:49,990 --> 00:19:52,410 Toto je vydanie z roku 2008. 324 00:19:52,430 --> 00:19:54,040 Stále publikáciu vylepšujeme. 325 00:19:54,060 --> 00:19:57,790 Ešte to nie je kniha, ale už je celkom kompletná 326 00:19:57,810 --> 00:20:01,419 vzhľadom na to aké vedomosti potrebujete 327 00:20:01,440 --> 00:20:04,250 k tomuto predmetu. 328 00:20:04,270 --> 00:20:06,020 Takže, pozrime sa na rozvrh... 329 00:20:04,980 --> 00:20:08,480 Dnes je streda deviateho, a na záverečnú skúšku 330 00:20:06,240 --> 00:20:19,870 pôjdeme 21. marca. 331 00:20:19,890 --> 00:20:25,300 Na rozvrhu, ktorý máte budu nejaké zmeny, 332 00:20:25,320 --> 00:20:28,030 a to sa neskôr dozviete. 333 00:20:28,050 --> 00:20:31,020 Tu to je... 334 00:20:31,040 --> 00:20:38,710 Zmeny sa týkajú iba tejto časti 335 00:20:38,730 --> 00:20:40,920 o dynamike a monitoringu. 336 00:20:40,940 --> 00:20:45,430 V princípe, začneme sa venovať modelom od budúceho týždňa, 337 00:20:45,450 --> 00:20:51,270 a začneme teda 338 00:20:51,290 --> 00:20:52,710 "Opisom priestoru." 339 00:20:52,730 --> 00:20:55,570 Potom prejdeme na tému dopredná kinematika, a následne 340 00:20:55,590 --> 00:20:57,159 Jacobiovu maticu. 341 00:20:57,180 --> 00:21:00,570 A postupne si to všeto preberieme. 342 00:21:00,590 --> 00:21:02,970 A to nás dostane k polsemetrovej skúške. 343 00:21:02,990 --> 00:21:08,580 Dôležitá vec, na v strede a na konci semestra, 344 00:21:08,600 --> 00:21:10,919 budeme mať opakovanie. 345 00:21:10,940 --> 00:21:14,510 A keďže máme veľkú skupinu, rozdelíme 346 00:21:14,530 --> 00:21:15,530 sa na dve. 347 00:21:15,530 --> 00:21:18,950 A každá skupina bude mať samostatné opakovanie, 348 00:21:18,970 --> 00:21:21,860 ktoré sa bude konať večer. 349 00:21:21,880 --> 00:21:25,300 Bue sa to konať v laboratóriu, v robotickom labáku. 350 00:21:25,320 --> 00:21:30,790 Počas tých hodín preberieme všetko na prvú skúšku, 351 00:21:30,810 --> 00:21:34,100 a na finálnu skúšku. 352 00:21:34,120 --> 00:21:38,669 A čo je na tom najlepšie, že počas týchto hodín budete môcť vidieť 353 00:21:38,690 --> 00:21:46,040 ukážku robotov, počas toho ako si dáte pizzu 354 00:21:46,060 --> 00:21:52,950 alebo nejaký nápoj. A to sa bude konať medzi siedmou a deviatou 355 00:21:52,970 --> 00:21:53,970 večer. 356 00:21:53,970 --> 00:21:56,970 Niekdey sme aj do desiatej, pretože 357 00:21:56,770 --> 00:21:58,250 mávame otázky a diskusie. 358 00:21:58,270 --> 00:22:02,760 Ale tieto hodiny sú veľmi dôležité, a preto vám všetkým, 359 00:22:02,780 --> 00:22:06,660 tak ako aj diaľkovým študentom, odporúčam 360 00:22:06,680 --> 00:22:08,160 tieto hodiny absolvovať. 361 00:22:08,180 --> 00:22:11,880 Sú veľmi užitočné z hľadiska prípravy na priebežnú 362 00:22:11,900 --> 00:22:12,900 aj finálnu skúšku. 363 00:22:12,900 --> 00:22:20,800 Ako som už spomenul, v tejto hodine sa venujeme matematickým modelom, 364 00:22:20,820 --> 00:22:21,820 ktoré sú nevyhnutné. 365 00:22:21,820 --> 00:22:25,080 Viem, že niektorým z vás sa nechce príliž do detailov 366 00:22:25,100 --> 00:22:28,240 zaoberať matematickými modelmi, ale musíme 367 00:22:28,260 --> 00:22:34,340 sa tomu naozaj venovať, ak sa raz chceme pokúsiť 368 00:22:34,360 --> 00:22:37,179 tieto stroje navrhnúť, zostrojiť 369 00:22:37,200 --> 00:22:38,200 a riadiť. 370 00:22:38,200 --> 00:22:41,040 Musíme rozumieť matematickým modelom, 371 00:22:41,060 --> 00:22:44,480 základom kinematiky a dynamiky. 372 00:22:44,500 --> 00:22:52,270 A potom tieto modely použiť pri vytváraní regulátorov, 373 00:22:52,290 --> 00:22:55,510 a pre riadenie pohybu musíme vedieť najskôr naplánovať 374 00:22:55,530 --> 00:22:56,530 tento pohyb. 375 00:22:56,530 --> 00:22:59,379 Musíme vedieť plánovať bezpečné pohyby 376 00:22:59,400 --> 00:23:02,730 a naučiť sa generovať hladké 377 00:23:02,750 --> 00:23:03,750 trajektórie. 378 00:23:03,750 --> 00:23:07,370 Týmto témam sa budeme venovať v časti "plánovanie 379 00:23:07,390 --> 00:23:10,660 a kontrola," a tiež potrebujeme pokryť dotyk, 380 00:23:10,680 --> 00:23:13,280 cítenie a interakciu so svetom. 381 00:23:13,300 --> 00:23:17,659 A preto musíme vedieť vytvoriť vhodný pohyb, ktorý závisí od pochopenia 382 00:23:17,680 --> 00:23:18,680 "silového riadenia." 383 00:23:18,680 --> 00:23:23,200 Silové riadenie je základom pre vytvorenie žiadanej interakcie. 384 00:23:23,220 --> 00:23:27,180 A uvidíme ako možeme riadiť pohyb robota 385 00:23:27,200 --> 00:23:31,340 vo voľnom priestore alebo v kontaktnom priestore, kde je 386 00:23:31,360 --> 00:23:32,899 robot v kontakte s okolím. 387 00:23:32,920 --> 00:23:37,190 A potom budeme mať čas diskutovať o pokročilých 388 00:23:37,210 --> 00:23:40,900 témach, aby sme ich aspoň predstavili, a tí, ktorých 389 00:23:40,920 --> 00:23:45,810 zaujíma výskum v robotike si aspoň môžu naplánovať 390 00:23:45,830 --> 00:23:52,179 absolvovať predmety venované pokročilej robotike, 391 00:23:52,200 --> 00:23:55,310 ktoré sa budú ponúkať na jar. 392 00:23:55,330 --> 00:24:00,770 Takže vráťme sa k tej otázke, ktorú som spomenul na 393 00:24:00,790 --> 00:24:04,320 začiatku hodiny. Ako premiesniť tohoto robota z jednej 394 00:24:04,340 --> 00:24:05,340 pozície do druhej. 395 00:24:05,340 --> 00:24:07,500 Povedzme, že chcete hýbať túto platformu. 396 00:24:07,520 --> 00:24:10,110 Toto je pohyblivá manipulačná platforma. 397 00:24:10,130 --> 00:24:12,700 Chcete ňou hýbať odtiaľto sem. 398 00:24:12,720 --> 00:24:14,200 Ako to urobíme? 399 00:24:14,220 --> 00:24:15,220 Hovorili sme, 400 00:24:15,220 --> 00:24:19,600 že v podstate potrebujeme nájsť vhodnú 401 00:24:19,620 --> 00:24:26,780 konfiguráciu, ktorou dostaneme robota 402 00:24:26,800 --> 00:24:29,440 do cieľovej pozície. 403 00:24:29,460 --> 00:24:31,620 A toto je jedna z nich. 404 00:24:31,640 --> 00:24:34,390 Vieme si predstaviť, že robot sa bude hýbať 405 00:24:34,230 --> 00:24:35,490 do takejto konfigurácie. 406 00:24:35,510 --> 00:24:38,560 Problém nastane, ak máte 407 00:24:38,580 --> 00:24:39,580 nadbytok. 408 00:24:39,580 --> 00:24:41,260 Čo je nadbytok? 409 00:24:41,280 --> 00:24:44,460 Nadbytok je skutočnosť, že takúto pozíciu môžete dosiahnuť 410 00:24:44,480 --> 00:24:46,280 s roznymi typmi konfigurácie. 411 00:24:46,300 --> 00:24:48,800 pretože máte viac stupňov slobody v 412 00:24:48,170 --> 00:24:49,170 systéme. 413 00:24:49,170 --> 00:24:52,530 A keď máte nadbytok, inverzná kinematika 414 00:24:52,550 --> 00:24:55,470 sa stáva naozaj zložitým problémom. 415 00:24:55,490 --> 00:25:00,220 Ale ak ho vyriešite, tak budete môcť povedať, že by ste chceli 416 00:25:00,240 --> 00:25:04,130 natočiť všetky z kĺbov, ktoré tu existujú, 417 00:25:04,150 --> 00:25:07,340 z jednej kĺbovej pozície do druhej. 418 00:25:07,360 --> 00:25:11,159 Potom môžeťe riadiť robota na základe riadenia jeho kĺbovej pozície, 419 00:25:11,180 --> 00:25:14,540 a vytváraním trajektórií pre kĺbový pohyb, 420 00:25:14,560 --> 00:25:17,950 a tak zároveň dosiahnuť 421 00:25:17,970 --> 00:25:18,970 cieľovú pozíciu. 422 00:25:18,970 --> 00:25:23,930 Toto nie je najprirodzenejší spôsob ako ovládať 423 00:25:23,950 --> 00:25:30,150 robotov, a ukážeme si rôzne spôsoby riešenia 424 00:25:30,170 --> 00:25:33,280 tejto otázky, ktoré sú prirodzenejšie. 425 00:25:33,300 --> 00:25:37,870 Takže ku kontrole robota, potrebujete určiť všetky 426 00:25:37,890 --> 00:25:39,540 pozície a orientácie 427 00:25:39,560 --> 00:25:44,550 toho ktorého mechanizmu, a preto musíme poznať 428 00:25:44,570 --> 00:25:49,590 popis pozície a orientácie predmetov v priestore. 429 00:25:49,610 --> 00:25:53,240 Následne sa musíme venovať transformácii medzi rámcami 430 00:25:53,260 --> 00:25:57,000 zodpovedajúcimi týmto predmetom, pretože aby sme vedeli 431 00:25:57,020 --> 00:26:01,030 kde je koncový efektor, musíme vedieť ako... 432 00:26:01,050 --> 00:26:04,129 A keď poznáme pozíciu týchto rôznych 433 00:26:05,150 --> 00:26:06,727 predmetov, ako potom transformujeme popis 434 00:26:06,727 --> 00:26:09,727 k nájdeniu pozície koncového efektora? 435 00:26:10,680 --> 00:26:13,680 Čiže potrebujeme transformácie medzi dvoma rôznymi rámcami, 436 00:26:14,633 --> 00:26:17,633 ktoré prislúchajú každému z objektov. 437 00:26:18,586 --> 00:26:21,586 Čiže tento mechanizmus, alebo rameno, definujeme ako 438 00:26:21,586 --> 00:26:24,586 pevný predmet, ktorý je pripevnený k základni, 439 00:26:30,110 --> 00:26:34,729 a ďalší pevný predmet, ktorý sa hýbe, a ten nazývame 440 00:26:34,750 --> 00:26:35,750 koncovým efektorom. 441 00:26:35,750 --> 00:26:40,130 A medzi týmito dvoma predmetmi, máme spoje 442 00:26:40,150 --> 00:26:43,770 ktoré nám prenesú koncový efektor do želanej 443 00:26:43,790 --> 00:26:44,909 polohy. 444 00:26:44,930 --> 00:26:49,200 Otázkou je: Ako môžeme popísať tento mechanizmus? 445 00:26:49,220 --> 00:26:54,880 Tu už pracujeme s rôznymi druhmi kĺbov, 446 00:26:54,900 --> 00:26:57,880 konkrétne tu sa jedná o prizmatické kĺby. 447 00:26:57,900 --> 00:27:02,930 A pomocou týchto opisov môžeme opísať aj spojenie 448 00:27:02,950 --> 00:27:09,240 a potom aj reťaznie súčastí spojených radom 449 00:27:09,260 --> 00:27:10,730 parametrov. 450 00:27:10,750 --> 00:27:11,750 Nebojte sa... 451 00:27:10,930 --> 00:27:17,870 Denavit a Hartenberg boli dvaja doktorandskí študenti 452 00:27:17,890 --> 00:27:22,150 tu na Standorde na začiatku rokov 70. a už sa nad týmto problémom pozastavili 453 00:27:22,170 --> 00:27:26,090 a vynašli rad základných parametrov, 454 00:27:26,110 --> 00:27:30,520 pre reprezentáciu vzťahu medzi dvoma 455 00:27:30,540 --> 00:27:33,690 po sebe nasledújúcimi spojmi v reťazci. 456 00:27:33,710 --> 00:27:39,730 A ich konvencia sa dnes používa v podstate všade 457 00:27:39,750 --> 00:27:40,760 v robotike. 458 00:27:40,780 --> 00:27:43,950 A použitím tejto konvencie a týchto parametrov budeme môcť 459 00:27:43,970 --> 00:27:46,630 definovať aj doprednú 460 00:27:46,650 --> 00:27:47,650 kinematiku. 461 00:27:47,650 --> 00:27:51,920 Dopredná kinematika je vzťah medzi uhlami 462 00:27:51,940 --> 00:27:55,880 kľbov a polohou koncového efektora, 463 00:27:55,900 --> 00:27:59,500 čiže pomocou doprednej kinematiky môžete vypočítať 464 00:27:59,520 --> 00:28:01,639 pozíciu a orientáciu koncového efektora. 465 00:28:01,660 --> 00:28:10,110 Tieto parametre popisujú bežnú vzdialenosť 466 00:28:10,130 --> 00:28:15,870 medzi dvoma osami rotácie... 467 00:28:15,890 --> 00:28:19,870 Čiže táto vzdialenosť, a teda aj orientácia medzi týmito osami, 468 00:28:19,890 --> 00:28:24,710 takto môžeme ísť cez reťazenie, a potom pripojiť 469 00:28:24,730 --> 00:28:30,110 rámce na rôzne kĺby a určiť transformáciu 470 00:28:30,130 --> 00:28:33,100 medzi kĺbami, aby sme mohli nájsť vzťah 471 00:28:33,120 --> 00:28:36,600 medzi rámcom pevného základu a rámcom 472 00:28:36,620 --> 00:28:38,929 koncového efektora. 473 00:28:38,950 --> 00:28:44,430 A keď už určíme tieto transformácie, potom môžeme vypočítať 474 00:28:44,450 --> 00:28:45,720 celkovú transformáciu. 475 00:28:45,740 --> 00:28:50,340 Máme transformáciu náväzných referenčných rámcov 476 00:28:50,360 --> 00:28:53,510 a vieme nájsť lokálnu transformáciu. 477 00:28:53,530 --> 00:28:57,290 A keď už poznáme geometriu, teda vieme kde sa 478 00:28:57,310 --> 00:29:00,169 efektor nachádza, kde sa nachádza každý spoj 479 00:29:00,190 --> 00:29:04,860 vo vzťahu k ostatným, môžeme potom použiť túto informáciu na určenie 480 00:29:04,880 --> 00:29:09,010 popisu druhej dôležitej charakteristiky 481 00:29:09,030 --> 00:29:14,399 v kinematike, a tou sú rýchlosti, alebo rýchlo ako sa predmety 482 00:29:14,420 --> 00:29:16,320 hýbu vo vzťahu jeden k druhému, atď. 483 00:29:16,340 --> 00:29:20,530 A tu potrebujeme zvážiť dve veci: nielen lineárnu rýchlosť, 484 00:29:20,550 --> 00:29:23,620 ale aj uhlovú rýchlosť pri 485 00:29:23,640 --> 00:29:25,060 rotácii. 486 00:29:25,080 --> 00:29:29,060 Preskúmame rôzne rýchlosti: lineárnu rýchlosť, 487 00:29:29,080 --> 00:29:35,050 uhlovú rýchlosť, a uvidíme duálnosť 488 00:29:35,070 --> 00:29:39,760 vo vzťahu aplikovaných krútiacich momentov 489 00:29:39,780 --> 00:29:44,260 v kĺboch a výslednej sily efektora. 490 00:29:44,280 --> 00:29:46,790 Sily, toto je lineárna... 491 00:29:46,810 --> 00:29:49,679 Sily, ktoré prináležia lineárnemu pohybu. 492 00:29:49,700 --> 00:29:54,290 Pohyb, krútiace momenty prislúchajúce uhlovému pohybu. 493 00:29:54,310 --> 00:29:59,169 Existujúca dualita privoláva Jacobian metódu, model ktorý 494 00:29:59,190 --> 00:30:05,250 spája rýchlosti k dvom úlohám: prvá 495 00:30:05,270 --> 00:30:08,450 nájsť vzťah medzi kĺbovými rýchlosťami a rýchlosťami efektora, 496 00:30:08,470 --> 00:30:11,620 a druhá pri hľadaní vzťahu medzi 497 00:30:11,640 --> 00:30:17,120 silami aplikovanými do prostredia a krútiacimi momentami aplikovanými 498 00:30:17,140 --> 00:30:18,220 v motoroch. 499 00:30:18,240 --> 00:30:21,200 Jacobianova matica hrá veľmi dôležitú úlohu, a ešte 500 00:30:21,220 --> 00:30:25,360 o tom budeme hovoriť, hlavne pri hľadaní spôsobov 501 00:30:25,380 --> 00:30:27,880 ako získať Jacobian. 502 00:30:27,900 --> 00:30:32,400 Ako som už povedal, Jacobian opisuje tento vektor V, 503 00:30:32,420 --> 00:30:36,280 lineárnu rýchlosť, vektor omega, a uhlovú rýchlosť, 504 00:30:36,300 --> 00:30:41,879 a vzťahuje sa k kĺbovým rýchlostiam. 505 00:30:41,900 --> 00:30:45,960 Čiže Jacobian nám určuje tie lineárne 506 00:30:45,980 --> 00:30:48,200 a kĺbové rýchlosti. 507 00:30:48,220 --> 00:30:55,780 A neskôr uvidíme, že Jacobian je skutočne 508 00:30:55,800 --> 00:31:00,970 naviazaný na to ako sú osi robota navrhnuté. 509 00:31:00,990 --> 00:31:04,820 Ihneď ako tento model pochopíte, budete môcť rozpoznať 510 00:31:04,840 --> 00:31:08,929 Jacobian, už pri prvom pohľade na robota. 511 00:31:08,950 --> 00:31:12,200 Pozriete sa na ten stroj a automaticky vidíte ten model, 512 00:31:12,220 --> 00:31:16,900 keď sa naučíme metódu výpočtu 513 00:31:16,920 --> 00:31:20,400 lineárnych rýchlostí a uhlových rýchlostí 514 00:31:20,420 --> 00:31:26,170 pomocou analýzy vplyvu každej z osí vzhľadom 515 00:31:26,190 --> 00:31:28,870 na výslednú rýchlosť. 516 00:31:28,890 --> 00:31:34,070 Budeme sa zaoberať aj inverznou kinematikou, 517 00:31:34,090 --> 00:31:38,530 hoci ju nevyužijeme tak ako sa to už deje 518 00:31:38,550 --> 00:31:39,860 v priemyselnej robotike. 519 00:31:39,880 --> 00:31:40,930 Použijeme... 520 00:31:40,950 --> 00:31:44,930 Preskúmame inverznú kinematiku a pozrieme sa na problémy 521 00:31:44,950 --> 00:31:46,270 v zmysle mnohorakosti 522 00:31:46,290 --> 00:31:50,760 riešenia, o tom aké riešenia existujú, 523 00:31:50,780 --> 00:31:55,560 a preskúmame rôzne techniky k nájdeniu 524 00:31:55,580 --> 00:31:57,199 týchto riešení. 525 00:31:57,220 --> 00:32:01,950 Čiže opakujem, inverzná kinematika je o tom ako 526 00:32:01,970 --> 00:32:03,570 nájsť konfiguráciu pre cieľovú 527 00:32:03,590 --> 00:32:07,580 pozíciu a orientáciu efektora. 528 00:32:07,600 --> 00:32:12,020 A použitím týchto riešení, môžme potom 529 00:32:12,040 --> 00:32:17,730 interpoláciou zistiť kde sa robot nachádza 530 00:32:17,750 --> 00:32:21,480 a ako ho dostaneme do cieľovej konfigurácie 531 00:32:21,500 --> 00:32:26,040 hladkou trajektóriou, čo sa rýchlosti 532 00:32:26,060 --> 00:32:30,260 aj zrýchlenia týka, a napriek iným obmedzeniam, v kĺbovom alebo 533 00:32:30,280 --> 00:32:34,310 karteziánskom priestore, ktoré môžu byť spôsobené pri 534 00:32:34,330 --> 00:32:36,860 generovaní trajektórií. 535 00:32:36,880 --> 00:32:37,880 A toto... 536 00:32:37,460 --> 00:32:41,640 Teraz sa vraciam nechtiac späť. 537 00:32:41,660 --> 00:32:45,250 A tak vytvoríme hladké trajektórie, ktoré 538 00:32:45,270 --> 00:32:50,830 sa stanú hornou hranicou pre rýchlosti 539 00:32:50,850 --> 00:32:55,149 alebo zrýchlenia, a vyriešime to všetko určením 540 00:32:55,170 --> 00:32:59,920 interpolácie medzi jednotlivými bodmi. 541 00:32:59,940 --> 00:33:03,560 A to nás dostane ku skúške v polovici semestra, 542 00:33:03,580 --> 00:33:07,169 ktorá bude 13. februára. 543 00:33:07,190 --> 00:33:08,690 Nie je to však piatok trinásteho. 544 00:33:07,310 --> 00:33:08,310 Je to streda. 545 00:33:08,310 --> 00:33:11,240 Tak bez obáv. 546 00:33:11,260 --> 00:33:16,250 A súška sa bude konať v učebni 547 00:33:16,270 --> 00:33:17,270 v rovnaký čas. 548 00:33:17,270 --> 00:33:22,280 Jedna hodina je málo času, a preto musíte 549 00:33:22,300 --> 00:33:30,450 byť pripravení nielen rozpoznať riešenie 550 00:33:30,470 --> 00:33:33,980 zadania ale ihneď na tom začať 551 00:33:34,000 --> 00:33:35,000 pracovať. 552 00:33:35,000 --> 00:33:38,150 Z toho hľadiska je opakovanie dôležité, 553 00:33:38,170 --> 00:33:41,790 aby ste sa pripravili na skúšku, aby ste 554 00:33:41,810 --> 00:33:47,370 vedeli vyriešiť každé zadanie, aj keď sa budeme 555 00:33:47,390 --> 00:33:51,440 snažiť, aby sme sa zadanie dalo stihnúť 556 00:33:51,460 --> 00:33:53,820 za čas, ktorý budete mať k dispozícii. 557 00:33:53,840 --> 00:33:58,959 Po skúške potom budeme preberať dynamiku, 558 00:33:58,980 --> 00:34:01,020 riadenie a iné témy. 559 00:34:01,040 --> 00:34:04,780 Ale najskôr potrebujeme... 560 00:34:04,800 --> 00:34:07,710 Ale neviem... 561 00:34:07,730 --> 00:34:12,560 Koľkí z vás sú mechanickí inžinieri? 562 00:34:12,580 --> 00:34:16,569 Pozrime sa koľko mechanických inžinierov máme v skupine? 563 00:34:16,590 --> 00:34:17,600 V poriadku. 564 00:34:17,620 --> 00:34:19,929 A koľko je tu informatikov? 565 00:34:19,949 --> 00:34:24,989 Wow. Tak akurát. 566 00:34:25,010 --> 00:34:29,699 Polovica triedy už rozumie niektorým fyzikálnym modelom 567 00:34:29,719 --> 00:34:32,870 o ktorých sa budeme učiť, a zvyšná 568 00:34:32,889 --> 00:34:34,330 polovica zatiaľ nie. 569 00:34:34,350 --> 00:34:38,319 Ale budem sa venovať dynamike, riadeniu 570 00:34:38,340 --> 00:34:42,219 a kinematike, úplne od základov, akoby to bola 571 00:34:42,239 --> 00:34:46,219 pre všetkých nová téma. 572 00:34:46,239 --> 00:34:49,489 Takže bez obáv, ak aj nemáte žiadnu vedomosť 573 00:34:49,429 --> 00:34:51,629 z týchto predmetov. 574 00:34:51,650 --> 00:34:53,989 Pokryjeme všetko od začiatku. 575 00:34:54,010 --> 00:34:57,120 Od toho, čo je to zotrvačnosť... 576 00:34:57,139 --> 00:34:58,140 Čo je... 577 00:34:58,140 --> 00:35:00,759 Ako opíšeme zrýchlenie. 578 00:35:00,780 --> 00:35:04,210 A potom zadáme dynamiku, čo je 579 00:35:04,230 --> 00:35:05,420 celkom nenáročné. 580 00:35:05,440 --> 00:35:12,130 Pamätá si niekto Newtonovu rovnicu? 581 00:35:12,150 --> 00:35:13,150 Pozrime sa. 582 00:35:13,150 --> 00:35:21,520 Aký je vzťah medzi silou a zrýchlením? 583 00:35:21,540 --> 00:35:26,870 Všetci by to mali vedieť. (smiech) Tak, chcem 584 00:35:26,890 --> 00:35:27,890 to počuť. 585 00:35:27,890 --> 00:35:28,890 Niekto. 586 00:35:28,610 --> 00:35:29,610 Ok, v poriadku. 587 00:35:28,790 --> 00:35:32,900 Hmota, zrýchlenie rovná sa sila. 588 00:35:32,920 --> 00:35:35,520 To je všetko čo potrebujete vedieť. 589 00:35:35,540 --> 00:35:40,320 Ak viete, ako sa jedno teleso hýbe pri použití 590 00:35:40,340 --> 00:35:44,230 sily, budete to môcť všeobecne použiť 591 00:35:44,250 --> 00:35:48,420 na viaceré častice prislúchajúce pevnému predmetu, a potom ich 592 00:35:48,440 --> 00:35:52,350 prevediete do štruktúry zložitého 593 00:35:52,370 --> 00:35:54,330 pohyblivého systému. 594 00:35:54,350 --> 00:35:58,460 To dúfam preberieme bez problémov. 595 00:35:58,480 --> 00:36:01,790 Výsledok je dosť zaujímavý. 596 00:36:01,810 --> 00:36:03,870 Toto je robot. 597 00:36:03,890 --> 00:36:10,520 Tento robot nie je riadený kĺbovými motormi, 598 00:36:10,540 --> 00:36:12,600 ale kábalami. 599 00:36:12,620 --> 00:36:16,790 Naozaj teda aktívna časť robota je odtiaľto 600 00:36:16,810 --> 00:36:22,049 potiaľto, a tu napravo už vidíme systém 601 00:36:22,070 --> 00:36:24,630 zložený z motorov a káblov. 602 00:36:24,650 --> 00:36:28,110 A keď sa zamyslíte nad dynamikou tohoto robota, 603 00:36:28,130 --> 00:36:29,350 veci sa začnú komplikovať. 604 00:36:29,370 --> 00:36:31,609 Tu na pravo teda vidíte... 605 00:36:31,630 --> 00:36:35,020 Toto je ten robot a tu máte nejaký ten 606 00:36:35,040 --> 00:36:36,040 popis... 607 00:36:36,040 --> 00:36:37,759 Počkajte, nič asi takto nevidíte. 608 00:36:37,780 --> 00:36:41,810 Ale všetci máte popis... 609 00:36:41,830 --> 00:36:47,950 Napríklad, o akú zotrvačnosť ide v prvom kĺbe 610 00:36:47,970 --> 00:36:48,970 pri pohybe? 611 00:36:48,970 --> 00:36:52,140 Zotrvačnosť sa mení ako sa teleso hýbe. 612 00:36:52,160 --> 00:36:58,259 Predstavte si, že rátam so zotrvačnosťou 613 00:36:58,280 --> 00:36:59,280 ponad touto osou. 614 00:36:59,280 --> 00:37:05,020 Ak zapojím celé rameno, zotrvačnosť sa zvýši. 615 00:37:05,040 --> 00:37:08,040 Ak však urobím s ramenom toto, budem mať menšiu 616 00:37:07,930 --> 00:37:09,899 zotrvačnosť nad touto osou. 617 00:37:09,920 --> 00:37:11,970 Vačšia zotrvačnosť, menšia zotrvačnosť. 618 00:37:11,990 --> 00:37:12,990 Čiže konfigurácia... 619 00:37:12,580 --> 00:37:16,660 Zotrvačnosť kĺbu bude závisieť na 620 00:37:16,680 --> 00:37:19,040 štruktúre toho kĺbu. 621 00:37:19,060 --> 00:37:23,570 Uvidíme, že toto všetko v princípe vyplynie samo 622 00:37:23,590 --> 00:37:29,060 z rovníc, ktoré generuje 623 00:37:29,080 --> 00:37:30,390 systém zložený z viacerých častí. 624 00:37:30,410 --> 00:37:37,290 Ale to čo tu my použijeme je veľmi jednoduchý 625 00:37:37,310 --> 00:37:41,660 opis, ktorý vám pri pohlade na tohto robota 626 00:37:41,680 --> 00:37:48,190 pomôže určiť všetky charakteristiky, hlavne dynamické 627 00:37:48,210 --> 00:37:49,940 charakteristiky tohoto kĺbu. 628 00:37:49,960 --> 00:37:56,380 A môžeme pozorovať spojovacie sily medzi kĺbmi 629 00:37:56,400 --> 00:38:01,780 navzájom, ktoré závisia od rotačných osí 630 00:38:01,800 --> 00:38:05,640 a potenciálu celého robota. 631 00:38:05,660 --> 00:38:08,899 A na to potrebujeme poznať presnú dyaniku, 632 00:38:08,920 --> 00:38:09,920 ktorú sa naučíme. 633 00:38:09,920 --> 00:38:15,730 Táto reprezentácia je len skrátenou formou 634 00:38:15,750 --> 00:38:18,680 popisu, ktorý sa naučíme vďaka Jacobian. 635 00:38:18,700 --> 00:38:22,080 A ako som povedal v prípade Jacobian, vezmeme popis 636 00:38:22,100 --> 00:38:26,430 založený na tom ako každý kĺb prispieva k výslednej 637 00:38:26,450 --> 00:38:28,790 rýchlosti, a spravíme to isté. 638 00:38:28,810 --> 00:38:33,020 Ako prispieva každý kĺb k výslednej 639 00:38:33,040 --> 00:38:34,240 inerciálnej sile? 640 00:38:34,260 --> 00:38:38,110 A keď to zistíme, pozrieme sa na to akú úlohu 641 00:38:38,130 --> 00:38:42,520 má tento kĺb so svojim prislúchajúcim spojom, 642 00:38:42,540 --> 00:38:43,540 a ostatné kĺby. 643 00:38:43,540 --> 00:38:46,940 Jednoducho ich spojíme a uvidíte 644 00:38:46,960 --> 00:38:49,870 ako sa sformuje celá štruktúra. 645 00:38:49,890 --> 00:38:54,230 A to sa odlišuje od toho ako Newton a Euler 646 00:38:54,250 --> 00:39:00,090 definovali dynamiku, čo zakladá na tom 647 00:39:00,110 --> 00:39:06,290 že zoberieme všetky tieto pevné časti a spojíme ich 648 00:39:06,310 --> 00:39:07,549 reakčnými silami. 649 00:39:07,570 --> 00:39:11,250 Čiže ak zoberieme všetky spoje a odstánime kĺby, 650 00:39:11,270 --> 00:39:12,270 dostaneme spoj. 651 00:39:12,270 --> 00:39:20,110 Ale keď ostránite kĺb, nahradíte ho 652 00:39:20,130 --> 00:39:24,850 reakčnými silami, a môžete študovať všetky 653 00:39:24,870 --> 00:39:27,650 tieto reakčné sily a nájsť tak prepojenie 654 00:39:27,670 --> 00:39:30,040 medzi silou a zrýchlením. 655 00:39:30,060 --> 00:39:33,950 A tento spôsob, zvaný Rekurzívna Newtonova a Eulerova 656 00:39:33,970 --> 00:39:40,839 formula, si bude pýtať zrušenie týchto 657 00:39:40,860 --> 00:39:45,880 vnútorných síl a zrušenie síl z kontaktu 658 00:39:45,900 --> 00:39:48,100 medzi pevnými častami. 659 00:39:48,120 --> 00:39:53,700 A namiesto toho sa zameráme na rýchlosti 660 00:39:53,720 --> 00:40:00,220 a na energiu ktorá plynie z pohybu 661 00:40:00,240 --> 00:40:01,799 pevných častíc. 662 00:40:01,820 --> 00:40:06,360 Ak máte rýchlosť V a omega v strede hmoty, 663 00:40:06,380 --> 00:40:30,890 viete počítať energiu, kinetickú energiu, 664 00:40:30,900 --> 00:40:31,900 ktorá 665 00:40:30,910 --> 00:40:33,410 súvisí s touto pohyblivou hmotnosťou a zotrvačnosťou pevného telesa. 666 00:40:31,900 --> 00:40:34,400 A po sčítaní kinetickej energie týchto spojov, 667 00:40:32,800 --> 00:40:35,300 získame celkovú kinetickú energiu systému. 668 00:40:33,700 --> 00:40:36,200 A potom ak zoberieme tieto rýchlosti a na základe Jacobiana 669 00:40:34,600 --> 00:40:36,600 vzťah medzi rýchlosťami, pripjíme ich ku kĺbovým 670 00:40:35,320 --> 00:40:39,030 rýchlostiam, tak získame vlastnosti 671 00:40:39,050 --> 00:40:40,050 robotovej hmotnosti. 672 00:40:40,050 --> 00:40:44,150 Čiže metrika hmotnosti bude základnou formou 673 00:40:44,170 --> 00:40:45,170 Jacobianu. 674 00:40:45,170 --> 00:40:49,530 A preto budem naliehať na tom, aby ste rozumeli 675 00:40:49,550 --> 00:40:50,550 Jacobian. 676 00:40:50,550 --> 00:40:54,160 Keď ho pochopíte, budete mocť aplikovať 677 00:40:54,180 --> 00:40:57,870 pri hmote a zotrvačnosti a získať dynamiku. 678 00:40:57,890 --> 00:41:03,529 Po prvom semestri potom môžeme bez problémov 679 00:41:03,550 --> 00:41:07,890 začať s dynamikou, ak budete rozmumieť Jacobian. 680 00:41:07,910 --> 00:41:08,910 Dynamika... 681 00:41:08,910 --> 00:41:12,560 Táto metrika hmoty, ktorá sa vzťahuje na dynamiku systému 682 00:41:12,580 --> 00:41:18,060 vzíde jednoducho pri sledovaní vzťahov 683 00:41:18,080 --> 00:41:22,150 rýchlostí centra hmotnosti a vzťahu Jacobian 684 00:41:22,170 --> 00:41:23,420 k centru hmotnosti. 685 00:41:23,070 --> 00:41:27,100 V riadení sa budeme zaoberať... 686 00:41:27,120 --> 00:41:32,130 Tiež si preberieme stručný úvod do riadenia. 687 00:41:32,150 --> 00:41:37,800 Pozrieme sa len na jeden pružný systém hmotnosti 688 00:41:37,820 --> 00:41:43,070 a budeme ho analyzovať, a preštudujeme regulátor PD 689 00:41:43,090 --> 00:41:46,780 alebo PID regulátor, derivácie, alebo 690 00:41:46,800 --> 00:41:50,570 integrácie derivácie, a potom ich aplikujeme v 691 00:41:50,590 --> 00:41:57,040 kĺbovom priestore a v pracovnom priestore pridávaním regulátorov 692 00:41:57,060 --> 00:42:00,730 s dynamickou štruktúrou, tak aby sme dbali 693 00:42:00,750 --> 00:42:03,480 na dynamiku pri riadení robota. 694 00:42:03,500 --> 00:42:10,860 A to nás dovedie k veľmi zaujímavej analýze 695 00:42:10,880 --> 00:42:14,890 dynamiky, a k tomu ako dynamika ovplyvňuje 696 00:42:14,910 --> 00:42:16,020 správanie sa robota. 697 00:42:16,040 --> 00:42:20,150 A vidíme, že rovnica pohybu pre dva stupne 698 00:42:20,170 --> 00:42:24,500 voľnosti sa mení na dve rovnice, ktoré zahŕňajú nielen 699 00:42:24,520 --> 00:42:27,990 zrýchlenie kĺbu alebo aj zrýchlenie druhého 700 00:42:28,010 --> 00:42:31,980 kĺbu, rýchlosti, centrifugálnu Coriolisovu 701 00:42:32,000 --> 00:42:33,660 silu a gravitačnú silu. 702 00:42:33,680 --> 00:42:39,009 A všetko tieto fakty budú mať efekt, dynamický efekt 703 00:42:39,030 --> 00:42:41,370 na správanie a zároveň ho narušia. 704 00:42:41,390 --> 00:42:45,029 Ale budeme pracovať na takej štruktúre, vďaka ktorej budeme môcť 705 00:42:45,050 --> 00:42:47,800 navrhnúť krútiaci prvý a druhý moment, ktútiace momenty v 706 00:42:47,230 --> 00:42:52,990 v motore, a generovať správanie, 707 00:42:53,010 --> 00:42:55,780 ktoré vykompenzuje vedľajšie efekty. 708 00:42:55,800 --> 00:43:03,020 Čiže toto všetko sú popisy v kĺbovom priestore, teda 709 00:43:03,040 --> 00:43:07,830 popis krútiaceho momentu a pohybu kĺbu. 710 00:43:07,850 --> 00:43:13,170 A neskôr uvidíme, že pri riadení robotov, 711 00:43:13,190 --> 00:43:18,970 môžeme problém zjednodušiť, ak sa zamyslíme 712 00:43:18,990 --> 00:43:23,629 nad správaním robota pri pohybe 713 00:43:23,650 --> 00:43:27,480 keď vykonáva nejakú úlohu, a to tak že sa 714 00:43:27,500 --> 00:43:32,140 do tej úlohy vložíme, tak ako v prípade 715 00:43:32,160 --> 00:43:35,359 príkladu, ktorý som uviedol, čiže ako posunúť ruku do tejto 716 00:43:35,380 --> 00:43:40,030 polohy, bez zamýšľania sa nad tým ako sa bude 717 00:43:40,050 --> 00:43:41,450 hýbať každý kĺb samostatne. 718 00:43:41,470 --> 00:43:47,459 A túto myšlienku najlepšie vystihneme, ak budeme jednoducho vidieť 719 00:43:47,480 --> 00:43:52,500 tohoto robota ako je celý priťahovaný 720 00:43:52,520 --> 00:43:54,020 hýbať sa do cieľovej pozície. 721 00:43:53,750 --> 00:43:56,590 A to je podobné ľudskému správaniu sa. 722 00:43:56,610 --> 00:43:59,610 Keď riadite vašu ruku k pohybu do cieľovej 723 00:43:59,160 --> 00:44:02,600 pozície, v princípe navigujete vašu ruku 724 00:44:02,620 --> 00:44:03,620 do cieľa. 725 00:44:03,620 --> 00:44:06,670 A nerozmýšľate nad tým ako sa hýbu kĺby. 726 00:44:06,690 --> 00:44:11,340 Jednoducho hýbete rukou zapojením týchto síl, 727 00:44:11,360 --> 00:44:13,260 k pohybu ruky do cieľovej pozície. 728 00:44:13,280 --> 00:44:18,430 Ako by sme ruku držali a ťahali ju dole 729 00:44:18,450 --> 00:44:19,450 do cieľa. 730 00:44:19,450 --> 00:44:25,180 A v počiatočnej konfigurácii nemáte žiaden zámer 731 00:44:25,200 --> 00:44:28,169 o finálnej konfigurácii ramena. 732 00:44:28,190 --> 00:44:31,680 Jednoducho uplatňujete silu k dosiahnutiu cieľa, 733 00:44:31,700 --> 00:44:33,450 a približujete sa cieľu. 734 00:44:33,470 --> 00:44:37,740 A vytvorením sklonu potenciálnej energie, 735 00:44:37,760 --> 00:44:40,450 sa môžete posunúť do tej konfigurácie. 736 00:44:40,470 --> 00:44:44,290 A to je presne to čo sme na tomto príklade videli, 737 00:44:44,310 --> 00:44:49,560 na tomto robotovi. 738 00:44:49,580 --> 00:44:53,730 Tento pohyb, ktorý vytvárame... 739 00:44:53,750 --> 00:44:58,970 Ak pohneme ruku do tejto polohy, vytvorí sa sila 740 00:44:58,990 --> 00:45:02,870 ktorá priťahuje ako magnet. 741 00:45:02,890 --> 00:45:06,230 Potiahne to ruku do tejto konfigurácie. 742 00:45:06,250 --> 00:45:08,410 Ale v tom istom čase, máte... 743 00:45:08,430 --> 00:45:12,690 V tomto zložitom prípade, máte robota, ktorý stojí a 744 00:45:12,710 --> 00:45:13,840 musí udržať rovnováhu. 745 00:45:13,860 --> 00:45:15,810 Čiže existujú aj iné veci, ktoré treba 746 00:45:15,830 --> 00:45:17,480 zvážiť. 747 00:45:17,500 --> 00:45:21,260 A tiež pôsobíme inými potenciálnymi 748 00:45:21,280 --> 00:45:24,640 energiami na zvyšok telesa k udržaniu rovnováhy. 749 00:45:24,660 --> 00:45:30,629 Keď teda použiijeme túto silu, ono to len nasleduje. 750 00:45:30,650 --> 00:45:32,050 Ako magnet. 751 00:45:32,070 --> 00:45:33,690 Nasleduje to túto konfiguráciu. 752 00:45:33,710 --> 00:45:37,010 Bez výpočtu kĺbových pozícií. 753 00:45:37,030 --> 00:45:42,230 Jednoducho len používame tieto príťažlivé sily k dosiahnutiu cieľa. 754 00:45:42,250 --> 00:45:47,040 Môžeme ich využiť tu alebo tam, alebo obe naraz. 755 00:45:47,060 --> 00:45:58,390 A keď vypnete motory, všetko to spadne. 756 00:45:58,410 --> 00:46:04,799 Vlastne tak trochu ako človek. 757 00:46:04,820 --> 00:46:11,670 Keď odrežete svaly (smiech). Vlastne, toto 758 00:46:11,690 --> 00:46:12,690 prostredie, ktoré sme vyvinuli... 759 00:46:12,690 --> 00:46:14,180 Je to celkom zaujímavé. 760 00:46:14,200 --> 00:46:19,799 Nemôžete do toho zasahovať len hýbaním cieľa, 761 00:46:19,820 --> 00:46:23,320 ale môžete ho potiahnuť za vlas. (smiech) Au. 762 00:46:23,340 --> 00:46:25,760 Môžete ťahať kdekoľvek. 763 00:46:25,780 --> 00:46:31,850 Keď kliknem sem, vypočítam doprednú kinematiku a 764 00:46:31,870 --> 00:46:33,040 Jacobian. 765 00:46:33,060 --> 00:46:38,720 A používam silu, ktorá vytvorí tú silu 766 00:46:38,740 --> 00:46:43,049 ktorá sa v motoroch počíta podľa Jacobian, 767 00:46:43,070 --> 00:46:46,370 a všetko bude reagovať týmto spôsobom. 768 00:46:46,390 --> 00:46:49,799 Čiže vieme vytvoriť interakciu medzi 769 00:46:49,820 --> 00:46:54,880 grafikou, kinematikou, a využiť to 770 00:46:54,900 --> 00:46:55,900 na dynamickom systéme. 771 00:46:55,900 --> 00:46:58,880 Všetko sa simuluje na tomto laptope. 772 00:46:58,900 --> 00:47:00,900 A toto je priestor, ktorý nám umožňuje 773 00:47:00,660 --> 00:47:04,730 robiť veľa zaujímavých simulácii ľudských 774 00:47:04,750 --> 00:47:09,150 štruktúr. 775 00:47:09,170 --> 00:47:11,680 Čiže silu použijete a silu transformujete. 776 00:47:11,700 --> 00:47:15,629 A ako som už spomenul, vzťah medzi silami a krútiacimi momentami 777 00:47:15,650 --> 00:47:18,150 je tiež Jacobian, a Jacobian hrá veľmi dôležitú 778 00:47:17,250 --> 00:47:18,250 úlohu. 779 00:47:18,250 --> 00:47:23,750 A potom pri počítačovej dynamike... všetko čo musíme urobiť je 780 00:47:23,770 --> 00:47:27,830 rozumieť vzťahu medzi silami použitými 781 00:47:27,850 --> 00:47:31,049 v efektore a výsledným zrýchlením. 782 00:47:31,070 --> 00:47:35,080 A keď sme pred chvíľou hovorili o Newtonovom zákone, bola to 783 00:47:35,100 --> 00:47:39,370 hmota, zrýchlenie rovná sa sile. 784 00:47:39,390 --> 00:47:41,680 A hmote prislúcha skalárna veličina. 785 00:47:41,700 --> 00:47:44,339 Ale ide tu o systém mnohých veličín. 786 00:47:44,360 --> 00:47:47,400 A hmota bude veľké M, výpočet hmotnosti. 787 00:47:47,420 --> 00:47:55,190 Čiže vzťah medzi silami a zrýchlením nie je 788 00:47:55,210 --> 00:47:59,150 lineárny, čo znamená, sila a zrýchlenie nie sú v súlade, 789 00:47:59,170 --> 00:48:01,920 pretože tu ide o metriku. 790 00:48:01,940 --> 00:48:04,980 A preto treba nadstaviť vzťah medzi 791 00:48:05,000 --> 00:48:06,230 týmito dvoma. 792 00:48:06,250 --> 00:48:09,640 A keď už máte tento model, môžete rátať 793 00:48:09,660 --> 00:48:14,290 dynamikou v našom pôsobení, a môžeme zladiť tieto sily 794 00:48:14,310 --> 00:48:19,240 k pohybu, a nasmerovať ho tak aby sa vytvorilo vhodné 795 00:48:19,260 --> 00:48:20,260 zrýchlenie. 796 00:48:20,260 --> 00:48:27,360 A nakoniec sa musíme zamerať na riadenie 797 00:48:27,380 --> 00:48:28,380 kontaktu. 798 00:48:28,380 --> 00:48:34,290 Keď sa totiž hýbete v prietore, to je jedna vec 799 00:48:34,310 --> 00:48:39,150 ale pohyb v kontaktnom priestore to je niečo iné. 800 00:48:39,170 --> 00:48:41,790 Použitie tejto sily 801 00:48:41,810 --> 00:48:45,740 spôsobí obmedzenie v celej štruktúre, a s tými obmedzeniami 802 00:48:45,760 --> 00:48:49,950 treba rátať a vypočítať normály 803 00:48:49,970 --> 00:48:54,490 k nájdeniu reakčných síl aby ste mohli riadiť sily 804 00:48:54,510 --> 00:48:55,660 použité v okolí. 805 00:48:55,680 --> 00:49:01,279 Musíme sa venovať riadeniu sily, a musíme 806 00:49:01,300 --> 00:49:06,160 stabilizovať prechod z voľného priestoru do kontaktného priestoru... 807 00:49:06,180 --> 00:49:09,180 čiže musíme byť schopní kontrolovať tieto kontaktné sily 808 00:49:09,060 --> 00:49:10,670 pri pohybe. 809 00:49:10,690 --> 00:49:12,300 A čo je na tom príjemné... 810 00:49:12,320 --> 00:49:16,000 Ak to urobíte v karteziánskom priestore alebo pracovnom priestore 811 00:49:16,020 --> 00:49:21,880 podarí sa vám spojiť dve sily do jednej s cieľom 812 00:49:21,900 --> 00:49:27,700 riadiť robota k priamemu pohybu a kontaktu. 813 00:49:27,720 --> 00:49:31,859 Spomenul som že sa budeme venovať aj iným témam. 814 00:49:31,880 --> 00:49:36,290 Bueme mať hosťujúceho lektora, ktorý bude hovoriť o robotickom videní, 815 00:49:36,310 --> 00:49:41,870 a tiež sa budeme venovať dizajnu. 816 00:49:41,890 --> 00:49:44,890 Chcel by som hovoriť aj o bezpečnosti, a o 817 00:49:44,910 --> 00:49:51,490 možnostiach ako urobiť váhovo ľahkých robotov 818 00:49:51,510 --> 00:50:01,960 s použitým štruktúr, ktoré prispievajú k bezpečnosti a flexibilite 819 00:50:01,980 --> 00:50:02,980 v ľudskom prostredí. 820 00:50:02,980 --> 00:50:08,380 A tiež sa potrebujeme venovať plánovaniu pohybu, 821 00:50:08,400 --> 00:50:11,450 a obzvlášť ak robotov začleňujeme do ľudského prostredia, 822 00:50:11,470 --> 00:50:14,140 potrebujeme reakčné plánovanie. 823 00:50:14,160 --> 00:50:17,730 A tu... 824 00:50:17,750 --> 00:50:22,770 V tomto videu môžete vidieť, ako komplexný robotický systém 825 00:50:22,790 --> 00:50:27,810 reaguje na prekážy, ktoré sa mu predstavujú. 826 00:50:27,830 --> 00:50:30,140 Vlastne sa vyhýba prekážkam. 827 00:50:30,160 --> 00:50:35,560 A to sa deje jednoduchým použitím toho istého konceptu, 828 00:50:35,580 --> 00:50:38,980 ktorý som spomínal pri pohybe do cieľovej pozície. 829 00:50:39,000 --> 00:50:42,980 Hovoril som, že môžeme vytvoriť potenciálnu príťažlivú silu. 830 00:50:43,000 --> 00:50:46,900 Tu, s cieľom vytvoriť pohyb, vytvárame odpudivú 831 00:50:46,920 --> 00:50:48,480 silu. 832 00:50:48,500 --> 00:50:53,410 Ako keď priblížite dva magnety, severný a severný, budú sa odpudzovať, 833 00:50:53,430 --> 00:50:54,960 a presne toto sa tu deje. 834 00:50:54,980 --> 00:50:59,030 Umelo vytvárame tieto sily a robot sa 835 00:50:59,050 --> 00:51:00,800 vzďaľuje. 836 00:51:00,820 --> 00:51:07,010 Ak však berieme do úvahy globálne prostredie, treba pracovať s celým plánom 837 00:51:07,030 --> 00:51:10,500 aby sme nezostali len na lokálnom minimu, 838 00:51:10,520 --> 00:51:14,460 a tak použijeme techniky k modifikovaniu pomocných 839 00:51:14,480 --> 00:51:18,740 konfigurácií, aby a tento robot posúval 840 00:51:18,760 --> 00:51:22,470 do cieľa podľa tohoto plánu. 841 00:51:22,490 --> 00:51:25,950 A keď sa zmení prekážka, alebo podmienky, 842 00:51:25,970 --> 00:51:29,689 trajektória sa zmení, ruka sa hýbe, a to všetko 843 00:51:29,710 --> 00:51:36,810 v reálnom čase, čo je úžasné v prípade robota 844 00:51:36,830 --> 00:51:39,140 s týmto počtom stupňov voľnosti. 845 00:51:39,160 --> 00:51:40,730 Dôvodom je... 846 00:51:40,750 --> 00:51:43,940 Nie som si istý či sa v tejto téme vyznáte. 847 00:51:43,960 --> 00:51:45,490 Prepáčte... 848 00:51:45,510 --> 00:51:50,510 Z hľadiska veľkého počtu stupňov voľnosti, sa plánovane pohybu 849 00:51:50,530 --> 00:51:52,250 stáva exponenciálnym problémom. 850 00:51:52,270 --> 00:51:57,730 Bežne ak sa snažíte zmeniť plán phybu, pretože sa pohla jedna prekážka, 851 00:51:57,750 --> 00:52:02,500 bude to trvať dlhé hodiny v prípade veľkého počtu 852 00:52:02,520 --> 00:52:03,520 stupňov voľnosti. 853 00:52:03,530 --> 00:52:08,260 Tu to môžeme vyriešiť celkom jednoducho, pretože 854 00:52:08,280 --> 00:52:12,890 využívame štruktúru a koncept odpudivých síl, 855 00:52:12,910 --> 00:52:18,230 čo modifikuje budúcu konfiguráciu 856 00:52:18,250 --> 00:52:19,440 ... 857 00:52:19,460 --> 00:52:24,970 Tu máme príklad Indiana Jones, ktorý ide cez prekážky, 858 00:52:24,990 --> 00:52:29,939 ktoré sa v reálnom čase obmieňajú, 859 00:52:29,960 --> 00:52:40,070 obmieňajú všetky tieto konfigurácie. 860 00:52:40,090 --> 00:52:47,950 A všetky tieto výpočty sa dejú v reálnom čase, 861 00:52:47,970 --> 00:52:50,500 pretože vychádzame s počiatočnej štruktúry 862 00:52:50,520 --> 00:52:54,940 a postupne obmieňame všetky tieto konfigurácie. 863 00:52:54,960 --> 00:53:01,380 Ďalšou témou, ktorú som už spomenul je 864 00:53:01,400 --> 00:53:05,080 využitie digitálneho modelu človeka. 865 00:53:05,100 --> 00:53:06,980 A učenie sa od človeka 866 00:53:07,000 --> 00:53:12,050 je veľmi zaujímavé a atraktívne z hľadiska správneho 867 00:53:12,070 --> 00:53:14,930 riadenia robotov, a tiež pochopenie ľudských 868 00:53:14,950 --> 00:53:15,950 pohybov. 869 00:53:15,950 --> 00:53:20,490 V podstate, aktuálne modelujeme pohyb Tai Chi 870 00:53:20,510 --> 00:53:24,610 a snažíme sa analyzovať a naučiť tieto pohyby. 871 00:53:24,630 --> 00:53:28,830 Čiže pomocou technológie motion capture môžeme pohyb skopírovať 872 00:53:28,850 --> 00:53:30,080 na robotovi. 873 00:53:30,100 --> 00:53:33,279 Ale v skutočnosti dostaneme iba jeden príklad 874 00:53:33,300 --> 00:53:34,910 pohybu. 875 00:53:34,930 --> 00:53:39,740 Otázkou je, ako môžeme zovšeobecniť, a nezostať len pri 876 00:53:39,760 --> 00:53:40,950 jednom určitom pohybe. 877 00:53:40,970 --> 00:53:44,220 A s týmto cieľom, ak chceme zovšeobecniť, musíme zobrať 878 00:53:44,220 --> 00:53:47,899 pohyb človeka z "motion capture" a aplikovať ho nielen 879 00:53:47,920 --> 00:53:51,030 na robotovi, ale na modeli človeka. 880 00:53:51,050 --> 00:53:54,910 Čiže musíte modelovať človeka, a to obnáša 881 00:53:54,930 --> 00:53:57,680 modelovanie kostrového systému. 882 00:53:57,700 --> 00:54:01,160 Takže na tom sme pracovali, a teraz tu máme... 883 00:54:01,180 --> 00:54:04,359 Toto je novší typ roboticého systému s veľkým počtom 884 00:54:04,380 --> 00:54:08,380 stupňov voľnosti. 885 00:54:08,400 --> 00:54:11,150 A toto sa modeluje rovnakým modelom 886 00:54:10,910 --> 00:54:12,660 kinematiky, dynamiky. 887 00:54:12,680 --> 00:54:17,620 A tak môžete modelovať aktivitu, čo tu konkrétne zodpovedá svalom, 888 00:54:17,640 --> 00:54:20,660 a z tohoto sa môžete naučiť všeto dôležité 889 00:54:20,680 --> 00:54:21,680 o modeli. 890 00:54:21,680 --> 00:54:23,480 A potom ho budete vedieť riadiť. 891 00:54:23,500 --> 00:54:24,920 Môžete riadiť... 892 00:54:24,940 --> 00:54:26,410 Toto je sytetizovaný pohyb. 893 00:54:26,430 --> 00:54:28,180 A rozumiete ako to funguje. 894 00:54:27,980 --> 00:54:31,590 Vediete úlohu, a rovnováha sa tu 895 00:54:31,610 --> 00:54:38,600 udržiava vďaka minimalizácii 896 00:54:38,620 --> 00:54:42,529 stupňov voľnosti. 897 00:54:42,550 --> 00:54:45,320 A potom môžete zoberať tieto charateristiky a uplatniť ich 898 00:54:45,340 --> 00:54:49,190 na robotovi, ale nie kopírovaním trajektórií, 899 00:54:49,210 --> 00:54:50,990 ale kopírovaním charakteristiky pohybu. 900 00:54:51,010 --> 00:54:54,380 Je to celkom zaujímavé. 901 00:54:54,400 --> 00:54:58,540 A tiež sa budeme trochu venovať aj haptike. 902 00:54:58,560 --> 00:55:02,150 A to rozvinieme trošku viac v Pokročilej Robotike, neskôr na jar, 903 00:55:02,170 --> 00:55:08,290 ale haptika je veľmi dôležitá, obzvlášť vo 904 00:55:08,310 --> 00:55:10,120 vzťahu k prostrediu, skutočnému fizickému 905 00:55:10,140 --> 00:55:11,140 prostrediu. 906 00:55:11,140 --> 00:55:12,879 Môžete sa dotknúť... 907 00:55:12,900 --> 00:55:15,400 A teraz máte informáciu, ktorá vám dovolí zrekonštruovať 908 00:55:15,350 --> 00:55:23,600 povrch a definovať bližšie popis toho čoho sa 909 00:55:23,620 --> 00:55:30,630 dotýkate a aké normály tu máte. 910 00:55:30,650 --> 00:55:38,510 Kontakt. (smiech) Priam obdivuhodné. 911 00:55:38,530 --> 00:55:42,330 Úžasné na tom je, že je to urobené v reálnom čase. 912 00:55:42,350 --> 00:55:47,319 Keď nás tu raz niekto navštívil z automočného priemyslu, 913 00:55:47,340 --> 00:55:51,970 povedal: Máte tu model kostrového systému a dobré modely 914 00:55:51,990 --> 00:55:53,839 na riešenie kontaktu. 915 00:55:53,860 --> 00:55:58,300 Prečo to nevyužijete na modelovanie zrážky, namiesto 916 00:55:58,320 --> 00:55:59,490 panáčikov? 917 00:55:59,510 --> 00:56:00,510 Tak... 918 00:55:59,600 --> 00:56:04,430 Au. 919 00:56:04,450 --> 00:56:07,390 Ale jedná sa tu iba o model. 920 00:56:07,410 --> 00:56:14,000 Ešte toho veľa nasleduje, ale spomeniem 921 00:56:14,020 --> 00:56:16,530 iba pár vecí o kontakte aj s prekážkami, 922 00:56:16,550 --> 00:56:20,500 a tiež ako s nimi narábať, a pripojíme 923 00:56:20,520 --> 00:56:27,140 premiestňovanie, chôdzu s manipuláciou a dynamickými 924 00:56:27,160 --> 00:56:32,810 schopnosťami ako skákanie, pristávanie, a iné. 925 00:56:32,830 --> 00:56:37,130 Ok, čo sa to tam deje? 926 00:56:37,150 --> 00:56:41,240 Aha, toto je iná planéta. 927 00:56:41,260 --> 00:56:42,510 Idem sem... 928 00:56:42,130 --> 00:56:48,050 Tak a to nás dovedie na koniec semestra, ktorý bude v 929 00:56:48,070 --> 00:56:52,150 piatok, 21. marca. 930 00:56:52,170 --> 00:56:54,310 A čas sa zmení. 931 00:56:54,330 --> 00:56:55,830 Bude to o 12:15. 932 00:56:55,630 --> 00:57:02,010 Ešte to oznámime, a verím že sa nám pred tým opäť podarí 933 00:57:02,030 --> 00:57:04,290 opakovacia hodina. 934 00:57:04,310 --> 00:57:06,240 Je to na rozvrhu. 935 00:57:06,260 --> 00:57:10,300 Na tej opakovacej hodine si preberieme všetky predošlé skúšky 936 00:57:10,320 --> 00:57:16,630 a budete mať dostatok času vyriešiť rôzne zadania. 937 00:57:16,650 --> 00:57:20,330 A ešte, mimochodm, nie všetko čo vidíte na simuláciách platí 938 00:57:20,350 --> 00:57:22,730 aj v reálnom svete. 939 00:57:22,750 --> 00:57:27,070 Pozrime sa, máme tu nejakých lyžiarov? 940 00:57:27,090 --> 00:57:29,380 Lyžiari. 941 00:57:29,400 --> 00:57:31,640 Iba toľko? 942 00:57:31,660 --> 00:57:32,660 Myslel som si že... 943 00:57:32,260 --> 00:57:33,260 Ok. 944 00:57:32,350 --> 00:57:33,350 Ok. 945 00:57:32,440 --> 00:57:39,440 Lyžuje to? 946 00:57:39,460 --> 00:57:45,560 Pozrime sa na lyžovanie. 947 00:57:45,580 --> 00:57:47,330 Toto neodporúčam. (smiech) 948 00:57:46,120 --> 00:57:48,370 S niektorými z vás sa uvidíme v pondelok. Ok.