Robot mobilny - Mobile robot
Ruchomego robota , jest robotem , który jest zdolny do przemieszczania się w otaczającym (poruszania). Robotyka mobilna jest zwykle uważana za poddziedzinę robotyki i inżynierii informacyjnej .
Roboty mobilne mają możliwość poruszania się w swoim otoczeniu i nie są przymocowane do jednej fizycznej lokalizacji. Roboty mobilne mogą być „autonomiczne” (AMR - autonomiczny robot mobilny ), co oznacza, że są w stanie poruszać się w niekontrolowanym środowisku bez konieczności stosowania fizycznych lub elektromechanicznych urządzeń naprowadzających. Alternatywnie roboty mobilne mogą polegać na urządzeniach naprowadzających, które pozwalają im podróżować po wcześniej określonej trasie nawigacyjnej w stosunkowo kontrolowanej przestrzeni. Natomiast roboty przemysłowe są zwykle mniej więcej stacjonarne, składające się z ramienia przegubowego (manipulatora wieloprzegubowego) i zespołu chwytaka (lub efektora końcowego ), przymocowanych do nieruchomej powierzchni. Ramię przegubowe sterowane jest siłownikiem liniowym lub serwomotorem lub silnikiem krokowym.
Roboty mobilne stały się coraz bardziej powszechne w środowiskach komercyjnych i przemysłowych. Szpitale od wielu lat wykorzystują autonomiczne roboty mobilne do przenoszenia materiałów. W magazynach zainstalowano mobilne systemy robotyczne, które efektywnie przenoszą materiały z półek magazynowych do stref realizacji zamówień. Roboty mobilne są również głównym przedmiotem bieżących badań i prawie każda większa uczelnia ma jedno lub więcej laboratoriów, które koncentrują się na badaniach nad robotami mobilnymi. Roboty mobilne można znaleźć również w środowiskach przemysłowych, wojskowych i bezpieczeństwa.
Komponenty robota mobilnego to sterownik, czujniki, siłowniki i układ zasilania. Kontrolerem jest zazwyczaj mikroprocesor, wbudowany mikrokontroler lub komputer osobisty (PC). Zastosowane czujniki zależą od wymagań robota. Wymagania mogą dotyczyć martwego liczenia , wykrywania dotyku i bliskości , zakresu triangulacji, unikania kolizji, lokalizacji pozycji i innych specyficznych zastosowań. Siłowniki zwykle odnoszą się do silników, które poruszają robota, mogą być kołowe lub na nogach. Do zasilania robota mobilnego zwykle używamy zasilacza DC (czyli akumulatora) zamiast AC.
Klasyfikacja
Roboty mobilne można klasyfikować według:
- Środowisko, w którym podróżują:
- Roboty lądowe lub domowe są zwykle określane jako bezzałogowe pojazdy naziemne (UGV). Najczęściej są to roboty kołowe lub gąsienicowe, ale obejmują również roboty na nogach z dwoma lub więcej nogami ( humanoidalne lub przypominające zwierzęta lub owady).
- Roboty dostawcze i transportowe mogą przenosić materiały i zapasy w środowisku pracy
- Roboty powietrzne są zwykle określane jako bezzałogowe statki powietrzne (UAV)
- Roboty podwodne są zwykle nazywane autonomicznymi pojazdami podwodnymi (AUV)
- Roboty Polar, zaprojektowane do poruszania się po oblodzonych, wypełnionych szczelinami środowiskach
- Urządzenie, którego używają do poruszania się, to głównie:
- Nogami robota : ludzki jak nogi (tj android ) lub pochodzenia zwierzęcego takich jak nogi .
- Robot kołowy .
- Utwory .
Istnieje wiele rodzajów nawigacji robotów mobilnych :
Ręczne zdalne lub zdalne
Robot sterowany ręcznie zdalnie jest całkowicie kontrolowany przez kierowcę za pomocą joysticka lub innego urządzenia sterującego. Urządzenie może być podłączone bezpośrednio do robota, może być joystickiem bezprzewodowym lub może być akcesorium do bezprzewodowego komputera lub innego kontrolera. Robot z funkcją teleoperacji jest zwykle używany do utrzymywania operatora z dala od niebezpieczeństw. Przykładami ręcznych robotów zdalnych są ANATROLLER ARI-100 i ARI-50 firmy Robotics Design, Talon firmy Foster-Miller, PackBot firmy iRobot oraz MK-705 Roosterbot firmy KumoTek.
Strzeżony teleop
Strzeżony robot teleoptyczny potrafi wykrywać i omijać przeszkody, ale poza tym będzie poruszał się tak samo, jak robot z ręcznym teleopem. Niewiele robotów mobilnych oferuje tylko strzeżony teleoperator. (Patrz poniżej Przesuwanie Autonomii.)
Samochód podążający za linią
Niektóre z pierwszych Automated Guided Vehicles (AGV) podążały za robotami mobilnymi. Mogą podążać za wizualną linią namalowaną lub osadzoną w podłodze lub suficie lub przewodem elektrycznym w podłodze. Większość z tych robotów obsługiwała prosty algorytm „utrzymaj linię w czujniku środkowym”. Nie mogli omijać przeszkód; po prostu zatrzymali się i czekali, kiedy coś zablokowało im drogę. Wiele przykładów takich pojazdów jest nadal sprzedawanych przez Transbotics, FMC, Egemin, HK Systems i wiele innych firm. Tego typu roboty są nadal bardzo popularne w dobrze znanych społecznościach robotycznych jako pierwszy krok w kierunku poznania zakamarków robotyki.
Autonomicznie randomizowany robot
Autonomiczne roboty o losowym ruchu zasadniczo odbijają się od ścian, niezależnie od tego, czy te ściany są wyczuwane.
Robot sterowany autonomicznie
Autonomicznie sterowany robot wie przynajmniej część informacji o tym, gdzie się znajduje i jak osiągać różne cele i/lub punkty na drodze. „ Lokalizacja ” lub wiedza o jego bieżącej lokalizacji jest obliczana za pomocą jednego lub więcej środków, przy użyciu czujników, takich jak kodery silników, systemy wizyjne, stereopsis , lasery i globalne systemy pozycjonowania. Systemy pozycjonowania często wykorzystują triangulację, pozycję względną i/lub lokalizację Monte-Carlo/Markov, aby określić położenie i orientację platformy, z której może zaplanować ścieżkę do następnego punktu lub celu. Może gromadzić odczyty czujników, które są oznaczone czasem i lokalizacją. Takie roboty są często częścią bezprzewodowej sieci korporacyjnej połączonej z innymi systemami wykrywania i sterowania w budynku. Na przykład robot bezpieczeństwa PatrolBot reaguje na alarmy, obsługuje windy i powiadamia centrum dowodzenia o wystąpieniu incydentu. Inne roboty sterowane autonomicznie to SpeciMinder i roboty dostawcze TUG dla szpitala.
Przesuwna autonomia
Bardziej wydajne roboty łączą wiele poziomów nawigacji w ramach systemu zwanego autonomią ślizgową. Większość autonomicznie sterowanych robotów, takich jak robot szpitalny HelpMate, oferuje również tryb ręczny, który umożliwia sterowanie robotem przez człowieka. System operacyjny robota autonomicznego Motivity, który jest używany w robotach ADAM, PatrolBot, SpeciMinder, MapperBot i wielu innych robotach, oferuje pełną autonomię przesuwu, od trybu ręcznego, przez strzeżony, po autonomiczny.
Historia
Data | Rozwój |
---|---|
1939–1945 | Podczas II wojny światowej w wyniku postępu technicznego w wielu stosunkowo nowych dziedzinach badawczych, takich jak informatyka i cybernetyka, pojawiły się pierwsze roboty mobilne . Były to głównie latające bomby. Przykładami są inteligentne bomby, które detonują tylko w określonym zasięgu celu, zastosowanie systemów naprowadzania i kontroli radarowej. W V1 i V2 rakiety miał surowy „autopilota” i automatyczne systemy detonacji. Były poprzednikami nowoczesnych pocisków manewrujących . |
1948-1949 | W. Gray Walter buduje Elmer i Elsie , dwa autonomiczne roboty o nazwie Machina Speculatrix, ponieważ te roboty lubiły eksplorować swoje środowisko. Elmer i Elsie byli wyposażeni w czujnik światła. Gdyby znaleźli źródło światła, poruszaliby się w jego kierunku, unikając lub przesuwając przeszkody na swojej drodze. Roboty te pokazały, że złożone zachowanie może wynikać z prostego projektu. Elmer i Elsie mieli tylko odpowiedniki dwóch komórek nerwowych. |
1961-1963 | Uniwersytet Johnsa Hopkinsa opracowuje „ Bestię ”. Bestia używała sonaru do poruszania się. Kiedy jego baterie się wyczerpią, znajdzie gniazdko i się podłączy. |
1969 | Mowbot był pierwszym robotem, który automatycznie kosił trawnik. |
1970 | Zwolennik linii Stanford Cart był mobilnym robotem, który był w stanie podążać za białą linią, używając kamery, aby zobaczyć. Obliczenia dokonywane były przez radio połączone z dużym komputerem typu mainframe . Mniej więcej w tym samym czasie (1966-1972) Stanford Research Institute buduje i prowadzi badania nad robotem Shakey , robotem nazwanym od jego szarpliwego ruchu. Shakey miał kamerę , dalmierz , czujniki uderzeniowe i łącze radiowe. Shakey był pierwszym robotem, który mógł wnioskować o swoich działaniach. Oznacza to, że Shakey mógłby otrzymać bardzo ogólne polecenia, a robot wymyśliłby kroki niezbędne do wykonania danego zadania. Związek Radziecki bada powierzchnię Księżyca za pomocą Lunokhod 1 , łazika księżycowego. |
1976 | W swoim programie Viking NASA wysyła dwa bezzałogowego statku kosmicznego na Marsa . |
1980 | Rośnie zainteresowanie opinii publicznej robotami, co skutkuje robotami, które można kupić do użytku domowego. Roboty te służyły celom rozrywkowym lub edukacyjnym. Przykładami są RB5X , który istnieje do dziś i seria HERO . Wózek Stanford jest teraz w stanie poruszać się po torach przeszkód i tworzyć mapy swojego otoczenia. |
Początek lat 80. | Zespół Ernsta Dickmannsa z Uniwersytetu Bundeswehr w Monachium buduje pierwsze samochody-roboty, poruszające się z prędkością do 55 mil na godzinę po pustych ulicach. |
1983 | Stevo Bozinovski i Mihail Sestakov sterują robotem mobilnym poprzez programowanie równoległe, wykorzystując system wielozadaniowy komputera IBM Series/1. |
1986 | Stevo Bozinovski i Gjorgi Gruevski sterują kołowym robotem za pomocą poleceń głosowych. Projekt był wspierany przez Macedońskie Stowarzyszenie Działalności Naukowej. |
1987 | Hughes Research Laboratories demonstruje pierwszą mapę terenową i autonomiczną pracę pojazdu zrobotyzowanego opartą na czujnikach. |
1988 | Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov i Liljana Bozinovska sterują robotem mobilnym za pomocą sygnałów EEG. |
1989 | Stevo Bozinovski i jego zespół sterują robotem mobilnym za pomocą sygnałów EOG. |
1989 | Mark Tilden wymyśla robotykę BEAM . |
1990 | Joseph Engelberger , ojciec przemysłowego ramienia robota, współpracuje z kolegami nad zaprojektowaniem pierwszych dostępnych na rynku autonomicznych mobilnych robotów szpitalnych, sprzedawanych przez Helpmate. Departament Obrony USA finansuje projekt MDARS-I, oparty na wewnętrznym robocie bezpieczeństwa Cybermotion. |
1991 | Edo. Franzi , André Guignard i Francesco Mondada opracowali Khepera , autonomicznego małego robota mobilnego przeznaczonego do działań badawczych. Projekt był wspierany przez laboratorium LAMI-EPFL. |
1993-1994 | Dante I i Dante II zostały opracowane przez Carnegie Mellon University. Oba były chodzącymi robotami używanymi do eksploracji żywych wulkanów. |
1994 | Z gośćmi na pokładzie, bliźniacze roboty VaMP i VITA-2 firmy Daimler-Benz i Ernst Dickmanns z UniBwM pokonują ponad tysiąc kilometrów po trzypasmowej autostradzie w Paryżu w standardowym ruchu o dużym natężeniu ruchu z prędkością do 130 km/h. Demonstrują autonomiczną jazdę na wolnych pasach, jazdę w konwoju i zmiany pasów w lewo i w prawo z autonomicznym mijaniem innych samochodów. |
1995 | Półautonomiczny ALVINN kierował samochodem od wybrzeża do wybrzeża pod kontrolą komputera przez prawie 50 z 2850 mil. Jednak przepustnica i hamulce były kontrolowane przez kierowcę. |
1995 | W tym samym roku jeden z robotów Ernsta Dickmannsa (z przepustnicą i hamulcami sterowanymi przez robota) przejechał ponad 1000 mil z Monachium do Kopenhagi i z powrotem, w ruchu ulicznym, z prędkością do 120 mil na godzinę, od czasu do czasu wykonując manewry, aby wyprzedzić inne samochody ( tylko w kilku krytycznych sytuacjach przejął kontrolę kierowca bezpieczeństwa). Aktywne widzenie zostało wykorzystane do radzenia sobie z szybko zmieniającymi się scenami ulicznymi. |
1995 | Programowalny robot mobilny Pioneera staje się dostępny na rynku w przystępnej cenie, umożliwiając powszechny wzrost badań w dziedzinie robotyki i studiów uniwersyteckich w ciągu następnej dekady, ponieważ robotyka mobilna stanie się standardową częścią uniwersyteckiego programu nauczania. |
1996 | Cyberclean Systems [4] opracowuje pierwszego w pełni autonomicznego robota odkurzającego, który samoczynnie ładuje się, obsługuje windy i odkurza korytarze bez interwencji człowieka. |
1996-1997 | NASA wysyła Mars Pathfinder z łazika Sojourner na Marsie . Łazik bada powierzchnię, kierowany z ziemi . Sojourner został wyposażony w system unikania zagrożeń. Umożliwiło to Sojournerowi samodzielne odnalezienie drogi w nieznanym marsjańskim terenie. |
1999 | Sony przedstawia Aibo , robota-psa, który potrafi widzieć, chodzić i wchodzić w interakcję z otoczeniem. Wprowadzenie na rynek zdalnie sterowanego wojskowego robota mobilnego PackBot . |
2001 | Rozpoczęcie projektu Swarm-bots. Boty roju przypominają kolonie owadów. Zazwyczaj składają się z dużej liczby pojedynczych, prostych robotów , które mogą ze sobą współdziałać i wspólnie wykonywać złożone zadania. [5] |
2002 | Pojawia się Roomba , domowy autonomiczny robot mobilny, który czyści podłogę. |
2002 | Nevena Bozinovska, Gjorgi Jovancevski i Stevo Bozinovski przeprowadzili internetowe sterowanie robotami na zajęciach z robotyki na odległość. Robot mobilny w Stanach Zjednoczonych, South Carolina State University, był kontrolowany przez studentów z Europy, Sts. Cyryla i Metodego. |
2003 | Axxon Robotics kupuje firmę Intellibot , producenta linii robotów komercyjnych, które szorują, odkurzają i zamiatają podłogi w szpitalach, biurowcach i innych budynkach komercyjnych. Roboty do pielęgnacji podłóg firmy Intellibot Robotics LLC działają całkowicie autonomicznie, mapując swoje otoczenie i wykorzystując szereg czujników do nawigacji i omijania przeszkód. |
2004 |
Robosapien , biomorficzny robot-zabawka zaprojektowany przez Marka Tildena jest dostępny na rynku. W „ Projekcie Centibots ” 100 autonomicznych robotów pracuje wspólnie nad stworzeniem mapy nieznanego środowiska i szukaniem w nim obiektów. W pierwszym konkursie DARPA Grand Challenge na pustynnym torze rywalizują ze sobą w pełni autonomiczne pojazdy. |
2005 | Boston Dynamics tworzy czworonożnego robota przeznaczonego do przenoszenia ciężkich ładunków w terenie zbyt trudnym dla pojazdów. |
2006 | Sony przestaje produkować Aibo i HelpMate, ale tańszy, konfigurowalny, autonomiczny system robota usługowego PatrolBot staje się dostępny, ponieważ roboty mobilne kontynuują walkę o rentowność komercyjną. Departament Obrony USA porzuca projekt MDARS-I, ale finansuje MDARS-E, autonomicznego robota polowego. TALON-Sword, pierwszy komercyjnie dostępny robot z granatnikiem i innymi zintegrowanymi opcjami uzbrojenia, zostaje wprowadzony na rynek. Asimo Hondy uczy się biegać i wchodzić po schodach. |
2007 | W DARPA Urban Grand Challenge sześć pojazdów autonomicznie pokonuje złożoną trasę z udziałem pojazdów załogowych i przeszkód. Roboty Kiva Systems rozprzestrzeniają się w operacjach dystrybucyjnych; te zautomatyzowane regały sortują się według popularności ich zawartości. Holownik staje się popularnym narzędziem szpitali do przenoszenia dużych szaf z zapasami z miejsca na miejsce, podczas gdy Speci-Minder [6] z Motivity zaczyna przenosić próbki krwi i innych pacjentów ze stanowisk pielęgniarek do różnych laboratoriów. Seekur, pierwszy powszechnie dostępny, niewojskowy robot serwisowy do użytku na zewnątrz, ciągnie przez parking 3-tonowy pojazd, autonomicznie jeździ wewnątrz budynku i zaczyna uczyć się, jak poruszać się na zewnątrz. Tymczasem PatrolBot uczy się podążać za ludźmi i wykrywać uchylone drzwi . |
2008 | Firma Boston Dynamics opublikowała nagranie wideo przedstawiające BigDoga nowej generacji, który jest w stanie chodzić po oblodzonym terenie i odzyskiwać równowagę po kopnięciu z boku. |
2010 | W ramach Multi Autonomous Ground-robotic International Challenge zespoły autonomicznych pojazdów mapują duże, dynamiczne środowisko miejskie, identyfikują i śledzą ludzi oraz unikają wrogich obiektów. |
2016 | Ścieżka po autonomicznego robota mobilnego z wykorzystaniem pasywnych znaczników RFID to nowa metoda, aby podążać ścieżką przy użyciu znaczników RFID. Udowodniono, że robot zawsze dociera do celu tak blisko, jak błąd pomiaru odległości, nawet jeśli pomiary odległości i kąta nie są dokładne. Jest również w stanie wybrać właściwą ścieżkę spośród wielu ścieżek. |
2016 | Multi-Function Agile Zdalnie sterowany robot (MARCbot) jest po raz pierwszy użyty przez amerykańskiego policji zabić snajpera, który zabił 5 policjantów w Dallas , w Teksasie , która budzi wątpliwości etyczne dotyczące wykorzystania dronów i robotów przez policję jako instrumentów śmiertelnej siły wobec sprawcy.
Podczas NASA Sample Return Robot Centennial Challenge łazik o nazwie Cataglyphis z powodzeniem zademonstrował autonomiczną nawigację, podejmowanie decyzji oraz wykrywanie, pobieranie i zwrot próbek. |
2017 | W ramach ARGOS Challenge roboty są opracowywane do pracy w ekstremalnych warunkach na morskich instalacjach naftowych i gazowych. |
rover Rover (eksploracja kosmosu)
Zobacz też
- Mrówka robot
- Robot autonomiczny
- Autonomiczny pojazd podwodny
- Program LAGR DARPA
- Robot domowy
- Robot humanoidalny
- Robot sześcionogowy
- Robot przemysłowy
- Justin (robot)
- Listy typów robotów
- Mobilne roboty przemysłowe
- Mobilny manipulator
- Mobilna sieć czujników bezprzewodowych
- Robot osobisty
- Robot
- Zestaw robota
- Ramię robota
- Mapowanie robotów
- Kinematyka robota
- Rover (eksploracja kosmosu)
- Robot transportowy
- Wszechobecny robot
- Bezzałogowy statek powietrzny
- Wi-Fi
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Samouczek robota Line Follower ze schematem obwodu
- Samouczek dotyczący czujników i algorytmów śledzenia linii
- Laboratorium BioRobotics, Badania w Robotyce Mobilnej i Interakcji Człowiek-Robot
- Wydział Produkcji na Uniwersytecie Aalborg w Danii, Badania w Robotyce Mobilnej i Manipulacji
- Serwis dla entuzjastów robotyki mobilnej
- Robot mobilny MURVV