Hva Er En Autonom Robot?

Etter hvert som robotikk blir bedre, blir ideen om en autonom robot viktigere og viktigere.

Disse maskinene kan sanse og reagere på omgivelsene, ta avgjørelser på egenhånd og bevege seg rundt uten menneskelig hjelp.

I dette blogginnlegget vil jeg snakke om delene og teknologiene som gjør det mulig for roboter å jobbe på egenhånd.

Jeg vil også snakke om programmeringsspråkene og ferdighetene som trengs for å lage dem, samt de etiske og sikkerhetsmessige bekymringene som følger med å bruke dem.

Enten du er en erfaren ingeniør eller nettopp har startet, vil verden av selvkjørende roboter garantert fange oppmerksomheten din og gi deg lyst til å lære mer om alle måtene denne spennende teknologien kan brukes på.

Introduksjon til autonome roboter

Formell definisjon:

En robot som ikke bare kan opprettholde sin egen stabilitet mens den beveger seg, men som også kan planlegge bevegelsene sine.

Nasas K10 (autonomi og robotikk):

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

Autonome roboter er smarte maskiner som kan jobbe på egenhånd, finne ut hva som skjer rundt dem, ta beslutninger og handle uten hjelp fra en person.

En autonom robot er en type robot som har mye frihet og kan gjøre ting på egen hånd uten hjelp fra en person.

Dette er mulig fordi roboten har sensorer som kameraer, LiDAR og ekkolodd som lar den se og høre hva som skjer rundt den.

Roboten tar deretter denne informasjonen og bruker den til å ta avgjørelser. Dette gir den muligheten til å handle på egen hånd.

Typer roboter

Det finnes mange forskjellige typer roboter, og hver enkelt har sine egne styrker og svakheter. Noen av disse er:

• Autonome roboter: Som vi allerede har snakket om, kan autonome roboter jobbe på egen hånd uten menneskelig hjelp.
• Kontrollerte roboter: For å fungere trenger kontrollerte roboter innspill fra folk. De kan programmeres til å gjøre spesifikke oppgaver, men de har ikke like stor frihet som roboter som kan gjøre ting på egenhånd.
• Semi-autonome roboter: Disse robotene har deler av både autonome og kontrollerte roboter, så de kan gjøre noen oppgaver på egen hånd, men fortsatt trenger litt hjelp fra mennesker.
• Automatiserte roboter: Disse robotene er satt opp til å gjøre ting på egenhånd.

Men de er kanskje ikke like uavhengige som roboter som kan gjøre ting på egenhånd.

Forskjeller mellom autonome roboter og andre typer

Autonome roboter er forskjellige fra andre typer roboter fordi de kan ta beslutninger og handle på egenhånd basert på det de ser i omgivelsene uten å trenge konstant menneskelig innspill.

Selv om andre typer roboter kan gjøre visse jobber, har de ikke like mye frihet som autonome roboter.

Autonome roboter innen ingeniørfag

Tips: Slå på bildetekstknappen hvis du trenger det. Velg "automatisk oversettelse" i innstillingsknappen hvis du ikke er kjent med det engelske språket. Du må kanskje klikke på språket til videoen først før favorittspråket ditt blir tilgjengelig for oversettelse.

Komponenter og teknologier for autonome roboter

Autonome roboter er smarte maskiner som kan jobbe på egenhånd, føle omgivelsene sine, ta beslutninger og handle uten hjelp fra en person.

For å lage en robot som kan fungere på egen hånd, er det viktig å vite hvilke deler og teknologier som trengs.

Maskinvarekomponenter

Maskinvarekomponenter er en viktig del av å lage en robot som kan gjøre ting på egen hånd. Blant dem er:

Aktuatorer, som motorer, bremser og solenoider, gjør det mulig for roboten å bevege seg og samhandle med omgivelsene.

• Sensorer: Sensorer er nødvendige for at roboten skal forstå omgivelsene.

Noen eksempler på sensorer inkluderer kameraer, LiDAR og treghetsmålingsenheter (IMU).

• Strømkilder: For å fungere trenger autonome roboter en pålitelig strømkilde, som batterier eller brenselceller.
• Datamaskinvare: For at roboten skal kunne behandle sensordata, kjøre algoritmer og kontrollere aktuatorer, trenger den en mikrokontroller eller enkeltkortsdatamaskin.

Programvare

Når man lager en autonom robot, er programvare like viktig som maskinvare. Blant dem er:

• Persepsjonsalgoritmer: Persepsjonsalgoritmer lar roboten tolke data fra sensorene og finne ut hva som skjer rundt den.
• Lokaliseringsalgoritmer hjelper roboten med å finne ut hvor den er og hvilken vei den vender i omgivelsene.
• Kartleggingsalgoritmer lager en modell av miljøet som roboten kan bruke til å planlegge bevegelsene sine.
• Planleggings- og kontrollalgoritmer: Planleggings- og kontrollalgoritmer lar roboten bevege seg rundt og samhandle med ting i omgivelsene.

Kommunikasjon

For at roboten skal fungere godt, må den kunne snakke med omgivelsene. Dette inkluderer å snakke med andre enheter og systemer, enten trådløst eller ved å bruke ledninger.

Inkludert disipliner

For å lage en robot som fungerer på egen hånd, må du vite mye om maskinteknikk, elektroteknikk, informatikk og robotikk.

Viktigheten av sensorer i autonome roboter

Sensorer er en viktig del av selvkjørende roboter fordi de lar roboten lære om omgivelsene og ta avgjørelser basert på det den lærer.

Hvorfor er sensorer viktige for roboter som kan handle på egenhånd?

Sensorer er en svært viktig del av autonome roboter fordi de lar roboten se og forstå omgivelsene.

Roboten kan ta beslutninger og endre handlingene sine basert på informasjonen den får fra sensorer. Dette lar den bevege seg trygt og utføre oppgaver med lite hjelp fra mennesker.

Typer sensorer for selvkjørende roboter

Autonome roboter bruker forskjellige typer sensorer for å lære om omgivelsene sine. I robotikk er noen av de vanligste typene sensorer:

• Nærhets-/avstandssensorer: Disse sensorene, som ultralyd- eller infrarøde sensorer, lar roboter finne objekter og måle avstander uten å berøre dem.
• Kameraer og lidarsensorer: Kameraer og lidarsensorer kan brukes til å lage et detaljert 3D-kart over robotens miljø, som kan hjelpe den å unngå hindringer og planlegge veien.
• Navigasjonssensorer: Navigasjonssensorer, som GPS eller kodere, lar deg finne ut hvor roboten er og gjøre endringer i hastighet, retning og kurs. Kraftsensorer måler kreftene som påføres en robot av dens egen kropp eller av ting utenfor den. Dette er viktig for oppgaver som å gripe eller løfte ting.
• Treghetsmålingsenheter (IMUer): IMUer måler akselerasjonen og vinkelhastigheten til en robots kropp eller eksterne objekter, noe som er viktig for oppgaver som balansering eller stabilisering.

Hver type sensor har sine egne fordeler og ulemper.

Autonome roboter kan forbedre deres evne til å se og ta beslutninger ved å bruke mer enn én sensor.

For eksempel kan det å kombinere lidarsensorer med kameraer gi roboten et mer komplett bilde av omgivelsene

Bruk av flere navigasjonssensorer kan forbedre nøyaktigheten av lokalisering.

Navigasjon og unngåelse av hindringer for autonome roboter

Autonome roboter bruker systemer som hjelper dem å finne veien rundt og unngå å treffe ting slik at de kan bevege seg trygt og effektivt.

Metoder for roboter som kan komme seg rundt på egenhånd

• Kart over miljøet: Autonome roboter kan planlegge bevegelsene sine og unngå hindringer ved hjelp av kart over miljøet.
• Sensorer som kameraer for registrering av hinder for stereosyn eller LiDAR: Disse sensorene gir roboten en 360-graders utsikt over omgivelsene, slik at den kan se hindringer og planlegge en sikker rute.
• Automatiserte veiledede kjøretøyer, fjernstyrte kjøretøyer og autonome mobile roboter som fungerer bedre med 3D-synssystemer med et bredt synsfelt: Disse systemene gjør det enkelt for roboten å bevege seg rundt og unngå hindringer.

Autonome roboter må kunne unngå hindringer

Autonome roboter må være i stand til å unngå hindringer slik at de kan bevege seg trygt og effektivt i miljøet.

For at roboter skal kunne unngå hindringer, må de kunne finne dem pålitelig og forutsi hvordan de vil bevege seg.

Formen på roboten kan også påvirke hvordan den beveger seg rundt hindringer. Sirkulære roboter er vanlige fordi de kan snurre på plass uten å treffe noe.

Tilvenning til omgivelsene

Sist men ikke minst, for at metoder for å unngå hindringer skal fungere, må roboter kunne tilpasse seg omgivelsene sine.

Dette betyr at roboten må kunne endre sine bevegelser og bevege seg rundt hindringer, selv i dynamiske miljøer hvor hindringer kan bevege seg eller endre seg uten forvarsel.

Programmering av autonome roboter

Programmering er en viktig del av å lage roboter som kan jobbe på egenhånd, og det finnes mange forskjellige programmeringsspråk som kan brukes til å lage og teste roboter.

Språk som brukes til å programmere roboter Python og C++ er de vanligste programmeringsspråkene for å lage roboter som kan fungere på egenhånd, men andre språk kan også brukes avhengig av prosjektets behov.

Java, MATLAB og PHP er noen andre programmeringsspråk som ofte brukes til robotikk.

Hvert språk har sine egne fordeler og ulemper, og det beste språket for et prosjekt vil avhenge av hva det må gjøre.

Ferdigheter som trengs for å programmere roboter

For å lage en robot som kan fungere på egen hånd, må du vite hvordan du koder på språk som Python og C++.

Det er også viktig å ha erfaring med anvendt programmering og å lage programvare for maskinvaresystemer.

Det er også viktig å vite ting om robotikk som kontrollteori, bevegelsesplanlegging og datasyn.

Ressurser for å lære å programmere roboter

Det er mange måter å lære ferdighetene du trenger for å programmere roboter som kan gjøre ting på egenhånd. Noen av disse er:

• Kurs ved universiteter: Mange universiteter tilbyr online og personlige kurs i robotikk og programmering.
• Nettkurs og workshops: Universiteter, bedrifter og yrkesgrupper tilbyr mange nettbaserte kurs og workshops. Disse kursene kan lære alt fra det grunnleggende om robotikk til avanserte måter å programmere roboter på.
• Programmeringsveiledninger og guider: Du kan finne mange programmeringsveiledninger og guider på nettet som viser deg hvordan du bygger grunnleggende autonome mobile roboter eller lærer deg hvordan du programmerer roboter på en bestemt måte.

Kostnader knyttet til autonome roboter

Autonome roboter blir mer vanlig i mange bransjer fordi de kan forbedre arbeidernes sikkerhet, øke produktiviteten og senke arbeidskostnadene.

Men kostnadene ved å bygge og bruke autonome roboter kan variere mye avhengig av hva de brukes til, hvor kompliserte de er og hvilke deler som brukes.

Opprinnelige investeringskostnader

En autonom robots innledende investeringskostnad kan bestå av deler som maskinvare, programvare og sensorer.

Her er noen eksempler på kostnader som følger med ulike typer roboter:

• Automated Guided Vehicles (AGV) kan koste alt fra $14 000 for en enkel AGC til $60 000 for en mer kompleks trekktraktor.
• Kostnaden for selvkjørende gaffeltrucker kan også endre seg basert på antall faktorer.
• Roboter som brukes i konstruksjon kan være dyre fordi de er vanskelige å lage og miljøet de jobber i må standardiseres.

En robot som opererer kan koste opptil 2,5 millioner dollar.

Løpende kostnader

I tillegg til den første investeringen, kan kostnadene ved bruk av autonome roboter også inkludere løpende kostnader for vedlikehold, reparasjoner og oppgraderinger.

For å sikre at roboten fortsetter å fungere riktig og trygt, kan det hende at den må repareres og repareres med jevne mellomrom.

Dessuten blir teknologien alltid bedre, så roboten må kanskje oppdateres for å holde tritt med de siste endringene.

Fordeler med autonome roboter

Selv om den opprinnelige investeringskostnaden for en autonom robot kan være høy, kan de langsiktige fordelene med reduserte arbeidskostnader og økt produktivitet være betydelige, noe som gjør autonome roboter til en verdifull investering for enkelte applikasjoner.

Ved å bruke roboter som kan jobbe på egen hånd, kan bedrifter spare penger på arbeidskraft, forbedre effektiviteten og gjøre arbeidere tryggere.

Roboter kan for eksempel jobbe døgnet rundt med lite tilsyn, noe som kan bidra til å kutte kostnadene enda mer.

Roboter kan også gjøre jobber som er for kjedelige, farlige eller skitne for folk å gjøre. Dette frigjør folk til å gjøre viktigere jobber.

Anvendelser av autonome roboter

Autonome roboter blir mer og mer populære innen e-handel, datasentre, helsevesen, produksjon, militæret og offentlig sikkerhet, landbruk og andre felt.

Å bruke autonome roboter har mange fordeler, som å senke arbeidskostnadene, øke produktiviteten, gjøre arbeidsplassen tryggere og kutte ned på feil.

E-handelsapplikasjoner

Autonome mobile roboter (AMR) brukes nå ofte i e-handelsindustrien for å gjøre ting som å flytte vogner og manipulere mobile enheter.

Disse robotene kan flytte produkter fra ett sted i et lager til et annet på egen hånd, noe som fremskynder ordreoppfyllingsprosessen.

Selvkjørende roboter kan også bidra til å levere varer til kundene, noe som kan kutte ned på leveringstiden og gjøre kundene mer fornøyde.

Produksjonsindustri

Autonome roboter brukes også ofte i produksjonsindustrien. Roboter brukes til mange ting, som buesveising, punktsveising og flytting av ting.

Når roboter brukes i produksjonen, kan sikkerheten forbedres og produksjonen gjøres raskere og mer effektivt.

Med ankomsten av Industry 4.0 endrer kombinasjonen av robotikk, kunstig intelligens (AI) og maskinlæring (ML) hvordan produksjonen utføres.

Militær og offentlig sikkerhet

Robotteknologi brukes i militæret og i offentlig sikkerhet, hvor droner og roboter som ikke trenger en person for å kontrollere dem brukes til overvåking.

Disse robotene kan gå inn på farlige steder og samle informasjon, noe som gjør det tryggere for folk å være der. Roboter brukes også til å kvitte seg med bomber, finne kjemikalier og radioaktive materialer og patruljere grenser.

Helseapplikasjoner

Autonome roboter brukes i helsevesenet for å gjøre ting som å ta vare på pasienter, levere medisiner, sjekke vitale tegn og gi følelsesmessig støtte.

Autonome mobile roboter (AMR) brukes ofte til å hjelpe med viktige oppgaver som rengjøring, fjerntilstedeværelse og å få medisin og medisinsk utstyr til folk som trenger dem.

Roboter kan også se hvordan en pasient trener, måle bevegelsesområdet og følge med på fremgangen.

Dessuten kan roboter med AI-drevet programvare som kan identifisere medisiner kutte ned på tiden det tar å finne den rette.

Selv om teknologien fortsatt er i de tidlige stadiene, ser forskere på hvordan roboter kan brukes til å gjøre mer kompliserte oppgaver som å levere målrettede medisiner, hjelpe pasienter med små problemer og snakke med pasienter.

Landbruksindustrien

Autonome roboter blir også brukt i landbruksindustrien, spesielt for avlingsforvaltning. Robotdroner kan brukes til å se på åkre og finne problemer med avlinger

Dette forteller bøndene viktige ting om avlingene deres. Selvkjørende roboter kan også holde øye med olje- og gassrørledninger, finne lekkasjer og stoppe skader på miljøet.

Robot fra naio-teknologier:

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

Fremtidige applikasjoner

Etter hvert som teknologien blir bedre, vil selvkjørende roboter kunne gjøre mer kompliserte jobber, som kundeservice og logistikk.

Med utviklingen av selvkjørende biler kan det bli store endringer i bilindustrien, som at færre eier biler.

Noen spådommer sier at bruk av selvkjørende roboter i næringer kan ha stor effekt på arbeidsplasser, og at opptil 50 % av jobbene kan gå tapt.

Men det er fortsatt mye usikkerhet og heftig debatt om hvordan AI og roboter vil påvirke arbeidsmarkedet.

Etiske og sikkerhetsmessige hensyn for autonome roboter

Bruken av selvkjørende roboter kan bringe opp en rekke moralske og sikkerhetsmessige spørsmål som må besvares for å sikre at de brukes på en sikker og ansvarlig måte.

Her er noen av de viktigste tingene å tenke på:

Moralsk spørsmål:	Beskrivelse:
Partiskhet	Autonome roboter som bruker maskinlæringsalgoritmer kan ha skjevheter som fører til urettferdig behandling av mennesker eller grupper. Dette kan fikses ved å designe og teste algoritmer nøye for å sikre at de ikke har noen skjulte skjevheter.
Bedrag	Hvis roboter blir laget for å lyve om hvem de er eller hva de kan gjøre, kan det føre til farlige eller uventede situasjoner. For å unngå dette bør personene som lager roboter være åpne om hvordan de er laget og fortelle brukerne hva de kan gjøre. Når roboter brukes på arbeidsplassen, kan menneskelige arbeidere bli satt ut av arbeid. Bedrifter bør tenke på hvordan automatisering vil påvirke arbeidsstyrken deres og tilby opplæringsprogrammer og andre måter å hjelpe arbeidere som mister jobben.
Opasitet	Det kan være vanskelig å forstå hvordan autonome roboter tar beslutninger, noe som gjør det vanskelig å finne ut hvorfor de gjør feil. Personene som lager roboter bør prøve å være åpne og tydelige på hvordan roboten bestemmer hva den skal gjøre.
Sikkerhet	Autonome roboter må lages på en måte som holder brukerne trygge. Bedrifter bør være ansvarlige for å sørge for at robotene deres er trygge og at de testes i god tid før de selges til publikum.
Tilsyn	Politikere og regulatoriske grupper bør holde et øye med opprettelsen og bruken av selvkjørende roboter for å sikre at de brukes trygt og ansvarlig.
Personvern	Roboter som samler inn personlig informasjon kan gjøre folk bekymret for personvernet deres. For å beskytte folks privatliv bør de riktige regler og tiltak for åpenhet på plass. Brukere må kunne stole på at selvkjørende roboter vil fungere på en sikker og pålitelig måte. For å bygge tillit bør robotdesignere sette sikkerhet, åpenhet og ansvar øverst på listene sine.

Konklusjon

Som vi har sett i dette blogginnlegget, kan roboter som kan jobbe på egenhånd endre verden vi lever i. Denne teknologien har mange bruksområder, fra å gjøre produksjonen mer effektiv til å hjelpe folk med å få bedre omsorg.

Men som med all ny teknologi, er det etiske og sikkerhetsmessige problemer som må tenkes nøye gjennom og håndteres.

Autonome roboter kan virke som svaret på mange av våre problemer, men vi må huske at de ikke er en erstatning for menneskelig interaksjon og beslutningstaking.

I stedet bør vi se på dem som verktøy som kan hjelpe oss å nå våre mål og gjøre livene våre bedre. Når vi kombinerer kraften til selvkjørende roboter med menneskelig kreativitet og oppfinnsomhet, kan vi gjøre fantastiske ting som en gang ble antatt å være umulige.

Som robotingeniører og studenter har vi sjansen til å være med på å forme fremtiden til denne teknologien og få den til å fungere til beste for samfunnet.

La oss fortsette å se på hva autonome roboter kan gjøre, men vi bør også huske på de etiske og sikkerhetsmessige problemene som følger med denne nye og spennende teknologien.

Først da kan vi virkelig bruke kraften til roboter som kan jobbe på egen hånd for å gjøre verden til et bedre sted for alle.