Robot thế giới công nghệ cao của bạn

HỌI KHOA HỌC CONG NGHỆ ROBOT VIỆT■NAM ■ GS.TSKH NGUYỄN THIỆN PHÚC TTTT-TV * ĐHQGHN V-DO/12453 NHA XUẢT BAN KHOA HỌC VÀ KỶ THƯẬT ■ HỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ROBOT VIỆT NAM • • u bách " ẩ U U kÁ ’ *0* iu ẩ tịẻ " GS.TSKH NGUYỄN THIỆN PHÚC ■ ROBOT - THẾ GIỚI CÔNG NGHỆ CAO CỦA BẠN ■ NIHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2004 ■ LỜI GIỚI THIỆU ■ Ngày thuật ngữ “robot” trở nên quen biết với nhiều người, đặc biệt với bạn trẻ, người ham muôn hiêu biết, yêu thích hăng hái sáng tạo N gành khoa học công nghệ mới, tạo sản phẩm “robot” hình thành thập kỷ gần đây, gọi “robot­ ic s’ Trong “robotics” có hầu hết vấn đề “cơ - tin - điện t ’ Thuật ngữ “cơ - tin - điện tử ’ (mechatronics) th ể kết hợp g iữ học máy với công nghệ thông tin điều khiển điện tử Đồng thời phát triển mecharonics củng phản ánh khoa học công nghệ robot “Robot - th ế giới công nghệ cao b n ’ sách tủ sách “Robot với tuòi trẻ” Hội Khoa học Công nghệ Robot Việt N am Hội chủ trương xây dựng tủ sách đ ể đáp ứng yêu cầu tìm hiểu sáng tạo robot đơng đảo bạn trẻ Cuốn sách viết cách dễ hiểu cho nhiều đôi tượng bạn đọc, chứa đựng nhiều thơng tin nhằm góp phần hình thành dần quan điểm đắn vấn đề liên quan đến robot đề xuât, gợi ý ý tưởng phát triển khai thác vận hành sáng tạo robot H y vọng sách giúp bạn đọc có thêm nhiều điều bơ ích Bạn, khám phá robot có th ể chuyển dịch cách nao đ ể điều khiển thao tác robot Bạn chứng kiến ảnh hưởng to lớn công nghệ thông tin đại đến bước tiến quan trọng p h t triển khoa học công nghệ robot Bạn gặp người- giàu trí tưởng tượng đ ã tạo th ế hệ robot bạn làm quen với robiot tiếng vui chơi giải trí robot cơng nghiệp lành nghề thành phần không th ể thiếu cwa dây chuyền sản xuất đại Bạn nhìn thấy loại robot tạo đ ể trợ giúp biết cơng việc như: lau cửa k ín h cao, xén lơng cừu, trợ giúp người tàn tật, thăm dò dướd đáy biển vủ trụ, bảo vệ an ninh cho cộng đồng , làm việc thâu đêm nhà máy chí có khả phẫu thuật sọ não nqười, Chúng hy vọng qua sách nhỏ bạn đọc thêm yêu thích robot, nhận biết tác động q u a lại robotics với ngành khoa học công nghệ liên qu a n chắn bạn co ý tưởng vè thê giới, cơng nghệ cao Chúc bạn thành công việc biến ý tưởng khoa họic m ình thành thực Chúng tơi mong chân th n h cảm ơn đóng góp ý kiến bạn đọc Các ý kiến xin gửi Hội Khoa học Công nghệ Robot Việt Nam , 184 Thái Thịnh, H Nội Chủ tịch Hội Khoa học Công nghệ Robot Việt Nam Giáo sư, tiến s ĩ khoa học Nguyễn Thiện Phúc s ự■ RA ĐỜI CỦA ROBOT VÀ HỈNH DÁNG CON NGƯỜI Từ thời xa xưa, làm máy người mơ ước kiểu máy bắt chước người sinh vật khác Những sinh vật máy xuất sáu, bảy trăm Đó đồ chơi nghệ thuật tinh tế vua chúa Trong số có loại hoàn toàn giống người Trung Quốc từ thời cổ xưa có hình tượng người biết đi, biết cúi đầu chào, biết chơi đàn, biết múa hát đồng hồ báo thức hộp nhạc tinh xảo ỏ nước ta, theo sử sách ghi lại năm 1029, nhà Lý xây điện Phụng Tiên trước sân rồng hồng thành Trên điện Phụng Tiên dựng lầu Chính Dương Trong lầu Chính Dương có đặt đồne hồ báo canh, báo khắc Trong ngày hội Quảng Chiếu kinh thành Thăng Long thường có dựng đài Quảng Chiếu Trên đài có hình tiểu đánh chng, đặt máy ngầm đất khiến đài lúc xoay tròn bánh xe quay Vặn máy hình tiểu biết giơ dùi đánh chuông; nghe tiếng sáo tiểu biết quay mặt lại; trông thấy vua tiểu biết cúi đầu chào Thời Lý, ngày hội đua thuyền sông Hồng thường chế máy kim ngao để biểu diễn nước Máy kim ngao có hình rùa lớn màu vàng, bơi mặt nước Mắt rùa chuyển động Miệng rùa phun nước Đầui rùa quay quay lại biết cúi chào Ở nhiều nơi giới, ngày giữ đồng hồ có hình tượng người xuất điểm ấn tượng Praha quảng trường cổ thành phố 12 trưa du khách chiêm ngưỡng “con quỷ đánh trống” “con quỷ kéo chuông” tháp đồng hồ chế tạo khoảng từ năm 1440 đến 1490 Năm 1921, đất nước người Séc nhà văn ICarel Chapek viết kịch có tựa đề “ Rossum’s Universal Robots” (R.U.R) Trong kịch Rossum trai tạo sinh vật giống người đảo xai xơi bắt chúng lao động hầu hạ người Chapek gọi nhiững sinh vật hư cấu robot Trong tiếng Sec “robota”’ có nghĩa người làm tạp dịch Trong lời thoại Ikịch R.U.R có đoạn viết sau: Robot: X in ngài nói cho ch ú n g tơi biết bí qu yết sơng Ơng chủ: Ta nói với ta k h n g ìthể! K hông th ể tạo sông Robot: Vậy ngài bảo p h ả i làm n h ữ n g việc gỉ? R obot ch ú n g làm tấ t m ọi th ứ th e o ỉệnh ngài, d ầ u nặng nhọc, dầ u khó k h ă n , rniiễn có lệnh ngài Đoạn lời thoại trích từ kịch R.U.R nói giúp hình dung nhân vật mà tác giả gọi “Robot” Thuật ngữ “Robot” đời đó! Tại Hội chợ Tồn cầu New York năm 1939, “con người” khí cồng kềnh có tên Elektro đồ vật trưng bày nhiều người đến xem Elektro có chó bên cạnh, chó khí, có tên gọi Sparko Sparko biết đi, biết ngồi biết sủa theo mệnh lệnh Cả sản phẩm Công ty Cơ điện Westinghouse Trong ảnh chụp năm 1939, Elektro Sparko đứng bên cạnh người sáng chế chúng, ông J.M.Barnett Cũng lớp lớp người sau sáng tạo loại robot phức tạp tinh tế nhiều J.M Barnett tuyên bố cắt băng khai mạc buổi trình diễn sản phẩm robot mình, “robot khơng thay người” Họ người làm robot, họ hiểu hết chân lý Chính xác phải nói robot khơng thể thay hồn tồn người, ngày robot có thổ làm thay nhiều việc cho người, kể việc lao động trí óc Bên robot Elektro ơng Barnett dùng động điện công tắc để điều khiển cặp môi mấp máy, cánh tay co duỗi, bàn tay cựa quậy Nhờ quay đĩa (phonograph) cỡ nhỏ đặt bên nên robot Elektro nói 77 từ khác Nó đếm ngón tay từ đến 10 đồng thời phát âm số đếm Elektro Sparko tiến lên phía trước lùi phía sau Trên ảnh chụp lại thiết kế cấu bên robot Sparko hình dung động tác vẫy chó Nếu người máy Elektro gây ấn tượns mạnh mẽ cho nhiều người đến xem triển lãm tồn cầu New York năm 1939, năm 1964, nơi người sửng sốt trước hình tượng Abraham Lincoln, “giống thật đến mức khơng thể tin được”, lời ìbình luận báo chí thời Sau robot Lincoln chuyển Disneyland để khách đến tham quan với robot giống danh nhân tiếng khác Tập đoàn AVG California tổ chức sản xuất nhiều loại thú, quỷ “con n g i ” loại robol giải trí Hình tượng robot AVG quảng cáo báo thật hấp dẫn Còn ảnh với lời ghi khơng phần giật gân: “Đội hình robot trần trụi hàng trình diễn cơng viên giải trí lớn giới” Còn ảnh chụp loại robot giống người, giới thiệu triển lãm thành phố Hanover, Cộng hoà Liên bang Đức Bạn nhìn thấy rõ tổ hợp phầ.n tử truyền động khí nén truyền động điện Càng ngày có nhiều tiến kỹ thuật robot Irong lĩnh vực liên quan khác Vì ngày can s có n h i ề u m ẫ u robot g iố n g ngư i hoàn h ả o M ộ t Stố nên kể đến Wabot-2 trường đại học Waseda Tolkyo, Nhật Bản Đó robot - “nghệ sĩ” dương cầm tinh tế„ sản phẩm còng nghệ cao Nhật Bản Các ngón tay robot, ấn bàn phím trên, ấn bàn phím Châm trái bè trầm, chân phải phối âm Lại đọc nhạc 10 Người máy Elektro chó Sparko đứng bên cạnh người sáng chẽ chúng J.M Barnett Các truyền động khí bên chó Sparko vẫy đuôi 1-1 ASIMO đứng chân 7-6 Nhưng đặc biệt chạy được, tức hai chân tự nhấc lên gần lúc Viện quốc gia Nhật Khoa học Công nghệ Công nghiệp (AITS) nhiều năm theo đuổi chương trình chế tạo robot có hình dáng giống thể người có khả làm việc với người Robot HRP - sản phẩm AIST Nó địa hình ghồ ghề, đứng dậy sau ngã người khiêng ván Robot HRP - cao 154cm, nặng 58kg Một hệ thống camera liên kết sensor quan sát lập thể cho phép robot nhận dạng vật thể chiểu, chỉnh định điểm hội tụ nghiêng đầu điều khiển tốc độ ống kính phù hợp Cơng ty Kawada Industries cho AIST dự án phát triển phần mềm ứng dụng vào thực tế tiếp thị thị trường Để robot tham gia đá bóng phải “dạy” cho nhận biết hình thù màu sắc bóng, phải “huấn luyện” để biết di chuyển theo mục tiêu, V V Để đá bóng khơng thiết phải có đủ chân tay người Tuy nhiên Nhật Bản người ta chế tạo robot cầu thủ bóng đá trơng giống người Làm tốn khơng phải để đá bóng Điều gay cấn phải giữ cân thể cho robot tư nhận bóng định đá bóng cầu môn Những kết thử nghiệm robot truyền bóng, lừa bóng với người, bóng với nhau, sút bóng, V V thành cơng tuyệt vời, vượt ngồi ý nghĩa robot đá bóng ■ 67 Robocup hội thi bóng đá quốc tế tổ chức theo hệ thống FIFA (Federation Internationale de Football Association - Liên đồn Bóng đá Thế giới) Vào năm World Cup tổ chức đâu Robot World Cup tổ chức vào thời gian qua vòng loại khu vực Có thể th Robot đá bóng thường thuê cầu thủ tự tạo chúng, loại “ Micro” “Nano” theo quy định Robocup Ở Italia năm 2000 Trường Đại học Texas mang tới hội thi đội robot có tên AIBO Trong tiếng Nhật tên gọi có nghĩa “tinh thần đồng đội” Mỗi cầu thủ robot trang bị camera kỹ thuật số điều khiển cài đật phần mềm Chúng dùng tín hiệu đèn màu để tìm đường “ sân cỏ” Năm 2000 Hà Lan, song song với Euro Cup có RoboCup với tham dự 10 đội từ trường đại học Đức, Italia, Hà Lan, Tây Ban Nha, Thuỵ Điển Iran Tấm ảnh robot đá bóng, hãng Festo Đức tài trợ, kẹp giữ bóng kỷ niệm thủ đô Amsterdam Đội tuyển RUNSWIFT trường đại học NSW Viện Công nghệ Quốc gia Australia IFT đội giành thắng lợi Robocup 2002 Đội sử dụng robot chân AIBO Sony Phần mềm đội RUNSWIFT giúp cho robot AIBO chạy nhanh Tốc độ trung bình củẩ robot đội khác 23cm/giây, đội RUNSWIFT 27cm/giây Ngồi ra, đội áp dụng chiến thuật dung chó sát để giữ dất bóng, khơng truyền dài đội khác Đội nhận giải nhì từ trường đại học Pennisylvina, đội đứng thứ đội NƯBots từ trường đại học 68 QRIO múa quạt Robot chân AIBO cua Sony dang dá bóng Day cho robot nhân biet qua bóng 7-8 Robot lừa bóng Huân luyện” cho robot biêt di chuyên theo mục tiêu 7-9 “ Cäu thü bóng dá” tai RoboCup 2000 ó Amsterdam Tay ngi/ưi d iia 7-10 den däu, tay robot theo den day Newscastle Robot đá bóng (Robot Soccer) đặc biệt quan tâm, trò chơi hấp dẫn, mà tập thú vị cho phòng thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng robot với trí tuệ nhân tạo ảnh sân bóng mini khổ A4 (30x2lcm) với cầu thủ Alice xanh, đỏ Phòng thí nghiệm Hệ thống Tự động ASL - EPFL (Autonomous Systems Lab EPFL) Trí tuệ nhân tạo AI (Artiíical Intelligence) lĩnh vực lớn nghiên cứu ứng dụng máy tính điện tử hoạt động theo khả tư người Robot địa ứng dụng nhỏ hấp dẫn cấu linh hoạt đáp ứng kịp lời giải tư phức tạp Đối tượng nghiên cứu AI sáng tạo sản phẩm phần mềm thông minh mức độ sánh với trí tuệ người Trong nhiều nội dung nghiên cứu AI vấn đề điều khiển thích nghi ứng dụng thành cơng kỹ thuật robot Robot thực nhiều mệnh lệnh lời nói thay cho việc bấm bàn phím, nhận dạng chi tiết máy dây chuyền sản xuất, V V Robocon (Robot contest) thi sáng tạo robot nhằm tạo điều kiện cho kỹ sư tương lai vùng châu Á - Thái bình dương tạo sản phẩm kích thích khả sáng tạo họ Đội chiến thắng Robocon 2002 Nhật Bản đội Telematic Trường đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Còn Thái Lan đội BKCT Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dành giải giải thưởng “ý tưởng sáng tạo hay nhất” 69 Làm theo người trước mặt, khiêng ván Robot đá bóng cho Robot truyền bóng 7-12 THAY LỜI KẾT Có thể nói robot ngày trưởng thành với người phát triển Công nghệ thông tin nối mạng tạo cho nhiều ngành bước ngoặt phát triển Chúng ta không bất ngờ trước thành tựu robot Robot ngày tinh khôn, giúp người nhiều việc Công việc quan trọng người làm cải ngành sản xuất Ớ người phải tính tốn đầu vào, đầu để nhanh chóng có lợi nhuận cao Vì người ta áp dụng robot bước, thay chức lao động Song song với xu đó, nhà nghiên cứu miệt mài phòng thí nghiệm khai thác khả tối đa robot Lúc đầu để chứng minh, sau để giải trí cuối chắt lọc để đưa vào dây chuyền sản xuất Ở Nhật Bản thiếu hụt lao động ngày trầm trọng Người ta phải nghĩ tới việc tạo robot thay cho người nhiều mặt Robot ASIMO Honda, AIBO, QRIO Sony số loại robot khác đầu tư mạnh mẽ để nâng cấp, có hỗ trợ khơng nhỏ phủ Robot lại nhà, lên xuống cầũ thang giúp nhiều việc vặt nhà Một định hướng quan trọng nghiên cứu nâng cao khả 71 “tự học” cho robot Trong năm gần robot có nhiều bước “trưởng thành” theo định hướng Robot nhận biết hình thù, mầu sắc, giọng nói khả tích luỹ kinh nghiệm Ở Nhật Bản chế tạo thành công loại robot biết bắt chước cử động người đứng trước mặt cử chỉ, giọng nói điều khiển robot khiêng ván Mới phòng thí nghiệm, kết mở nhiều triển vọng Các số liệu Hiệp hội robot giới mô tả thị trường robot năm tới Hiện phân chia thành lĩnh vực ứng dụng chủ yếu: Robot công nghiệp robot phục vụ Thị trường robot công nghiệp giảm sút, năm 2000 5,7 triệu USD, tức giảm 32%, Nhật Bản tới 60% Cuối năm 2001 có khoảng 13.000 robot phục vụ hầu hết robot chuyên dụng Từ năm 2002 đến 2005 có thêm khoảng 28.500 robot phục vụ, có nhiều robot đa Số lượng robot gia dụng robot đồ chơi tăng gấp đơi vòng năm: có 176 ngàn robot loại năm 2001, dự kiến tăng thành 2,2 triệu vào năm 2005 Về mức đầu tư năm 2001 Nhật Bản nước đầu tư cho robot công nghiệp nhiều giới với 1,1 tỷ USD, doanh số, nhắc đến, giảm 60% so với năm 2000 Mức đầu tư thấp Mỹ với 890 triệu USD Đức với 570 triệu USD Một vài thông tin dự báo phác hoạ tranh robot tương lai chứa đựng nhiều yếu tố sáng tạo đột biến khoa học công nghệ cao Tuổi trẻ đón nhận đóng góp oho thành tựu lớn lao 72 SÁCH THAM KHẢO Nguyễn Thiện Phúc Robot công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 Tạp chí "Tự động hóa ngày nay", từ số - 2003 đến 12 2003 Gloria Skurzinski, Robots - your Hightech World Bradbury Press, New York, 1990 Shimon Y.Nof, Handbook of Industrial Robotics John Wiley & Sons Inc, 1999 73 MỤC LỤC ■ ■ Trang Lời giới t h i ệ u I Sự đời robot hình dáng người II Robot - khủng l o n g 15 III Máy tính - đầu não robot .-.19 IV Robot chăm sóc sức khỏe sống gia đình n g i 29 V Robot công n g h iệ p 35 VI Robot với nghiệp vụ an ninh, quốc phòng, chinh phục đại dương vũ t r ụ ,.51 VII Robot có giác quan ngày trở nên tinh khô n 57 T hay lời k ế t 71 Sách tham k h ả o 73 74 ROBOT - THẾ GIỚI CÔNG NGHỆ CAO CỦA BẠN ■ ■ Tác giả: GS.TSKH N g u y ễn Thiện P h úc Chịu ĩrách nhiệm xuất bản: PGS.TS Tô Đăng Hải Bièn tập sửa chế bản: Diệu Thuý Trình bày chế bản: Trình bày hình: Phòng máy tính Trần Khánh Thịnh Trình bày bìa: Hương Lan NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2004 ... CƠNG NGHỆ ROBOT VIỆT NAM • • u bách " ẩ U U kÁ ’ *0* iu ẩ tịẻ " GS.TSKH NGUYỄN THIỆN PHÚC ■ ROBOT - THẾ GIỚI CÔNG NGHỆ CAO CỦA BẠN ■ NIHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2004 ■ LỜI GIỚI... triển mecharonics củng phản ánh khoa học công nghệ robot Robot - th ế giới công nghệ cao b n ’ sách tủ sách Robot với ti trẻ” Hội Khoa học Cơng nghệ Robot Việt N am Hội chủ trương xây dựng tủ... vọng qua sách nhỏ bạn đọc thêm yêu thích robot, nhận biết tác động q u a lại robotics với ngành khoa học công nghệ liên qu a n chắn bạn co ý tưởng vè thê giới, công nghệ cao Chúc bạn thành cơng