Ce Este Un Robot Autonom?

Pe măsură ce robotica continuă să se îmbunătățească, ideea unui robot autonom devine din ce în ce mai importantă.

Aceste mașini pot simți și răspunde la împrejurimile lor, pot lua decizii singure și se pot deplasa fără ajutor uman.

În această postare pe blog, voi vorbi despre piesele și tehnologiile care fac posibil ca roboții să lucreze singuri.

Voi vorbi, de asemenea, despre limbajele de programare și abilitățile necesare pentru a le realiza, precum și despre preocupările etice și de siguranță care vin odată cu utilizarea lor.

Indiferent dacă sunteți un inginer cu experiență sau abia la început, lumea roboților autonomi vă va atrage cu siguranță atenția și vă va face să doriți să aflați mai multe despre toate modurile în care această tehnologie interesantă poate fi utilizată.

Introducere în roboții autonomi

Definiție formală:

Un robot care nu numai că își poate menține propria stabilitate în timp ce se mișcă, dar își poate și planifica mișcările.

K10 de la NASA (Autonomie și robotică):

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

Roboții autonomi sunt mașini inteligente care pot funcționa pe cont propriu, dând seama ce se întâmplă în jurul lor, luând decizii și acționând fără ajutorul unei persoane.

Un robot autonom este un tip de robot care are multă libertate și poate face lucruri singur, fără ajutorul unei persoane.

Acest lucru este posibil deoarece robotul are senzori precum camere, LiDAR și sonar care îi permit să vadă și să audă ce se întâmplă în jurul lui.

Robotul ia apoi aceste informații și le folosește pentru a lua decizii. Acest lucru îi conferă capacitatea de a acționa singur.

Tipuri de roboți

Există multe tipuri diferite de roboți și fiecare are propriile sale puncte forte și puncte slabe. Unele dintre acestea sunt:

• Roboți autonomi: așa cum am vorbit deja, roboții autonomi pot lucra pe cont propriu fără ajutor uman.
• Roboți controlați: Pentru a funcționa, roboții controlați au nevoie de informații din partea oamenilor. Pot fi programați să facă sarcini specifice, dar nu au atâta libertate ca roboții care pot face lucruri singuri.
• Roboți semi-autonomi: acești roboți au părți atât ale roboților autonomi, cât și ale roboților controlați, astfel încât pot face anumite sarcini pe cont propriu, dar au nevoie de ajutor de la oameni.
• Roboți automatizați: acești roboți sunt configurați să facă lucrurile pe cont propriu.

Dar s-ar putea să nu fie la fel de independenți ca roboții care pot face lucruri pe cont propriu.

Diferențele dintre roboții autonomi și alte tipuri

Roboții autonomi sunt diferiți de alte tipuri de roboți, deoarece pot lua decizii și pot acționa singuri pe baza a ceea ce văd în mediul lor, fără a avea nevoie de aport uman constant.

Chiar dacă alte tipuri de roboți pot face anumite meserii, ei nu au atâta libertate ca roboții autonomi.

Roboți autonomi în inginerie

Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba engleză. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.

Componente și tehnologii pentru roboți autonomi

Roboții autonomi sunt mașini inteligente care pot lucra pe cont propriu, pot percepe mediul înconjurător, pot lua decizii și pot acționa fără ajutorul unei persoane.

Pentru a realiza un robot care poate funcționa singur, este important să știți ce piese și tehnologii sunt necesare.

Componente hardware

Componentele hardware sunt o parte importantă a fabricării unui robot care poate face lucruri pe cont propriu. Printre acestea se numără:

Actuatoarele, cum ar fi motoarele, frânele și solenoizii, fac posibil ca robotul să se miște și să interacționeze cu mediul înconjurător.

• Senzori: Senzorii sunt necesari pentru ca robotul să înțeleagă mediul înconjurător.

Câteva exemple de senzori includ camere, LiDAR și unități de măsură inerțiale (IMU).

• Surse de energie: Pentru a funcționa, roboții autonomi au nevoie de o sursă de energie fiabilă, cum ar fi bateriile sau pilele de combustibil.
• Hardware de calcul: Pentru ca robotul să proceseze datele senzorilor, să ruleze algoritmi și să controleze actuatorii, are nevoie de un microcontroler sau un computer cu o singură placă.

Software

Când faceți un robot autonom, software-ul este la fel de important ca și hardware-ul. Printre acestea se numără:

• Algoritmi de percepție: algoritmii de percepție îi permit robotului să interpreteze datele de la senzorii săi și să descopere ce se întâmplă în jurul lui.
• Algoritmii de localizare ajută robotul să-și dea seama unde se află și în ce direcție se confruntă în mediul său.
• Algoritmii de cartografiere realizează un model al mediului pe care robotul îl poate folosi pentru a-și planifica mișcările.
• Algoritmi de planificare și control: algoritmii de planificare și control permit robotului să se miște și să interacționeze cu lucrurile din mediul său.

Comunicare

Pentru ca robotul să funcționeze bine, trebuie să poată vorbi cu mediul înconjurător. Aceasta include vorbirea cu alte dispozitive și sisteme, fie fără fir, fie folosind fire.

Discipline incluse

Pentru a face un robot care funcționează singur, trebuie să știți multe despre inginerie mecanică, inginerie electrică, informatică și robotică.

Importanța senzorilor în roboții autonomi

Senzorii sunt o parte importantă a roboților autonomi, deoarece îi permit robotului să învețe despre mediul înconjurător și să ia decizii pe baza a ceea ce învață.

De ce sunt importanți senzorii pentru roboții care pot acționa singuri?

Senzorii sunt o parte foarte importantă a roboților autonomi, deoarece îi permit robotului să vadă și să înțeleagă mediul înconjurător.

Robotul poate lua decizii și își poate schimba acțiunile pe baza informațiilor pe care le obține de la senzori. Acest lucru îi permite să se miște în siguranță și să facă sarcini cu puțin ajutor din partea oamenilor.

Tipuri de senzori pentru roboți autonomi

Roboții autonomi folosesc diferite tipuri de senzori pentru a afla despre mediul înconjurător. În robotică, unele dintre cele mai comune tipuri de senzori sunt:

• Senzori de proximitate/distanță: acești senzori, cum ar fi senzorii cu ultrasunete sau infraroșu, permit roboților să găsească obiecte și să măsoare distanțe fără a le atinge.
• Camere și senzori lidar: Camerele și senzorii lidar pot fi utilizați pentru a realiza o hartă 3D detaliată a mediului robotului, care îl poate ajuta să evite obstacolele și să-și planifice calea.
• Senzori de navigație: Senzorii de navigație, cum ar fi GPS-ul sau codificatoarele, vă permit să aflați unde se află robotul și să modificați viteza, direcția și cursul acestuia. Senzorii de forță măsoară forțele impuse unui robot de propriul său corp sau de lucrurile din afara acestuia. Acest lucru este important pentru sarcini precum apucarea sau ridicarea lucrurilor.
• Unități de măsură inerțiale (IMU): IMU măsoară accelerația și viteza unghiulară a corpului unui robot sau a obiectelor externe, ceea ce este important pentru sarcini precum echilibrarea sau stabilizarea.

Fiecare tip de senzor are propriile sale avantaje și dezavantaje.

Roboții autonomi își pot îmbunătăți capacitatea de a vedea și de a lua decizii folosind mai mult de un senzor.

De exemplu, combinarea senzorilor lidar cu camerele poate oferi robotului o imagine mai completă a împrejurimilor sale

Utilizarea mai multor senzori de navigare poate îmbunătăți acuratețea localizării.

Navigarea și evitarea obstacolelor pentru roboții autonomi

Roboții autonomi folosesc sisteme care îi ajută să-și găsească drumul și să evite lovirea lucrurilor, astfel încât să se poată deplasa în siguranță și eficient.

Metode pentru roboți care se pot deplasa singuri

• Hărți ale mediului: roboții autonomi își pot planifica mișcările și pot evita obstacolele cu ajutorul hărților mediului.
• Senzori precum camerele de detectare a obstacolelor cu vedere stereo sau LiDAR: Acești senzori oferă robotului o vedere de 360 ​​de grade asupra împrejurimilor, permițându-i să vadă obstacolele și să planifice o rută sigură.
• Vehicule ghidate automat, vehicule teleoperate la distanță și roboți mobili autonomi care funcționează mai bine cu sistemele de viziune 3D cu un câmp vizual larg: Aceste sisteme facilitează deplasarea robotului și evitarea obstacolelor.

Roboții autonomi trebuie să fie capabili să evite obstacolele

Roboții autonomi trebuie să fie capabili să evite obstacolele, astfel încât să se poată deplasa în siguranță și eficient în mediul lor.

Pentru ca roboții să poată evita obstacolele, trebuie să fie capabili să le găsească în mod fiabil și să prezică cum se vor mișca.

Forma robotului poate afecta, de asemenea, modul în care acesta se mișcă în jurul obstacolelor. Roboții circulari sunt obișnuiți, deoarece se pot roti pe loc fără să lovească nimic.

Obișnuirea cu împrejurimile

Nu în ultimul rând, pentru ca metodele de evitare a obstacolelor să funcționeze, roboții trebuie să se poată adapta bine mediului înconjurător.

Aceasta înseamnă că robotul trebuie să fie capabil să-și schimbe mișcările și să se deplaseze în jurul obstacolelor, chiar și în medii dinamice în care obstacolele se pot deplasa sau schimba fără avertisment.

Programarea roboților autonomi

Programarea este o parte importantă a fabricării roboților care pot funcționa pe cont propriu și există multe limbaje de programare diferite care pot fi folosite pentru a crea și a testa roboți.

Limbaje folosite pentru programarea roboților Python și C++ sunt cele mai comune limbaje de programare pentru realizarea roboților care pot funcționa pe cont propriu, dar pot fi folosite și alte limbaje în funcție de nevoile proiectului.

Java, MATLAB și PHP sunt alte limbaje de programare care sunt adesea folosite pentru robotică.

Fiecare limbă are propriile sale avantaje și dezavantaje, iar cea mai bună limbă pentru un proiect va depinde de ceea ce trebuie să facă.

Abilități necesare pentru a programa roboți

Pentru a crea un robot care poate funcționa singur, trebuie să știți cum să codificați în limbaje precum Python și C++.

De asemenea, este important să aveți experiență în programarea aplicată și realizarea de software pentru sisteme hardware.

De asemenea, este important să cunoaștem lucruri despre robotică, cum ar fi teoria controlului, planificarea mișcării și viziunea computerizată.

Resurse pentru a învăța să programați roboți

Există multe modalități de a învăța abilitățile de care aveți nevoie pentru a programa roboți care pot face lucruri pe cont propriu. Unele dintre acestea sunt:

• Cursuri la universități: multe universități oferă cursuri online și în persoană de robotică și programare.
• Cursuri și ateliere online: Universitățile, companiile și grupurile profesionale oferă o mulțime de cursuri și ateliere online. Aceste cursuri pot preda orice, de la elementele de bază ale roboticii până la modalități avansate de programare a roboților.
• Tutoriale și ghiduri de programare: Puteți găsi o mulțime de tutoriale și ghiduri de programare online care vă arată cum să construiți roboți mobili autonomi de bază sau vă învață cum să programați roboți într-un anumit mod.

Costuri asociate cu roboții autonomi

Roboții autonomi devin din ce în ce mai des întâlniți în multe industrii, deoarece pot îmbunătăți siguranța lucrătorilor, crește productivitatea și pot reduce costurile forței de muncă.

Dar costul construirii și folosirii roboților autonomi poate varia foarte mult în funcție de la ce sunt folosiți, de cât de complicati sunt și de ce piese sunt folosite.

Costurile de investiție inițială

Costul de investiție inițial al unui robot autonom poate fi alcătuit din părți precum hardware, software și senzori.

Iată câteva exemple de costuri care vin cu diferite tipuri de roboți:

• Vehiculele cu ghid automat (AGV) pot costa oriunde de la 14.000 USD pentru un AGC simplu la 60.000 USD pentru un tractor de remorcare mai complex.
• Costul stivuitoarelor cu auto-conducere se poate modifica și în funcție de numărul de factori.
• Roboții folosiți în construcții pot fi scumpi deoarece sunt greu de realizat și mediul în care lucrează trebuie să fie standardizat.

Un robot care face o intervenție chirurgicală poate costa până la 2,5 milioane de dolari.

Costuri curente

Pe lângă investiția inițială, costul utilizării roboților autonomi poate include și costuri continue pentru întreținere, reparații și upgrade.

Pentru a vă asigura că robotul continuă să funcționeze corect și în siguranță, poate fi necesar să fie întreținut și reparat în mod regulat.

De asemenea, tehnologia este din ce în ce mai bună, așa că este posibil ca robotul să fie actualizat pentru a ține pasul cu cele mai recente modificări.

Beneficiile roboților autonomi

Chiar dacă costul investiției inițiale pentru un robot autonom poate fi mare, beneficiile pe termen lung ale costurilor reduse cu forța de muncă și ale creșterii productivității pot fi semnificative, făcând roboții autonomi o investiție utilă pentru unele aplicații.

Folosind roboți care pot lucra pe cont propriu, companiile pot economisi bani pe forță de muncă, pot îmbunătăți eficiența și pot face lucrătorii mai siguri.

De exemplu, roboții pot lucra non-stop cu puțină supraveghere, ceea ce poate ajuta la reducerea costurilor și mai mult.

De asemenea, roboții pot face lucrări prea plictisitoare, periculoase sau murdare pentru ca oamenii să le facă. Acest lucru îi eliberează pe oameni să facă locuri de muncă mai importante.

Aplicații ale roboților autonomi

Roboții autonomi devin din ce în ce mai populari în comerțul electronic, centre de date, asistență medicală, producție, armata și siguranță publică, agricultură și alte domenii.

Utilizarea roboților autonomi are o mulțime de beneficii, cum ar fi scăderea costului forței de muncă, creșterea productivității, asigurarea unui loc de muncă mai sigur și reducerea greșelilor.

Aplicații de comerț electronic

Roboții mobili autonomi (AMR) sunt acum folosiți în mod obișnuit în industria comerțului electronic pentru a face lucruri precum mutarea cărucioarelor și manipularea dispozitivelor mobile.

Acești roboți pot muta singuri produsele dintr-un loc dintr-un depozit în altul, ceea ce accelerează procesul de onorare a comenzilor.

Roboții autonomi pot ajuta, de asemenea, să livreze mărfuri clienților, ceea ce poate reduce timpul de livrare și îi poate face pe clienți mai fericiți.

Industria prelucrătoare

Roboții autonomi sunt adesea folosiți și în industria de producție. Roboții sunt folosiți pentru multe lucruri, cum ar fi sudarea cu arc, sudarea în puncte și mutarea lucrurilor.

Atunci când roboții sunt utilizați în producție, siguranța poate fi îmbunătățită și producția poate fi realizată mai rapid și mai eficient.

Odată cu apariția Industriei 4.0, combinația dintre robotică, inteligență artificială (AI) și învățare automată (ML) schimbă modul în care se face producția.

Militară și Siguranță Publică

Tehnologia robotică este folosită în armată și în siguranța publică, unde dronele și roboții care nu au nevoie de o persoană care să îi controleze sunt folosiți pentru supraveghere.

Acești roboți pot merge în locuri periculoase și pot aduna informații, ceea ce face ca oamenii să fie mai siguri acolo. Roboții sunt, de asemenea, folosiți pentru a scăpa de bombe, pentru a găsi substanțe chimice și materiale radioactive și pentru a patrula granițele.

Aplicații medicale

Roboții autonomi sunt folosiți în setările de asistență medicală pentru a face lucruri precum îngrijirea pacienților, furnizarea de medicamente, verificarea semnelor vitale și oferirea de sprijin emoțional.

Roboții mobili autonomi (AMR) sunt adesea folosiți pentru a ajuta la sarcini importante precum curățarea, teleprezența și furnizarea de medicamente și consumabile medicale persoanelor care au nevoie de ele.

Roboții pot, de asemenea, să urmărească modul în care un pacient se antrenează, să-și măsoare gama de mișcare și să urmărească progresul lor.

De asemenea, roboții cu software bazat pe inteligență artificială care pot identifica medicamentele pot reduce timpul necesar pentru a-l găsi pe cel potrivit.

Chiar dacă tehnologia este încă în fazele sale incipiente, cercetătorii analizează modul în care roboții ar putea fi utilizați pentru a îndeplini sarcini mai complicate, cum ar fi furnizarea de medicamente țintite, ajutarea pacienților cu probleme mici și vorbirea cu pacienții.

Industria agriculturii

Roboții autonomi sunt folosiți și în industria agriculturii, în special pentru managementul culturilor. Dronele robotizate pot fi folosite pentru a privi câmpurile și pentru a găsi probleme cu culturile

Acest lucru le spune fermierilor lucruri importante despre culturile lor. De asemenea, roboții care se conduc singuri pot supraveghea conductele de petrol și gaze, pot găsi scurgeri și pot opri deteriorarea mediului.

Robot de la tehnologiile naio:

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

Aplicații viitoare

Pe măsură ce tehnologia se îmbunătățește, roboții autonomi vor putea face lucrări mai complicate, cum ar fi serviciile pentru clienți și logistica.

Odată cu dezvoltarea mașinilor autonome, ar putea exista schimbări mari în industria auto, cum ar fi mai puține persoane care dețin mașini.

Unele previziuni spun că utilizarea roboților autonomi în industrii ar putea avea un efect mare asupra locurilor de muncă și că până la 50% din locuri de muncă ar putea fi pierdute.

Dar există încă multă incertitudine și dezbateri aprinse cu privire la modul în care AI și roboții vor afecta piața muncii.

Considerații etice și de siguranță pentru roboții autonomi

Utilizarea roboților autonomi poate ridica o serie de întrebări morale și de siguranță la care trebuie să se răspundă pentru a ne asigura că sunt utilizați într-un mod sigur și responsabil.

Iată câteva dintre cele mai importante lucruri la care să te gândești:

Intrebare morala:	Descriere:
Părtinire	Roboții autonomi care folosesc algoritmi de învățare automată pot avea părtiniri care duc la un tratament nedrept al persoanelor sau grupurilor. Acest lucru poate fi rezolvat prin proiectarea și testarea algoritmilor cu atenție pentru a vă asigura că nu au nicio părtinire ascunsă.
Înşelăciune	Dacă roboții sunt făcuți să mintă despre cine sunt sau ce pot face, ar putea duce la situații periculoase sau neașteptate. Pentru a evita acest lucru, oamenii care produc roboți ar trebui să fie deschisi cu privire la modul în care sunt fabricați și să spună utilizatorilor ce pot face. Când roboții sunt utilizați la locul de muncă, lucrătorii umani pot fi scoși din muncă. Companiile ar trebui să se gândească la modul în care automatizarea își va afecta forța de muncă și să ofere programe de formare și alte modalități de a ajuta lucrătorii care își pierd locul de muncă.
Opacitate	Poate fi greu de înțeles modul în care roboții autonomi iau decizii, ceea ce face dificil să-ți dai seama de ce fac greșeli. Oamenii care fac roboți ar trebui să încerce să fie deschiși și clari cu privire la modul în care robotul decide ce să facă.
Siguranță	Roboții autonomi trebuie să fie creați într-un mod care să-și mențină utilizatorii în siguranță. Companiile ar trebui să fie responsabile pentru a se asigura că roboții lor sunt în siguranță și că sunt testați cu mult înainte de a fi vânduți publicului.
Supraveghere	Factorii de decizie și grupurile de reglementare ar trebui să urmărească crearea și utilizarea roboților autonomi pentru a se asigura că aceștia sunt utilizați în siguranță și în mod responsabil.
Confidențialitate	Roboții care colectează informații personale pot face oamenii să-și facă griji cu privire la confidențialitatea lor. Pentru a proteja intimitatea oamenilor, ar trebui puse în aplicare regulile și măsurile corecte de deschidere. Utilizatorii trebuie să aibă încredere că roboții autonomi vor funcționa într-un mod sigur și fiabil. Pentru a construi încredere, designerii de roboți ar trebui să pună siguranța, deschiderea și responsabilitatea în fruntea listelor lor.

Concluzie

După cum am văzut în această postare pe blog, roboții care pot funcționa singuri ar putea schimba lumea în care trăim. Această tehnologie are o mulțime de utilizări, de la a face producția mai eficientă până la a ajuta oamenii să beneficieze de o îngrijire mai bună.

Dar, ca și în cazul oricărei tehnologii noi, există probleme de etică și de siguranță care trebuie gândite și tratate cu atenție.

Roboții autonomi pot părea răspunsul la multe dintre problemele noastre, dar trebuie să ne amintim că nu sunt un înlocuitor pentru interacțiunea umană și luarea deciziilor.

În schimb, ar trebui să le privim ca pe instrumente care ne pot ajuta să ne atingem obiectivele și să ne facem viața mai bună. Când combinăm puterea roboților autonomi cu creativitatea și ingeniozitatea umană, putem face lucruri uimitoare despre care odată se credeau imposibile.

În calitate de ingineri robotici și studenți, avem șansa de a contribui la modelarea viitorului acestei tehnologii și de a o face să funcționeze pentru binele societății.

Să continuăm să ne uităm la ce pot face roboții autonomi, dar ar trebui să ținem cont și de problemele etice și de siguranță care vin cu această tehnologie nouă și interesantă.

Numai atunci putem folosi cu adevărat puterea roboților care pot lucra pe cont propriu pentru a face lumea un loc mai bun pentru toată lumea.