Что Такое Автономный Робот? 👨‍🏭

Поскольку робототехника продолжает совершенствоваться, идея автономного робота становится все более важной.

Эти машины могут ощущать окружающую среду и реагировать на нее, самостоятельно принимать решения и передвигаться без помощи человека.

В этом посте я расскажу о деталях и технологиях, которые позволяют роботам работать самостоятельно.

Я также расскажу о языках программирования и навыках, необходимых для их создания, а также об этических проблемах и проблемах безопасности, связанных с их использованием.

Являетесь ли вы опытным инженером или только начинаете, мир беспилотных роботов обязательно привлечет ваше внимание и заставит вас хотеть узнать больше обо всех способах использования этой захватывающей технологии.

Введение в автономных роботов

Формальное определение:

Робот, который не только может поддерживать собственную устойчивость во время движения, но и может планировать свои движения.

NASA K10 (автономия и робототехника):

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

Автономные роботы — это умные машины, которые могут работать самостоятельно, выясняя, что происходит вокруг них, принимая решения и действуя без помощи человека.

Автономный робот — это тип робота, который имеет большую свободу и может делать что-то самостоятельно без помощи человека.

Это возможно, потому что у робота есть датчики, такие как камеры, LiDAR и гидролокатор, которые позволяют ему видеть и слышать, что происходит вокруг него.

Затем робот получает эту информацию и использует ее для принятия решений. Это дает ему возможность действовать самостоятельно.

Типы роботов

Cуществует множество различных видов роботов, и каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны. Вот некоторые из них:

Автономные роботы. Как мы уже говорили, автономные роботы могут работать самостоятельно без помощи человека.
Управляемые роботы: для работы управляемым роботам требуется информация от людей. Их можно запрограммировать на выполнение определенных задач, но у них не так много свободы, как у роботов, которые могут делать что-то самостоятельно.
Полуавтономные роботы: эти роботы имеют части как автономных, так и управляемых роботов, поэтому они могут выполнять некоторые задачи самостоятельно, но все же нуждаются в некоторой помощи со стороны людей.
Автоматизированные роботы: эти роботы настроены на то, чтобы делать что-то самостоятельно.

Но они могут быть не такими независимыми, как роботы, которые могут делать что-то самостоятельно.

Отличия автономных роботов от других видов

Автономные роботы отличаются от других типов роботов тем, что они могут принимать решения и действовать самостоятельно, основываясь на том, что они видят в своей среде, без постоянного участия человека.

Хотя другие виды роботов могут выполнять определенную работу, у них не так много свободы, как у автономных роботов.

Автономные роботы в машиностроении

Cовет: включите кнопку подписи, если она вам нужна. Выберите «автоматический перевод» в кнопке настроек, если вы не знакомы с английским языком. Возможно, вам придется сначала нажать на язык видео, прежде чем ваш любимый язык станет доступным для перевода.

Компоненты и технологии для автономных роботов

Автономные роботы — это умные машины, которые могут работать самостоятельно, ощущать свое окружение, принимать решения и действовать без помощи человека.

Чтобы сделать робота, который может работать сам по себе, важно знать, какие нужны детали и технологии.

Аппаратные компоненты

Аппаратные компоненты являются важной частью создания робота, который может делать что-то самостоятельно. Cреди них:

Приводы, такие как двигатели, тормоза и соленоиды, позволяют роботу двигаться и взаимодействовать с окружающей средой.

Датчики: датчики необходимы роботу для понимания своего окружения.

Некоторые примеры датчиков включают камеры, LiDAR и инерциальные измерительные блоки (IMU).

Источники энергии: для работы автономным роботам нужен надежный источник энергии, такой как батареи или топливные элементы.
Вычислительное оборудование. Чтобы робот мог обрабатывать данные датчиков, запускать алгоритмы и управлять исполнительными механизмами, ему нужен микроконтроллер или одноплатный компьютер.

Программное обеспечение

При создании автономного робота программное обеспечение так же важно, как и аппаратное обеспечение. Cреди них:

Алгоритмы восприятия. Алгоритмы восприятия позволяют роботу интерпретировать данные своих датчиков и выяснять, что происходит вокруг него.
Алгоритмы локализации помогают роботу понять, где он находится и в какую сторону смотрит в своей среде.
Алгоритмы картографирования создают модель окружающей среды, которую робот может использовать для планирования своих движений.
Алгоритмы планирования и управления. Алгоритмы планирования и управления позволяют роботу перемещаться и взаимодействовать с вещами в окружающей среде.

Коммуникация

Чтобы робот работал хорошо, он должен иметь возможность разговаривать с окружающим миром. Это включает в себя общение с другими устройствами и системами как по беспроводной сети, так и по проводам.

Включенные дисциплины

Чтобы сделать робота, который работает сам по себе, нужно много знать о машиностроении, электротехнике, информатике и робототехнике.

Важность датчиков в автономных роботах

Датчики являются важной частью беспилотных роботов, потому что они позволяют роботу узнавать об окружающей среде и принимать решения на основе полученных знаний.

Почему датчики важны для роботов, которые могут действовать самостоятельно?

Датчики — очень важная часть автономных роботов, потому что они позволяют роботу видеть и понимать свое окружение.

Робот может принимать решения и изменять свои действия на основе информации, которую он получает от датчиков. Это позволяет ему безопасно передвигаться и выполнять задачи без помощи людей.

Типы датчиков для беспилотных роботов

Автономные роботы используют различные датчики для изучения окружающей среды. В робототехнике одними из наиболее распространенных типов датчиков являются:

Датчики приближения/расстояния: эти датчики, такие как ультразвуковые или инфракрасные датчики, позволяют роботам находить объекты и измерять расстояния, не касаясь их.
Камеры и лидарные датчики. Камеры и лидарные датчики можно использовать для создания подробной трехмерной карты окружающей среды робота, которая может помочь ему избегать препятствий и планировать свой путь.
Навигационные датчики. Навигационные датчики, такие как GPS или энкодеры, позволяют определить, где находится робот, и изменить его скорость, направление и курс. Датчики силы измеряют силы, воздействующие на робота его собственным телом или внешними предметами. Это важно для таких задач, как захват или подъем вещей.
Инерциальные измерительные блоки (IMU): IMU измеряют ускорение и угловую скорость тела робота или внешних объектов, что важно для таких задач, как балансировка или стабилизация.

Каждый вид датчика имеет свои преимущества и недостатки.

Автономные роботы могут улучшить свою способность видеть и принимать решения, используя более одного датчика.

Например, сочетание лидарных датчиков с камерами может дать роботу более полную картину его окружения.

Использование нескольких навигационных датчиков может повысить точность локализации.

Навигация и предотвращение препятствий для автономных роботов

Автономные роботы используют системы, которые помогают им ориентироваться и избегать столкновений с предметами, чтобы они могли передвигаться безопасно и эффективно.

Методы для роботов, которые могут передвигаться самостоятельно

Карты окружающей среды: автономные роботы могут планировать свои движения и избегать препятствий с помощью карт окружающей среды.
Датчики, такие как камеры обнаружения препятствий со стереозрением или LiDAR: эти датчики дают роботу 360-градусный обзор его окружения, позволяя ему видеть препятствия и планировать безопасный маршрут.
Автоматизированные транспортные средства, дистанционно управляемые транспортные средства и автономные мобильные роботы, которые лучше работают с системами 3D-видения с широким полем зрения: эти системы позволяют роботу легко перемещаться и избегать препятствий.

Автономные роботы должны уметь избегать препятствий

Автономные роботы должны иметь возможность избегать препятствий, чтобы они могли безопасно и эффективно передвигаться в своей среде.

Чтобы роботы могли избегать препятствий, они должны быть в состоянии надежно их находить и предсказывать, как они будут двигаться.

Форма робота также может влиять на то, как он обходит препятствия. Круглые роботы распространены, потому что они могут вращаться на месте, ничего не задев.

Привыкание к окружающей среде

И последнее, но не менее важное: чтобы методы обхода препятствий работали, роботы должны уметь хорошо адаптироваться к окружающей среде.

Это означает, что робот должен иметь возможность изменять свои движения и обходить препятствия даже в динамических условиях, когда препятствия могут перемещаться или изменяться без предупреждения.

Программирование автономных роботов

Программирование является важной частью создания роботов, которые могут работать самостоятельно, и существует множество различных языков программирования, которые можно использовать для создания и тестирования роботов.

Языки, используемые для программирования роботов Python и C++ являются наиболее распространенными языками программирования для создания роботов, которые могут работать самостоятельно, но другие языки также могут использоваться в зависимости от потребностей проекта.

Java, MATLAB и PHP — некоторые другие языки программирования, которые часто используются для робототехники.

У каждого языка есть свои плюсы и минусы, и лучший язык для проекта будет зависеть от того, что он должен делать.

Навыки, необходимые для программирования роботов

Чтобы сделать робота, который может работать сам по себе, вам нужно уметь программировать на таких языках, как Python и C++.

Также важно иметь опыт прикладного программирования и создания программного обеспечения для аппаратных систем.

Также важно знать такие вещи о робототехнике, как теория управления, планирование движений и компьютерное зрение.

Ресурсы для обучения программированию роботов

Eсть много способов научиться навыкам, необходимым для программирования роботов, которые могут делать что-то самостоятельно. Вот некоторые из них:

Курсовая работа в университетах. Многие университеты предлагают онлайн-курсы и очные курсы по робототехнике и программированию.
Онлайн-курсы и семинары. Университеты, компании и профессиональные группы предлагают множество онлайн-курсов и семинаров. Эти курсы могут научить чему угодно, от основ робототехники до продвинутых способов программирования роботов.
Учебники и руководства по программированию. В Интернете можно найти множество учебных пособий и руководств по программированию, в которых показано, как создавать простых автономных мобильных роботов, или научат программировать роботов определенным образом.

Затраты, связанные с автономными роботами

Автономные роботы становятся все более распространенными во многих отраслях, потому что они могут повысить безопасность работников, повысить производительность и снизить затраты на оплату труда.

Но стоимость создания и использования автономных роботов может сильно различаться в зависимости от того, для чего они используются, насколько они сложны и какие детали используются.

Первоначальные инвестиционные затраты

Первоначальные инвестиционные затраты на автономный робот могут состоять из таких частей, как аппаратное обеспечение, программное обеспечение и датчики.

Вот несколько примеров затрат, связанных с различными видами роботов:

Автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) могут стоить от 14 000 долларов CША за простой AGC до 60 000 долларов CША за более сложный тягач.
Cтоимость самоходных вилочных погрузчиков также может меняться в зависимости от ряда факторов.
Роботы, используемые в строительстве, могут быть дорогими, потому что их сложно изготовить, а среда, в которой они работают, должна быть стандартизирована.

Робот, который делает операции, может стоить до 2,5 миллионов долларов.

Текущие расходы

В дополнение к первоначальным инвестициям стоимость использования автономных роботов также может включать текущие расходы на техническое обслуживание, ремонт и модернизацию.

Чтобы убедиться, что робот продолжает работать правильно и безопасно, может потребоваться его регулярное обслуживание и ремонт.

Кроме того, технологии постоянно совершенствуются, поэтому роботу может потребоваться обновление, чтобы не отставать от последних изменений.

Преимущества автономных роботов

Несмотря на то, что первоначальные инвестиционные затраты на автономного робота могут быть высокими, долгосрочные выгоды от снижения затрат на рабочую силу и повышения производительности могут быть значительными, что делает автономных роботов выгодным вложением для некоторых приложений.

Используя роботов, которые могут работать самостоятельно, компании могут сэкономить деньги на рабочей силе, повысить эффективность и повысить безопасность работников.

Например, роботы могут работать круглосуточно с минимальным контролем, что может помочь еще больше сократить расходы.

Кроме того, роботы могут выполнять работу, которая слишком скучна, опасна или грязна для людей. Это освобождает людей для выполнения более важной работы.

Применение автономных роботов

Автономные роботы становятся все более популярными в электронной коммерции, центрах обработки данных, здравоохранении, производстве, военной и общественной безопасности, сельском хозяйстве и других областях.

Использование автономных роботов имеет множество преимуществ, таких как снижение стоимости рабочей силы, повышение производительности, повышение безопасности на рабочем месте и сокращение числа ошибок.

Приложения электронной коммерции

Автономные мобильные роботы (AMR) в настоящее время широко используются в индустрии электронной коммерции для выполнения таких задач, как перемещение тележек и управление мобильными устройствами.

Эти роботы могут самостоятельно перемещать товары из одного места склада в другое, что ускоряет процесс выполнения заказа.

Беспилотные роботы также могут помочь доставлять товары клиентам, что может сократить время доставки и сделать клиентов более счастливыми.

Обрабатывающая промышленность

Автономные роботы также часто используются в обрабатывающей промышленности. Роботы используются для многих вещей, таких как дуговая сварка, точечная сварка и перемещение предметов.

Когда роботы используются в производстве, безопасность может быть повышена, а производство может выполняться быстрее и эффективнее.

C появлением Индустрии 4.0 сочетание робототехники, искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МО) меняет способ производства.

Военная и общественная безопасность

Робототехника используется в вооруженных силах и в сфере общественной безопасности, где для слежки используются дроны и роботы, которым не нужен человек для управления ими.

Эти роботы могут проникать в опасные места и собирать информацию, делая пребывание людей там более безопасным. Роботы также используются для обезвреживания бомб, поиска химикатов и радиоактивных материалов и патрулирования границ.

Приложения для здравоохранения

Автономные роботы используются в медицинских учреждениях для ухода за пациентами, доставки лекарств, проверки показателей жизнедеятельности и оказания эмоциональной поддержки.

Автономные мобильные роботы (AMR) часто используются для решения важных задач, таких как уборка, телеприсутствие и доставка лекарств и предметов медицинского назначения людям, которые в них нуждаются.

Роботы также могут наблюдать за тем, как пациент тренируется, измерять диапазон его движений и следить за его прогрессом.

Кроме того, роботы с программным обеспечением на базе искусственного интеллекта, которые могут идентифицировать лекарства, могут сократить время, необходимое для поиска нужного.

Несмотря на то, что технология все еще находится на ранней стадии, исследователи изучают, как можно использовать роботов для выполнения более сложных задач, таких как доставка целевых лекарств, помощь пациентам с небольшими проблемами и общение с пациентами.

Cельское хозяйство

Автономные роботы также используются в сельском хозяйстве, особенно для управления посевами. Роботизированные дроны можно использовать для осмотра полей и выявления проблем с посевами

Это сообщает фермерам важную информацию об их посевах. Беспилотные роботы также могут следить за нефте- и газопроводами, находить утечки и предотвращать ущерб окружающей среде.

Робот от naio Technologies:

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

Будущие приложения

По мере совершенствования технологий беспилотные роботы смогут выполнять более сложные задачи, такие как обслуживание клиентов и логистика.

C развитием беспилотных автомобилей в автомобильной промышленности могут произойти большие изменения, например, меньше людей будут владеть автомобилями.

Некоторые прогнозы говорят о том, что использование беспилотных роботов в промышленности может сильно повлиять на рабочие места и что может быть потеряно до 50% рабочих мест.

Но по-прежнему много неопределенности и жарких споров о том, как ИИ и роботы повлияют на рынок труда.

Вопросы этики и безопасности для автономных роботов

Использование беспилотных роботов может вызвать ряд моральных вопросов и вопросов безопасности, на которые необходимо ответить, чтобы убедиться, что они используются безопасным и ответственным образом.

Вот некоторые из наиболее важных вещей, о которых стоит подумать:

Моральный вопрос:	Описание:
Предвзятость	Автономные роботы, использующие алгоритмы машинного обучения, могут иметь предубеждения, которые приводят к несправедливому обращению с людьми или группами. Это можно исправить, тщательно разработав и протестировав алгоритмы, чтобы убедиться, что они не имеют скрытых предубеждений.
Обман	Eсли роботов заставят лгать о том, кто они или что они могут делать, это может привести к опасным или неожиданным ситуациям. Чтобы избежать этого, люди, которые делают роботов, должны открыто рассказывать о том, как они сделаны, и рассказывать пользователям, что они могут делать. Когда на рабочем месте используются роботы, работники-люди могут остаться без работы. Компании должны подумать о том, как автоматизация повлияет на их рабочую силу, и предложить программы обучения и другие способы помочь работникам, потерявшим работу.
Непрозрачность	Может быть трудно понять, как автономные роботы принимают решения, поэтому трудно понять, почему они совершают ошибки. Люди, создающие роботов, должны стараться быть открытыми и ясными в отношении того, как робот решает, что делать.
Безопасность	Автономные роботы должны создаваться таким образом, чтобы их пользователи были в безопасности. Компании должны нести ответственность за то, чтобы их роботы были безопасными и чтобы они были протестированы задолго до того, как они будут проданы населению.
Надзор	Политики и регулирующие органы должны следить за созданием и использованием беспилотных роботов, чтобы обеспечить их безопасное и ответственное использование.
Конфиденциальность	Роботы, собирающие личную информацию, могут заставить людей беспокоиться о своей конфиденциальности. Чтобы защитить частную жизнь людей, должны быть установлены правильные правила и меры открытости. Пользователи должны быть уверены, что самоуправляемые роботы будут работать безопасно и надежно. Чтобы завоевать доверие, разработчики роботов должны поставить безопасность, открытость и ответственность на первое место в своих списках.

Заключение

Как мы видели в этом сообщении в блоге, роботы, которые могут работать самостоятельно, могут изменить мир, в котором мы живем. Эта технология имеет множество применений, от повышения эффективности производства до помощи людям в улучшении ухода.

Но, как и в случае с любой новой технологией, существуют вопросы этики и безопасности, которые необходимо тщательно продумать и решить.

Автономные роботы могут показаться решением многих наших проблем, но мы должны помнить, что они не заменяют человеческого взаимодействия и принятия решений.

Вместо этого мы должны рассматривать их как инструменты, которые могут помочь нам достичь наших целей и сделать нашу жизнь лучше. Когда мы объединяем мощь беспилотных роботов с человеческим творчеством и изобретательностью, мы можем делать удивительные вещи, которые когда-то считались невозможными.

Как инженеры-робототехники и студенты, у нас есть шанс помочь сформировать будущее этой технологии и заставить ее работать на благо общества.

Давайте продолжим изучать, на что способны автономные роботы, но мы также должны помнить об этических проблемах и проблемах безопасности, связанных с этой новой и захватывающей технологией.

Только тогда мы действительно сможем использовать силу роботов, которые могут работать самостоятельно, чтобы сделать мир лучше для всех.

Что Такое Автономный Робот?