Войти
Автономный робот, также известный как просто автобот или автобот, это робот, который выполняет поведение или задачи с высокой степенью автономности (без внешнего влияния). Автономная робототехника обычно рассматривается как подполе искусственного интеллекта, робототехники и информационной инженерии. Ранние версии были предложены и продемонстрированы автором / изобретателем Дэвидом Л. Хейзерманом.
Автономные роботы особенно востребованы в таких областях, как космический полет, домашнее хозяйство (например, уборка), отходы очистка воды, а также доставка товаров и услуг.
Некоторые современные заводские роботы являются «автономными» в строгих пределах своего непосредственного окружения. Возможно, не каждая степень свободы существует в окружающей среде, но рабочее место фабричного робота является сложным и часто может содержать хаотические, непредсказуемые переменные. Необходимо определить точную ориентацию и положение следующего объекта работы и (на более продвинутых предприятиях) даже тип объекта и требуемую задачу. Это может изменяться непредсказуемо (по крайней мере, с точки зрения робота).
Одна из важных областей исследований робототехники - дать роботу возможность справляться со своей средой, будь то на земле, под водой, в воздухе, под землей или в космосе.
Полностью автономный робот может :
Автономный робот может также учиться или получать новые знания, например, приспосабливаться к новым методам выполнения своих задач или адаптироваться к изменение окружения.
Как и другие машины, автономные роботы по-прежнему требуют регулярного обслуживания.
Первое требование для полной физической автономии - это способность робот, который позаботится о себе сам. Многие роботы с батарейным питанием, представленные сегодня на рынке, могут найти и подключиться к зарядной станции, а некоторые игрушки, такие как Sony Aibo, способны самостоятельно состыковаться для зарядки своих батарей.
Самообслуживание основано на «проприоцепции » или ощущении собственного внутреннего состояния. В примере с зарядкой аккумулятора робот может проприоцептивно сказать, что его аккумуляторы разряжаются, и затем ищет зарядное устройство. Другой распространенный проприоцептивный датчик предназначен для мониторинга тепла. Для автономной работы роботов рядом с людьми и в суровых условиях потребуется повышенная проприоцепция. Обычные проприоцептивные датчики включают тепловое, оптическое и тактильное зондирование, а также эффект Холла (электрический).
Графический интерфейс робота, показывающий напряжение батареи и другие проприоцептивные данные в правом нижнем углу. Дисплей предназначен только для информации пользователя. Автономные роботы отслеживают проприоцептивные датчики и реагируют на них без вмешательства человека, чтобы обеспечить свою безопасность и правильную работу. Экстероцепция - это распознавание вещей в окружающей среде. Автономные роботы должны иметь ряд датчиков окружающей среды, чтобы выполнять свою задачу и избегать неприятностей.
Некоторые газонокосилки-роботы адаптируют свои программы, определяя скорость, с которой растет трава, по мере необходимости, чтобы поддерживать идеально скошенный газон, а некоторые роботы-пылесосы имеют датчики грязи, которые определяют, сколько грязи собирается, и используют это информация, чтобы посоветовать им оставаться в одном районе дольше.
Следующим шагом в автономном поведении является фактическое выполнение физической задачи. Новой областью, показывающей коммерческие перспективы, являются домашние роботы, с потоком небольших роботов-пылесосов, начиная с iRobot и Electrolux в 2002 году. Хотя уровень интеллекта в этих системах невысок, они перемещайтесь по обширным территориям и пилотируйте в труднодоступных местах дома, используя контактные и бесконтактные датчики. Оба эти робота используют запатентованные алгоритмы для увеличения покрытия за счет простого случайного отскока.
Следующий уровень выполнения автономных задач требует, чтобы робот выполнял условные задачи. Например, роботы-охранники могут быть запрограммированы на обнаружение злоумышленников и реагирование определенным образом в зависимости от того, где находится злоумышленник.
Чтобы робот мог связать поведение с местом (локализация ), он должен знать, где он находится, и быть умеет перемещаться от точки к точке. Такая навигация началась с проводного наведения в 1970-х годах и в начале 2000-х годов переросла в основанную на маяках триангуляцию. Современные коммерческие роботы перемещаются автономно, зная природные особенности. Первыми коммерческими роботами, добившимися этого, были больничный робот Pyxus HelpMate и робот-охранник CyberMotion, разработанные пионерами робототехники в 1980-х годах. Изначально эти роботы использовали созданные вручную планы этажей CAD, измерения сонара и варианты отслеживания стен для навигации по зданиям. Следующее поколение, такое как MobileRobots, PatrolBot и автономное кресло-коляска, представленные в 2004 году, имеют возможность создавать свои собственные лазерные карты здания и перемещаться по открытым местам, а также по коридорам. Их система управления меняет свой путь на лету, если что-то преграждает путь.
Сначала автономная навигация была основана на планарных датчиках, таких как лазерные дальномеры, которые могут определять только на одном уровне. Самые современные системы теперь объединяют информацию от различных датчиков как для определения местоположения (положения), так и для навигации. Такие системы, как Motivity, могут полагаться на различные датчики в разных областях, в зависимости от того, какие из них предоставляют наиболее надежные данные в данный момент, и могут самостоятельно переназначать здание.
Вместо того, чтобы подниматься по лестнице, для чего требуется узкоспециализированное оборудование, большинство домашних роботов перемещаются по труднодоступным местам, управляя лифтами и электронными дверями. Благодаря таким электронным интерфейсам управления доступом роботы теперь могут свободно перемещаться по помещению. Автономный подъем по лестнице и открывание дверей вручную - темы исследований в настоящее время.
По мере того, как эти внутренние методы продолжают развиваться, роботы-пылесосы получат возможность убирать определенную комнату или весь этаж. Роботы-охранники смогут совместно окружать злоумышленников и перекрывать выходы. Эти достижения также обеспечивают сопутствующую защиту: внутренние карты роботов обычно позволяют определять «запрещенные зоны», чтобы предотвратить автономное проникновение роботов в определенные регионы.
Автономность на открытом воздухе легче всего достичь в воздухе, поскольку препятствия редки. Крылатые ракеты - довольно опасные высокоавтономные роботы. Беспилотные дроны все чаще используются для разведки. Некоторые из этих беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) способны выполнять всю свою миссию без какого-либо вмешательства человека, за исключением, возможно, посадки, когда человек вмешивается с помощью дистанционного радиоуправления. Однако некоторые дроны способны безопасно приземляться автоматически. В 2014 году было объявлено об автономном корабле - беспилотном корабле Автономный космодром, первые эксплуатационные испытания которого запланированы на декабрь 2014 года.
Автономность на открытом воздухе является наиболее сложной задачей для наземных транспортных средств из-за кому:
В автономной робототехнике есть несколько открытых проблем, которые являются специфическими для данной области, а не являются частью общего стремления к ИИ. Согласно книге Джорджа А. Бекей «Автономные роботы: от биологического вдохновения к реализации и управлению», проблемы включают такие вещи, как обеспечение того, чтобы робот мог работать правильно и не сталкивался с препятствиями автономно.
Исследователи, заинтересованные в создании настоящей искусственной жизни, озабочены не только интеллектуальным контролем, но и способностью робота находить собственные ресурсы посредством поиска пищи (ищу продукты питания, которые включают в себя энергию и запасные части).
Это связано с автономным кормлением, проблемой в рамках наук из поведенческой экологии, социальной антропологии и поведенческая экология человека ; а также робототехника, искусственный интеллект и искусственная жизнь.
Роботы Seekur и MDARS демонстрируют свои возможности автономной навигации и безопасности на авиабазе Робот Seekur был первым коммерчески доступным роботом, продемонстрировавшим возможности MDARS для общего использования в аэропортах, коммунальных предприятиях, исправительных учреждениях и Службе национальной безопасности.
Марсоходы MER-A и MER-B ( теперь известные как марсоход Spirit и марсоход Opportunity ) могут определять положение солнца и прокладывать собственные маршруты к пунктам назначения на лету с помощью:
Планируемый вездеход ESA, ExoMars Rover, способен осуществлять относительную локализацию на основе зрения и абсолютную локализацию для автономной навигации по безопасным и эффективным траекториям к целям за счет:
Во время финального испытания NASA Sample Return Robot Centennial Challenge в 2016 году марсоход под названием Cataglyphis успешно продемонстрировал полную автономная навигация, принятие решений и возможности обнаружения, извлечения и возврата образцов. Марсоход полагался на сочетание измерений от инерциальных датчиков, колесных энкодеров, лидара и камеры для навигации и картографии, вместо использования GPS или магнитометров. За 2 часа испытания Cataglyphis преодолел 2,6 км и вернул пять различных образцов в исходное положение.
DARPA Grand Challenge и DARPA Urban Challenge стимулировали развитие еще более автономных возможностей для наземных транспортных средств, в то время как эта цель была продемонстрирована для воздушных роботов с 1990 года. в рамках международного конкурса AUVSI по авиационной робототехнике.
В период с 2013 по 2017 год Total SA провела ARGOS Challenge по разработке первого автономного робота для добычи нефти и газа. места. Роботам приходилось сталкиваться с неблагоприятными внешними условиями, такими как дождь, ветер и экстремальные температуры.
Робот для доставки еды Робот для доставки - это автономный робот, используемый для доставки товаров.
Строительные роботы используются непосредственно на строительных площадках и выполняют такие работы, как строительство, погрузочно-разгрузочные работы, землеройные работы и наблюдение.
Многие компании внедряют робототехнику на этапах от НИОКР до полностью коммерциализированных.
Мобильные роботы для исследований и обучения в основном используются на этапе создания прототипов в процессе создания полномасштабных роботов. Это уменьшенные версии больших роботов с такими же типами датчиков, кинематикой и программным стеком (например, ROS). Они часто расширяемы и предоставляют удобный интерфейс программирования и инструменты разработки. Наряду с полномасштабным прототипированием роботов они также используются для образования, особенно на университетском уровне, где создается все больше и больше лабораторий по программированию автономных транспортных средств. Вот некоторые из популярных исследовательских и образовательных роботов:
В марте 2016 года в Вашингтоне, округ Колумбия, был внесен законопроект, разрешающий пилотные поставки наземных роботов.. Программа должна была проходить с 15 сентября до конца декабря 2017 года. Роботы были ограничены весом в 50 фунтов без груза и максимальной скоростью 10 миль в час. В случае остановки движения робота из-за неисправности компания должна была убрать его с улиц в течение 24 часов. Одновременно в каждой компании разрешалось тестировать только 5 роботов. Версия Закона о личных устройствах доставки от 2017 года находилась на рассмотрении по состоянию на март 2017 года.
В феврале 2017 года законопроект был принят в штате США Вирджиния через законопроект Палаты представителей HB2016. и законопроект Сената SB1207, который позволит автономным роботам-доставщикам перемещаться по тротуарам и переходам по всему штату, начиная с 1 июля 2017 года. Роботы будут ограничены максимальной скоростью 10 миль в час и максимальным весом 50 фунтов. В штатах Айдахо и Флорида также ведутся разговоры о принятии аналогичного законодательного органа.
Обсуждалось, что роботы с характеристиками, аналогичными характеристикам недействительных вагонов (например, максимум 10 миль в час, ограниченное время автономной работы) могут быть обходным путем для определенные классы приложений. Если бы робот был достаточно умным и мог перезаряжаться с помощью существующей инфраструктуры зарядки электромобилей (EV), ему потребовался бы только минимальный контроль, и одной руки с низкой подвижностью могло бы быть достаточно для включения этой функции, если бы его визуальные системы имели достаточное разрешение.
В ноябре 2017 года Наблюдательный совет Сан-Франциско объявил, что компаниям потребуется получить разрешение города, чтобы тестировать этих роботов. Кроме того, роботам для доставки по тротуару было запрещено осуществлять доставку, не связанную с исследованиями.
СМИ, связанные с Автономными роботами на Викискладе
