Vad Är En Autonom Robot?

I takt med att robottekniken blir bättre, blir idén om en autonom robot viktigare och viktigare.

Dessa maskiner kan känna av och reagera på sin omgivning, fatta beslut på egen hand och flytta runt utan mänsklig hjälp.

I det här blogginlägget kommer jag att prata om de delar och teknologier som gör det möjligt för robotar att arbeta på egen hand.

Jag kommer också att prata om de programmeringsspråk och färdigheter som behövs för att göra dem, samt de etiska och säkerhetsproblem som följer med att använda dem.

Oavsett om du är en erfaren ingenjör eller precis har börjat, kommer världen av självkörande robotar säkerligen att fånga din uppmärksamhet och få dig att vilja lära dig mer om alla sätt som denna spännande teknik kan användas på.

Introduktion till autonoma robotar

Formell definition:

En robot som inte bara kan upprätthålla sin egen stabilitet när den rör sig, utan också kan planera sina rörelser.

Nasas K10 (Autonomi och robotik):

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

Autonoma robotar är smarta maskiner som kan arbeta på egen hand, ta reda på vad som händer runt dem, fatta beslut och agera utan hjälp från en person.

En autonom robot är en typ av robot som har stor frihet och kan göra saker på egen hand utan hjälp från en person.

Detta är möjligt eftersom roboten har sensorer som kameror, LiDAR och ekolod som låter den se och höra vad som händer runt den.

Roboten tar sedan denna information och använder den för att fatta beslut. Detta ger den förmågan att agera på egen hand.

Typer av robotar

Det finns många olika typer av robotar, och var och en har sina egna styrkor och svagheter. Några av dessa är:

• Autonoma robotar: Som vi redan har pratat om kan autonoma robotar arbeta på egen hand utan mänsklig hjälp.
• Kontrollerade robotar: För att fungera behöver kontrollerade robotar input från människor. De kan programmeras för att utföra specifika uppgifter, men de har inte lika stor frihet som robotar som kan göra saker på egen hand.
• Semi-autonoma robotar: Dessa robotar har delar av både autonoma och kontrollerade robotar, så de kan utföra vissa uppgifter på egen hand men behöver fortfarande lite hjälp från människor.
• Automatiserade robotar: Dessa robotar är inställda för att göra saker på egen hand.

Men de kanske inte är lika oberoende som robotar som kan göra saker på egen hand.

Skillnader mellan autonoma robotar och andra typer

Autonoma robotar skiljer sig från andra typer av robotar eftersom de kan fatta beslut och agera på egen hand baserat på vad de ser i sin omgivning utan att behöva konstant mänsklig input.

Även om andra typer av robotar kan utföra vissa jobb har de inte lika stor frihet som autonoma robotar.

Autonoma robotar inom teknik

Tips: Slå på bildtextknappen om du behöver den. Välj "automatisk översättning" i inställningsknappen om du inte är bekant med det engelska språket. Du kan behöva klicka på språket för videon först innan ditt favoritspråk blir tillgängligt för översättning.

Komponenter och teknologier för autonoma robotar

Autonoma robotar är smarta maskiner som kan arbeta på egen hand, känna av sin omgivning, fatta beslut och agera utan hjälp från en person.

För att göra en robot som kan fungera på egen hand är det viktigt att veta vilka delar och teknologier som behövs.

Hårdvarukomponenter

Hårdvarukomponenter är en viktig del av att göra en robot som kan göra saker på egen hand. Bland dem finns:

Ställdon, som motorer, bromsar och solenoider, gör det möjligt för roboten att röra sig och interagera med sin omgivning.

• Sensorer: Sensorer är nödvändiga för att roboten ska förstå sin omgivning.

Några exempel på sensorer inkluderar kameror, LiDAR och tröghetsmätenheter (IMU).

• Strömkällor: För att fungera behöver autonoma robotar en pålitlig strömkälla, som batterier eller bränsleceller.
• Datorhårdvara: För att roboten ska kunna bearbeta sensordata, köra algoritmer och styra ställdon behöver den en mikrokontroller eller enkortsdator.

programvara

När man gör en autonom robot är mjukvara lika viktig som hårdvara. Bland dem finns:

• Perceptionsalgoritmer: Perceptionsalgoritmer låter roboten tolka data från sina sensorer och ta reda på vad som händer runt den.
• Lokaliseringsalgoritmer hjälper roboten att ta reda på var den är och vilken väg den är vänd i sin omgivning.
• Kartläggningsalgoritmer gör en modell av miljön som roboten kan använda för att planera sina rörelser.
• Planerings- och kontrollalgoritmer: Planerings- och kontrollalgoritmer låter roboten flytta runt och interagera med saker i sin omgivning.

Kommunikation

För att roboten ska fungera bra måste den kunna prata med sin omgivning. Detta inkluderar att prata med andra enheter och system, antingen trådlöst eller med hjälp av sladdar.

Inkluderade discipliner

För att göra en robot som fungerar på egen hand behöver du veta mycket om maskinteknik, elektroteknik, datavetenskap och robotik.

Vikten av sensorer i autonoma robotar

Sensorer är en viktig del av självkörande robotar eftersom de låter roboten lära sig om sin omgivning och fatta beslut utifrån vad den lär sig.

Varför är sensorer viktiga för robotar som kan agera på egen hand?

Sensorer är en mycket viktig del av autonoma robotar eftersom de låter roboten se och förstå sin omgivning.

Roboten kan fatta beslut och ändra sina handlingar baserat på informationen den får från sensorer. Detta låter den röra sig säkert och utföra uppgifter med lite hjälp från människor.

Typer av sensorer för självkörande robotar

Autonoma robotar använder olika typer av sensorer för att lära sig om sin omgivning. Inom robotteknik är några av de vanligaste typerna av sensorer:

• Närhets-/avståndssensorer: Dessa sensorer, som ultraljuds- eller infraröda sensorer, låter robotar hitta föremål och mäta avstånd utan att röra dem.
• Kameror och lidarsensorer: Kameror och lidarsensorer kan användas för att göra en detaljerad 3D-karta över robotens miljö, vilket kan hjälpa den att undvika hinder och planera sin väg.
• Navigationssensorer: Navigationssensorer, som GPS eller kodare, låter dig ta reda på var roboten är och göra ändringar i dess hastighet, riktning och kurs. Kraftsensorer mäter de krafter som utsätts för en robot av sin egen kropp eller av saker utanför den. Detta är viktigt för uppgifter som att ta tag i eller lyfta saker.
• Tröghetsmätenheter (IMUs): IMUs mäter accelerationen och vinkelhastigheten hos en robots kropp eller externa föremål, vilket är viktigt för uppgifter som att balansera eller stabilisera.

Varje typ av sensor har sina egna fördelar och nackdelar.

Autonoma robotar kan förbättra sin förmåga att se och fatta beslut genom att använda mer än en sensor.

Till exempel kan en kombination av lidarsensorer med kameror ge roboten en mer komplett bild av sin omgivning

Användning av flera navigationssensorer kan förbättra lokaliseringens noggrannhet.

Navigering och undvikande av hinder för autonoma robotar

Autonoma robotar använder system som hjälper dem att hitta runt och undvika att träffa saker så att de kan röra sig säkert och effektivt.

Metoder för robotar som kan ta sig fram på egen hand

• Kartor över miljön: Autonoma robotar kan planera sina rörelser och undvika hinder med hjälp av kartor över miljön.
• Sensorer som kameror för detektering av hinder för stereovision eller LiDAR: Dessa sensorer ger roboten en 360-graders vy över sin omgivning, så att den kan se hinder och planera en säker rutt.
• Automatiserade vägledda fordon, fjärrstyrda fordon och autonoma mobila robotar som fungerar bättre med 3D-synsystem med ett brett synfält: Dessa system gör det enkelt för roboten att röra sig och undvika hinder.

Autonoma robotar måste kunna undvika hinder

Autonoma robotar måste kunna undvika hinder så att de kan röra sig säkert och effektivt i sin miljö.

För att robotar ska kunna undvika hinder måste de på ett tillförlitligt sätt kunna hitta dem och förutsäga hur de kommer att röra sig.

Robotens form kan också påverka hur den rör sig runt hinder. Cirkulära robotar är vanliga eftersom de kan snurra på plats utan att träffa någonting.

Att vänja sig vid omgivningen

Sist men inte minst, för att metoder för att undvika hinder ska fungera måste robotar kunna anpassa sig väl till sin omgivning.

Det innebär att roboten måste kunna ändra sina rörelser och förflytta sig runt hinder, även i dynamiska miljöer där hinder kan röra sig eller förändras utan förvarning.

Programmering av autonoma robotar

Programmering är en viktig del av att göra robotar som kan arbeta på egen hand, och det finns många olika programmeringsspråk som kan användas för att tillverka och testa robotar.

Språk som används för att programmera robotar Python och C++ är de vanligaste programmeringsspråken för att göra robotar som kan fungera på egen hand, men även andra språk kan användas beroende på projektets behov.

Java, MATLAB och PHP är några andra programmeringsspråk som ofta används för robotik.

Varje språk har sina egna för- och nackdelar, och det bästa språket för ett projekt beror på vad det behöver göra.

Färdigheter som behövs för att programmera robotar

För att göra en robot som kan fungera på egen hand behöver du veta hur man kodar i språk som Python och C++.

Det är också viktigt att ha erfarenhet av tillämpad programmering och tillverkning av mjukvara för hårdvarusystem.

Det är också viktigt att veta saker om robotik som kontrollteori, rörelseplanering och datorseende.

Resurser för att lära sig programmera robotar

Det finns många sätt att lära sig de färdigheter du behöver för att programmera robotar som kan göra saker på egen hand. Några av dessa är:

• Kurser vid universitet: Många universitet erbjuder online- och personliga kurser i robotik och programmering.
• Onlinekurser och workshops: Universitet, företag och yrkesgrupper erbjuder många onlinekurser och workshops. Dessa kurser kan lära ut allt från grunderna i robotik till avancerade sätt att programmera robotar.
• Programmeringstutorials och guider: Du kan hitta många programmeringstutorials och guider online som visar hur du bygger grundläggande autonoma mobila robotar eller lär dig hur du programmerar robotar på ett visst sätt.

Kostnader förknippade med autonoma robotar

Autonoma robotar blir allt vanligare i många branscher eftersom de kan förbättra arbetarnas säkerhet, öka produktiviteten och sänka arbetskostnaderna.

Men kostnaden för att bygga och använda autonoma robotar kan variera mycket beroende på vad de används till, hur komplicerade de är och vilka delar som används.

Initiala investeringskostnader

En autonom robots initiala investeringskostnad kan bestå av delar som hårdvara, mjukvara och sensorer.

Här är några exempel på kostnader som kommer med olika typer av robotar:

• Automatiserade vägledda fordon (AGV) kan kosta allt från $14 000 för en enkel AGC till $60 000 för en mer komplex dragtraktor.
• Kostnaden för självkörande gaffeltruckar kan också förändras beroende på antalet faktorer.
• Robotar som används i byggandet kan vara dyra eftersom de är svåra att tillverka och miljön de arbetar i måste standardiseras.

En robot som opererar kan kosta upp till 2,5 miljoner dollar.

Löpande kostnader

Utöver den initiala investeringen kan kostnaden för att använda autonoma robotar även inkludera löpande kostnader för underhåll, reparationer och uppgraderingar.

För att säkerställa att roboten fortsätter att fungera korrekt och säkert kan den behöva servas och fixas regelbundet.

Tekniken blir också alltid bättre, så roboten kan behöva uppdateras för att hänga med i de senaste förändringarna.

Fördelar med autonoma robotar

Även om den initiala investeringskostnaden för en autonom robot kan vara hög, kan de långsiktiga fördelarna med minskade arbetskostnader och ökad produktivitet vara betydande, vilket gör autonoma robotar till en värdefull investering för vissa tillämpningar.

Genom att använda robotar som kan arbeta på egen hand kan företag spara pengar på arbetskraft, förbättra effektiviteten och göra arbetarna säkrare.

Robotar kan till exempel arbeta dygnet runt med lite tillsyn, vilket kan hjälpa till att minska kostnaderna ännu mer.

Robotar kan också göra jobb som är för tråkiga, farliga eller smutsiga för människor att göra. Detta frigör människor att göra viktigare jobb.

Tillämpningar av autonoma robotar

Autonoma robotar blir mer och mer populära inom e-handel, datacenter, sjukvård, tillverkning, militär och allmän säkerhet, jordbruk och andra områden.

Att använda autonoma robotar har många fördelar, som att sänka arbetskostnaden, öka produktiviteten, göra arbetsplatsen säkrare och minska antalet misstag.

E-handelsapplikationer

Autonoma mobila robotar (AMR) används nu ofta i e-handelsbranschen för att göra saker som att flytta vagnar och manipulera mobila enheter.

Dessa robotar kan flytta produkter från en plats i ett lager till en annan på egen hand, vilket påskyndar orderhanteringsprocessen.

Självkörande robotar kan också hjälpa till att leverera varor till kunder, vilket kan minska leveranstiderna och göra kunderna nöjdare.

Tillverkningsindustrin

Autonoma robotar används också ofta inom tillverkningsindustrin. Robotar används för många saker, som bågsvetsning, punktsvetsning och att flytta runt saker.

När robotar används i tillverkningen kan säkerheten förbättras och produktionen göras snabbare och effektivare.

Med ankomsten av Industry 4.0 förändrar kombinationen av robotik, artificiell intelligens (AI) och maskininlärning (ML) hur tillverkningen går till.

Militär och allmän säkerhet

Robotteknik används inom militären och inom allmän säkerhet, där drönare och robotar som inte behöver en person för att kontrollera dem används för övervakning.

Dessa robotar kan gå in på farliga platser och samla information, vilket gör det säkrare för människor att vara där. Robotar används också för att bli av med bomber, hitta kemikalier och radioaktivt material och patrullera gränser.

Sjukvårdsapplikationer

Autonoma robotar används i vårdmiljöer för att göra saker som att ta hand om patienter, leverera mediciner, kontrollera vitala tecken och ge känslomässigt stöd.

Autonoma mobila robotar (AMR) används ofta för att hjälpa till med viktiga uppgifter som städning, telenärvaro och att få medicin och medicinska förnödenheter till människor som behöver dem.

Robotar kan också se hur en patient tränar, mäta deras rörelseomfång och hålla reda på deras framsteg.

Dessutom kan robotar med AI-driven programvara som kan identifiera mediciner minska tiden det tar att hitta rätt.

Även om tekniken fortfarande är i ett tidigt skede, undersöker forskare hur robotar kan användas för att utföra mer komplicerade uppgifter som att leverera riktade mediciner, hjälpa patienter med små problem och att prata med patienter.

Jordbruksindustrin

Autonoma robotar används också inom jordbruksindustrin, särskilt för grödor. Robotdrönare kan användas för att titta på åkrar och hitta problem med grödor

Detta berättar för bönderna viktiga saker om deras grödor. Självkörande robotar kan också hålla ett öga på olje- och gasledningar, hitta läckor och stoppa skador på miljön.

Robot från Naio Technologies:

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

Framtida applikationer

I takt med att tekniken blir bättre kommer självkörande robotar att kunna göra mer komplicerade jobb, som kundservice och logistik.

Med utvecklingen av självkörande bilar kan det bli stora förändringar i bilindustrin, som att färre personer äger bilar.

Vissa förutsägelser säger att användningen av självkörande robotar i industrier kan ha stor effekt på jobben och att upp till 50 % av jobben kan gå förlorade.

Men det råder fortfarande mycket osäkerhet och het debatt om hur AI och robotar kommer att påverka arbetsmarknaden.

Etiska och säkerhetsöverväganden för autonoma robotar

Användningen av självkörande robotar kan ta upp ett antal moraliska och säkerhetsfrågor som måste besvaras för att säkerställa att de används på ett säkert och ansvarsfullt sätt.

Här är några av de viktigaste sakerna att tänka på:

Moralisk fråga:	Beskrivning:
Partiskhet	Autonoma robotar som använder maskininlärningsalgoritmer kan ha fördomar som leder till orättvis behandling av människor eller grupper. Detta kan fixas genom att designa och testa algoritmer noggrant för att säkerställa att de inte har några dolda fördomar.
Bedrägeri	Om robotar tvingas ljuga om vem de är eller vad de kan göra, kan det leda till farliga eller oväntade situationer. För att undvika detta bör de som tillverkar robotar vara öppna med hur de är tillverkade och berätta för användarna vad de kan göra. När robotar används på arbetsplatsen kan mänskliga arbetare sättas arbetslösa. Företag bör tänka på hur automatisering kommer att påverka deras personal och erbjuda utbildningsprogram och andra sätt att hjälpa arbetare som förlorar sina jobb.
Opacitet	Det kan vara svårt att förstå hur autonoma robotar fattar beslut, vilket gör det svårt att ta reda på varför de gör misstag. De som tillverkar robotar bör försöka vara öppna och tydliga med hur roboten bestämmer vad den ska göra.
Säkerhet	Autonoma robotar måste tillverkas på ett sätt som håller sina användare säkra. Företag bör ansvara för att se till att deras robotar är säkra och att de testas i god tid innan de säljs till allmänheten.
Tillsyn	Politiker och reglerande grupper bör hålla ett öga på skapandet och användningen av självkörande robotar för att se till att de används på ett säkert och ansvarsfullt sätt.
Integritet	Robotar som samlar in personlig information kan göra människor oroliga för sin integritet. För att skydda människors integritet bör rätt regler och åtgärder för öppenhet införas. Användare måste kunna lita på att självkörande robotar fungerar på ett säkert och tillförlitligt sätt. För att bygga förtroende bör robotdesigners sätta säkerhet, öppenhet och ansvar högst upp på sina listor.

Slutsats

Som vi har sett i det här blogginlägget kan robotar som kan arbeta på egen hand förändra världen vi lever i. Denna teknik har många användningsområden, från att göra tillverkningen mer effektiv till att hjälpa människor att få bättre vård.

Men som med all ny teknik finns det etiska och säkerhetsfrågor som måste övervägas noggrant och hanteras.

Autonoma robotar kan tyckas vara svaret på många av våra problem, men vi måste komma ihåg att de inte är en ersättning för mänsklig interaktion och beslutsfattande.

Istället bör vi se på dem som verktyg som kan hjälpa oss att nå våra mål och göra våra liv bättre. När vi kombinerar kraften hos självkörande robotar med mänsklig kreativitet och uppfinningsrikedom kan vi göra fantastiska saker som en gång troddes vara omöjliga.

Som robotingenjörer och studenter har vi chansen att vara med och forma framtiden för denna teknik och få den att fungera för samhällets bästa.

Låt oss fortsätta undersöka vad autonoma robotar kan göra, men vi bör också tänka på de etiska och säkerhetsfrågor som kommer med denna nya och spännande teknik.

Först då kan vi verkligen använda kraften hos robotar som kan arbeta på egen hand för att göra världen till en bättre plats för alla.