Wykrywanie zrobotyzowane - Robotic sensing

Wykrywanie robotów to podobszar robotyki, którego celem jest zapewnienie robotom możliwości wykrywania . Detekcja robotyczna głównie daje robotom zdolność widzenia, dotykania, słyszenia i poruszania się oraz wykorzystuje algorytmy, które wymagają informacji zwrotnych z otoczenia.

Wizja

metoda

System wykrywania wizualnego może być oparty na wszystkim, od tradycyjnej kamery , sonaru i lasera po nową technologię identyfikacji radiowej (RFID), która przesyła sygnały radiowe do znacznika na przedmiocie, który wysyła kod identyfikacyjny. Wszystkie cztery metody mają na celu trzy procedury — sensację, estymację i dopasowanie.

Przetwarzanie obrazu

Jakość obrazu jest ważna w zastosowaniach wymagających doskonałego widzenia zrobotyzowanego. Algorytm oparty na transformacji falkowej do łączenia obrazów o różnych widmach i różnych ogniskach poprawia jakość obrazu. Roboty mogą zbierać dokładniejsze informacje z uzyskanego ulepszonego obrazu.

Stosowanie

Czujniki wizualne pomagają robotom identyfikować otoczenie i podejmować odpowiednie działania. Roboty analizują obraz najbliższego otoczenia zaimportowany z czujnika wizualnego. Wynik jest porównywany z idealnym obrazem pośrednim lub końcowym, dzięki czemu można określić odpowiedni ruch, aby osiągnąć cel pośredni lub końcowy.

Dotykać

Przetwarzanie sygnałów

Sygnały sensoryczne dotyku mogą być generowane przez własne ruchy robota. Ważne jest, aby zidentyfikować tylko zewnętrzne sygnały dotykowe dla dokładnych operacji. Poprzednie rozwiązania wykorzystywały filtr Wienera , który opiera się na wcześniejszej znajomości statystyk sygnałów, które z założenia są stacjonarne. Najnowsze rozwiązanie stosuje filtr adaptacyjny do logiki robota. Umożliwia robotowi przewidywanie wynikowych sygnałów czujników jego wewnętrznych ruchów, odsiewając te fałszywe sygnały. Nowa metoda usprawnia wykrywanie kontaktu i ogranicza fałszywą interpretację.

Stosowanie

Wzorce dotykowe umożliwiają robotom interpretowanie ludzkich emocji w aplikacjach interaktywnych. Cztery mierzalne cechy — siła , czas kontaktu, powtórzenie i zmiana obszaru kontaktu — mogą skutecznie kategoryzować wzorce dotyku za pomocą czasowego klasyfikatora drzewa decyzyjnego, aby uwzględnić opóźnienie i powiązać je z ludzkimi emocjami z dokładnością do 83%. Indeks spójności jest stosowany na końcu w celu oceny poziomu ufności systemu, aby zapobiec niespójnym reakcjom.

Roboty wykorzystują sygnały dotykowe do mapowania profilu powierzchni w nieprzyjaznym środowisku, takim jak wodociąg. Tradycyjnie w robocie zaprogramowano z góry określoną ścieżkę. Obecnie, dzięki integracji czujników dotykowych , roboty najpierw pozyskują losowy punkt danych; algorytm robota określi następnie idealną pozycję następnego pomiaru zgodnie z zestawem predefiniowanych prymitywów geometrycznych. Poprawia to wydajność o 42%.

W ostatnich latach używanie dotyku jako bodźca do interakcji było przedmiotem wielu badań. W 2010 roku zbudowano pieczęć robota PARO, która reaguje na wiele bodźców pochodzących z interakcji człowieka, w tym na dotyk. Korzyści terapeutyczne takiej interakcji człowiek-robot są nadal badane, ale przyniosły bardzo pozytywne wyniki.

Przesłuchanie

Przetwarzanie sygnałów

Dokładne czujniki dźwięku wymagają niskiego wkładu wewnętrznego szumu. Tradycyjnie czujniki audio łączą matryce akustyczne i mikrofony w celu zmniejszenia poziomu hałasu wewnętrznego. Najnowsze rozwiązania łączą także urządzenia piezoelektryczne . Te pasywne urządzenia wykorzystują efekt piezoelektryczny do przekształcania siły w napięcie , aby wyeliminować drgania powodujące wewnętrzny szum. Średnio można zredukować hałas wewnętrzny do około 7 dB .

Roboty mogą interpretować błądzący hałas jako instrukcje głosowe. Obecny wykrywanie aktywności głosowej System (VAD) wykorzystuje skomplikowany widmo koło ciężkości metody (CSCC) i maksymalną (SNR), stosunek sygnału do szumu beamformer . Ponieważ ludzie zwykle patrzą na swoich partnerów podczas prowadzenia rozmów, system VAD z dwoma mikrofonami umożliwia robotowi zlokalizowanie mowy instruktażowej poprzez porównanie siły sygnału dwóch mikrofonów. Obecny system jest w stanie poradzić sobie z hałasem tła generowanym przez telewizory i urządzenia nagłaśniające dochodzące z boku.

Stosowanie

Roboty potrafią postrzegać emocje poprzez sposób, w jaki mówimy. Do scharakteryzowania emocji zwykle używa się cech akustycznych i językowych . Połączenie siedmiu funkcji akustycznych i czterech funkcji językowych poprawia wydajność rozpoznawania w porównaniu z użyciem tylko jednego zestawu funkcji.

Cecha akustyczna

Cecha językowa

Ruch

Stosowanie

Zautomatyzowane roboty wymagają systemu naprowadzania, aby określić idealną ścieżkę do wykonania swojego zadania. Jednak w skali molekularnej nanorobotom brakuje takiego systemu naprowadzania, ponieważ poszczególne cząsteczki nie mogą przechowywać złożonych ruchów i programów. Dlatego jedynym sposobem na uzyskanie ruchu w takim środowisku jest zastąpienie czujników reakcjami chemicznymi. Obecnie pająk molekularny, który ma jedną cząsteczkę streptawidyny jako obojętne ciało i trzy katalityczne nogi, jest w stanie rozpocząć, podążać, obracać się i zatrzymywać, gdy natknie się na różne origami DNA . Nanoroboty oparte na DNA mogą poruszać się w zakresie ponad 100 nm z prędkością 3 nm/min.

W operacji TSI , która jest skutecznym sposobem identyfikacji guzów i potencjalnie raka poprzez pomiar rozłożonego ciśnienia na powierzchni styku czujnika, nadmierna siła może spowodować uszkodzenie i doprowadzić do zniszczenia tkanki. Zastosowanie sterowania zrobotyzowanego w celu określenia idealnej ścieżki działania może zmniejszyć maksymalne siły o 35% i uzyskać 50% wzrost dokładności w porównaniu z ludzkimi lekarzami.

Występ

Wydajna eksploracja za pomocą robotów oszczędza czas i zasoby. Efektywność mierzy się optymalnością i konkurencyjnością. Optymalna eksploracja granic jest możliwa tylko wtedy, gdy robot ma kwadratowy obszar wykrywania, zaczyna od granicy i używa metryki Manhattan . W skomplikowanych geometriach i ustawieniach kwadratowy obszar wykrywania jest bardziej wydajny i może osiągnąć lepszą konkurencyjność niezależnie od metryki i punktu początkowego.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne