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question sur la robotique pour le Grand oral


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4 réponses à ce sujet

#1 IRforum

IRforum

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Posté 04 mars 2022 - 03:15

Bonjour,

 

Actuellement je suis en train de préparer mes sujets pour le Grand Oral sur les mathématiques et la NSI (Numérique et sciences informatiques).

J'ai choisis d'aborder le thème de l'Algorithmique et la programmation en abordant le sujet de la robotique.

J'aimerais savoir si les robots sont capables de modéliser leurs environnement en 3D ou si la modélisation informatique d'un environnement en 3D ne s'applique qu'aux CAO pour les humains.

 

Je compte sur votre aide, merci d'avance.

 

Cordialement.

 



#2 Mike118

Mike118

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Posté 04 mars 2022 - 06:49

Aujourd'hui il est possible de simuler un robot " CAO " dans un "univers 3D " . C'est notamment utiliser pour de l'apprentissage simulé qui contrairement à l'apprentissage réel peut se faire plus rapidement, de manière moins cher ( pas besoin de 50 robots ) sans risques de casse et de manière bien plus rapide. 
Il est ensuite possible d'appliquer le résultat simulé sur le robot réel afin de faire des actions en vrai. ( Plus ou moins facilement en fonction du reality gap pour passer de la simulation à la vrai vie ). 

De cette façon en embarquant le système de simulation directement dans le robots, il est tout à fait possible d'avoir un robot qui " Scan son environnement " "le modélise en 3D " " simule les actions qu'il va faire dans l'univers 3D reconstruit à partir de ses mesures"  et une fois que l'action à réaliser a été suffisamment simulée et validée, " réaliser l'action ". 

 


Si mon commentaire vous a plus laissez nous un avis  !  :thank_you:

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Jetez un oeil aux blogs, aux tutoriels, aux ouvrages, au robotscope  aux articles,  à la boutique  et aux différents services disponible !
En attendant qu'une bibliothèque de fichiers 3D soit mise en place n'hésitez pas à demander si vous avez besoin du fichier 3D d'un des produits de la boutique... On l'a peut être ! 
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#3 IRforum

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Posté 04 mars 2022 - 07:18

Aujourd'hui il est possible de simuler un robot " CAO " dans un "univers 3D " . C'est notamment utiliser pour de l'apprentissage simulé qui contrairement à l'apprentissage réel peut se faire plus rapidement, de manière moins cher ( pas besoin de 50 robots ) sans risques de casse et de manière bien plus rapide. 
Il est ensuite possible d'appliquer le résultat simulé sur le robot réel afin de faire des actions en vrai. ( Plus ou moins facilement en fonction du reality gap pour passer de la simulation à la vrai vie ). 

De cette façon en embarquant le système de simulation directement dans le robots, il est tout à fait possible d'avoir un robot qui " Scan son environnement " "le modélise en 3D " " simule les actions qu'il va faire dans l'univers 3D reconstruit à partir de ses mesures"  et une fois que l'action à réaliser a été suffisamment simulée et validée, " réaliser l'action ". 

 

merci pour votre réponse je vois plus clair dans la modélisation d'un environnement 3D chez le robot.

En lisant votre message j'ai pensé à quelque chose, est-ce qu'il est possible de comparer la simulation 3D d'un robot à celle d'un humain lorsqu'il imagine une action adapté a une situation précise ?



#4 Sandro

Sandro

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Posté 04 mars 2022 - 09:19

Bonjour,

pour la modélisation 3D par les robots (dans le sens perception 3D de l'environnement):

1) Oui, c'est tout à fait possible : il y a même des robots spécialisés (robots de cartographie 3D, d'inspection) qui sont spécialisés dans la production de l'environnement en 3D (par exemple des drones sont utilisés pour avoir une cartographie ultra-précise d'un chantier (voir de le suivre en temps réel), un robot d'inspection de canalisations vas fournir un modèle ultra-précis des cannalisations pour enregistrer la moindre défformation ,...). De tels robots servent souvent pour sortir un modèle 3D qui peut ensuite être utilisé pour de la visualisation 3D, de la réalité virtuelle/augmentée, pour l'utilisation dans un logiciel de CAO, ...

 

2) D'autres robots "haut de gamme" vont avoir une modélisation 3D de leur environnement pour planifier au plus précis leurs actions. Un cas d'école est les robots à pattes qui naviguent sur des tas de pierres et qui doivent choisir très précisément où placer chaque pied.

 

3) Pour une grande partie des robots, il n'est pas utile d'avoir un modèle 3D de l'environnement (complexe à exploiter et gourmand en calculs, sans compter qu'il nécessite des capteurs couteux). On se contente donc souvent de projeter toutes les informations au sol, et de découper l'espace en seulement 3 type de zones : libre (on est certain de pouvoir y circuler), occupée (il y a un obstacle : on n'en a rien à faire quel type d'obstacle, ou à quelle hauteure exactement, il suffit de savoir qu'on n'a pas le droit d'y aller), et "incertain" (tout où on n'arrive pas a savoir si on peu y aller ou pas (par exemple caché derrière un obstacle).

 

 

 

Pour la partie simulation :

comme disais Mike, on peut sans problème simuler un robot virtuel dans un univers 3D virtuel. On peut aussi simuler un univers 3D virtuel pour un robot réel (par exemple, il roule sur un parking tout platet vide, mais on simule des obstacles) ou à l'inverse, simuler un robot virtuel dans un modèle d'un environnement réel (qu'on aura construit au préalable).  Finalement, un robot réel dans un environnement réel peut tenter de simuler son futur dans une "copie" virtuelle de son environnement, de manière à évaluer une action/stratégie : par contre, on se retrouve alors très vite confronté à un manque de puissance de calcul (les simulation 3D sont très gourmandes en calcul, donc il est difficile de recommencer une simulation à tout instant)

 

 

 

En lisant votre message j'ai pensé à quelque chose, est-ce qu'il est possible de comparer la simulation 3D d'un robot à celle d'un humain lorsqu'il imagine une action adapté a une situation précise ?

Question difficile : est-ce que tu saurais expliquer comment un humain fait pour imaginer une action adaptée à une situation précise?

 

Pour un robot, il y a plein de solutions :

- solution déterministe pré-programmée : s'il y a un obstacle à moins de 30cm devant le robot : s'arrêtrer. Ou Si l'objet a saisir est en x,y,z, appliquer la fonction de positionnement inverse pour trouver les angles des articulations, puis bouger les articulations d'une manière donnée (par exemple à vitesse constante, l'une après l'autre) jusqu'à la position voule.

- solution déterminée par un problème d'optimisation numérique (éventuellement sous contraines) : par exemple (en supposant connu la carte de l'environnement), trouver le chemin le plus cours jusqu'à l'objectif

- solutions déterminées par "machine learning"

- solutions déterminées par simulation : le robot simule plein de solutions jusqu'à en trouver une qui fonctionne

-...
 


Aidez-nous à vous aider : partagez toutes les informations pertinentes : description précise du problème, contexte, schéma de câblage, liens vers la documentation des composants, votre code (ou encore mieux un code minimal reproduisant le bug), ...

Vous recevrez ainsi plus de réponses, et elles seront plus pertinentes.


#5 IRforum

IRforum

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Posté 04 mars 2022 - 11:35

Bonjour,

pour la modélisation 3D par les robots (dans le sens perception 3D de l'environnement):

1) Oui, c'est tout à fait possible : il y a même des robots spécialisés (robots de cartographie 3D, d'inspection) qui sont spécialisés dans la production de l'environnement en 3D (par exemple des drones sont utilisés pour avoir une cartographie ultra-précise d'un chantier (voir de le suivre en temps réel), un robot d'inspection de canalisations vas fournir un modèle ultra-précis des cannalisations pour enregistrer la moindre défformation ,...). De tels robots servent souvent pour sortir un modèle 3D qui peut ensuite être utilisé pour de la visualisation 3D, de la réalité virtuelle/augmentée, pour l'utilisation dans un logiciel de CAO, ...

 

2) D'autres robots "haut de gamme" vont avoir une modélisation 3D de leur environnement pour planifier au plus précis leurs actions. Un cas d'école est les robots à pattes qui naviguent sur des tas de pierres et qui doivent choisir très précisément où placer chaque pied.

 

3) Pour une grande partie des robots, il n'est pas utile d'avoir un modèle 3D de l'environnement (complexe à exploiter et gourmand en calculs, sans compter qu'il nécessite des capteurs couteux). On se contente donc souvent de projeter toutes les informations au sol, et de découper l'espace en seulement 3 type de zones : libre (on est certain de pouvoir y circuler), occupée (il y a un obstacle : on n'en a rien à faire quel type d'obstacle, ou à quelle hauteure exactement, il suffit de savoir qu'on n'a pas le droit d'y aller), et "incertain" (tout où on n'arrive pas a savoir si on peu y aller ou pas (par exemple caché derrière un obstacle).

 

 

 

Pour la partie simulation :

comme disais Mike, on peut sans problème simuler un robot virtuel dans un univers 3D virtuel. On peut aussi simuler un univers 3D virtuel pour un robot réel (par exemple, il roule sur un parking tout platet vide, mais on simule des obstacles) ou à l'inverse, simuler un robot virtuel dans un modèle d'un environnement réel (qu'on aura construit au préalable).  Finalement, un robot réel dans un environnement réel peut tenter de simuler son futur dans une "copie" virtuelle de son environnement, de manière à évaluer une action/stratégie : par contre, on se retrouve alors très vite confronté à un manque de puissance de calcul (les simulation 3D sont très gourmandes en calcul, donc il est difficile de recommencer une simulation à tout instant)

 

 

 

Question difficile : est-ce que tu saurais expliquer comment un humain fait pour imaginer une action adaptée à une situation précise?

 

Pour un robot, il y a plein de solutions :

- solution déterministe pré-programmée : s'il y a un obstacle à moins de 30cm devant le robot : s'arrêtrer. Ou Si l'objet a saisir est en x,y,z, appliquer la fonction de positionnement inverse pour trouver les angles des articulations, puis bouger les articulations d'une manière donnée (par exemple à vitesse constante, l'une après l'autre) jusqu'à la position voule.

- solution déterminée par un problème d'optimisation numérique (éventuellement sous contraines) : par exemple (en supposant connu la carte de l'environnement), trouver le chemin le plus cours jusqu'à l'objectif

- solutions déterminées par "machine learning"

- solutions déterminées par simulation : le robot simule plein de solutions jusqu'à en trouver une qui fonctionne

-...
 

Merci beaucoup pour le temps que vous avez pris pour me répondre, ça m'aide beaucoup à comprendre. En ce qui concerne la question que vous avez posé je dirais que l'humain imagine d'abord la situation puis crée différentes solutions et choisit celle qui semble être la plus adapté, si je me trompe pas j'assimilerais cette méthode à du machine learning qui trouve une solution à partir d'informations données.






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