Humanoidné roboty, história, súčasnosť a perspektívy - TUKE
Humanoidné roboty, história, súčasnosť a perspektívy - TUKE
Humanoidné roboty, história, súčasnosť a perspektívy - TUKE
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH<br />
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY<br />
<strong>Humanoidné</strong> <strong>roboty</strong>, <strong>história</strong>, <strong>súčasnosť</strong> a <strong>perspektívy</strong> -<br />
technologicko - ekonomická analýza<br />
2010 Imrich ĎURAŠKO
TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH<br />
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY<br />
HUMANOIDNÉ ROBOTY, HISTÓRIA, SÚČASNOSŤ A<br />
PERSPEKTÍVY - TECHNOLOGICKO - EKONOMICKÁ<br />
ANALÝZA<br />
Bakalárska práca<br />
Študijný program: Hospodárska informatika<br />
Študijný odbor: Hospodárska informatika<br />
Školiace pracovisko: Katedra kybernetiky a umelej inteligencie (KKUI)<br />
Školiteľ: Ing. Rudolf Jakša, PhD.<br />
Konzultant: Ing. Rudolf Jakša, PhD.<br />
Košice 2010 Imrich ĎURAŠKO
Analytický list<br />
Autor: Imrich Ďuraško<br />
Názov práce: <strong>Humanoidné</strong> <strong>roboty</strong>, <strong>história</strong>, <strong>súčasnosť</strong> a <strong>perspektívy</strong> -<br />
Podnázov práce:<br />
Jazyk práce: slovenský<br />
Typ práce: Bakalárska práca<br />
Počet strán: 51<br />
Akademický titul: Bakalár<br />
technologicko - ekonomická analýza<br />
Univerzita: Technická univerzita v Košiciach<br />
Fakulta: Fakulta elektrotechniky a informatiky (FEI)<br />
Katedra: Katedra kybernetiky a umelej inteligencie (KKUI)<br />
Študijný odbor: Hospodárska informatika<br />
Študijný program: Hospodárska informatika<br />
Mesto: Košice<br />
Vedúci práce: Ing. Rudolf Jakša, PhD.<br />
Konzultanti práce: Ing. Rudolf Jakša, PhD.<br />
Dátum odovzdania: 24. máj 2010<br />
Dátum obhajoby: 15. júna 2010<br />
Kľúčové slová: humanoidný, robot<br />
Kategória konspekt: Výpočtová technika<br />
Citovanie práce: Ďuraško, Imrich: <strong>Humanoidné</strong> <strong>roboty</strong>, <strong>história</strong>, <strong>súčasnosť</strong> a<br />
<strong>perspektívy</strong> - technologicko - ekonomická analýza. Bakalárska<br />
práca. Košice: Technická univerzita v Košiciach, Fakulta<br />
elektrotechniky a informatiky, 2010. 51 s.<br />
Názov práce v AJ: Humanoid Robots, History, Present Situation, and Future -<br />
Podnázov práce v AJ:<br />
Kľúčové slová v AJ: humanoid, robot<br />
Technological and Economical Analysis
Abstrakt v SJ<br />
Práca sa zaoberá problematikou humanoidných robotov, ich históriou a<br />
perspektívou. Cieľom je zhrnúť, čo vlastne predstavuje robotika. V akom smere nám<br />
robotika pomáha, ako významne vplýva na rozvoj aj iných odvetví. Aké rôzne typy<br />
robotov poznáme a na aké rôzne účely ich vyuţívame. Postupne prejdeme cez vývoj<br />
a históriu robotov. Dozvieme sa, kedy <strong>roboty</strong> zaujali po prvýkrát, ako rýchlo napreduje<br />
ich vývoj aţ po ich vyuţitie v súčasnosti. V práci je pouţitá SWOT analýza, vďaka<br />
ktorej zisťujeme moţnosti firmy a jej ďalšieho napredovania. Základy konštrukčného<br />
riešenia robotov a <strong>perspektívy</strong> robotiky pre budúcnosť.<br />
Abstrakt v AJ<br />
This work deals with humanoid robots, their history and perspective. The aim is to<br />
summarize what is robotics about. In what way helps us robotics as a major influence<br />
on the development of other sectors. What different types of robots we know and how<br />
to use their different purposes.Gradually go through the development and history of<br />
robots. Learn where robots have takenup the first time, how quickly their<br />
development progress, until their use at present. The work used the SWOT analysis,<br />
which shows us potential of the company and discover the possibilities of its further<br />
progress.Basic design of robots and robotics perspective for the future.
Čestné vyhlásenie<br />
Vyhlasujem, ţe som celú bakalársku prácu vypracoval samostatne s pouţitím<br />
uvedenej odbornej literatúry.<br />
Košice, 24. máj 2010<br />
..........................................<br />
vlastnoručný podpis
Poďakovanie<br />
Ďakujem vedúcemu a zároveň aj konzultantovi svojej práce Ing. Rudolfovi<br />
Jakšovi, PhD. za ústretovosť, poradenstvo a pomoc pri písaní bakalárskej práce.
Predhovor<br />
Robotika ako vedná disciplína, ktorá sa opiera o humanitné , ekonomické, prírodné<br />
a technické vedy, prudko preniká do domácnosti, do sluţieb, do výroby, ba vstupuje aj<br />
do takých odvetví ako je medicína a zdravotníctvo. Súčasťou robotiky sú aj<br />
humanoidné <strong>roboty</strong>. Hlavným dôvodom prečo som si pre bakalársku prácu vybral tému<br />
humanoidných robotov, bola jej aktuálnosť technológií, ktoré kráčajú s dobou<br />
a uľahčujú ľuďom ţivot. <strong>Humanoidné</strong> <strong>roboty</strong> vonkajším výzorom pripomínajú človeka.<br />
Majú hlavu, trup, končatiny a vedia sa pohybovať v priestore. Táto oblasť sa rýchlo<br />
rozvíja. V práci som sa zameral na postupnosť vývoja od jednoduchých mechanických<br />
zariadení, ktoré by sme mohli tieţ počítať medzi <strong>roboty</strong>, aţ po zloţité mechanizmy,<br />
ktoré sa vedia nie len pohybovať a rozprávať, ale dokáţu sa samostatne rozhodovať.<br />
Prichádza doba, kedy nebude existovať domácnosť, v ktorej by nebol robot v nejakej<br />
podobe. Bez robotov si nevieme predstaviť výskum kozmu, ale ani bádanie<br />
v podmorských hlbinách, proste všade tam, kde človek nemôţe vstúpiť bez toho, aby<br />
bolo ohrozené jeho zdravie.<br />
Vývojom robotov sa zaoberajú mnohé väčšie či menšie firmy vo svete. Práve vo<br />
svojej SWOT analýze som sa snaţil zhodnotiť moţnosti jednej takejto firmy v drsnom<br />
konkurenčnom svete a nájsť východiska pre jej ďalší úspešný rozvoj.
Obsah<br />
Zoznam obrázkov ........................................................................................................... 9<br />
Zoznam tabuliek ........................................................................................................... 10<br />
Zoznam symbolov a skratiek ....................................................................................... 11<br />
Slovník termínov ........................................................................................................... 12<br />
Úvod ............................................................................................................................... 13<br />
1 Robotika ................................................................................................................... 15<br />
2 História ..................................................................................................................... 23<br />
3 SWOT analýza ......................................................................................................... 29<br />
3.1 Definovanie SWOT analýzy ................................................................................ 29<br />
3.2 Aplikovanie SWOT analýzy ................................................................................. 33<br />
4 Technologická analýza ............................................................................................ 38<br />
4.1 Bipedálne kráčanie .............................................................................................. 38<br />
4.2 Konštrukčná analýza humanoiného robota SONY QRIO .................................. 39<br />
4.2.1 Charakteristika humanoidného robota SONY QRIO .................................. 40<br />
4.2.2 Konštrukčné riešenie hornej časti (hlavy) .................................................... 42<br />
4.2.3 Konštrukčné riešenie ramena ....................................................................... 43<br />
4.2.4 Konštrukčné riešenie trupu .......................................................................... 44<br />
4.2.5 Konštrukčné riešenie dolnej končatiny ........................................................ 44<br />
4.2.6 Špeciálny mechanizmus ISA ....................................................................... 45<br />
5 Perspektívy technológií ........................................................................................... 46<br />
6 Záver ......................................................................................................................... 48<br />
Zoznam pouţitej literatúry .......................................................................................... 50<br />
Prílohy ............................................................................................................................ 51
FEI KKUI<br />
Zoznam obrázkov<br />
Obr. 1 Leonardov robot .................................................................................................. 23<br />
Obr. 2 Pisár ..................................................................................................................... 24<br />
Obr. 3 Zlatá kačica - pohľad do vnútra ........................................................................... 24<br />
Obr. 4 Zlatá kačica – celkový pohľad ............................................................................. 24<br />
Obr. 5 Nikola Tesla ........................................................................................................ 24<br />
Obr. 6 Karel Čapek ( vľavo ) so svojím bratom Jozefom - prví na svete zaviedli v<br />
roku 1921 pojem robot v hre R.U.R ............................................................... 25<br />
Obr. 7 Prvý priemyselný robot G. Devola z roku 1954 .................................................. 26<br />
Obr. 8 Goerge C. Devol - starý otec robotiky ................................................................. 26<br />
Obr. 9 Humanoidný robot QRIO od firmy SONY ......................................................... 40<br />
Obr. 10 Konštrukčné zobrazenie hornej časti (hlavy) .................................................... 42<br />
Obr. 11 Konštrukcia ramena ........................................................................................... 43<br />
Obr. 12 Konštrukčné riešenie trupu ............................................................................... 44<br />
Obr. 13 Konštrukčné riešenie dolnej končatiny (nohy) .................................................. 45<br />
Obr. 14 Inteligentný mechanizmus ISA ......................................................................... 45<br />
Obr. 15 Robot CBi, ktorý je prepojený s mozgom opice ............................................... 46<br />
9
FEI KKUI<br />
Zoznam tabuliek<br />
Tab. 1 Prehľad histórie .................................................................................................. 23<br />
Tab. 2 Silné stánky a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza ................................. 35<br />
Tab. 3 Slabé stánky a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza ................................ 35<br />
Tab. 4 Príleţitosti a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza ................................... 36<br />
Tab. 5 Hrozby a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza ........................................ 36<br />
Tab. 6 Konštrukčné riešenie robota QRIO a popis voľnosti jednotlivých častí ............. 41<br />
10
FEI KKUI<br />
Zoznam symbolov a skratiek<br />
QRIO - Quest for curiosity<br />
CBi - Computational Brain interface<br />
ISA - Intelligent Servomotor Actuator<br />
OSN - Organizácia Spojených národov<br />
Obr. – obrázok<br />
UI – umelá inteligencia<br />
11
FEI KKUI<br />
Slovník termínov<br />
Platforma je plošina, nástupište; základňa, tribúna; východisko činnosti;<br />
v geológii spodná stavba<br />
Fenomén je úkaz, jav, skutočnosť; vynikajúci, mimoriadny človek;<br />
Robotika je vedný odbor zaoberajúci sa výskumom a vývojom robotov<br />
Antropomorfný je napodobňujúci schematické tvary ľudského tela<br />
Servomotor je pomocný motor, ktorým sa zvyšuje výkon vlastného stroja<br />
Bipedálny je dvojnohý, dvojnoţec<br />
Iterácia je opakovanie rovnakého počtového obratu; opakovanie, opätovanie;<br />
vtieravé, pravidelne sa opakujúce predstavy; mimovoľné, rytmické pohyby v rovnakom<br />
slede<br />
Asociácia je v chémii spojenie molekúl do väčšieho celku; zoskupenie<br />
hviezd s rovnakými fyzikálnymi vlastnosťami; zdruţenie, zdruţovanie,<br />
spojenie, spolok, spolčovanie; predstava na základe predchádzajúcej skutočnosti,<br />
zdruţovanie predstáv<br />
12
FEI KKUI<br />
Úvod<br />
Sedím si v obývačke pred televízorom a sledujem s priateľkou futbalový zápas.<br />
Diskutujeme na aktuálne témy, máme rovnaké názory, rovnaké koníčky a dokonca aj<br />
rovnaký zmysel pre humor. Nemáme medzi sebou konflikty. Nerobia jej problém<br />
domáce práce a nerepce keď prídu na návštevu moji hluční kamaráti. Všetci mi ju<br />
závidia. Veď niet divu. Je to najnovší humanoidný robot, ktorý je naprogramovaný<br />
podľa vašich poţiadaviek. Fikcia alebo blízka budúcnosť? Stroje ľudí asi nenahradia. Je<br />
však otázne, čo bude moţné povaţovať za človeka, a čo za stroj.<br />
Robotika je v dnešnej dobe veľmi preferovaná téma. Je to moderný<br />
multidiscplinárny obor zahrňujúci vedomosti mechaniky, elektrotechniky, teórií<br />
riadenia, meracej techniky, umelej inteligencie a mnohých iných disciplín. V nedávnej<br />
minulosti o nej nenájdete ani zmienku a dnes patrí k vedným odborom, ktoré preferujú<br />
vlády. Ide o proces celkom novej kvality . Roboty sa stali novým spoločenským<br />
fenoménom, ktorý zohráva významnú úlohu v ţivote človeka, či uţ v oblasti<br />
zvyšovania produktivity práce, zamedzeniu stereotypu, ktorý často vedie k zvýšenej<br />
úrazovosti, či v skultúrňovaní pracovného prostredia, na poli zábavy, no aj vo výskume,<br />
v oblastiach , kde by si človek práve bez pomoci robotov nevedel rady. Ide o práce,<br />
ktoré sú pre človeka nebezpečné a môţe ich vykonávať len za pomoci robota.<br />
Cieľom práce bolo oboznámiť s históriou robotiky ako takej, prebehnúť vývoj<br />
robotov od tej najjednoduchšej formy aţ po zloţité mechanizmy a vyzdvihnúť význam<br />
humanoidných robotov pre dnešok. Zanalyzovať moţnosti podnikov, ktoré sa zaoberajú<br />
vývojom robotov a zamyslieť sa nad významom humanoidných robotov pre budúcnosť.<br />
<strong>Humanoidné</strong> <strong>roboty</strong> sú <strong>roboty</strong>, ktoré svojou konštrukciou aj vonkajším výzorom<br />
pripomínajú ľudské telo. Má antropomorfný tvar. Vývoj v tejto oblasti napreduje<br />
míľovými krokmi a kladie sa naňho čím ďalej tým viac pozornosti. Roboty sa vyuţívajú<br />
v mnohých odvetviach. Zasiahli do všetkých oblastí a nie je moţné si v dnešnej<br />
pretechnizovanej dobe bez nich predstaviť ţivot.<br />
V poslednom čase je veľa obľúbených „občianskych“ robotov. Firma Honda<br />
vyvinula robota, ktorý sa stará a dozerá na deti, malé deti učí chôdze a staršie učí<br />
jazyky. Vo veľkej obľube je sobášiaci robot od firmy Kokoro, ktorý sa vydal do sveta<br />
a odkúpili ho aj USA.<br />
13
FEI KKUI<br />
Najviac som sa v svojej práci inšpiroval knihou V. Kalaša: Tridsať rokov svetovej<br />
robotiky a jeho publikáciami v časopise AT&P journal.<br />
14
FEI KKUI<br />
1 Robotika<br />
V tejto kapitole som pouţil literatúru [1], [4] a [7].<br />
Svetová robotika sa v plnom rozsahu začala rozvíjať začiatkom 70-tých rokov 20.<br />
storočia. Vo všeobecnosti sa označuje za tretiu etapu priemyselnej revolúcie, pričom za<br />
prvú sa pokladá problematika pary a za druhú problematika elektriky. Moţno<br />
konštatovať, ţe robotika sa uţ sformovala ako veda, má svoj predmet skúmania, svoje<br />
ciele a svoje zámery. Opiera sa jednak o technické a prírodné vedy a jednak<br />
o humanitné, ekonomické, resp. spoločenské vedy. Robotika umoţňuje humanizáciu<br />
ľudskej práce, oslobodzuje človeka od stresovej činnosti a stereotypnej práce.<br />
Významným spôsobom zvyšuje bezpečnosť práce, prispieva k zlepšeniu práce aj z<br />
hľadiska moţného výbuchu., hluku, zápachov, prachu, teploty, ţiarení, vibrácií a pod.<br />
Priemyselné <strong>roboty</strong> v mnohých technológiách môţu pracovať bez prítomnosti obsluhy,<br />
často moţno tento proces realizovať bez prídavného osvetlenia, vykurovania a pod.,<br />
pričom operátor procesu môţe na odľahlejšom mieste sledovať proces a jeho parametre<br />
na displeji.<br />
Rozvoj automatizácie výroby, ale i ďalšie aktivity vyţadujú pouţitie robotov.<br />
Roboty v prvom počiatku boli nasadzované do výroby, neskôr i do iných oblastí<br />
(výskumu, medicíny, servisných činností a pod.). Niektoré činnosti nemoţno bez<br />
robotov vôbec automatizovať alebo vôbec realizovať. Základné prínosy robotizácie<br />
moţno zhrnúť do nasledovných bodov:<br />
-ekonomické prínosy: zvýšenie výroby, zvýšenie kvality, zníţenie nepodarkovosti,<br />
úspora výrobných plôch, úspora pracovných síl,<br />
- technické prínosy: zvýšenie úrovne automatizácie, rozvoj progresívnych odborov,<br />
zvýšenie technologickej disciplíny<br />
- odstránenie namáhavých, monotónnych a nebezpečných pracovných činností,<br />
lepšie vyuţívanie ročného času výroby. Robotika je definovaná ako vedná disciplína<br />
venovaná funkcii, stavbe, hodnoteniu a aplikáciám robotov. Teoretická a<br />
experimentálna robotika sa venuje základným otázkam činnosti robotov. Aplikovaná<br />
robotika sa zaoberá vývojom, konštrukciou a aplikáciami robotov. Priemyselná robotika<br />
sa venuje metódam opisu výrobných procesov, objektov robotizácie, vytvoreniu<br />
priemyselných robotov a prvkovej základne, rozpracovaniu robotických technológií,<br />
15
FEI KKUI<br />
vytvoreniu robotických komplexov a zostaveniu systémov riadenia robotizovanej<br />
výroby.<br />
Robotika prináša však aj výrazné ekonomické aspekty, napr. vyššiu produktivitu<br />
práce, zvýšenie intenzity výrobných procesov a pod. Pritom zásadným spôsobom mení<br />
vzťah medzi manuálnou a duševnou prácou. Zvyšuje kultúru výroby, má pozitívny<br />
vplyv na zamestnancov v tom zmysle, ţe ich núti rozmýšľať, študovať, ďalej sa<br />
vzdelávať a celkove rozvíjať svoju osobnosť. Robotika oslobodzuje človeka od úlohy<br />
bezprostredného hlavného činiteľa technologických a výrobných procesov. Práve<br />
z týchto dôvodov moţno robotiku označiť ako významný špecifický, spoločenský<br />
fenomén, ktorý vstúpil na svetovú scénu.<br />
Výrobné procesy moţno z hľadiska automatizácie rozdeliť do troch kategórií:<br />
1. Spojité výrobné procesy, kde toky materiálov a energií prebiehajú spojito napr.<br />
pri výrobe elektrickej energie, chemických produktov a pod.<br />
2. Diskrétne výrobné procesy, kde sa sled jednotlivých operácií rôzne mení, menia<br />
sa toky materiálov, informácií, energií, pričom do tejto kategórií moţno<br />
zaradiť strojárstvo, elektrotechnickú výrobu, textilnú výrobu, výrobu obuvi,<br />
stavebných dielcov, potravín a pod.<br />
3. Hybridné procesy, ktoré obsahujú oba typy procesov<br />
Diskrétny proces sa charakterizuje postupnosťou vykonávania operácií. Vo výrobe<br />
sú technologické operácie a pomocné operácie. Technologické operácie tvoria súbor<br />
činností, ktoré menia vlastnosti objektu (priame spracovanie materiálov. napr. brúsenie,<br />
zváranie a pod.) Pomocné operácie tvoria súbor činností, ktoré vedú k zmene polohy<br />
a orientácie (napr. nakladanie, vykladanie, zaloţenie, odstránenie odpadu). V prvej<br />
etape vývoja sa automatizujú technologické operácie a neskôr pomocné. V diskrétnych<br />
procesoch sa technologický proces prerušuje na čas potrebný na vykonanie pomocných<br />
operácií. Systémy, v ktorých prebiehajú diskrétne procesy, sa nazývajú aj udalostné<br />
systémy. Diskrétne procesy sú napr.: obrábanie, montáţ, zváranie, striekanie, obsluha,<br />
lepenie, meranie, skladovanie.<br />
16
FEI KKUI<br />
Spojitý proces sa v procese výroby neprerušuje. Transportné operácie sú<br />
bezprostredné – spojité. Typické procesy sú chemické, tepelné a pod.<br />
Hybridné procesy obsahujú oba typy procesov. V podstate kaţdý diskrétny proces<br />
je hybridný, vzhľadom na to, ţe v ňom sú nielen udalosti, ale prechod z jednej udalosti<br />
na druhú prebieha určitý čas. Podobne v spojitých procesoch sa vyskytujú udalosti,<br />
medzi ktorými prebieha proces spojito.<br />
Automatizácia procesov prvej skupiny je do značnej miery zvládnutá, i keď sa<br />
ďalej rozvíja. Druhá skupina odolávala komplexnej automatizácií. Na scénu vstúpil<br />
priemyselný robot, ktorý dnes moţno označiť za mimoriadne účinný automatizačný<br />
prostriedok nespojitých výrobných procesov. Robotizovaná výroba umoţňuje veľkú<br />
flexibilitu, dáva moţnosť ľahkej zmeny výrobkov iba programovacími prostriedkami.<br />
Táto vlastnosť priemyselných robotov je neobyčajne významná a z uvedeného je<br />
zrejmé, ţe <strong>roboty</strong> sú v mnohých prípadoch nadradené nad jednoúčelovými automatmi.<br />
Ak by sme v tomto štádiu chceli kategorizovať <strong>roboty</strong> do určitých tried, delenie<br />
by vyzeralo takto:<br />
Manipulačné <strong>roboty</strong> umoţňujú manipuláciu s predmetmi, nahrádzajú<br />
niektoré funkcie ľudských rúk. Ekonomická komisia pre Európu v rámci<br />
OSN definuje robot ako automatický, polohovo riadený<br />
preprogramovateľný mnohofunkčný manipulátor s niekoľkými osami<br />
pohybu, schopný manipulovať s materiálom, súčiastkami, nástrojmi alebo<br />
špecializovanými prípravkami na základe variabilných programových<br />
operácií pri vykonávaní rôznych úloh. Robot má často formu jedného alebo<br />
viac ramien zakončených zápästím. Riadenie týchto robotov môţe byť<br />
automatické alebo biotechnické.<br />
Automatické <strong>roboty</strong> pracujú bez zásahu človeka. Operátor riadi robota<br />
len v niektorých fázach činnosti.<br />
Biotechnické <strong>roboty</strong> sú riadené operátorom. Tieto môţu byť s miestnym<br />
alebo diaľkovým riadením. Biotechnické riadenie sa uplatňuje aj v<br />
automaticky pracujúcich systémoch pri uvádzaní do prevádzky, opravách a<br />
pod. Systémy s diaľkovým riadením sa nazývajú aj tele<strong>roboty</strong>.<br />
17
FEI KKUI<br />
Mobilné <strong>roboty</strong> môţu byť kolesové, pásové, lietajúce, plávajúce, atď.<br />
Uvedené delenie vychádza z prevládajúceho spôsobu zabezpečenia pohybu<br />
mobilného robota. Na mobilnom robote môţe byť umiestnený manipulačný<br />
robot čím vzniká tzv. mobilný manipulačný robotický systém. Mobilná<br />
platforma ako aj prípadný manipulačný systém môţe mať automatické<br />
alebo biotechnické riadenie.<br />
Informačné a riadiace <strong>roboty</strong> sú meracie, informačné a riadiace prostriedky,<br />
ktoré automaticky získavajú, spracúvajú a prenášajú informácie. Uvedené<br />
systémy sa pouţívajú v priemysle pri skupinovom nasadení robotov, pri<br />
výskume pod vodou, v kozme a pod.<br />
Komplexné <strong>roboty</strong> sú zloţené aspoň z dvoch typov uvedených robotov.<br />
Osobitnou skupinou sú servisné <strong>roboty</strong>.<br />
Systémový prístup vytvorenia automatickej výroby je zaloţený na paralelno-<br />
iteračnej metóde rozvoja systému. Paralelne sa riešia celosystémové otázky a otázky<br />
elementárnych pruţných technológií. Obe skupiny sa upravujú v iteračnom reţime pre<br />
optimalizáciu celku. Celosystémové prístupy majú určený objekt sledovania<br />
(komplexnú pruţnú technológiu), špecifickú organizačnú osnovu, charakteristickú<br />
metodologickú základňu, rôznorodý súbor prostriedkov systémovej analýzy vo forme<br />
prostriedkov modelovania, prijatia riešenia, riadenia. Obecným princípom rozvoja<br />
výrobnej techniky je integrácia všetkých funkcií výroby pomocou počítačovej<br />
informačnej siete. Spolu s tým pokračuje tendencia k zníţeniu objemu skupín výrobkov<br />
a rozšírenie nomenklatúry výrobkov vyrábaných podľa individuálnych poţiadaviek<br />
zákazníka. Vzrastá objem malosériovej výroby, ktorá musí byť pruţná, schopná<br />
rýchleho preladenia na výrobu iných výrobkov. V modernej výrobe sa výrazne<br />
uplatňujú systémy, v ktorých sú aplikované číslicové počítače. Tieto z hľadiska riadenia<br />
musia pracovať v reálnom čase. Niektoré úlohy však môţu byť riešené aj v reţime úloh<br />
tzv. voľného času.<br />
18
FEI KKUI<br />
Často sa vyskytuje označenie:<br />
CAD – Computer Aided Deisgn – počítačová podpora navrhovania výrobkov<br />
a tvorby konštrukčnej dokumentácie,<br />
CAE – Computer Aided Engineering. Systémy CAE sú orientované na analýzy,<br />
projektovanie a optimalizáciu výroby ako celku s čo najvyšším ekonomickým efektom.<br />
Významnou zloţkou CAE je aj plánovanie rozdeľovania a vyuţívania výrobných<br />
zdrojov. Ide o pouţívanie počítačov a NC riadenia na generovanie výrobne<br />
orientovaných údajov a priame riadenie výrobného procesu.<br />
CAM - Computer Aided Manufacturing – počítačom podporované riadenie výroby<br />
CAD/CAM – integrácia počítačovej technológie do predvýrobných a výrobných<br />
etáp výrobného procesu<br />
CAQ - Computer Aided Quality Check – riadenie akosti produkcie<br />
CAPP - Computer Aided Process Planning – plánovanie výroby, počítačová<br />
podpora pri spracovaní technologickej dokumentácie<br />
CAPPS - Computer Aided of Production Planning System - počítačová podpora<br />
systémov plánovania a riadenia výroby<br />
CAT - Computer Aided Testing - počítačom podporované meranie a testovanie<br />
CARC - Computer Aided Robot Control - počítačová podpora riadenia<br />
a programovania robotov a manipulátorov.<br />
CATS - Computer Aided Transport and Store - počítačová podpora riadenia<br />
medzioperačnej dopravy a skladovania,<br />
CIM - Computer Integrated Manufacturing - počítačom integrovaná výroba. Ide o<br />
automatizáciu všetkých činností od tvorby výrobku aţ po jeho expedíciu (konštruovanie<br />
výrobkov, zostavenie technologických postupov, plánovanie výroby, operatívne<br />
riadenie, výrobu súčiastok, inšpekciu, montáţ, balenie, expedíciu a pod.). Objavuje sa<br />
skratka CHIM na označenie systémov CIM, v ktorých zostali ešte rozhodovacie činnosti<br />
pre operátora. Riešia sa tým extrémne vysoké náklady na zavedenie CIM.<br />
CAPE - Computer Aided Production Engineering - počítačová podpora výrobného<br />
inţinierstva, je subsystémom systému CIM a zahŕňa počítačovú podporu všetkých<br />
činností spojených s realizáciou samotnej výroby výrobku (programovanie výrobnej<br />
techniky, obsluţných, dopravných a skladovacích zariadení, meranie, skúšanie a<br />
diagnostika súčiastok a zhotoveného výrobku).<br />
CAA – Computer Aided Assembly – počítačom podporovaná montáţ výrobkov<br />
19
FEI KKUI<br />
CAMA - Computer Aided Maintenance - počítačová podpora údrţby technických<br />
zariadení,<br />
NC – Numerical Control – číslicové riadenie strojov, na základe informácie<br />
uloţenej na nosiči.<br />
CNC – Computerized Numerical Control – počítačové číslicové riadenie. Ide<br />
o riadiace systémy s riadiacim počítačom.<br />
Veľmi dôleţitý je návrh vizualizačných funkcií. Nemali by obsluhe „prekáţať“,<br />
nemali by opakovať informáciu, ktorú operátor zisťuje svojimi zmyslami priamo – mali<br />
by byť predovšetkým radcom. Pri ich tvorbe je dôleţité vychádzať z poţiadavky<br />
dodrţania jednoduchosť a prehľadnosť zobrazenia informácie.<br />
V riadení materiálových tokov vo výrobe, ale i v iných aplikáciách sú potrebné<br />
<strong>roboty</strong>. Ich pouţitie narastá s tým, ako sa zvyšujú poţiadavky na automatizáciu<br />
diskrétnych procesov spojených s riadením najrôznejších pohybových úloh.<br />
Zaostávanie Japonska v porovnaní s USA v oblasti robotiky bolo v priebehu<br />
niekoľko málo rokov vyrovnané a moţno konštatovať, ţe Japonci pristúpili k ďalšiemu<br />
rozvoju robotiky mimoriadne aktívne a sú na ceste k úplnej robotizácii krajiny. Svojím<br />
súčasným dravým nástupom udávajú svetu v mnohých oblastiach robotiky smer vo<br />
výskume a v aplikáciách. Veľký rozvoj japonskej robotiky dokumentuje napr. aj to, ţe<br />
uţ od roku 1968 do roku 1972 vyvinula japonská firma SHINMEIWA INDUSTRY Co.<br />
Ltd šesť typov priemyselných robotov pracujúcich v tzv. pravouhlom súradnicovom<br />
systéme. Mimoriadnu zásluhu na razantnom rozvoji japonskej robotiky zohrala<br />
organizácia MITI (Ministry of International Trade and Industrie), ktorá v tom čase<br />
pribliţne s 12 000 pracovníkmi (z ktorých veľká časť pracovala po celom svete)<br />
úpenlivo zhromaţďovala intelektuálne a technologické informácie o rozvoji robotiky v<br />
ostatnom svete.<br />
Zvlášť posledné desaťročie vo vývoji robotiky bolo orientované, a to najmä v<br />
Japonsku, na problematiku kognitívnych, resp. humanoidných robotov. Ide o <strong>roboty</strong>,<br />
ktoré dokáţu komunikovať s ľudskými bytosťami, vedia hrať na hudobných nástrojoch,<br />
vedia maľovať, viesť nevidiacich, hrať hry ako napr. špeciálny ping-pong (myšlienka<br />
20
FEI KKUI<br />
pochádza od Dr. Johna Billingsliho z polytechniky Portsmouthu – r. 1985), vedia sa<br />
rozhodovať, hľadať optimálne postupy, napr. pri skladaní Rubikovej kocky, vykonávať<br />
pod dozorom niektoré medicínske úkony a operácie a pod.<br />
Začiatkom 70-tych rokov vznikla v Japonsku organizácia JIRA (Japan Industrial<br />
Robot Associattion), ktorá zdruţovala 87 rôznych inštitúcií súvisiacich s výrobou<br />
robotov, aplikáciami, vzdelávaním, medzinárodnými kongresmi a pod. Táto inštitúcia sa<br />
v roku 1974 pokúsila aj o definíciu robota, ktorá znela:<br />
Priemyselný robot je manipulátor s vysokým stupňom pracovnej voľnosti, ktorý<br />
vykonáva mnohostranné pohybové funkcie, ktoré sú podobné ľudským rukám.<br />
Uţ v tom čase táto inštitúcia predpokladala, ţe uvedená definícia sa bude vyvíjať,<br />
pretoţe sa objavia <strong>roboty</strong>, ktoré sa budú pohybovými funkciami podobať pohybovým<br />
schopnostiam tvorov, ako sú napríklad hady alebo kraby. V rokoch 1978 aţ 1984<br />
vyrobilo Japonsko 16 800 priemyselných robotov, z toho 7300 montáţnych, 1700 na<br />
elektrické oblúkové zváranie, 1000 na odporové bodové zváranie, 1900 na obsluhu lisov<br />
atď. V roku 1986 bolo v Japonsku 179 výrobcov priemyselných robotov, z ktorých<br />
najznámejšie sú spoločnosti: KAWASAKI, MITSUBISHI, .ANUC, MATSUSHITA,<br />
.UJITSU, HITACHI a ďalšie.<br />
Značný rozmach robotiky zaznamenali aj štáty západnej Európy ako Nemecko,<br />
Taliansko, Anglicko, Francúzsko, Švédsko a ďalšie so známymi výrobcami robotov ako<br />
ASEA, KUKA, REIS, Bosch, Closs, Siemens, Torstteknik, Tralfa a ďalšími.<br />
Problematika kognitívnych, resp. humanoidných robotov priamo súvisí s<br />
problematikou umelej inteligencie, do ktorej z hľadiska robotiky moţno zaradiť napr.<br />
oblasti príznakových metód rozpoznávania objektov, rečových informácií, syntaktickú<br />
analýzu a syntézu, počítačové videnie, expertné systémy, rozhodovacie procesy,<br />
procesy učenia, komunikáciu človeka s počítačom, reprezentáciu poznatkov,<br />
zostavovanie modelov vonkajšieho prostredia, automatické plánovanie činnosti a pod.,<br />
pričom moţno konštatovať, ţe robotika je jedným z vyústení snáh umelej inteligencie.<br />
Mnohé z týchto oblastí umelej inteligencie z hľadiska robotiky boli uţ prepracované do<br />
21
FEI KKUI<br />
vysokého stupňa dokonalosti. Pre ilustráciu moţno uviesť napr. robotický systém štvrtej<br />
generácie BOSCH SR 600, určený na elektronické a jemnomechanické montáţe. Robot<br />
mal šesť stupňov voľnosti, presnosť ±0,1 mm a nosnosť 9,5 kg. Tento robot uţ v r. 1987<br />
výnimočne zaujal na európskej výstave robotov vo vtedajšom Leningrade tým, ţe na<br />
báze prvkov umelej inteligencie bol schopný z vyslovených slov v nemčine, resp. v<br />
angličtine vyhľadať v nedeterministickom prostredí príslušné písmenká z plastu a<br />
vyslovené slová z týchto písmen zloţiť.<br />
22
FEI KKUI<br />
2 História<br />
Tab. 1 Prehľad histórie<br />
15 storočie Leonardo DaVinci – leonardov robot<br />
18 storočie Pier a Henry Droz - pisár<br />
1738 Jacques de Vaucanson – flautista<br />
1769 J.W. Kempelen – šachový automat<br />
1898 Nikola Tesla – elektrický čln<br />
1921 Karel Čápek – slovo „robot“<br />
1942 Isac Asimov – zákony robotiky<br />
1954 George C. Devol – prvý priemyselný robot<br />
1956 Konferencia, na ktorej vzniká pojem „umelá inteligencia“<br />
1959 G. Devol a Joseph Engelberger - robotizované rameno<br />
„UNIMATE“<br />
1974 Vzniká inštitúcia RIA - Robotic Industries Associattion<br />
Leonardo DaVinci zostrojil mechanické<br />
zariadenie, ktoré vyzeralo ako obrnený rytier.<br />
Mechanizmus bol navrhnutý tak ako by vo<br />
vnútri bola skutočná osoba, na ktorej je<br />
brnenie. Rytier vie hýbať rukami, krokom<br />
a dokáţe otvárať čeľuste.<br />
23<br />
Obr. 1 Leonardov robot
FEI KKUI<br />
Pier a Henry Droz vytvorili androida pisára. Bol schopný<br />
napísať perom niekoľko viet a veľmi dobre napodoboval človeka.<br />
Jacques de Vaucasnson vybudoval po prvý krát flautistu.<br />
Flautista dokázal fúkať do flauty a pomocou prstov hral rôzne melódie. Jeho druhý<br />
automat hral na bubon alebo tamburínu, nebol aţ tak prevratný ako jeho tretí automat<br />
kačica. Kačica je príklad pokusu modelovania zvieracej anatómie s mechanikou. Kačka<br />
sa hýbala, kvákala, trepotala krídlami a dokonca aj jedla stráviteľné jedlo, ktoré<br />
pomocou chemikálií dokázala natráviť a vylúčiť z tela ako exkrementy.<br />
Obr. 4 Zlatá kačica – celkový pohľad Obr. 3 Zlatá kačica - pohľad do<br />
Polytechnik J.W. Kempelen zostrojil prvý šachový automat. Figurína „ hracieho<br />
Turka“ je v podstate predchodcom jednoduchého počítača, ktorý sa uţ usiloval<br />
dokazovať vlastné ciele a samostatne volil prostriedky na ich dosiahnutie. Je to azda<br />
prvý dôkaz moţnej existencie umelej inteligencie v dejinách.<br />
Nikola Tesla skonštruoval elektrický poháňaný čln pracujúci na<br />
báze vtedajších kódovaných rádiových vlnách. Svoj vynález prezentoval<br />
pred admiralitou USA na jazere neďaleko New Yorku. Diaľkovo riadené<br />
plavidlo malo riadenú rýchlosť. Plavidlo poháňal elektrický motor a malo<br />
vynikajúcu manévrovaciu schopnosť.<br />
24<br />
vnútra<br />
Obr. 2 Pisár<br />
Obr 1<br />
Obr. 5 Nikola Tesla
FEI KKUI<br />
Český spisovateľ Karel Čapek uviedol slovo robot vo svojej hre „R.U.R“ (<br />
Rossuum to Universal Robots). „Robot“, v českom jazyku pochádza od slova „robota“,<br />
čo znamená „ povinná práca“.<br />
Obr. 6 Karel Čapek ( vľavo ) so svojím bratom Jozefom - prví na svete zaviedli v roku 1921 pojem<br />
robot v hre R.U.R<br />
V roku 1942 v diele Run-around autor Isaac Asimov píše takisto o robotoch. Vďaka<br />
tomuto dielu sú sformulované „zákony robotiky“, ktoré sú uznávané.<br />
Zákony robotiky: 1.) Robot nesmie ublíţiť človeku alebo svojou nečinnosťou dopustiť,<br />
aby mu bolo ublíţené.<br />
rozpore s prvým zákonom.<br />
2.) Robot musí poslúchnuť človeka, okrem prípadov, keď je to v<br />
3.) Robot sa musí chrániť pred poškodením, okrem prípadov, keď je<br />
to v rozpore s prvým alebo druhým zákonom.<br />
George C. Devol sa pokladá za starého otca robotiky. Pôsobil v USA, v štáte<br />
Conecticut, v meste West Port. Bol to mimoriadne nadaný samouk bez<br />
25
FEI KKUI<br />
vysokoškolského vzdelania. V tom čase uţ mal vyše 40 patentov na konštrukcie svojich<br />
hydraulických robotov a ich riadiacich systémov. Jeho robot uvedený na obr.7 mal<br />
masívnu konštrukciu a vyuţíval hydraulické lineárne a rotačné motory. Ovládanie<br />
týchto hydraulických servomotorov bolo elektrické.<br />
Obr. 7 Prvý priemyselný robot G. Devola z roku 1954<br />
S pomocou dotácie z Rockefellerovej nadácie John McCarthy, Marvin Minsky,<br />
Nat Rochesteru a Claude Shannon zorganizovali Dartmouth Summer. Výskumný<br />
projekt zameraný na umelú inteligenciu na Dartmouth College. Pojem umelá<br />
inteligencia je vytvorený ako výsledok tejto konferencie.<br />
Výsledkom spolupráce Geroga Devola a Josepha<br />
Engelbergera bol priemyselný robot nazvaný UNIMATE.<br />
V roku 1961 boli priemyselné <strong>roboty</strong> UNIMATE<br />
aplikované v americkej firme General Motors. Pouţili sa<br />
na striekanie karosérií automobilov. Pri prvotnom<br />
striekaní (resp. mohlo ísť aj o striekanie „bez farby“)<br />
operátor napr. drţal koncový bod robota ( bez<br />
hydraulického tlaku) so striekacou pištoľou rukou<br />
a v tomto tzv. reţime učenia, ktorý sa neskôr nazýval<br />
„playback“, dával robot prostredníctvom svojich snímačov informácie o rýchlosti<br />
a polohe svojich ramien a striekacej pištole. Informácie zo snímačov sa v číslicovej<br />
26<br />
Obr. 8 Goerge C. Devol - starý otec<br />
robotiky
FEI KKUI<br />
podobe zaznamenávali na magnetofónovú pásku. Vznikol riadiaci program robota. Pri<br />
ďalšom striekaní sa činnosť robotov opakovala podľa uvedeného programu.<br />
Jedna z prvých veľkých aplikácií robotov vo svete bola zváracia linka karosérií<br />
vozidiel Chevrolette v závode General Motors v meste Lordstone, v štáte Ohio, kde po<br />
úspešných pokusoch s robotmi bolo v roku 1969 nasadených uţ 28 robotov UNIMATE.<br />
Počet priemyselných robotov v USA postupne narastal. V roku 1983 pracovalo<br />
v USA pribliţne 8 000 robotov, o rok neskôr pribliţne 13 000 a v roku 1986 to stúplo uţ<br />
na 27 000 robotov.<br />
V roku 1974 bola v USA zaloţená inštitúcia s pôvodným názvom Robot Institut of<br />
America – RIA. V súčasnosti pod týmto označením ide o Robotic Industries<br />
Associattion, ktorá zdruţuje výrobcov robotov, ich distributérov, servisné<br />
a konzultantské firmy, organizuje kongresy, reprezentuje priemysel robotov vo vláde<br />
USA, má výrazný vplyv na vysokoškolské vzdelanie odborníkov v robotike.<br />
Z hľadiska aplikácií robotov v medicíne moţno za veľmi úspešný označiť americký<br />
robotický systém „da Vinci“ pouţívaný na operácie, pri ktorých sa minimálne narúša<br />
väzivo. Ide o robotický systém, ktorý sa uplatňuje vo všeobecnej chirurgii, urológii,<br />
kardiochirurgii, gynekológii a hrudnej chirurgii. Pri zákroku odborný lekár pozoruje<br />
proces na obrazovke a rukami uskutočňuje virtuálnu operáciu. Jeho pohyby sa vďaka<br />
špeciálnym náprstkom prenášajú na robot, ktorý ich realizuje v tele pacienta, pričom<br />
celý proces sa môţe realizovať na diaľku rádiovým spojením. Vo svete pracuje v<br />
súčasnosti 280 takýchto systémov, z toho 60 v strednej Európe. V SR v Bratislave bolo<br />
predvádzanie takéhoto systému v reálnych podmienkach 18. 4. 2005<br />
Z historického hľadiska moţno za významný a pozoruhodný označiť robot s<br />
umelou inteligenciou WABOT-2 – elektrofonický organista, ktorý bol zhotovený na<br />
Univerzite Waseda v Tokiu pod vedením významného robotológa a šéfkonštruktéra<br />
Isido Kato v spolupráci so spoločnosťou SUMITOMO ELECTRIC . Tento robot bol<br />
vyvinutý k otvoreniu svetovej výstavy Expo 85 v japonskej Tsukube, kde 16. 3. 1985<br />
spolu so speváckym zborom za prítomnosti japonskej vlády hral a spieval japonskú<br />
27
FEI KKUI<br />
hymnu v otváracom ceremoniáli výstavy. Tento robot môţe hrať podľa nôt, ale aj z<br />
pamäti. Bolo moţné s ním komunikovať v otvorenom jazyku (v japončine) v reálnom<br />
čase, pričom disponoval vetným rytmom. Tvorcovia tohto robota pokladali za špičku<br />
z hľadiska umelej inteligencie analýzu a syntézu reči. Dvadsaťminútovú skladbu si<br />
robot načítal z nôt za 19 s. Hral rukami s 10 prstami s maximálne 15 údermi za sekundu<br />
a nohami. Prsty na rukách mali spolu 28 stupňov voľnosti a horné časti končatín robota<br />
mali najviac 14 stupňov voľnosti. Pohybová rýchlosť horných končatín bola 1,5 m/s.<br />
Dolné končatiny mali po 4 stupne voľnosti. Celkove mal robot 50 stupňov voľnosti. Bol<br />
vysoký 1,8 m, jeho hmotnosť bola 90 kg a bol tvarovaný do podoby človeka. Robot bol<br />
zhotovený zo špeciálnych plastov zosilnených uhlíkovými vláknami a z hliníkových<br />
zliatin. Riadiaci systém tvorilo 17 šestnásťbitových a 50 osembitových mikropočítačov.<br />
Všetky prepojenia boli realizované optoelektronickými spojmi. Maximálna rýchlosť<br />
prenosu informácií bola 32 Mb/s. Robot mal v hlave CCD kameru, ktorá spoľahlivo<br />
pracovala aj pri nepriaznivých svetelných podmienkach. Tento robot predstavoval<br />
demonštráciu posledných vtedajších úspechov vedy a techniky.<br />
Za úspech svetovej vedy a techniky v oblasti humanoidných robotov sa dal označiť<br />
aj spoločný americko-francúzsky dvojnohý robot z univerzity v Michigane s názvom<br />
ROBIT, ktorý mal chôdzu veľmi podobnú chôdzi človeka. ROBIT dokázal udrţať<br />
rovnováhu aj v prípade, ţe bol posotený. Bol prvým svojho druhu na svete. Má<br />
špeciálne konštruované a riadené končatiny, ktoré mu umoţňujú pomerne rýchly<br />
a stabilný pohyb aj po nerovnom teréne, čo jeho predchodcom robilo veľké problémy.<br />
V tejto časti bakalárskej práce som pouţil [2] a [3].<br />
28
FEI KKUI<br />
3 SWOT analýza<br />
V tejto kapitole definujeme základné pojmy SWOT analýzy a na jednoduchom<br />
príklade ich aplikujem do praxe. Vychádzal som z príručky SWOT analýzy [10].<br />
3.1 Definovanie SWOT analýzy<br />
SWOT analýza je zaloţená na kombinácii:<br />
-silných stránok podniku (strenghts);<br />
-slabých stránok podniku (weaknesses);<br />
-príleţitostí okolia (opportunities);<br />
-hrozieb okolia (threats).<br />
Jej hlavnou náplňou je kompletizovať silné aj slabé stránky podniku (vnútorné stránky)<br />
+ príleţitosti a riziká (vonkajšie), a zoradiť ich podľa dôleţitosti.<br />
Silné stránky sú pozitívne vnútorné podmienky, ktoré umoţňujú firme získať<br />
prevahu nad konkurentmi. Organizačnou prednosťou je jasná kompetencia, zdroj alebo<br />
schopnosť, ktorá umoţňuje firme získať konkurenčnú výhodu na trhu. Prístup ku<br />
kvalitnejším materiálom, dobré finančné vzťahy, silný imidţ, vlastníctvo patentov,<br />
rozsiahle distribučné kanály alebo vysoko talentovaní manaţéri, to sú všetko prednosti.<br />
Slabé stránky sú negatívne vnútorné podmienky, ktoré môţu viesť k niţšej<br />
výkonnosti. Nedostatkom môţe byť absencia dôleţitých zdrojov alebo schopností.<br />
Manaţéri s neadekvátnymi strategickými schopnosťami, prekročené úvery, úbohý imidţ<br />
výrobku, zastarané stroje alebo zlé umiestnenie továrne sa tieţ zaraďujú medzi slabé<br />
stránky firmy.<br />
29
FEI KKUI<br />
Silné a slabé stránky – môţu byť analyzované predovšetkým v oblastiach:<br />
-finančná sila podniku;<br />
-výskum a vývoj;<br />
-výrobková politika;<br />
-úroveň manaţmentu;<br />
-organizácia podniku;<br />
-napojenie na infraštruktúru;<br />
-image podniku alebo výrobku atď.<br />
Príleţitosti sú súčasné alebo budúce podmienky v prostredí, ktoré sú priaznivé<br />
súčasným alebo potenciálnym výstupom firmy. Priaznivé podmienky môţu obsahovať<br />
zmeny v zákonoch, ktoré zvýšia konkurencieschopnosť firmy, rastúci počet zákazníkov,<br />
uvedenie nových technológií, ktoré môţe podnik ľahšie vyuţívať, zlepšené vzťahy s<br />
dodávateľmi atď. Príleţitosti sú vo väčšine chápané ako príleţitosti, ktoré pomôţu<br />
podniku neutralizovať hrozby, jednak ako vlastné rozvojové príleţitosti vyplývajúce z<br />
charakteru okolia. V druhom prípade bude charakter príleţitostí závislý na tom, či pôjde<br />
o odvetvie vo fáze zrelosti, odvetvie na vzostupe alebo či pôjde o medzinárodné alebo<br />
dokonca globálne trhy.<br />
Riziká sú súčasné alebo budúce podmienky v prostredí, ktoré sú nepriaznivé pre<br />
firemné súčasné alebo budúce výstupy. Nepriaznivými podmienkami býva vstup<br />
silného konkurenta na trh, pokles počtu zákazníkov, uvedenie nových technológií, ktoré<br />
spôsobia, ţe súčasne vyrábajúci s výrobok zastará, zmena legislatívnych nariadení,<br />
ktoré sťaţia schopnosť firmy konkurovať alebo problémy s nachádzaním spoľahlivých<br />
dodávateľov.<br />
Hrozby a príleţitosti budúceho okolia – je nutné vychádzať z hrozieb makrookolia, tak<br />
i mikrookolia. Medzi typické hrozby patrí:<br />
-vysoká diferenciácia v odvetví;<br />
-štátne regulácie;<br />
-know-how, ktoré sa v odvetví pouţíva;<br />
-veľký počet konkurujúcich si firiem;<br />
30
FEI KKUI<br />
-pomalý rast odvetvia;<br />
-hrozba substitučných výrobkov;<br />
-hrozba vstupu nového producenta a pod.<br />
Kombináciou príleţitostí a hrozieb okolia a silných a slabých stránok podniku potom<br />
vznikajú rôzne varianty strategického správania, pričom je nutné vziať do úvahy, ţe ide<br />
o budúci vývoj. Potom na základe analýzy môţeme určiť:<br />
-ideálnu podnikateľskú jednotku, pre ktorú sú typické veľké príleţitosti a malé<br />
ohrozenia;<br />
-špekulatívnu podnikateľskú jednotku, pre ktorú sú typické veľké príleţitosti a veľké<br />
ohrozenia;<br />
-vyzretú podnikateľskú jednotku s malými príleţitosťami a malým ohrozením;<br />
-znepokojujúcu podnikateľskú jednotku s malými príleţitosťami a veľkým ohrozením.<br />
V rámci procesu realizácie SWOT analýzy je potrebné uskutočniť tieto kroky:<br />
1.formulovať cieľ SWOT analýzy (napríklad zistiť, či podnik môţe byť ekonomicky<br />
úspešný v danom roku). Silné a slabé stránky sa vţdy identifikujú z hľadiska určeného<br />
cieľa.<br />
2.Získať potrebné informácie. SWOT analýza sa zvykne robiť formou tabuľky, kde sa<br />
zaznamenávajú silné a slabé stránky vyplývajúce z porovnania s konkurenciou a<br />
príleţitosti a riziká vyplývajúce z porovnania s konkurenciou a príleţitosti a riziká<br />
vyplývajúce z vonkajšieho prostredia.<br />
Po dokončení SWOT analýzy sú manaţéri schopní posúdiť nastávajúcu pozíciu podniku<br />
a previesť zásahy, ktoré lepšie pripravia firmu na budúcnosť. Manaţéri môţu porovnať<br />
externé príleţitosti a riziká s internými silnými a slabými stránkami. Pri určovaní<br />
dimenzií jednotlivých faktorov sa zvykne vyuţívať bodovacia škála. Kaţdý faktor sa<br />
vyhodnotí určitým počtom bodov od 1 do 5 pričom body od 1 – 2 sa povaţujú za<br />
nepriaznivé, od 3 – 4 za stredné a 5 za priaznivé hodnotenie. Po konečnom súčte v<br />
jednotlivých kategóriách sa výsledné hodnoty vnesú do siete rozdelenej do štyroch<br />
31
FEI KKUI<br />
kvadrantov. Po odčítaní vektorov výsledný vektor zaznačíme a alternatívu, akou sa<br />
máme riadiť, v našom danom prípade vypočítame podľa umiestnenia v jednom zo<br />
štyroch kvadrantov.<br />
KVADRANT II<br />
vertikálna integrácia<br />
zloţená diverzifikácia<br />
kritické vnútorné slabé stránky<br />
stratégia spojenectva<br />
KVADRANT III<br />
redukcia<br />
rozdelenie<br />
likvidácia<br />
stratégia ústupová<br />
32<br />
KVADRANT I<br />
koncentrácia a rozvoj výrobku<br />
inovácia<br />
podstatné vnútorné prednosti<br />
stratégia ofenzívna<br />
KVADRANT IV<br />
sústredená diverzifikácia<br />
stratégia defenzívna
FEI KKUI<br />
3.2 Aplikovanie SWOT analýzy<br />
V tejto časti som sa zemeral na podnik ZMP INC. Ktorý sa nachádza v<br />
Koishikawa, Bunkyo-ku, Tokyo 112-0002 , Japan. Venuje sa výrobe robotov. Prezident<br />
firmy je Hisashi Taniguch. Disponuje kapitálom 30 000 000 JPY čo je pribliţne<br />
268 000 EUR. Táto firma ma hlavne zaujala tým, ţe ponúkla na predaj zdrojový kód<br />
jedného svojho humanoidného robota. Generálny riaditeľ ZMP Hisashi Taniguchi<br />
vysvetľuje dôvody pre predaj zdrojových kódov takto: “Naše duševné vlastníctvo,<br />
zdrojový kód k robotovi “nuvo”, sme sa rozhodli zverejniť preto, aby sme dali podnet k<br />
výskumu a rozvoju robotiky, možnosti ZMP sú obmedzené a zapojenie “externých<br />
mozgov” spoločnosti a vývoju robotov jednoznačne prospeje. Rozvoj robotiky v oblasti<br />
hardware dosiahol určitého stupňa zrelosti, vývoj software, vrátane aplikácií a služieb,<br />
bude hlavná téma pre najbližšie roky. Preto by sme radi ocenili účasť IT firiem a ich<br />
zamestnancov, ktorý sú skúsený v príprave nových aplikácií, služieb a obchodných<br />
modelov.” [9] . Preto som chcel zistiť aké je postavenie firmy na trhu.<br />
Silné stránky:<br />
Kompetentnosť – vedúci pracovníci sú presne zaradení do jednotlivých odborov podľa<br />
ich odbornosti.<br />
Dobrá povesť u kupujúcich – výrobky sú bezchybné a spĺňajú očakávania kupujúcich.<br />
Obchodná stratégia – predaj zdrojového kódu robota „nuvo“ na trhu.<br />
Dobrý manaţment – skúsení riadiaci pracovníci.<br />
Dobrá motivácia – moţnosť sebarealizácie odborníkov vo vybranom odvetví.<br />
Vysoká produktivita práce.<br />
Geografická poloha – veľkomesto ma výhody v prezentácií výrobkov, výroby,<br />
mnoţstvo fakúlt kde sa školia nový mladí nadšenci.<br />
Mladý perspektívny kolektív, plný elánu a chuti pracovať.<br />
Spolupráca s vysokými školami – podporuje výskum a rozvoj.<br />
Originalita produktov.<br />
33
FEI KKUI<br />
Slabé stránky:<br />
Finančné zdroje – keďţe je to malá firma, disponuje nízkym kapitálom. Nemá dostatok<br />
financií na rozvoj a výskum.<br />
Konkurenčné schopnosti – vďaka nízkemu kapitálu nie je firma flexibilná a ťaţšie znáša<br />
konkurenčné tlaky.<br />
Slabé postavenie na trhu – nízka ponuka výrobkov na trh.<br />
Technológie - opotrebované strojové zariadenie.<br />
Príliš úzky výrobný program – malé priestory, preto nevyrábajú pre kvantitu ale kvalitu.<br />
Vysoká cena výrobkov – kvôli vysokým nákladom.<br />
Časovo náročný vývoj.<br />
Príleţitosti:<br />
Veľa potencionálnych zákazníkov.<br />
Moţnosti expandovať na nové trhy, kde nie je presýtený trh.<br />
Moţnosť rozšírenia výrobného programu pre lepšie uspokojenie zákazníkov.<br />
Podpora vlády na výskum a vývoj v podobe grantov a príspevkov z fondov.<br />
Lepšie dostupné moderné technológie a zniţovanie ich cien na trhu.<br />
Hrozby:<br />
Rýchly rast trhu – neschopnosť prispôsobiť sa tempu rastu.<br />
Vstup nového konkurenta – daný odbor je perspektívny a ţiadaný.<br />
Rastúca moc zákazníkov – moţnosť vyberať si drahšie a zloţitejšie výrobky od<br />
konkurenčných firiem.<br />
Meniace sa potreby, vkus a vplyv módnych vĺn na zákazníkov.<br />
Prílišná akcelerácia technologického pokroku vďaka veľkým spoločnostiam a ich<br />
vysokým investíciám, na ktoré malý výrobca nebude schopný reagovať.<br />
34
FEI KKUI<br />
Problém patentovania nových technológii a postupov pri výrobe zo strany<br />
nadnárodných korporácií.<br />
Tab. 2 Silné stánky a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza<br />
SILNÉ STRÁNKY Faktor dôleţitosti<br />
Kompetentnosť 4<br />
Dobrá povesť u kupujúcich 3<br />
Obchodná stratégia 4<br />
Dobrý manaţment 4<br />
Dobrá motivácia 3<br />
Vysoká produktivita práce 4<br />
Geografická poloha 4<br />
Mladý perspektívny kolektív 4<br />
Spolupráca s vysokými školami 5<br />
Originalita produktov 3<br />
SPOLU 38<br />
Tab. 3 Slabé stánky a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza<br />
SLABÉ STRÁNKY Faktor dôleţitosti<br />
Finančné zdroje 4<br />
Konkurenčné schopnosti 3<br />
Slabé postavenie na trhu 2<br />
Technológie 3<br />
Príliš úzky výrobný program 4<br />
Vysoká cena výrobkov 3<br />
Časovo náročný vývoj 5<br />
SPOLU 24<br />
35
FEI KKUI<br />
Tab. 4 Príleţitosti a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza<br />
PRÍLEŢITOSTI Faktor dôleţitosti<br />
Veľa potencionálnych zákazníkov 3<br />
Moţnosti expandovať na nové trhy 5<br />
Moţnosť rozšírenia výrobného programu 3<br />
Podpora vlády na výskum a vývoj 4<br />
Lepšie dostupné technológie 3<br />
SPOLU 18<br />
Tab. 5 Hrozby a pridaný faktor dôleţitosti - SWOT analýza<br />
HROZBY Faktor dôleţitosti<br />
Rýchly rast trhu 4<br />
Vstup nového konkurenta 2<br />
Rastúca moc zákazníkov 3<br />
Meniace sa potreby 4<br />
Prílišná akcelerácia technologického pokroku 5<br />
Problém patentovania nových technológii 4<br />
SPOLU 22<br />
36
FEI KKUI<br />
V našom prípade sme sa na konci SWOT analýzy ocitli v IV kvadrante, čo<br />
znamená ţe prevaţujú hrozby nad príleţitosťami a silné stránky nad slabými. Z toho by<br />
sa dalo usúdiť, ţe firma je silná, má dobrý základ, ale ohrozujú ju väčšie firmy. Má<br />
ťaţšie postavenie na trhu. Preto by mala nastoliť defenzívnu stratégiu, čo znamená<br />
udrţať firmu na svojej pozícii a hľadať zdroje aby sa mohla brániť pred silnejšou<br />
konkurenciou, čo v podstate vysvetľuje dôvod predaja zdrojových kódov.<br />
37
FEI KKUI<br />
4 Technologická analýza<br />
4.1 Bipedálne kráčanie<br />
Jedným z najväčších problémov riešenia kráčajúcich mobilných servisných robotov<br />
je návrh ich lokomočného (pohybového) ústrojenstva. Modelom sú pohybové<br />
ústrojenstva ţivočíchov a biomechanika ich pohybu opísateľná biomechanickými<br />
charakteristikami. Charakteristiky moţno vyuţiť najmä pri analýze pohybových<br />
vlastností, optimalizácií konštrukcie a pohonového agregátu pohybového ústrojenstva,<br />
návrhu riadenia a koordinácie pohybu funkčných častí lokomočného ústrojenstva.<br />
Štatistiky o aplikáciách mobilných servisných robotov potvrdzujú, ţe druhým<br />
najrozšírenejším princípom ich mobility po kolese je princíp „ kráčania“. Dostupné<br />
databázy evidujú okolo 120 typovo rôznych konštrukčných riešení kráčajúcich robotov.<br />
Modelom pre riešenie mechanizmu lokomócie kráčajúcich strojov sú pohybové<br />
schopnosti ţivočíchov a ich pohybové ústrojenstva „nohy“, ktoré realizujú pohyb ako<br />
výsledok zloţitej činnosti skeletového(kostrového) a nervovo-svalového systému ich<br />
organizmu<br />
.<br />
Teoretickým východiskom pre hodnotenie techniky pohybu kráčajúceho systému<br />
(biomechanika) sú javy charakterizujúce a určujúce mechaniku pohybu (biomechanické<br />
charakteristiky) hmotného systému v jej kinetickom a dynamickom prejave. Jedným<br />
z nástrojov vstupujúcim do metodiky konštruovania robotov s podporou CAD systémov<br />
(CAD- Computer Aided Design- systém s integrovanou podporou návrhu a súčasne aj<br />
výrobou súčiastky) je simulácia, ktorá umoţňuje analyzovať správanie sa kráčajúceho<br />
mechanizmu uţ v etape jeho navrhovania. Súčasné CAD systémy integrujú všetky<br />
pozitívne prístupy k počítačovej simulácií a nadväzne optimalizácií navrhovaného<br />
technického systému.<br />
38
FEI KKUI<br />
Pri činnosti pohybového mechanizmu robota (bipedálne formy: kráčanie, skákanie,<br />
beh obraty...,quadrupedálne formy: šplhanie, plazenie, lezenie, plávanie...<br />
Druhy pohybu: priamočiare, obecné, rovnomerné, nerovnomerné, aktívne, pasívne,<br />
cyklické, acyklické...) sa poloha jeho jednotlivých funkčných častí a nadväzne celého<br />
systému mení, mení sa dráha pohybu, jej veľkosť a smer. Menia sa uhly, ktoré zvierajú<br />
funkčné časti systému voči sebe a voči okolitému prostrediu, t. j. pohyb sa premieta do<br />
zmien polohy vo všetkých rovinách súradnicovej sústavy organizmu.<br />
Mechaniku kráčania vyjadrenú polohami jednotlivých kĺbov nohy a ich<br />
uhlovými zmenami, resp. dráhou kĺbov, moţno popísať matematickým modelom<br />
vyuţívajúcim len priestorové charakteristiky zo zostavy uvedených biomechanických<br />
charakteristík. Kráčanie moţno rozloţiť na fázy pohybu pre kaţdú formu a druh<br />
pohybu. Napr. pre symetrickú chôdzu má model kráčania štruktúru pohybu: Fáza I.-<br />
vykročenie, Fáza II.- prvá časť kroku, Fáza III.- druhá časť kroku, Fáza IV.- dokročenie.<br />
Fázy II, a III. sa cyklický opakujú, počet cyklov závisí od dĺţky kroku a vzdialenosti,<br />
ktorú treba prekonať.<br />
Navrhovanie robotov si vyţaduje zvládnuť okrem poznatkov o konštruovaní<br />
technických systémov aj poznatky z biomechaniky, obecných princípov tvorby metodík<br />
navrhovania zostáva mechatronický prístup. [11]<br />
4.2 Konštrukčná analýza humanoiného robota<br />
SONY QRIO<br />
Robotika revolucionizuje mnohé vedné oblasti tým, ţe im predkladám nové<br />
a nové náročné poţiadavky. Vo vývoji robotiky vznikol rad nových mechanických<br />
komponentov, aplikovali sa nové konštrukčné materiály, vznikli originálne kinematické<br />
štruktúry. Výrazne sa zdokonalili pohybové systémy, rozvinula saproblemaatika<br />
špeciálnych senzorických systémov, nastal hlboký prienik výpočtovej techniky<br />
a programových prostriedkov do robotiky, rozvinuli sa nové riadiace štruktúry. Silne sa<br />
39
FEI KKUI<br />
rozvíjajú väzby a aplikácie vo vzťahu k umelej inteligencii apod. Robotika významne<br />
prispieva k rozvoju špičkových technológii. V tejto časti na príklade opíšem<br />
konštrukčné riešenie robota SONY QRIO. [12]<br />
4.2.1 Charakteristika humanoidného robota SONY QRIO<br />
Medzi vysoko inteligentné humanoidné <strong>roboty</strong> nepochybne patri uţ spomínaný<br />
humanoidný robot vyvinutý firmou SONY nazývaný „QRIO“ viď. Obr. 9. Má rôzne<br />
schopnosti pre komunikáciu so svetom a je jedným z najviac dômyselných<br />
a inteligentných humanoidných robotov, ktorí otvárajú nepoznané hranice a moţnosti.<br />
Je postavený na základe predchádzajúcej verzie SDR-AX. Skratka SDR- znamená<br />
Sony dream robot, čiţe humanoidný robot vysnívaný firmou SONY. Robot je<br />
stelesnením autonómneho kráčajúceho a inteligentného systému schopného začlenenia<br />
do beţného ţivota s ľuďmi v ich domácom prostredí.<br />
Obr. 9 Humanoidný robot QRIO od firmy SONY<br />
40
FEI KKUI<br />
POPIS JEDNOTLIVÝCH ČASTÍ:<br />
A: Stereo kamera.<br />
B: Reproduktor.<br />
C: Polohový senzor ramena.<br />
D: Odmeriavací senzor vzdialenosti (hlava).<br />
E: Obrazový rozlišovací senzor (oko).<br />
F: Zapnutie / Vypnutie.<br />
G: Mód správania sa.<br />
H: Odmeriavací senzor vzdialenosti (ruka).<br />
I: Sluchový senzor (ucho).<br />
J: Mikrofón.<br />
K: Senzor zovretia.<br />
Tabuľka 6 popisuje pôsobivú konfiguráciu tohto humanoidného robota.<br />
Disponuje 38- mimi servomotormi, z toho aţ 10 je určených pre pohyb rúk. Kaţdý<br />
palec má nezávisle riadený pohon. Voľba servomotorov bola podmienená poţiadavkou<br />
čo najmenšieho hluku, takţe samotný chod robota je aţ prekvapivo tichý, nepočuť<br />
ţiadne zvuky typické pre tieto konštrukcie.<br />
Tab. 6 Konštrukčné riešenie robota QRIO a popis voľnosti jednotlivých častí<br />
Výška 580 [mm]<br />
Váha 6.5 [kg]<br />
Počet všetkých kĺbov 38 DOF<br />
Hlava 4 DOF<br />
Trup 2 DOF<br />
Rameno 5 DOF x 2<br />
Noha 6 DOF x 2<br />
Ruka 5 DOF x 2<br />
41
FEI KKUI<br />
4.2.2 Konštrukčné riešenie hornej časti (hlavy)<br />
QRIO je vybavený dvoma CCD kamerami s rozlíšením 110,000 pixlov<br />
a stereoskopickým rozpoznávacím obrazovým videním viď. Obr.10. Vie rozoznať<br />
prekáţku na vzdialenosť 100 cm, čím sa jej efektne, ale hlavne včas vyhne.<br />
V hornej časti sa nachádza taktieţ 7 mikrofónov, ktoré slúţia ako sluchové<br />
vnemy robota. Vie nielen rozoznávať slová ale aj určovať smer, odkiaľ zvuk prichádza<br />
a rozpoznať hlas človeka, s ktorým uţ komunikoval a uloţil predtým do pamäte. Je<br />
schopný rozoznávať tváre ľudí, pričom si ich pamätá. Dokáţe tieţ odpovedať, jeho<br />
slovník obsahuje desiatky tisíc slovíčok. Je schopný dialógu a zapamätá si niektoré<br />
informácie o človeku s ktorým sa rozpráva.<br />
Obr. 10 Konštrukčné zobrazenie hornej časti (hlavy)<br />
42
FEI KKUI<br />
4.2.3 Konštrukčné riešenie ramena<br />
Konštrukcia ramien a rúk bola navrhnutá tak, aby čo najviac pripomínala ľudské<br />
pohyby a vyzerala príťaţlivo „ľudsky“ viď. Obr. 11. Rameno je umiestnené na<br />
guľovom kĺbe, ktoré umoţňuje univerzálny pohyb, no má vyššie poţiadavky na riadenie<br />
týchto pohybov.<br />
Účelom tohto humanoidnéo robota je pouţitie v domácom prostredí, kde je<br />
ľudský dotyk častý, dokonca prirodzený. Preto sú jeho kĺby spájané a plynulé<br />
predchádzajú k ďalšiemu kĺbu. Spájané časti sú ukryté vo vnútri, aby sa pri manipulácii<br />
s robotom vyvolal dojem hladkého povrchu prstov, lakťov a ramien.<br />
Kvôli tomu sú ramená vybavené dotykovými senzormi umiestnenými na<br />
ramennom kĺbe a lakťovom kĺbe. Tieto senzory slúţia ako hmatové vnemy robota. Ak<br />
sa tieto vnemy aktivujú, riadiaci systém vyhodnocuje o aký dotyk ide a následne<br />
koriguje smer pohybu robota a silu, ktorá pôsobí na jeho povrch.<br />
Obr. 11 Konštrukcia ramena<br />
43
FEI KKUI<br />
4.2.4 Konštrukčné riešenie trupu<br />
SONY QRIO rozoznáva mechanický tlak vyvíjaný na jeho trup a urobí krok<br />
smerom, v ktorom je naň tlačené s cieľom zachovať svoju stabilitu a predísť pádu viď.<br />
Obr.12. Dokáţe sa prispôsobiť tlaku, ktorý prichádza spredu, zozadu, zľava a sprava.<br />
Ak vyhodnotí situáciu tak, ţe pád je nevyhnutný, prispôsobí sa situácii a v smere pádu<br />
natiahne ruky. Riadiaci systém uvoľní servomotory, aby lepšie absorbovali pád.<br />
Následne robot zisti svoju pozíciu, obráti sa tvárou hore a dokáţe sám vstať.<br />
Obr. 12 Konštrukčné riešenie trupu<br />
4.2.5 Konštrukčné riešenie dolnej končatiny<br />
Pri „statickom pohybe“ sa vyuţíva na stabilizovanie robota umiestnenie jeho<br />
ťaţiska tak, aby kolmica, ktorá ním prechádza smerom k zemi bola v rámci nohy na<br />
ktorej robot stojí, alebo medzi jeho nohami, s cieľom robota stabilizovať. Dynamická<br />
chôdza je sprevádzaná pohybmi, pri ktorých ťaţisko robota nemusí byť nutne v tzv.<br />
zóne stability, pretoţe do úvahy sa berie dynamika pohybu a sily gravitácie sa<br />
vyrovnávajú s odstredivými silami pohybu. Hovorí sa o tzv. Zero Moment Point (ZMP).<br />
QRIO podobne ako človek vyuţíva „dynamický typ pohybu“ viď. Obr 13.<br />
Dokáţe kráčať po rôznych povrchoch a tancovať. Ako prvý robot dokázal beţať<br />
a poskakovať. Tento humanoidný robot je vybavený senzormi v chodidlách, ktoré mu<br />
umoţňujú detekovať typ povrchu pomocou tlaku, ktorým povrch na robota pôsobí.<br />
Vďaka tomu je schopný rozlišovať skokové zmeny povrchu do výšky 1 cm alebo šikmú<br />
plochu do 10 stupňov a prispôsobiť sa im.<br />
44
FEI KKUI<br />
Obr. 13 Konštrukčné riešenie dolnej končatiny (nohy)<br />
4.2.6 Špeciálny mechanizmus ISA<br />
Pre dosiahnutie plynulosti pohybov a malých rozmerov bol vyvinutý špeciálny<br />
mechanizmus ISA viď. Obr. 14. Výhodou takéhoto riešenia je vysoký krútiaci moment,<br />
vysoké presnosti a takmer okamţité vykonanie akcie daného člena. ISA systém má asi<br />
2x vyšší krútiaci moment v porovnaní s mechanizmami bez zabudovaných riadiacich<br />
členov. Takýto mechanizmus obsahuje senzorické systémy, servomotor a prevodový<br />
člen. Existujú tri druhy mechanizmov ISA. Malé mechanizmy pouţívané pri konštrukcii<br />
ramenných kĺbov. Stredné sú pouţívané v konštrukciách nôh a trupu, zatiaľ čo veľké sú<br />
vyuţívané hlavne v oblasti, ktorá si vyţaduje vysoký krútiaci moment, teda v oblasti<br />
kolenného kĺbu.<br />
Obr. 14 Inteligentný mechanizmus ISA<br />
45
FEI KKUI<br />
5 Perspektívy technológií<br />
Vývoj technológii napreduje veľmi rýchlo, čoho je dôkazom aj robot CBi.<br />
<strong>Humanoidné</strong>ho robota vytvorili japonskí a americkí vedci. Vysoký je 155 cm, disponuje<br />
51 stupňami voľnosti a má hmotnosť 85 kg. Jeho dolné končatiny dostávajú riadiace<br />
signály, ktoré sú získavané zo senzorov napojených na mozog opice, pohybujúcej sa po<br />
beţiacom páse. Aktivita viac ako dvoch stoviek neurónov mozgovej kôry opice je<br />
snímaná a prevedená do podoby, ktorú je moţné prenášať pomocou internetu.<br />
Vzhľadom k rozdielnemu ťaţisku tela opice a robota, tento pohyb dolnými končatinami<br />
robota v súlade s pohybmi opice sú totoţné, ale CBi nedokáţe samostatne stáť<br />
a udrţiavať rovnováhu. Pohyb robota je snímaný videokamerou a odosielaný späť do<br />
USA, kde je v reálnom čase premietaný opici. Tá je schopná ešte niekoľko minút po<br />
tom ako je zastavený beţiaci pás ovládať pohyb robota uţ iba myšlienkami, sledujúc<br />
premietaný obraz chodiaceho robota.<br />
Vedci hodnotia výsledok tohto experimentu ako veľký krok smerom k realizácii<br />
neurálnych protetických zariadení, ktoré v budúcnosti umoţnia obnoviť motorické<br />
funkcie dolných končatín paralyzovaných pacientov snímaním ich mozgovej aktivity.<br />
Súčasne umoţní vývoj robotov, ktorých pohyb bude podobnejší ľudskému. [6]<br />
Obr. 15 Robot CBi, ktorý je prepojený s mozgom opice<br />
46
FEI KKUI<br />
Vďaka novým technológiám vzniká aj nový myšlienkový smer tranzhumanizmus,<br />
ktorý počíta s postupným zlepšovaním a so zdokonaľovaním ľudského rodu<br />
prostredníctvom strojov. Dalo by sa to cez nejaké rozhranie medzi neurónmi a<br />
komunikačnými zariadeniami počítačov. Futurológ Ray Kurzweil vkladá veľkú nádej<br />
do nanotechnológie, čiţe technológie schopnej vytvoriť stroje veľkosťou blízke<br />
molekulám. Tieto "nanostroje" by mohli preniknúť do ľudského mozgu a riadene<br />
zvyšovať jeho inteligenciu i kapacitu. Nešlo by tu teda o akési "súperenie" medzi<br />
strojmi a ľuďmi, či dokonca o nahradenie ľudí strojmi, ale o pokračovanie vyuţívania<br />
strojov, avšak novým spôsobom.<br />
Umelý organizmus, robot (vhodnejšie by bolo pouţívať pojem cyborg, alebo<br />
”arorg” – od artificial organism) je chápaný ako produkt ľudskej činnosti. Po prvej<br />
generácii robotov by však mohli nasledovať ďalšie, ktoré by mohli byť zdokonalené<br />
v dôsledku činnosti UI a mohli by byť aj robotmi produkované, čo by nebolo ţiadúce<br />
bez súhlasu človeka. Preto k trom zákonom, spomenuté v 2. kapitole, ktoré pred viac<br />
ako 60 rokmi sformuloval spisovateľ vedeckofantastickej literatúry Isaac Asimov by<br />
mal byť doplnený 4. zákon: ”Robot sa nesmie klonovať, nesmie sám ani v súčinnosti<br />
s inými robotmi produkovať svoje kópie alebo zdokonalené verzie”. Tento zákon by<br />
mal zabrániť, aby inteligentný robot na základe asociácií, ako napr: a) ţivočích (vrátane<br />
človeka), má pud sebazáchovy, rozmnoţuje sa, b) počítač a zálohovanie údajov; toto<br />
tvorčím spôsobom nerozvinul a neaplikoval aj na seba.<br />
UI môţe nepredstaviteľne rozšíriť moţnosti ľudského výkonu. Pre jej schopnosť<br />
tvorivo riešiť zadané úlohy a stanovovať si vlastné úlohy. Však činnosť UI musí byť<br />
regulovaná. Obdobne ako genetické manipulácie a práca s nebezpečnými<br />
mikroorganizmami sa uskutočňujú v špeciálne chránených priestoroch, by sa malo<br />
postupovať aj pri vývoji a experimentovaní s UI.<br />
47
FEI KKUI<br />
6 Záver<br />
Po preštudovaní témy som sa utvrdil ţe robotika je preferovaná právom. Dôkazom<br />
toho je rýchly vývoj technológií a uplatnenie robotov v praxi. Roboty sú vyuţívané vo<br />
všetkých sférach nášho ţivota. Týka sa to uţ priemyselnej výroby, poľnohospodárskej<br />
výroby, kultúry, zdravotníctva, vo vede a výskume. V domácnostiach sa dokonca<br />
stávajú nielen pomocníkmi, ale aj spoločníkmi a maznáčikmi. <strong>Humanoidné</strong> <strong>roboty</strong> sú<br />
stále na vyššej úrovni, sú schopné samostatne sa rozhodovať. Moţnosť, ţe by sa v<br />
strojoch mohli vyvinúť city, teda aj hnev, strach a agresivita potrebné na vedenie vojny,<br />
patrí do ďalekej science-fiction. Napriek tomu máme stále dôvody na obavy. Veľké<br />
nebezpečenstvo hrozí zo zneuţitia technológií. Namiesto vojny proti strojom je oveľa<br />
reálnejšie, ţe ľudia pouţijú nové moţnosti proti sebe navzájom. Robíme to uţ totiţ od<br />
nepamäti. Kaţdá krajina sa snaţí plne podporovať vedu a výskum poskytovaním<br />
rôznych grantov a fondov. Aj to motivuje mnohé firmy k bádaniu v oblasti nových<br />
technológií.<br />
Pojem technologickej singularity je kľúčovým na pochopenie moţných scenárov<br />
technologického vývoja. Tento výraz vymyslel americký matematik, vysokoškolský<br />
pedagóg a autor vedecko-fantastických diel Vernon Vinge. Vychádzal z predpokladu,<br />
ţe človek raz bude schopný vytvoriť stroj, ktorý by ho inteligenčne prevýšil. Keďţe<br />
tento stroj bude inteligentnejší ako jeho stvoriteľ, bude schopný sám vytvoriť nový, ešte<br />
dokonalejší stroj.<br />
Nový stroj bude schopný vytvoriť svojho ešte dokonalejšieho nasledovníka, a tento<br />
vývoj bude pokračovať aţ k nekonečnej dokonalosti. Vinge tento stav nazval<br />
singularita. Pre súčasného človeka je ťaţké si predstaviť, ako by mohol fungovať a<br />
vyzerať čo len druhý zo strojov v rade. Otázne je tieţ, kedy by k singularite mohlo<br />
dôjsť, pretoţe nevieme odhadnúť ani rýchlosť, akou by boli nadľudsky inteligentné<br />
stroje schopné vyrábať svoje zdokonalené repliky.<br />
Ray Kurzweil oponuje, ţe singularita je bod v čase v budúcnosti, za ktorý uţ<br />
nedokáţeme vidieť, a po ktorom vývoj nebudeme môcť predvídať. K tomuto bodu sa<br />
však nedostaneme postupným evolučným sebazdokonaľovaním strojov, ako<br />
48
FEI KKUI<br />
predpokladá Vinge, ale pôjde o náhly prevrat, niečo na spôsob revolúcie. Na základe<br />
predchádzajúceho technologického vývoja a na ňom postavenom predvídaní budúcnosti<br />
dospel Kurzweil k záveru, ţe singularita by mohla nastať v roku 2045, čiţe uţ počas<br />
ţivota mnohých z nás. Po tomto okamihu sa uţ na predvídanie budúcnosti nebudú dať<br />
pouţiť skúsenosti z predchádzajúceho technologického vývoja, pretoţe technologický<br />
svet bude úplne iný, ako si je moţné dnes predstaviť. Kurzweil vychádza z predpokladu<br />
čoraz dokonalejších technológií a trendu, ţe kedykoľvek narazí nejaká technológia na<br />
prekáţku, príde nová technológia, ktorá ju prekoná. Časová perióda medzi jednotlivými<br />
novými technológiami sa pritom skracuje a krivka technologického pokroku vykazuje<br />
rýchly rast.<br />
49
FEI KKUI<br />
Zoznam použitej literatúry<br />
[1] KALAŠ , Václav . Tridsať rokov svetovej robotiky. Bratislava : STU, 2006. 99 s.<br />
ISBN 80-227-2419-X.<br />
[2] NOCKS, Lisa. The Robot: The Life Story of a Technology. [s.l.] : The Johns Hopkins<br />
University Press, 01.10.2008. 224 s. ISBN 0801890713, ISBN-13: 978-0801890710.<br />
[3] ARTOBOLEVSKIJ, Ivan; KOBRINSKIJ, Aron. Zoznámte sa: ROBOT. Bratislava :<br />
SÚV SZM, 1980. 188 s<br />
[4] KALAŠ , Václav . Tridsať rokov svetovej robotiky : Robotizované technológie pre<br />
tretie tisícročie . AT&P journal[online]. 6/2005 , (13) , [cit. 2010-05-24]. Dostupný z<br />
WWW:<br />
<br />
[5] BRUKKER, Gustáv; OPATÍKOVÁ, Jana. VEĽKÝ SLOVNÍK CUDZÍCH SLOV.<br />
Bratislava : Robinson, s.r.o., 2006. 450 s. ISBN 978-80-89123-07-0.<br />
[6] MADOŠ, Branislav. Humanoidný robot ovládaný mozgom opice. IT NEWS [online].<br />
23.01.2008, c87806, [cit. 2010-05-24]. Dostupný z WWW:<br />
.<br />
[7] ŠOLC, František; ŢALUD, Luděk. Robotika [online]. Brno : Fakulta elektrotechniky<br />
a komunikačných technológií, 01.10.2002 [cit. 2010-05-24]. Dostupné z WWW:<br />
.<br />
[8] Popredný výrobca humanoidov predáva zdrojové kódy. Techmania [online].<br />
07.08.2008, 08, [cit. 2010-05-24]. Dostupný z WWW:<br />
.<br />
[9] Informácie dostupné na <br />
[10] HAINS, Marian. SWOT analýza. Eprogress [online]. 30.06.2009, 319, [cit. 2010-05-<br />
24]. Dostupný z WWW: <br />
[11] SMRČEK, Juraj; NEMEC, Martin; SCIRANKA , Marián. Kráčajúce robotické<br />
systémy, simulácia v procese navrhovania . AT&P journal [online]. 2007, plus 1, [cit.<br />
2010-05-24]. Dostupný z WWW:<br />
http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:nM6NcZ3dYZMJ:www.atpjournal.sk/a<br />
tpplus/archiv/2007_1/PDF/plus187_192.pdf<br />
[12] VAGAŠ, Marek. Analýza konštrukčných riešení humanoidných robotov. Novus<br />
scientia [online]. 2007, 1, [cit. 2010-05-24]. Dostupný z WWW:<br />
<br />
50
FEI KKUI<br />
Prílohy<br />
Príloha A: CD médium – záverečná práca v elektronickej podobe<br />
51