Qu'Est-Ce Qu'Un Robot Autonome ? 👨‍🏭

Alors que la robotique ne cesse de s'améliorer, l'idée d'un robot autonome devient de plus en plus importante.

Ces machines peuvent détecter et réagir à leur environnement, prendre des décisions par elles-mêmes et se déplacer sans aide humaine.

Dans cet article de blog, je parlerai des pièces et des technologies qui permettent aux robots de fonctionner par eux-mêmes.

Je parlerai également des langages de programmation et des compétences nécessaires pour les créer, ainsi que des préoccupations éthiques et de sécurité qui accompagnent leur utilisation.

Que vous soyez un ingénieur expérimenté ou débutant, le monde des robots autonomes attirera certainement votre attention et vous donnera envie d'en savoir plus sur toutes les façons dont cette technologie passionnante peut être utilisée.

Introduction aux robots autonomes

Définition formelle:

Un robot qui non seulement peut maintenir sa propre stabilité pendant qu'il se déplace, mais qui peut également planifier ses mouvements.

K10 de la Nasa (Autonomie et robotique) :

https://www.nasa.gov/centers/ames/research/area-autonomy-and-robotics.html

Les robots autonomes sont des machines intelligentes qui peuvent fonctionner par elles-mêmes, comprendre ce qui se passe autour d'elles, prendre des décisions et agir sans l'aide d'une personne.

Un robot autonome est un type de robot qui a beaucoup de liberté et peut faire des choses par lui-même sans l'aide d'une personne.

Cela est possible car le robot dispose de capteurs tels que des caméras, des LiDAR et des sonars qui lui permettent de voir et d'entendre ce qui se passe autour de lui.

Le robot prend ensuite ces informations et les utilise pour prendre des décisions. Cela lui donne la capacité d'agir par lui-même.

Types de robots

Il existe de nombreux types de robots, et chacun a ses propres forces et faiblesses. Certains d'entre eux sont :

Robots autonomes : Comme nous en avons déjà parlé, les robots autonomes peuvent fonctionner seuls sans aide humaine.
Robots contrôlés : Pour fonctionner, les robots contrôlés ont besoin de la contribution des personnes. Ils peuvent être programmés pour effectuer des tâches spécifiques, mais ils n'ont pas autant de liberté que les robots qui peuvent faire des choses par eux-mêmes.
Robots semi-autonomes : ces robots ont des parties de robots autonomes et contrôlés, de sorte qu'ils peuvent effectuer certaines tâches par eux-mêmes, mais ont toujours besoin de l'aide des humains.
Robots automatisés : ces robots sont configurés pour faire des choses par eux-mêmes.

Mais ils ne sont peut-être pas aussi indépendants que les robots qui peuvent faire des choses par eux-mêmes.

Différences entre les robots autonomes et les autres types

Les robots autonomes sont différents des autres types de robots car ils peuvent prendre des décisions et agir seuls en fonction de ce qu'ils voient dans leur environnement sans avoir besoin d'une intervention humaine constante.

Même si d'autres types de robots peuvent effectuer certaines tâches, ils n'ont pas autant de liberté que les robots autonomes.

Robots autonomes en ingénierie

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Composants et technologies pour robots autonomes

Les robots autonomes sont des machines intelligentes qui peuvent travailler par elles-mêmes, détecter leur environnement, prendre des décisions et agir sans l'aide d'une personne.

Pour fabriquer un robot qui peut fonctionner tout seul, il est important de savoir quelles pièces et quelles technologies sont nécessaires.

Composants matériels

Les composants matériels sont une partie importante de la fabrication d'un robot capable de faire des choses par lui-même. Parmi eux se trouvent :

Les actionneurs, comme les moteurs, les freins et les solénoïdes, permettent au robot de se déplacer et d'interagir avec son environnement.

Capteurs : Les capteurs sont nécessaires pour que le robot comprenne son environnement.

Quelques exemples de capteurs incluent les caméras, le LiDAR et les unités de mesure inertielle (IMU).

Sources d'alimentation : pour fonctionner, les robots autonomes ont besoin d'une source d'alimentation fiable, comme des batteries ou des piles à combustible.
Matériel informatique : pour que le robot traite les données des capteurs, exécute des algorithmes et contrôle les actionneurs, il a besoin d'un microcontrôleur ou d'un ordinateur monocarte.

Logiciel

Lors de la fabrication d'un robot autonome, le logiciel est tout aussi important que le matériel. Parmi eux se trouvent :

Algorithmes de perception : les algorithmes de perception permettent au robot d'interpréter les données de ses capteurs et de comprendre ce qui se passe autour de lui.
Les algorithmes de localisation aident le robot à déterminer où il se trouve et dans quelle direction il fait face dans son environnement.
Les algorithmes de cartographie font un modèle de l'environnement que le robot peut utiliser pour planifier ses mouvements.
Algorithmes de planification et de contrôle : les algorithmes de planification et de contrôle permettent au robot de se déplacer et d'interagir avec les éléments de son environnement.

Communication

Pour que le robot fonctionne bien, il doit pouvoir parler à son environnement. Cela inclut la communication avec d'autres appareils et systèmes, soit sans fil, soit en utilisant des fils.

Disciplines incluses

Pour fabriquer un robot qui fonctionne tout seul, vous devez en savoir beaucoup sur le génie mécanique, le génie électrique, l'informatique et la robotique.

L'importance des capteurs dans les robots autonomes

Les capteurs sont une partie importante des robots autonomes car ils permettent au robot de se renseigner sur son environnement et de prendre des décisions en fonction de ce qu'il apprend.

Pourquoi les capteurs sont-ils importants pour les robots qui peuvent agir par eux-mêmes ?

Les capteurs sont une partie très importante des robots autonomes car ils permettent au robot de voir et de comprendre son environnement.

Le robot peut prendre des décisions et modifier ses actions en fonction des informations qu'il obtient des capteurs. Cela lui permet de se déplacer en toute sécurité et d'effectuer des tâches avec peu d'aide de la part des humains.

Types de capteurs pour robots autonomes

Les robots autonomes utilisent différents types de capteurs pour en savoir plus sur leur environnement. En robotique, certains des types de capteurs les plus courants sont :

Capteurs de proximité/distance : ces capteurs, comme les capteurs à ultrasons ou infrarouges, permettent aux robots de trouver des objets et de mesurer des distances sans les toucher.
Caméras et capteurs lidar : les caméras et les capteurs lidar peuvent être utilisés pour créer une carte 3D détaillée de l'environnement du robot, ce qui peut l'aider à éviter les obstacles et à planifier sa trajectoire.
Capteurs de navigation : les capteurs de navigation, comme le GPS ou les encodeurs, vous permettent de déterminer où se trouve le robot et de modifier sa vitesse, sa direction et sa trajectoire. Les capteurs de force mesurent les forces exercées sur un robot par son propre corps ou par des éléments extérieurs à celui-ci. Ceci est important pour des tâches telles que saisir ou soulever des objets.
Unités de mesure inertielle (IMU) : les IMU mesurent l'accélération et la vitesse angulaire du corps d'un robot ou d'objets externes, ce qui est important pour des tâches telles que l'équilibrage ou la stabilisation.

Chaque type de capteur a ses propres avantages et inconvénients.

Les robots autonomes peuvent améliorer leur capacité à voir et à prendre des décisions en utilisant plus d'un capteur.

Par exemple, combiner des capteurs lidar avec des caméras peut donner au robot une image plus complète de son environnement

L'utilisation de plusieurs capteurs de navigation peut améliorer la précision de la localisation.

Navigation et évitement d'obstacles pour les robots autonomes

Les robots autonomes utilisent des systèmes qui les aident à trouver leur chemin et à éviter de heurter des objets afin qu'ils puissent se déplacer en toute sécurité et efficacement.

Méthodes pour les robots capables de se déplacer par eux-mêmes

Cartes de l'environnement : Les robots autonomes peuvent planifier leurs mouvements et éviter les obstacles à l'aide de cartes de l'environnement.
Des capteurs comme des caméras de détection d'obstacles à vision stéréo ou LiDAR : Ces capteurs donnent au robot une vue à 360 degrés de son environnement, lui permettant de voir les obstacles et de planifier un itinéraire sûr.
Véhicules guidés automatisés, véhicules téléopérés à distance et robots mobiles autonomes qui fonctionnent mieux avec des systèmes de vision 3D à large champ de vision : ces systèmes permettent au robot de se déplacer facilement et d'éviter les obstacles.

Les robots autonomes doivent pouvoir éviter les obstacles

Les robots autonomes doivent être capables d'éviter les obstacles afin de pouvoir se déplacer en toute sécurité et efficacement dans leur environnement.

Pour que les robots puissent éviter les obstacles, ils doivent pouvoir les trouver de manière fiable et prédire comment ils se déplaceront.

La forme du robot peut également affecter la façon dont il se déplace autour des obstacles. Les robots circulaires sont courants car ils peuvent tourner sur place sans rien heurter.

S'habituer à l'environnement

Enfin, pour que les méthodes d'évitement d'obstacles fonctionnent, les robots doivent être capables de bien s'adapter à leur environnement.

Cela signifie que le robot doit être capable de modifier ses mouvements et de contourner les obstacles, même dans des environnements dynamiques où les obstacles peuvent bouger ou changer sans avertissement.

Programmation de robots autonomes

La programmation est une partie importante de la fabrication de robots qui peuvent fonctionner par eux-mêmes, et il existe de nombreux langages de programmation différents qui peuvent être utilisés pour fabriquer et tester des robots.

Langages utilisés pour programmer des robots Python et C++ sont les langages de programmation les plus courants pour fabriquer des robots qui peuvent fonctionner de manière autonome, mais d'autres langages peuvent également être utilisés en fonction des besoins du projet.

Java, MATLAB et PHP sont d'autres langages de programmation souvent utilisés pour la robotique.

Chaque langue a ses propres avantages et inconvénients, et la meilleure langue pour un projet dépendra de ce qu'il doit faire.

Compétences nécessaires pour programmer des robots

Pour créer un robot capable de fonctionner de manière autonome, vous devez savoir coder dans des langages tels que Python et C++.

Il est également important d'avoir de l'expérience en programmation appliquée et en création de logiciels pour les systèmes matériels.

Il est également important de connaître des choses sur la robotique comme la théorie du contrôle, la planification des mouvements et la vision par ordinateur.

Ressources pour apprendre à programmer des robots

Il existe de nombreuses façons d'acquérir les compétences dont vous avez besoin pour programmer des robots capables de faire des choses par eux-mêmes. Certains d'entre eux sont :

Cours dans les universités : De nombreuses universités proposent des cours en ligne et en personne sur la robotique et la programmation.
Cours et ateliers en ligne : Les universités, les entreprises et les groupes professionnels proposent de nombreux cours et ateliers en ligne. Ces cours peuvent enseigner n'importe quoi, des bases de la robotique aux méthodes avancées de programmation des robots.
Tutoriels et guides de programmation : Vous pouvez trouver de nombreux tutoriels et guides de programmation en ligne qui vous montrent comment construire des robots mobiles autonomes de base ou vous apprennent à programmer des robots d'une certaine manière.

Coûts associés aux robots autonomes

Les robots autonomes sont de plus en plus courants dans de nombreuses industries car ils peuvent améliorer la sécurité des travailleurs, augmenter la productivité et réduire les coûts de main-d'œuvre.

Mais le coût de construction et d'utilisation des robots autonomes peut varier considérablement en fonction de leur utilisation, de leur complexité et des pièces utilisées.

Coûts d'investissement initiaux

Le coût d'investissement initial d'un robot autonome peut être composé de pièces telles que le matériel, les logiciels et les capteurs.

Voici quelques exemples de coûts associés à différents types de robots :

Les véhicules à guidage automatique (AGV) peuvent coûter entre 14 000 $ pour un simple AGC et 60 000 $ pour un tracteur de remorquage plus complexe.
Le coût des chariots élévateurs autonomes peut également varier en fonction du nombre de facteurs.
Les robots utilisés dans la construction peuvent être coûteux car ils sont difficiles à fabriquer et l'environnement dans lequel ils travaillent doit être standardisé.

Un robot qui fait de la chirurgie peut coûter jusqu'à 2,5 millions de dollars.

Coûts permanents

Outre l'investissement initial, le coût d'utilisation des robots autonomes peut également inclure les coûts permanents de maintenance, de réparation et de mise à niveau.

Pour s'assurer que le robot continue de fonctionner correctement et en toute sécurité, il peut être nécessaire de l'entretenir et de le réparer régulièrement.

De plus, la technologie s'améliore constamment, de sorte que le robot peut avoir besoin d'être mis à jour pour suivre les dernières modifications.

Avantages des robots autonomes

Même si le coût d'investissement initial d'un robot autonome peut être élevé, les avantages à long terme de la réduction des coûts de main-d'œuvre et de l'augmentation de la productivité peuvent être importants, faisant des robots autonomes un investissement intéressant pour certaines applications.

En utilisant des robots qui peuvent travailler seuls, les entreprises peuvent économiser de l'argent sur la main-d'œuvre, améliorer l'efficacité et rendre les travailleurs plus sûrs.

Par exemple, les robots peuvent travailler 24 heures sur 24 avec peu de surveillance, ce qui peut aider à réduire encore plus les coûts.

De plus, les robots peuvent effectuer des tâches trop ennuyeuses, dangereuses ou salissantes pour les gens. Cela libère les gens pour faire des travaux plus importants.

Applications des robots autonomes

Les robots autonomes deviennent de plus en plus populaires dans le commerce électronique, les centres de données, les soins de santé, la fabrication, la sécurité militaire et publique, l'agriculture et d'autres domaines.

L'utilisation de robots autonomes présente de nombreux avantages, tels que la réduction du coût du travail, l'augmentation de la productivité, la sécurisation du lieu de travail et la réduction des erreurs.

Applications de commerce électronique

Les robots mobiles autonomes (AMR) sont maintenant couramment utilisés dans l'industrie du commerce électronique pour faire des choses comme déplacer des chariots et manipuler des appareils mobiles.

Ces robots peuvent déplacer eux-mêmes les produits d'un endroit à un autre dans un entrepôt, ce qui accélère le processus d'exécution des commandes.

Les robots autonomes peuvent également aider à livrer des marchandises aux clients, ce qui peut réduire les délais de livraison et rendre les clients plus heureux.

Industrie manufacturière

Les robots autonomes sont également souvent utilisés dans l'industrie manufacturière. Les robots sont utilisés pour de nombreuses choses, comme le soudage à l'arc, le soudage par points et le déplacement d'objets.

Lorsque des robots sont utilisés dans la fabrication, la sécurité peut être améliorée et la production peut être effectuée plus rapidement et plus efficacement.

Avec l'arrivée de l'industrie 4.0, la combinaison de la robotique, de l'intelligence artificielle (IA) et de l'apprentissage automatique (ML) modifie la façon dont la fabrication est effectuée.

Sécurité militaire et publique

La technologie robotique est utilisée dans l'armée et dans la sécurité publique, où des drones et des robots qui n'ont pas besoin d'une personne pour les contrôler sont utilisés pour la surveillance.

Ces robots peuvent se rendre dans des endroits dangereux et recueillir des informations, ce qui rend la présence des personnes plus sûre. Les robots sont également utilisés pour se débarrasser des bombes, trouver des produits chimiques et des matières radioactives et patrouiller aux frontières.

Applications de santé

Les robots autonomes sont utilisés dans les établissements de santé pour faire des choses comme soigner les patients, administrer des médicaments, vérifier les signes vitaux et apporter un soutien émotionnel.

Les robots mobiles autonomes (AMR) sont souvent utilisés pour aider à des tâches importantes telles que le nettoyage, la téléprésence et l'acheminement de médicaments et de fournitures médicales aux personnes qui en ont besoin.

Les robots peuvent également observer comment un patient s'exerce, mesurer son amplitude de mouvement et suivre ses progrès.

De plus, les robots dotés d'un logiciel alimenté par l'IA capable d'identifier les médicaments peuvent réduire le temps nécessaire pour trouver le bon.

Même si la technologie en est encore à ses débuts, les chercheurs étudient comment les robots pourraient être utilisés pour effectuer des tâches plus compliquées comme administrer des médicaments ciblés, aider les patients ayant de petits problèmes et parler aux patients.

Industrie agricole

Des robots autonomes sont également utilisés dans l'industrie agricole, en particulier pour la gestion des cultures. Les drones robotiques peuvent être utilisés pour observer les champs et trouver des problèmes avec les cultures

Cela indique aux agriculteurs des choses importantes sur leurs cultures. Les robots autonomes peuvent également surveiller les oléoducs et les gazoducs, détecter les fuites et empêcher les dommages à l'environnement.

Robot de naio technologies :

https://www.naio-technologies.com/en/home/

Demandes futures

Au fur et à mesure que la technologie s'améliorera, les robots autonomes pourront effectuer des tâches plus complexes, telles que le service client et la logistique.

Avec le développement des voitures autonomes, il pourrait y avoir de grands changements dans l'industrie automobile, comme moins de personnes possédant des voitures.

Certaines prédictions indiquent que l'utilisation de robots autonomes dans les industries pourrait avoir un effet important sur les emplois et que jusqu'à 50 % des emplois pourraient être perdus.

Mais il y a encore beaucoup d'incertitude et un débat houleux sur la façon dont l'IA et les robots affecteront le marché du travail.

Considérations éthiques et de sécurité pour les robots autonomes

L'utilisation de robots autonomes peut soulever un certain nombre de questions morales et de sécurité auxquelles il faut répondre pour s'assurer qu'ils sont utilisés de manière sûre et responsable.

Voici quelques-unes des choses les plus importantes auxquelles il faut penser :

Question morale :	Description:
Biais	Les robots autonomes qui utilisent des algorithmes d'apprentissage automatique peuvent avoir des biais qui conduisent à un traitement injuste des personnes ou des groupes. Cela peut être résolu en concevant et en testant soigneusement les algorithmes pour s'assurer qu'ils n'ont pas de biais cachés.
Tromperie	Si les robots sont amenés à mentir sur qui ils sont ou sur ce qu'ils peuvent faire, cela pourrait conduire à des situations dangereuses ou inattendues. Pour éviter cela, les personnes qui fabriquent des robots doivent être ouvertes sur la façon dont ils sont fabriqués et dire aux utilisateurs ce qu'ils peuvent faire. Lorsque des robots sont utilisés sur le lieu de travail, les travailleurs humains peuvent être mis au chômage. Les entreprises devraient réfléchir à la manière dont l'automatisation affectera leur main-d'œuvre et proposer des programmes de formation et d'autres moyens d'aider les travailleurs qui perdent leur emploi.
Opacité	Il peut être difficile de comprendre comment les robots autonomes prennent des décisions, ce qui rend difficile de comprendre pourquoi ils font des erreurs. Les personnes qui fabriquent des robots doivent essayer d'être ouvertes et claires sur la façon dont le robot décide quoi faire.
Sécurité	Les robots autonomes doivent être fabriqués de manière à assurer la sécurité de leurs utilisateurs. Les entreprises devraient être responsables de s'assurer que leurs robots sont sûrs et qu'ils sont testés bien avant qu'ils ne soient vendus au public.
Surveillance	Les décideurs politiques et les groupes de réglementation devraient garder un œil sur la création et l'utilisation de robots autonomes pour s'assurer qu'ils sont utilisés de manière sûre et responsable.
Confidentialité	Les robots qui collectent des informations personnelles peuvent inquiéter les gens pour leur vie privée. Pour protéger la vie privée des personnes, les bonnes règles et mesures d'ouverture doivent être mises en place. Les utilisateurs doivent pouvoir être sûrs que les robots autonomes fonctionneront de manière sûre et fiable. Pour instaurer la confiance, les concepteurs de robots doivent placer la sécurité, l'ouverture et la responsabilité en tête de leurs listes.

Conclusion

Comme nous l'avons vu dans cet article de blog, des robots capables de fonctionner seuls pourraient changer le monde dans lequel nous vivons. Cette technologie a de nombreuses utilisations, allant de la fabrication plus efficace à l'aide aux personnes pour obtenir de meilleurs soins.

Mais, comme pour toute nouvelle technologie, il y a des problèmes d'éthique et de sécurité qui doivent être soigneusement réfléchis et traités.

Les robots autonomes peuvent sembler être la réponse à bon nombre de nos problèmes, mais nous devons nous rappeler qu'ils ne remplacent pas l'interaction humaine et la prise de décision.

Au lieu de cela, nous devrions les considérer comme des outils qui peuvent nous aider à atteindre nos objectifs et à améliorer nos vies. Lorsque nous combinons la puissance des robots autonomes avec la créativité et l'ingéniosité humaines, nous pouvons faire des choses incroyables qui étaient autrefois considérées comme impossibles.

En tant qu'ingénieurs et étudiants en robotique, nous avons la chance de contribuer à façonner l'avenir de cette technologie et de la faire fonctionner pour le bien de la société.

Continuons à examiner ce que les robots autonomes peuvent faire, mais nous devons également garder à l'esprit les problèmes d'éthique et de sécurité qui accompagnent cette nouvelle technologie passionnante.

Ce n'est qu'alors que nous pourrons vraiment utiliser la puissance des robots qui peuvent travailler par eux-mêmes pour rendre le monde meilleur pour tous.

Qu'Est-Ce Qu'Un Robot Autonome ?