Wat Is Een Autonome Robot?

Naarmate robotica steeds beter wordt, wordt het idee van een autonome robot steeds belangrijker.

Deze machines kunnen hun omgeving voelen en erop reageren, zelf beslissingen nemen en zich verplaatsen zonder menselijke hulp.

In deze blogpost zal ik het hebben over de onderdelen en technologieën die het mogelijk maken dat robots zelfstandig kunnen werken.

Ik zal het ook hebben over de programmeertalen en vaardigheden die nodig zijn om ze te maken, evenals de ethische en veiligheidsproblemen die gepaard gaan met het gebruik ervan.

Of je nu een ervaren ingenieur bent of net begint, de wereld van zelfrijdende robots zal zeker je aandacht trekken en ervoor zorgen dat je meer wilt weten over alle manieren waarop deze opwindende technologie kan worden gebruikt.

Inleiding tot autonome robots

Formele definitie:

Een robot die niet alleen zijn eigen stabiliteit kan behouden terwijl hij beweegt, maar ook zijn bewegingen kan plannen.

NASA's K10 (autonomie en robotica):

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

Autonome robots zijn slimme machines die zelfstandig kunnen werken, uitzoeken wat er om hen heen gebeurt, beslissingen nemen en handelen zonder hulp van een persoon.

Een autonome robot is een type robot dat veel vrijheid heeft en zelf dingen kan doen zonder hulp van een persoon.

Dit is mogelijk omdat de robot sensoren zoals camera's, LiDAR en sonar heeft waarmee hij kan zien en horen wat er om hem heen gebeurt.

De robot neemt vervolgens deze informatie en gebruikt deze om beslissingen te nemen. Dit geeft het de mogelijkheid om zelfstandig te handelen.

Soorten robots

Er zijn veel verschillende soorten robots, en elk heeft zijn eigen sterke en zwakke punten. Enkele hiervan zijn:

• Autonome robots: Zoals we al hebben besproken, kunnen autonome robots zelfstandig werken zonder menselijke hulp.
• Gecontroleerde robots: Om te kunnen werken, hebben bestuurde robots de input van mensen nodig. Ze kunnen worden geprogrammeerd om specifieke taken uit te voeren, maar ze hebben niet zoveel vrijheid als robots die dingen zelf kunnen doen.
• Semi-autonome robots: deze robots hebben delen van zowel autonome als bestuurde robots, dus ze kunnen sommige taken zelf uitvoeren, maar hebben nog steeds wat hulp van mensen nodig.
• Geautomatiseerde robots: deze robots zijn ingesteld om dingen zelf te doen.

Maar ze zijn misschien niet zo onafhankelijk als robots die dingen zelf kunnen doen.

Verschillen tussen autonome robots en andere soorten

Autonome robots verschillen van andere soorten robots omdat ze zelf beslissingen kunnen nemen en handelen op basis van wat ze in hun omgeving zien zonder dat er constant menselijke input nodig is.

Hoewel andere soorten robots bepaalde taken kunnen uitvoeren, hebben ze niet zoveel vrijheid als autonome robots.

Autonome robots in de techniek

Tip: Schakel de ondertitelingsknop in als je die nodig hebt. Kies "automatische vertaling" in de instellingenknop, als u niet bekend bent met de Engelse taal. Mogelijk moet u eerst op de taal van de video klikken voordat uw favoriete taal beschikbaar komt voor vertaling.

Componenten en technologieën voor autonome robots

Autonome robots zijn slimme machines die zelfstandig kunnen werken, hun omgeving kunnen aanvoelen, beslissingen kunnen nemen en kunnen handelen zonder hulp van een persoon.

Om een ​​robot te maken die zelfstandig kan werken, is het belangrijk om te weten welke onderdelen en technologieën nodig zijn.

Hardware onderdelen

Hardwarecomponenten zijn een belangrijk onderdeel van het maken van een robot die dingen zelf kan doen. Onder hen zijn:

Actuators, zoals motoren, remmen en solenoïdes, maken het voor de robot mogelijk om te bewegen en te interageren met zijn omgeving.

• Sensoren: Sensoren zijn nodig om de robot zijn omgeving te laten begrijpen.

Enkele voorbeelden van sensoren zijn camera's, LiDAR en traagheidsmeeteenheden (IMU's).

• Stroombronnen: Om te kunnen werken hebben autonome robots een betrouwbare stroombron nodig, zoals batterijen of brandstofcellen.
• Computing hardware: Om de robot sensorgegevens te laten verwerken, algoritmen uit te voeren en actuatoren te besturen, heeft hij een microcontroller of single-board computer nodig.

Software

Bij het maken van een autonome robot is software net zo belangrijk als hardware. Onder hen zijn:

• Perceptie-algoritmen: Perceptie-algoritmen laten de robot gegevens van zijn sensoren interpreteren en uitzoeken wat er om hem heen gebeurt.
• Lokalisatie-algoritmen helpen de robot erachter te komen waar hij is en welke kant hij op kijkt in zijn omgeving.
• Mapping-algoritmen maken een model van de omgeving dat de robot kan gebruiken om zijn bewegingen te plannen.
• Planning- en besturingsalgoritmen: Planning- en besturingsalgoritmen laten de robot bewegen en communiceren met dingen in zijn omgeving.

Communicatie

Om de robot goed te laten werken, moet hij met zijn omgeving kunnen praten. Dit omvat praten met andere apparaten en systemen, draadloos of met behulp van kabels.

Inbegrepen disciplines

Om een ​​robot te maken die zelfstandig werkt, moet je veel weten over werktuigbouwkunde, elektrotechniek, informatica en robotica.

Het belang van sensoren in autonome robots

Sensoren zijn een belangrijk onderdeel van zelfrijdende robots omdat ze de robot laten leren over zijn omgeving en beslissingen nemen op basis van wat hij leert.

Waarom zijn sensoren belangrijk voor robots die zelfstandig kunnen handelen?

Sensoren zijn een zeer belangrijk onderdeel van autonome robots omdat ze de robot zijn omgeving laten zien en begrijpen.

De robot kan beslissingen nemen en zijn acties wijzigen op basis van de informatie die hij van sensoren krijgt. Hierdoor kan hij zich veilig verplaatsen en taken uitvoeren met weinig hulp van mensen.

Soorten sensoren voor zelfrijdende robots

Autonome robots gebruiken verschillende soorten sensoren om hun omgeving te leren kennen. In de robotica zijn enkele van de meest voorkomende soorten sensoren:

• Nabijheids-/afstandssensoren: deze sensoren laten robots, net als ultrasone of infraroodsensoren, objecten vinden en afstanden meten zonder ze aan te raken.
• Camera's en lidar-sensoren: Camera's en lidar-sensoren kunnen worden gebruikt om een ​​gedetailleerde 3D-kaart van de omgeving van de robot te maken, die hem kan helpen obstakels te vermijden en zijn pad te plannen.
• Navigatiesensoren: Met navigatiesensoren, zoals GPS of encoders, kunt u bepalen waar de robot is en wijzigingen aanbrengen in zijn snelheid, richting en koers. Krachtsensoren meten de krachten die op een robot worden uitgeoefend door zijn eigen lichaam of door dingen daarbuiten. Dit is belangrijk voor taken als dingen grijpen of optillen.
• Inertiële meeteenheden (IMU's): IMU's meten de versnelling en hoeksnelheid van het lichaam van een robot of externe objecten, wat belangrijk is voor taken als balanceren of stabiliseren.

Elk type sensor heeft zijn eigen voor- en nadelen.

Autonome robots kunnen hun vermogen om te zien en beslissingen te nemen verbeteren door meer dan één sensor te gebruiken.

Door bijvoorbeeld lidar-sensoren te combineren met camera's kan de robot een completer beeld krijgen van zijn omgeving

Het gebruik van meerdere navigatiesensoren kan de nauwkeurigheid van lokalisatie verbeteren.

Navigatie en het vermijden van obstakels voor autonome robots

Autonome robots gebruiken systemen die hen helpen hun weg te vinden en voorkomen dat ze dingen raken, zodat ze zich veilig en effectief kunnen verplaatsen.

Werkwijzen voor robots die zich zelfstandig kunnen verplaatsen

• Kaarten van de omgeving: Autonome robots kunnen hun bewegingen plannen en obstakels vermijden met behulp van kaarten van de omgeving.
• Sensoren zoals obstakeldetectiecamera's met stereovisie of LiDAR: deze sensoren geven de robot een 360-gradenbeeld van zijn omgeving, waardoor hij obstakels kan zien en een veilige route kan plannen.
• Automatisch geleide voertuigen, op afstand bestuurbare voertuigen en autonome mobiele robots die beter werken met 3D-visiesystemen met een breed gezichtsveld: deze systemen maken het de robot gemakkelijk om zich te verplaatsen en obstakels te vermijden.

Autonome robots moeten obstakels kunnen ontwijken

Autonome robots moeten obstakels kunnen ontwijken, zodat ze zich veilig en effectief in hun omgeving kunnen verplaatsen.

Om ervoor te zorgen dat robots obstakels kunnen ontwijken, moeten ze ze betrouwbaar kunnen vinden en kunnen voorspellen hoe ze zullen bewegen.

De vorm van de robot kan ook van invloed zijn op hoe hij om obstakels heen beweegt. Circulaire robots komen vaak voor omdat ze op hun plaats kunnen draaien zonder iets te raken.

Even wennen aan de omgeving

Last but not least, om obstakels te vermijden, moeten robots zich goed kunnen aanpassen aan hun omgeving.

Dit betekent dat de robot in staat moet zijn om zijn bewegingen te veranderen en om obstakels heen te bewegen, zelfs in dynamische omgevingen waar obstakels zonder waarschuwing kunnen bewegen of veranderen.

Programmeren van autonome robots

Programmeren is een belangrijk onderdeel van het maken van robots die zelfstandig kunnen werken, en er zijn veel verschillende programmeertalen die kunnen worden gebruikt om robots te maken en te testen.

Talen die worden gebruikt om robots te programmeren Python en C++ zijn de meest gebruikte programmeertalen om robots te maken die zelfstandig kunnen werken, maar er kunnen ook andere talen worden gebruikt, afhankelijk van de behoeften van het project.

Java, MATLAB en PHP zijn enkele andere programmeertalen die vaak worden gebruikt voor robotica.

Elke taal heeft zijn eigen voor- en nadelen, en de beste taal voor een project hangt af van wat het moet doen.

Vaardigheden die nodig zijn om robots te programmeren

Om een ​​robot te maken die zelfstandig kan werken, moet je weten hoe je moet coderen in talen als Python en C++.

Ook is het belangrijk om ervaring te hebben met toegepast programmeren en het maken van software voor hardwaresystemen.

Het is ook belangrijk om dingen over robotica te weten, zoals regeltheorie, bewegingsplanning en computervisie.

Bronnen voor het leren programmeren van robots

Er zijn veel manieren om de vaardigheden te leren die je nodig hebt om robots te programmeren die dingen zelf kunnen doen. Enkele hiervan zijn:

• Cursussen op universiteiten: Veel universiteiten bieden online en persoonlijke cursussen in robotica en programmeren aan.
• Online cursussen en workshops: Universiteiten, bedrijven en beroepsgroepen bieden veel online cursussen en workshops aan. Deze cursussen kunnen alles leren, van de basisprincipes van robotica tot geavanceerde manieren om robots te programmeren.
• Programmeerhandleidingen en -handleidingen: u kunt online veel programmeerhandleidingen en -handleidingen vinden die u laten zien hoe u eenvoudige autonome mobiele robots kunt bouwen of die u leren hoe u robots op een bepaalde manier kunt programmeren.

Kosten in verband met autonome robots

Autonome robots komen steeds vaker voor in veel industrieën omdat ze de veiligheid van werknemers kunnen verbeteren, de productiviteit kunnen verhogen en de arbeidskosten kunnen verlagen.

Maar de kosten van het bouwen en gebruiken van autonome robots kunnen sterk variëren, afhankelijk van waarvoor ze worden gebruikt, hoe ingewikkeld ze zijn en welke onderdelen worden gebruikt.

Initiële investeringskosten

De initiële investeringskosten van een autonome robot kunnen bestaan ​​uit onderdelen zoals hardware, software en sensoren.

Hier zijn enkele voorbeelden van kosten die gepaard gaan met verschillende soorten robots:

• Automatisch geleide voertuigen (AGV's) kunnen overal tussen de $ 14.000 voor een eenvoudige AGC en $ 60.000 voor een complexere trekker kosten.
• De kosten van zelfrijdende vorkheftrucks kunnen ook veranderen op basis van het aantal factoren.
• Robots die in de bouw worden gebruikt, kunnen duur zijn omdat ze moeilijk te maken zijn en de omgeving waarin ze werken moet worden gestandaardiseerd.

Een robot die een operatie uitvoert, kan tot 2,5 miljoen dollar kosten.

Lopende kosten

Naast de initiële investering kunnen de kosten van het gebruik van autonome robots ook lopende kosten voor onderhoud, reparaties en upgrades omvatten.

Om ervoor te zorgen dat de robot correct en veilig blijft werken, moet deze mogelijk regelmatig worden onderhouden en gerepareerd.

Ook wordt de technologie altijd beter, dus de robot moet mogelijk worden bijgewerkt om bij te blijven met de laatste veranderingen.

Voordelen van autonome robots

Hoewel de initiële investeringskosten voor een autonome robot hoog kunnen zijn, kunnen de langetermijnvoordelen van lagere arbeidskosten en verhoogde productiviteit aanzienlijk zijn, waardoor autonome robots voor sommige toepassingen een waardevolle investering zijn.

Door robots te gebruiken die zelfstandig kunnen werken, kunnen bedrijven geld besparen op arbeid, de efficiëntie verbeteren en werknemers veiliger maken.

Robots kunnen bijvoorbeeld de klok rond werken met weinig toezicht, wat kan helpen om nog meer kosten te besparen.

Ook kunnen robots taken uitvoeren die te saai, gevaarlijk of vies zijn voor mensen. Dit maakt mensen vrij om belangrijkere taken te doen.

Toepassingen van autonome robots

Autonome robots worden steeds populairder in e-commerce, datacenters, gezondheidszorg, productie, het leger en openbare veiligheid, landbouw en andere gebieden.

Het gebruik van autonome robots heeft veel voordelen, zoals het verlagen van de arbeidskosten, het verhogen van de productiviteit, het veiliger maken van de werkplek en het verminderen van fouten.

E-commerce toepassingen

Autonome mobiele robots (AMR's) worden nu veel gebruikt in de e-commerce-industrie om bijvoorbeeld karren te verplaatsen en mobiele apparaten te manipuleren.

Deze robots kunnen producten zelfstandig van de ene plaats in een magazijn naar de andere verplaatsen, wat het orderverwerkingsproces versnelt.

Zelfrijdende robots kunnen ook helpen bij het leveren van goederen aan klanten, wat de levertijden kan verkorten en klanten gelukkiger kan maken.

Maakindustrie

Ook in de maakindustrie worden vaak autonome robots ingezet. Robots worden voor veel dingen gebruikt, zoals booglassen, puntlassen en het verplaatsen van dingen.

Wanneer robots worden gebruikt in de productie, kan de veiligheid worden verbeterd en kan de productie sneller en efficiënter worden uitgevoerd.

Met de komst van Industry 4.0 verandert de combinatie van robotica, kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML) de manier waarop er wordt geproduceerd.

Militaire en openbare veiligheid

Robottechnologie wordt gebruikt in het leger en in openbare veiligheid, waar drones en robots die geen persoon nodig hebben om ze te besturen, worden gebruikt voor bewaking.

Deze robots kunnen gevaarlijke plaatsen betreden en informatie verzamelen, waardoor het voor mensen veiliger wordt om daar te zijn. Robots worden ook gebruikt om bommen op te ruimen, chemicaliën en radioactieve materialen te vinden en grenzen te patrouilleren.

Toepassingen in de gezondheidszorg

Autonome robots worden gebruikt in zorgomgevingen om bijvoorbeeld voor patiënten te zorgen, medicijnen toe te dienen, vitale functies te controleren en emotionele steun te geven.

Autonome Mobiele Robots (AMR's) worden vaak gebruikt om te helpen bij belangrijke taken zoals schoonmaken, telepresence en het brengen van medicijnen en medische benodigdheden naar mensen die ze nodig hebben.

Robots kunnen ook kijken hoe een patiënt traint, hun bewegingsbereik meten en hun voortgang bijhouden.

Ook kunnen robots met door AI aangedreven software die medicijnen kunnen identificeren, de tijd die nodig is om de juiste te vinden, verkorten.

Hoewel de technologie nog in de kinderschoenen staat, onderzoeken onderzoekers hoe robots kunnen worden gebruikt om meer gecompliceerde taken uit te voeren, zoals het toedienen van gerichte medicijnen, het helpen van patiënten met kleine problemen en het praten met patiënten.

Landbouwindustrie

Autonome robots worden ook gebruikt in de landbouwsector, met name voor gewasbeheer. Robotdrones kunnen worden gebruikt om velden te bekijken en problemen met gewassen op te sporen

Dit vertelt boeren belangrijke dingen over hun gewassen. Zelfrijdende robots kunnen ook olie- en gaspijpleidingen in de gaten houden, lekken opsporen en schade aan het milieu stoppen.

Robot van naio-technologieën:

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

Toekomstige toepassingen

Naarmate de technologie beter wordt, zullen zelfrijdende robots ingewikkelder werk kunnen doen, zoals klantenservice en logistiek.

Met de ontwikkeling van zelfrijdende auto's kunnen er grote veranderingen plaatsvinden in de auto-industrie, zoals minder mensen die een auto bezitten.

Sommige voorspellingen zeggen dat het gebruik van zelfrijdende robots in industrieën een groot effect zou kunnen hebben op banen en dat tot 50% van de banen verloren zou kunnen gaan.

Maar er is nog steeds veel onzekerheid en verhit debat over hoe AI en robots de arbeidsmarkt zullen beïnvloeden.

Ethische en veiligheidsoverwegingen voor autonome robots

Het gebruik van zelfrijdende robots kan een aantal morele en veiligheidsvragen oproepen die moeten worden beantwoord om ervoor te zorgen dat ze op een veilige en verantwoorde manier worden gebruikt.

Hier zijn enkele van de belangrijkste dingen om over na te denken:

Morele vraag:	Beschrijving:
Vooroordeel	Autonome robots die machine learning-algoritmen gebruiken, kunnen vooroordelen hebben die leiden tot oneerlijke behandeling van mensen of groepen. Dit kan worden opgelost door algoritmen zorgvuldig te ontwerpen en te testen om er zeker van te zijn dat ze geen verborgen vooroordelen hebben.
Teleurstelling	Als robots worden gemaakt om te liegen over wie ze zijn of wat ze kunnen, kan dit leiden tot gevaarlijke of onverwachte situaties. Om dit te voorkomen, moeten de mensen die robots maken open zijn over hoe ze gemaakt zijn en gebruikers vertellen wat ze kunnen doen. Wanneer robots op de werkplek worden gebruikt, kunnen menselijke werknemers werkloos worden. Bedrijven moeten nadenken over de invloed van automatisering op hun personeel en trainingsprogramma's en andere manieren aanbieden om werknemers die hun baan verliezen te helpen.
ondoorzichtigheid	Het kan moeilijk zijn om te begrijpen hoe autonome robots beslissingen nemen, waardoor het moeilijk is om erachter te komen waarom ze fouten maken. De mensen die robots maken, moeten proberen open en duidelijk te zijn over hoe de robot beslist wat hij doet.
Veiligheid	Autonome robots moeten zo worden gemaakt dat hun gebruikers veilig blijven. Bedrijven moeten ervoor zorgen dat hun robots veilig zijn en dat ze goed worden getest voordat ze aan het publiek worden verkocht.
Toezicht	Beleidsmakers en regelgevende groepen moeten de creatie en het gebruik van zelfrijdende robots in de gaten houden om ervoor te zorgen dat ze veilig en verantwoord worden gebruikt.
Privacy	Robots die persoonlijke informatie verzamelen, kunnen mensen zorgen maken over hun privacy. Om de privacy van mensen te beschermen, moeten de juiste regels en maatregelen voor openheid worden ingevoerd. Gebruikers moeten erop kunnen vertrouwen dat zelfrijdende robots op een veilige en betrouwbare manier werken. Om vertrouwen op te bouwen, moeten robotontwerpers veiligheid, openheid en verantwoordelijkheid bovenaan hun lijst zetten.

Conclusie

Zoals we in deze blogpost hebben gezien, kunnen robots die zelfstandig kunnen werken de wereld waarin we leven veranderen. Deze technologie heeft veel toepassingen, van het efficiënter maken van de productie tot het helpen van mensen om betere zorg te krijgen.

Maar zoals bij elke nieuwe technologie zijn er ethische en veiligheidskwesties die zorgvuldig moeten worden doordacht en aangepakt.

Autonome robots lijken misschien het antwoord op veel van onze problemen, maar we moeten niet vergeten dat ze geen vervanging zijn voor menselijke interactie en besluitvorming.

In plaats daarvan moeten we ze beschouwen als hulpmiddelen die ons kunnen helpen onze doelen te bereiken en ons leven te verbeteren. Wanneer we de kracht van zelfrijdende robots combineren met menselijke creativiteit en vindingrijkheid, kunnen we verbazingwekkende dingen doen die ooit voor onmogelijk werden gehouden.

Als robotica-ingenieurs en studenten hebben we de kans om de toekomst van deze technologie vorm te geven en te laten werken voor het welzijn van de samenleving.

Laten we blijven kijken naar wat autonome robots kunnen doen, maar we moeten ook rekening houden met de ethische en veiligheidskwesties die gepaard gaan met deze nieuwe en opwindende technologie.

Alleen dan kunnen we de kracht van robots die zelfstandig kunnen werken echt gebruiken om van de wereld een betere plek te maken voor iedereen.