Mobilní robot - Mobile robot - Wikipedia

"Mobot" přeadresuje tady. Pro vítěznou pózu dálkového běžce Mo Farah viz Mo Farah § „Mobot“.

A mobilní robot, je robot který je schopen se pohybovat v okolí (lokomoce). Mobilní robotika je obvykle považována za podpole robotika a informační inženýrství.[1]

Špionážní robot je příkladem mobilního robota schopného pohybu v daném prostředí.[2]

Mobilní roboti mají schopnost pohybovat se ve svém prostředí a nejsou fixováni na jedno fyzické místo. Mobilní roboti mohou být „autonomní“ (AMR - autonomní mobilní robot ), což znamená, že jsou schopni navigovat v nekontrolovaném prostředí bez potřeby fyzických nebo elektromechanických naváděcích zařízení. Alternativně se mobilní roboti mohou spolehnout na naváděcí zařízení, která jim umožňují cestovat po předem definované navigační trase v relativně kontrolovaném prostoru (AGV - autonomní vedené vozidlo). Naproti tomu průmyslové roboty jsou obvykle víceméně stacionární, skládající se z a kloubová paže (multi-linked manipulator) a chapadlo montáž (nebo koncový efektor ), připevněný k pevnému povrchu.

Mobilní roboty se staly běžnější v komerčních a průmyslových podmínkách. Nemocnice již mnoho let používají k pohybu materiálů autonomní mobilní roboty. Sklady mají nainstalované mobilní robotické systémy, které umožňují efektivní přesun materiálu z regálů skladování do zón plnění objednávek. Mobilní roboti jsou také hlavním zaměřením současného výzkumu a téměř každá velká univerzita má jednu nebo více laboratoří zaměřených na výzkum mobilních robotů.[3] Mobilní roboty se nacházejí také v průmyslových, válečný a nastavení zabezpečení.

Komponenty mobilního robota jsou řadič, senzory, akční členy a energetický systém. Regulátor je obvykle mikroprocesor, vestavěný mikrokontrolér nebo osobní počítač (PC). Použité senzory jsou závislé na požadavcích robota. Požadavky mohou být mrtvé počítání, taktilní a snímání blízkosti, rozsah triangulace, zabránění kolizím, umístění polohy a další specifické aplikace.[4] Pohony obvykle označují motory, které pohybují robotem, na kolečkách nebo na nohou. K napájení mobilního robota obvykle používáme místo střídavého proudu stejnosměrné napájení (což je baterie).

Klasifikace

Mobilní roboty lze klasifikovat podle:

Navigace mobilních robotů

Existuje mnoho druhů navigace mobilních robotů:

Ruční dálkové ovládání nebo dálkové ovládání

A ručně teleoperoval robot je zcela pod kontrolou řidiče pomocí joysticku nebo jiného ovládacího zařízení. Zařízení může být připojeno přímo k robotu, může to být bezdrátový joystick nebo může být doplňkem bezdrátového počítače nebo jiného ovladače. Teleobjektovaný robot se obvykle používá k tomu, aby operátor nebyl v nebezpečí. Mezi příklady ručních vzdálených robotů patří Robotický design ANATROLLER ARI-100 a ARI-50, Foster-Miller's Talon, iRobot PackBot a Roosterbot MK-705 od společnosti KumoTek.

Hlídané dálkové ovládání

Hlídaný teleoperační robot má schopnost vnímat překážky a vyhýbat se jim, ale jinak se bude pohybovat jako řízený, jako robot s manuální teleoperací. Jen málo mobilních robotů nabízí pouze střeženou tele-op. (Viz Posuvná autonomie níže.)

Auto sledující linku

Některá z prvních automatizovaných řízených vozidel (AGV) sledovala mobilní roboty. Mohou sledovat vizuální čáru namalovanou nebo zapuštěnou do podlahy nebo stropu nebo elektrický vodič v podlaze. Většina z těchto robotů ovládala jednoduchý algoritmus „udržujte linku ve středovém senzoru“. Nemohli obejít překážky; jen se zastavili a čekali, až jim něco zablokuje cestu. Mnoho příkladů takových vozidel stále prodává společnost Transbotika, FMC, Egemin, HK Systems a mnoho dalších společností. Tyto typy robotů jsou ve všeobecně známých robotických společnostech stále velmi populární jako první krok k poznávání zákoutí a zákoutí robotiky.

Autonomně randomizovaný robot

Autonomní roboti s náhodným pohybem se v podstatě odrážejí od stěn, ať už jsou tyto stěny snímány.

Autonomně vedený robot

Vývojáři robotů používají k rychlému navrhování robotických aplikací hotové autonomní základny a software. Mušle ve tvaru lidí nebo kreslené postavičky mohou zakrýt základnu, aby ji zamaskovaly.[6] S laskavým svolením MobileRobots Inc.

Autonomně vedený robot zná alespoň některé informace o tom, kde se nachází a jak během cesty dosáhnout různých cílů nebo trasových bodů. "Lokalizace „nebo znalost jeho aktuální polohy se počítá jedním nebo více prostředky, pomocí senzorů, jako jsou enkodéry motoru, vidění, Stereopsis, lasery a globální systémy určování polohy. Polohovací systémy často používají triangulaci, relativní polohu a / nebo lokalizaci Monte-Carlo / Markov k určení polohy a orientace platformy, ze které může naplánovat cestu k dalšímu waypointu nebo cíli. Může shromažďovat údaje ze senzorů, které jsou označeny časem a umístěním. Tito roboti jsou často součástí bezdrátové podnikové sítě a jsou propojeni s dalšími snímacími a řídicími systémy v budově. Například PatrolBot bezpečnostní robot reaguje na poplachy, obsluhuje výtahy a upozorňuje velitelské centrum, když dojde k incidentu. Mezi další autonomně řízené roboty patří SpeciMinder a dodávací roboty TUG pro nemocnici.[Citace je zapotřebí ]

Posuvná autonomie

Hlavní článek: Robotické mapování
Viz také: Autonomní robot

Zdatnější roboti kombinují více úrovní navigace v rámci systému zvaného posuvná autonomie. Většina autonomně řízených robotů, jako je nemocniční robot HelpMate, nabízí také manuální režim, který umožňuje ovládání robota osobou. Autonomní robotický operační systém Motivity, který se používá v aplikacích ADAM, PatrolBot, SpeciMinder, MapperBot a v řadě dalších robotů, nabízí úplnou posuvnou autonomii, od manuálního přes hlídané až po autonomní režimy.

Dějiny

datumVývoj
1939–1945V době druhá světová válka první mobilní roboti se objevili v důsledku technického pokroku v řadě relativně nových výzkumných oborů počítačová věda a kybernetika. Byly to většinou létající bomby. Příkladem jsou chytré bomby, které vybuchnou pouze v určitém dosahu cíle, použití naváděcích systémů a radarové ovládání. The V1 a V2 rakety měly surový „autopilot“ a automatické detonační systémy. Byli předchůdci moderní doby řízené střely.
1948–1949W. Gray Walter staví Elmer a Elsie, zavolali dva autonomní roboti Machina Speculatrix protože tito roboti rádi prozkoumávali své prostředí. Elmer a Elsie byly vybaveny světelným senzorem. Pokud by našli světelný zdroj, pohybovali by se směrem k němu, vyhýbali se nebo pohybovali překážkám na cestě. Tyto roboti prokázal, že složité chování může vzniknout z jednoduchého návrhu. Elmer a Elsie měli jen ekvivalent dvou nervových buněk.[7]
1961–1963Univerzita Johna Hopkinse vyvíjí 'Bestie '. Beast se pohyboval sonarem. Když se mu vybily baterie, našel by zásuvku a zapojil se.
1969Mowbot byl vůbec prvním robotem, který automaticky sekal trávník.[8]
1970Sledovač linky Stanford Cart byl mobilní robot, který dokázal sledovat bílou čáru pomocí a Fotoaparát vidět. Bylo to rádiové spojení s velkým mainframe který provedl výpočty.[9]
Přibližně ve stejné době (1966–1972) Stanford Research Institute staví a provádí výzkum Robot Shakey, robot pojmenovaný po svém trhavém pohybu. Shakey měl Fotoaparát, a dálkoměr, snímače nárazů a rádiové spojení. Shakey byl první robot, který dokázal o svých činech uvažovat. Tohle znamená tamto Roztřesený mohl dostat velmi obecné příkazy a že robot přijde na kroky nezbytné k provedení daného úkolu.
Sovětský svaz zkoumá povrch Měsíc s Lunokhod 1, měsíční rover.
1976Ve svém Vikingský program the NASA vysílá dvě bezpilotní kosmické lodě na Mars.
1980Zájem veřejnosti o roboty stoupá, což vede k robotům, které lze zakoupit pro domácí použití. Tito roboti sloužili zábavním nebo vzdělávacím účelům. Mezi příklady patří RB5X, který existuje dodnes a HRDINA série.
Stanfordský vozík je nyní schopen procházet překážkovými dráhami a vytvářet mapy svého prostředí.
Počátkem 80. letTým Ernst Dickmanns na Bundeswehr University Mnichov staví první robotická auta a na prázdných ulicích jezdí rychlostí až 55 km / h.
1983Stevo Bozinovski a Mihail Sestakov ovládají mobilního robota paralelním programováním pomocí multitaskingového systému počítače IBM Series / 1.[10]
1986Stevo Bozinovski a Gjorgi Gruevski ovládají kolového robota pomocí řečových příkazů.[11]
1987Hughes Research Laboratories demonstruje první běžeckou mapu a senzorový autonomní provoz robotického vozidla.[12]
1988Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov a Liljana Bozinovska ovládají mobilního robota pomocí signálů EEG.[13][14]
1989Stevo Bozinovski a jeho tým ovládají mobilního robota pomocí signálů EOG.[14]
1989Mark Tilden vymýšlí BEAM robotika.
90. létaJoseph Engelberger, otec průmyslového robotického ramene, ve spolupráci s kolegy navrhl první komerčně dostupné autonomní mobilní nemocniční roboty prodávané společností Helpmate. Americké ministerstvo obrany financuje projekt MDARS-I založený na vnitřním bezpečnostním robotu Cybermotion.
1991Edo. Franzi, André Guignard a Francesco Mondada rozvinutý Khepera, samostatný malý mobilní robot určený pro výzkumné činnosti. Projekt byl podpořen laboratoří LAMI-EPFL.
1993–1994Dante I. [15] a Dante II [16] byly vyvinuty Carnegie Mellon University. Oba byli chodící roboti, kteří zkoumali živé sopky.
1994S hosty na palubě, dvojitá robotická vozidla Vamp a VITA-2 ze dne Daimler-Benz a Ernst Dickmanns UniBwM najede více než tisíc kilometrů po pařížské tříproudové dálnici ve standardním hustém provozu rychlostí až 130 km / h. Předvádějí autonomní jízdu ve volných jízdních pruzích, jízdu v konvojích a změnu jízdního pruhu vlevo a vpravo s autonomním projížděním ostatních automobilů.
1995Poloautonomní ALVINN řídil auto od pobřeží k pobřeží pod počítačovou kontrolou pro téměř 50 z 2850 mil. Škrtící klapku a brzdy však ovládal lidský řidič.
1995Ve stejném roce jeden z Ernst Dickmanns „Robotická auta (s robotem ovládanou škrticí klapkou a brzdami) najela více než 1 000 mil Mnichov na Kodaň a zpět, v provozu, rychlostí až 120 km / h, příležitostně provádějí manévry kolem jiných automobilů (pouze v několika kritických situacích jej převzal bezpečnostní řidič). Aktivní vidění bylo použito k řešení rychle se měnících pouličních scén.
1995Programovatelný mobilní robot Pioneer se stává komerčně dostupným za dostupnou cenu, což v příštím desetiletí umožní rozsáhlý nárůst výzkumu robotiky a vysokoškolského studia, protože mobilní robotika se stane standardní součástí univerzitních osnov.
1996Cyberclean Systems [4] vyvíjí první plně autonomní vysávací robot, který sám dobíjí, obsluhuje výtahy a vysává chodby bez lidského zásahu.
1996–1997NASA pošle Mars Pathfinder s roverem Sojourner na Mars. Rover zkoumá povrch, kterému velí Země. Sojourner byl vybaven systémem vyhýbání se nebezpečím. To umožnilo Sojournerovi samostatně si najít cestu neznámým marťanským terénem.
1999Sony zavádí Aibo, robotický pes schopný vidět, chodit a komunikovat se svým prostředím. The PackBot je představen dálkově ovládaný vojenský mobilní robot.
2001Zahájení projektu Swarm-bots. Rojové roboty připomínají kolonie hmyzu. Obvykle se skládají z velkého počtu jednotlivé jednoduché roboty, které mohou vzájemně interagovat a společně provádět složité úkoly. [5]
2002Roomba objeví se, a domácí autonomní mobilní robot který čistí podlahu.
2002Nevena Bozinovska, Gjorgi Jovancevski a Stevo Bozinovski prováděli řízení robotů na internetu. Mobilní robot ve Spojených státech ovládali studenti v Evropě.[17]
2003Nákupy Axxon Robotics Intellibot, výrobce řady komerčních robotů, kteří drhnou, vysávají a zametají podlahy v nemocnicích, kancelářských budovách a dalších komerčních budovách. Roboti pro péči o podlahu od společnosti Intellibot Robotics LLC pracují zcela autonomně, mapují jejich prostředí a používají řadu senzorů pro navigaci a vyhýbání se překážkám.
2004Robosapien, a biomorfní hračkový robot navrhl Mark Tilden je komerčně dostupný.
V 'The Centiboti Projekt '100 autonomních robotů spolupracuje na vytvoření mapy neznámého prostředí a hledání objektů v prostředí.[18]
Zaprvé Velká výzva DARPA konkurence, plně autonomní vozidla proti sobě soutěží na pouštní dráze.
2005Boston Dynamics vytváří čtyřnohý robot určené k přepravě těžkých břemen přes terén příliš drsný pro vozidla.
2006Sony přestane dělat Aibo a HelpMate zastaví výrobu, ale s nižšími náklady PatrolBot přizpůsobitelné autonomní servisní robot systém bude k dispozici, protože mobilní roboti pokračují v boji o komerční životaschopnost. Americké ministerstvo obrany upustilo od projektu MDARS-I, ale financuje MDARS-E, autonomního polního robota. TALON-Sword, první komerčně dostupný robot s granátometem a dalšími integrovanými zbraněmi, je uveden na trh.[19] Asimo společnosti Honda se učí běhat a šplhat po schodech.
2007V soutěži DARPA Urban Grand Challenge šest vozidel samostatně absolvovalo komplexní kurz zahrnující vozidla s posádkou a překážky.[20] Kiva Systems roboty se množí v distribučních operacích; tyto automatizované regálové jednotky se třídí podle popularity jejich obsahu. Remorkér se stává populárním prostředkem pro nemocnice k přemisťování velkých skříní zásob z místa na místo, zatímco Speciál [6] Společnost Motivity začíná přenášet vzorky krve a dalších pacientů ze sesteren do různých laboratoří. Seekur, první široce dostupný nevojenský venkovní servisní robot, táhne třítunové vozidlo přes parkoviště,[21] řídí autem uvnitř a začíná se učit, jak se orientovat venku. Mezitím se PatrolBot učí sledovat lidi a detekovat dveře, které jsou pootevřený.
2008Společnost Boston Dynamics zveřejnila videozáznam nové generace Velký pes je schopen chodit po zledovatělém terénu a obnovit rovnováhu při kopnutí ze strany.
2010The Multi Autonomous Ground-robotic International Challenge má týmy autonomních vozidel mapující velké dynamické městské prostředí, identifikovat a sledovat lidi a vyhýbat se nepřátelským objektům.
2016The Sledování cesty autonomního mobilního robota pomocí pasivních RFID tagů je nová metoda sledování cesty pomocí značek RFID. Je dokázáno, že robot dosáhne cíle vždy tak blízko chyby měření vzdálenosti, i když měření vzdálenosti a úhlu nejsou přesná. Je také schopen zvolit správnou cestu mezi více cestami.
2016The Multifunkční agilní dálkově ovládaný robot (MARCbot) je poprvé použita americkou policií k zabití odstřelovače, který zabil 5 policistů[22] v Dallas, Texas, která vyvolává etické otázky týkající se používání dronů a robotů policií jako nástrojů smrtící síly proti pachateli.

Během NASA Sample Return Robot Centennial Challenge, rover s názvem Cataglyphis, úspěšně demonstroval autonomní navigaci, rozhodování a detekci vzorků, vyhledávání a návratové schopnosti.[23]

2017V rámci Výzva ARGOS roboty jsou vyvinuty pro práci v extrémních podmínkách na ropných a plynových zařízeních na moři.[24]

Viz také

Reference

  1. ^ „Informační inženýrství hlavní / domovská stránka“. www.robots.ox.ac.uk. Citováno 2018-10-03.
  2. ^ Opticky automatizovaný špionážní robot, 'OASR', Gaurav Mittal a Deepansh Sehgal, Punjab Engineering College
  3. ^ P. Moubarak, P. Ben-Tzvi, Adaptivní manipulace s mobilním robotem s hybridním mechanismem, IEEE International Symposium on Robotic and Sensors Environments (ROSE), Montreal, Kanada, 2011, s. 113 - 118
  4. ^ Gopalakrishnan, B .; Tirunellayi, S .; Todkar, R. (2014). "Návrh a vývoj autonomního mobilního inteligentního vozidla: aplikace mechatroniky". Mechatronika. 14 (5): 491–514. doi:10.1016 / j.mechatronics.2003.10.003.
  5. ^ Železniční trať a Lineární kolej (PDF) Archivováno 15. července 2011, v Wayback Machine[Poziční parametry ignorovány]
  6. ^ [1] Archivováno 23 února 2010, na Wayback Machine
  7. ^ „ias-lidé“. Ias.uwe.ac.uk. Archivovány od originál dne 09.10.2008. Citováno 2012-08-15.
  8. ^ http://www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/talks/Extras/mowbot.1969.gif
  9. ^ "Les Earnest". stanford.edu. Citováno 13. dubna 2018.
  10. ^ S. Bozinovski, Paralelní programování pro řízení mobilních robotů: přístup založený na agentech, Proc IEEE International Conference on Distributed Computing Systems, str. 202-208, Poznaň, 1994
  11. ^ S. Bozinovski: Robotika pro zpracování signálů pomocí signálů generovaných lidskou hlavou: Od průkopnických prací po emulaci digitálních obvodů založenou na EEG, In A. Rodic, T. Borangiu (eds.) Advances in Robot Design and Intelligent Control, str. 449-464, Springer Verlag, 2016
  12. ^ Proceedings of IEEE Robotics and Automation, 1988
  13. ^ S. Bozinovski, M. Sestakov, L. Bozinovska: Ovládání mobilního robota pomocí EEG alfa rytmu, V G. Harris, C. Walker (eds.) Proc. Výroční konference lékařské a biologické společnosti IEEE, str. 1515-1516, New Orleans, 1988
  14. ^ A b S. Bozinovski: Řízení trajektorie mobilního robota: Od pevných kolejnic po přímé bioelektrické ovládání, V O. Kaynak (ed.) Proc. IEEE Workshop on Intelligent Motion Control, p / 63-67, Istanbul, 1990
  15. ^ "Robotics Institute: Dante I". Ri.cmu.edu. Archivovány od originál dne 03.03.2007. Citováno 2012-08-15.
  16. ^ „Robotics Institute: Dante II“. Ri.cmu.edu. Archivovány od originál dne 15. 5. 2008. Citováno 2012-08-15.
  17. ^ N. Bozinovska, Gj. Jovancevski, S. Bozinovski, řízení robotů na internetu, In Proceedings of the Third International Conference on Informatics and Information Technology, Bitola, Macedonia str. 82-89, 12.-15. Prosince 2002
  18. ^ „Domovská stránka projektu Centibots“. Ai.sri.com. 2004-10-04. Citováno 2012-08-15.
  19. ^ [2] Archivováno 6. Prosince 2006 v Wayback Machine
  20. ^ Vítejte [https://web.archive.org/web/20080416113845/http://www.darpa.mil/GRANDCHALLENGE/ archivováno 16. Dubna 2008 v Wayback Machine
  21. ^ [3] Archivováno 28. Září 2007, na Wayback Machine
  22. ^ Stacey, Olivia (8. července 2016). „Dallas SWAT použil robotickou bombu k zabití Micaha X. Johnsona při„ prvním smrtelném použití robota policií'". heavy.com. Citováno 13. dubna 2018.
  23. ^ Hall, Loura (08.09.2016). „NASA Awards 750 000 $ v soutěži Sample Return Robot Challenge“. Citováno 2016-09-21.
  24. ^ „Zvýšená bezpečnost díky výzvě ARGOS“. Celkový web. Citováno 13. května 2017.

externí odkazy