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Thema: humanoide Roboter

  1. #1
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    humanoide Roboter

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    Hallo,

    ich bin neu hier und stelle mal ne grundsätzliche Frage.

    An was liegt es(eurer Meinung nach) warum sich humanoide Roboboter(Asimo, Petman, Schaft etc.) im Vergleich zu Menschen so schlecht bewegen
    liegt es:

    1) an der ungenauen bzw. fehlenden Sensorik
    2) an zu geringer Rechenleistung(Geschwindigkeit und/oder Arbeitsspeichergröße)
    3) ....

    bin gespannt.

    THX
    Karl
    Geändert von Karl1000 (11.03.2015 um 14:25 Uhr)

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Wie definierst du schlecht?
    Die können sich sicher sehr präzise bewegen, allerdings fehlt es ihnen womöglich ein wenig an Dynamik und Koordination. Der Mensch kann seine Gliedmaßen ziemlich gut koordinieren, dazu trägt eben auch die Lernfähigkeit des Gehirns einen großen Teil bei. Ansonsten ist es schwierig, kräftige, schnelle und präzise Antriebe kompakt zu bauen. Da ist einiges an Aufwand für nötig. Wär trotzdem gut zu erklären, was du mit "schlecht bewegen" genau meinst
    AI - Artificial Idiocy

  3. #3
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Sensoren sind genug vorhanden und bekannt, die Genauigkeit reicht völlig aus.
    Die Rechenleistung reicht auch aus, Geschwindigkeit und Arbeitspeicher sind kein Problem.

    Zwei Punkte kommen hauptsächlich zu Tragen:
    Mechanik:
    Unser Muskel- Skelettaufbau ist hoch komplex und extrem optimiert. Er kann Energie kurzzeitig zwischen Speicher und für die nächste Bewegung verwänden. Er kann sehr gut Schockbelastungen abfedern, dämpfen und kompensieren. Der Energiespeicher ist optimal über den ganzen Körper verteilt. Ein paar Millionen Jahre Evolution haben dafür ausgereicht.
    Bisher werden humanoide Roboter mit Motoren (Rotationsantriebe) entwickelt und nicht mit "Muskeln", es ist sehr schwierig diese Antrieb bei Schockbelastungen zu dämpfen oder die Energie kurzzeitig zwischen zu speichern.
    Kurzum: Mechanisch ist der Mensch den Robotern noch weit voraus. Vielleicht wird es bald besser geignete Materialien und Antriebe geben, dann wird auch die Performanze ähnlicher zum Menschen.

    Steuerung:
    Die schiere Komplexität des Systems "Zweibeiner" führt dazu, dass sie sich so schlecht bewegen.
    Im Prinzip braucht ein humanoider Roboter für jedes Gelenk (sieben pro Bein) einen Satz an Sensoren und einen entsprechende Regelalgorithmus (jeweils mit P, I und D Anteil für die Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung). Hinzu kommen noch paar übergeordnete Gesamt-System Algorithmen. Als ich mich am DLR mit einer zweibeinigen Laufmaschine (Diplom-Arbeit) beschäftigt habe, bekam ich einen kleinen Einblick. Die ganze Mathematik die Lage, Position, Geschwindigkeit und Co beschreibt ist relativ einfach. Das ganze in ein Regelsystem zu überführen, macht es komplex. Es sind allein für die Beine und den Körper über >126 Regelparamerter die alle zueinander in Relation stehen und sauber eingestellt werden müssen. Die Mathematik und Algorithmen sind allen bekannt, das Feintuning macht die Kunst. Beachte, die >126 Parameter können nicht einer nach dem anderen eingestellt werden, sondern verändert man Parameter 1, dann müssen auch alle anderen entsprechend angepasst werden.

    Der Mensch stimmt sein System in einem Jahr soweit ab, dass er von krabbeln zu laufen kommt. Danach muss er noch ein paar mal Nachjustieren, da sich die körperlichen Parameter verändern (Wachstum). Für diese ganzen Abstimmarbeiten spendiert sich der Humanoide ein eigenes Gehirn, welches im Gegensatz zu heutigen Robotersystem selbstlernend ist.

    Das DLR ist als eines der ersten Institute von Positionsgeregelt auf Kraftgeregelt übergegangen. Damit wird es etwas besser.


    PS: Zur Verdeutlichung zwei Übungen:
    1) Energiespeicher / Mechanik: Kniebeuge vs. "hochspringen, in die Knie gehen und wieder hochdrücken" --> Der Kraftaufwand für das Erste ist viel größer, als für den zweiten Bewegungsablauf. Für einen Roboter ist Kniebeuge einfach aber die Bewegung zwei schier unmöglich

    2) Steuerung: Versuch den Bewegungsablauf "Laufen" so genau wie möglich zu beschreiben, wobei für jedes Gelenk im Bein eine eigene Beschreibung anzufertigen ist, was es tun muss. Sprich z.B: Kniegelenk: Bewegung von Position 0° um 20° nach vorn, bei Geschwindigkeit 0,5 °/sec, Beschleunigung 0,5 °/sec².

  4. #4
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    unter schlecht verstehe ich in
    1) "unnatürlich".
    2) unflexibel wenn sie angestoßen werden oder beim gehen gehalten(gebremst) werden.
    3) in unebenem Gelände noch dazu in Kombination zu 2)

    Grundsätzlich ist der Gag eines Androiden ja sich von einem Menschen möglichst wenig zu unterscheiden, also mal auf die Bewegung bezogen.
    und da ist man IMHO meilenweit davon entfernt.

    - - - Aktualisiert - - -

    DLR == deutsches Institut für Luft und Raumfahrt ?

    naja der Petman hat "Muskeln" in Form von Hydraulikzylinder die mit Druck beaufschlagt werden. sieht trotzdem bescheiden aus und säuft 13KW Strom.
    Wie willst du denn mit Servomotoren samt vorgeschaltetem Getriebe eine Kraftregelung realisieren? Die Motoren laufen schnell und sind daher rotationsträge.

    Was erstaunlich ist. ein Gockelhahn geht wesentlich eleganter über den Misthaufen als es irgendein Robi tut.
    Und auf die Frage die nach der exakten Mathematik(ich habe versucht ihn nach einem Misthaufengang zu interviewen) kam nur ein hochmotiviertes Krähen.

    ----

    zu Rückspeicherung von Energie:
    die kontraktilen Sarkomere der Muskulatur können keine Spannungsenergie zwischenspeichern. Es ist nur so, dass die exzentrische Kraft der Muskulatur weit höher ist als die konzentrische.
    vor allem ist die exzentrische Kraft nicht geschwindigkeitsabhängig. die konzentrische sehr wohl. darum kann man problemlos von einer Mauer springen aber nicht mehr hinauf. Einzig die Sehnen können beim Menschen etwas Energie zwischenspeichern, aber ist eher wenig. Beim Känguru ist das anders.
    soviel dazu.
    Geändert von Karl1000 (11.03.2015 um 15:22 Uhr)

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo Karl,
    Zitat Zitat von HannoHupmann Beitrag anzeigen
    Mechanik:
    Unser Muskel- Skelettaufbau ist hoch komplex und extrem optimiert. Er kann Energie kurzzeitig zwischen Speicher und für die nächste Bewegung verwänden. Er kann sehr gut Schockbelastungen abfedern, dämpfen und kompensieren. Der Energiespeicher ist optimal über den ganzen Körper verteilt. Ein paar Millionen Jahre Evolution haben dafür ausgereicht.
    Bisher werden humanoide Roboter mit Motoren (Rotationsantriebe) entwickelt und nicht mit "Muskeln", es ist sehr schwierig diese Antrieb bei Schockbelastungen zu dämpfen oder die Energie kurzzeitig zwischen zu speichern.
    Kurzum: Mechanisch ist der Mensch den Robotern noch weit voraus. Vielleicht wird es bald besser geignete Materialien und Antriebe geben, dann wird auch die Performanze ähnlicher zum Menschen.
    Nachzutragen wäre noch, dass der Antrieb (Muskeln) eigentlich doppelt vorhanden ist.
    Ein Muskel setzt sich aus zwei unterschiedlichen Muskelfasern zusammen:
    1. Sehr schnelle, welche aber nicht ausdauernd und auch nicht so kräftig sind.
    2. Langsame, kräftige und ausdauernde.

    Hinzu kommt noch, dass sich dieser "Antrieb" den Umständen anpassen kann. Je nachdem was man dauernd macht oder auch trainiert, passt sich das Verhältnis dieser beiden Muskelfasern über die Monate an. Im Alter gibt es dann eine generelle Verschiebung zu den langsamen Muskelfasern.
    Das Anpassen ist generell ein Nachteil der Roboter. Auch die Knochen sind nicht wirklich fix, auch diese passen sich den auftretenden Kräften an und werden dauernd optimiert. Wenn du also Gewichte heben gehst, werden die dabei belasteten Knochen mit der Zeit auch kräftiger, nicht nur die Muskeln.

    Damit ein Robi da mithalten kann, müsste man auch zwei Antriebssysteme einbauen, also noch mehr Energieverbrauch und der Robi wird noch schwerer.

    Lassen wir uns mal überraschen wie das in 20 Jahren aussieht!
    Bedenke mal, was vor 20 Jahren möglich war und was heute machbar ist.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  6. #6
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    zum Thema vor 20 Jahren, also so Mitte der 90er Jahre alo um 1995. Da gabs auch schon schnelle Pentiums die auch mit der heutigen Software kaum ausgelastet wären. Vor allem nicht auf Assemblerbasis.
    Servoantriebe gabs auch und auch Positionssensoren und Tachos. Also wäre es wohl vor 20 Jahren auch gegangen, oder täusche ich mich da?

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Karl1000 Beitrag anzeigen
    zum Thema vor 20 Jahren, also so Mitte der 90er Jahre alo um 1995. Da gabs auch schon schnelle Pentiums die auch mit der heutigen Software kaum ausgelastet wären. Vor allem nicht auf Assemblerbasis.
    Servoantriebe gabs auch und auch Positionssensoren und Tachos. Also wäre es wohl vor 20 Jahren auch gegangen, oder täusche ich mich da?
    Naja, Silizium gab's auch schon vor dem Germanium-Transistor, zudem dienten die Versuchen, welche zur Entdeckung des Transistor-Effekts führten, eigentlich dazu Feldeffekt-Transistoren herstellen.
    Patente und einzelne Muster von Schaltelementen, welche den Feldeffekt nutzen, gab es schon um die Jahrhundertwende.
    Germanium hat man auch nur genommen, weil man Silizium-Einkristalle technisch noch nicht mit der nötigen Reinheit herstellen konnte.

    Bei den Robis fehlte vor allem einiges an Verständnis für die Bewegungsabläufe. Hier hat vor allem die Bionik einen grossen Anteil an wissen geliefert. Teilweise fehlten auch brauchbare Sensoren, nur um später zu erkennen, dass es auch einfacher geht

    Beim Kamera-Autofokus ging man lange auch in die falsche Richtung. Die Idee war, dass das Auge irgendwie die Entfernung über den Winkel der beiden Augen bestimmt und so fokussiert. Stereoskopische optische Entfernungsmesser gab es damals schon seit ewigen Zeiten.
    Irgendwer fragte sich dann, wie einseitig blinde eigentlich fokussieren? Dabei entdeckte man, dass bei optimalem Fokus auch der Kontrast einen maximalen Wert hat. Hätte man alles schon viel früher haben können, an der Technik lag es damals nicht!

    Wenn Kennedy nicht die Vorgabe geliefert hätte, wäre möglicherweise bis heute noch kein Mensch auf dem Mond gewesen.

    Im technischen Museum in München steht eine Drehbank für Kanonen aus dem Mittelalter, alles aus Holz.
    Da ist schon alles vorhanden, was bei einer modernen, nicht CNC, Drehbank heute auch vorhanden ist.
    Man hätte also schon vor 500 Jahren eine moderne Drehbank aus Metall bauen können .....
    http://de.wikipedia.org/wiki/Drehmaschine#Geschichte

    Die Deutschen hätten damals als Erste die Atombombe haben können, aber man hat gar nicht in diese Richtung geforscht. Die damaligen deutschen Atomphysiker waren direkt nach dem Krieg in England, mit Rundumüberwachung, interniert. Als sie von der ersten Atombombe über Japan gehört hatten, konnten sie in etwa einer Woche die dazu nötigen Theorien entwerfen und lagen, z.B. bei der kritischen Masse, gar nicht weit neben der Realität obwohl sie das Ganze nur theoretisch angehen konnten...

    Die nötige Technik ist das eine, etwas auch umzusetzen aber etwas ganz anderes!

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  8. #8
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    Also Hond ist mit dem E0 1986 an die Öffentlichkeit getreten.
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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Größe:	51,9 KB
ID:	29949
    und die erste Asimo Gerneration gab es 2000.

    http://world.honda.com/ASIMO/history/index.html

    Dafür schlägt sich der Homosapiens doch schon ganz gut im Schöpfer spielen. Wenn man sieht was wir in 29 Jahren geschaft haben und dagegen die Zeit stellen die die Natur mit Versuch und Irrtum gebraucht hat uns hervorzubringen.
    Wenn man die gleichzeitige Entwicklung von Aktoren, Sensoren, Rechenleistung, Energiespeichern und mathematischen Grundlagen sieht, merkt man das sich erst jetzt langsam die technischen Möglichkeiten ergeben die notwendig sind. Dann ist das ja auch noch eine Geldfrage. Forschung und Entwicklung über einen so langen Zeitraum zu betreiben für etwas für das es noch gar keinen Markt gibt. Es entwickelt sich momentan ja grade mal ein Markt für Exoskelette (Hulc, Daewoo Schiffswerft) http://www.newscientist.com/article/...l#.VQE-6OFp2xM
    Wenn man sich den Zeitraum von der Zuse Z1 bis zu heutigen Smartphones ansieht, dann hat das fast 75 Jahre gedauert. Bei Robotern müssen noch ein paar mehr Techniken wie Computer und Telekommunikation konvergieren um ein Produkt zu erhalten.

    Kurzantwort: Humanoide Roboter bewegen sich im Vergleich so schlecht, weil die technische Evolution noch nicht so weit ist.
    Also ABI machen, Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik studieren in mindestens einem einen Doktor machen und mit neuen Ideen die Entwickler verstärken.

    Ach so: Hüpf Vorführung gab es grade erst als Asimo und Merkel aufeinenandetrafen.
    (Eine verkürzte Sequenz von dem hier)
    https://www.youtube.com/watch?v=Mt4qoxL3XQQ
    Geändert von i_make_it (12.03.2015 um 08:37 Uhr)

  9. #9
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    Der Markt ist(oder besser wäre) gewaltigst. Gewaltiger wohl als alles andere im Moment. Aber solange diese Kästen rein gar nix können, also nicht mal laufen, ist das alles unbrauchbar.
    Und was das Produkt anbelangt, also da fallen mir schon Haufen Sachen ein, Voraussetzung ein Androide bewegt sich wie ein Mensch.

  10. #10
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    Glaube ich nicht das der Markt gewaltig ist, beim Aibo war ich auch interessiert, aber wegen des Preises nicht bereit zu kaufen. Somit zähle ich nicht zum potentiellen Abnehmerkreis, also nicht zum Markt.
    Genau das selbe mit den Flugtickets von Virgin Galactic. Da bin ich höchst interessiert, aber die 200000$ habe ich mal nicht eben locker, also zähle ich nicht zum Markt.
    Wenn man sich die Komplexität von Asimo ansieht, und ansieht was bipedale Spielzeugroboter kosten, dann kann man schon mal ganz grob abschätzen was alleine der Materialwert und die Fertigungskosten sind. Da ist noch nichts drauf für die Amortisierung der Entwicklung und kein Gewinn für den Hersteller. Von daher ist der Markt recht klein. Auch der Nao von Aldebaran Robotics interessiert mich sehr aber die Preise sind einfach zu hoch für mich. Für einen einzigen Nao kann man sich eine gute Fräsmachine mir viel Zubehör kaufen und so eine Menge selbst bauen.
    Nimmt man kleine Maschinen, bekommt man für den Preis eines Nao eine komplette Ausstattung aus Drehbank, Fräsmaschine, Bandsäge und Schleifmaschine.

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