Jump to content

Мобильный робот

(Перенаправлено с мобильных роботов )
Робот -пылесос

Мобильный робот — это машина-автомат , способная передвигаться . [1] Мобильную робототехнику обычно считают подобластью робототехники и информационной инженерии . [2]

Мобильные роботы способны передвигаться в своей среде и не привязаны к одному физическому местоположению. Мобильные роботы могут быть «автономными» (AMR — автономный мобильный робот ), что означает, что они способны перемещаться в неконтролируемой среде без необходимости использования физических или электромеханических устройств управления. [3] В качестве альтернативы мобильные роботы могут полагаться на устройства наведения, которые позволяют им двигаться по заранее определенному навигационному маршруту в относительно контролируемом пространстве. [4] Напротив, промышленные роботы обычно более или менее стационарны и состоят из шарнирного рычага (многозвенного манипулятора) и узла захвата (или концевого эффектора ), прикрепленного к неподвижной поверхности. Сустав.

Мобильные роботы стали более распространенными в коммерческих и промышленных условиях. Больницы уже много лет используют автономных мобильных роботов для перемещения материалов. На складах установлены мобильные роботизированные системы для эффективного перемещения материалов со складских полок в зоны выполнения заказов. Мобильные роботы также являются основным направлением текущих исследований, и почти в каждом крупном университете есть одна или несколько лабораторий, занимающихся исследованиями мобильных роботов. [5] Мобильные роботы также используются в промышленности, военной сфере и сфере безопасности.

Компонентами мобильного робота являются контроллер, датчики, исполнительные механизмы и система питания. [3] Контроллер обычно представляет собой микропроцессор, встроенный микроконтроллер или персональный компьютер (ПК). Используемые датчики зависят от требований робота. Требованиями могут быть счисление пути , тактильное определение местоположения и приближение , определение дальности триангуляции, предотвращение столкновений, определение местоположения и другие конкретные приложения. [6] Под приводами обычно подразумеваются двигатели, которые перемещают робота на колесах или на ногах. Для питания мобильного робота обычно мы используем источник постоянного тока (батарея) вместо переменного тока.

Классификация

[ редактировать ]

Мобильные роботы можно классифицировать по: [ нужна ссылка ]

  • Среда, в которой они путешествуют:

Навигация мобильного робота

[ редактировать ]

Существует множество типов навигации мобильных роботов :

Ручной дистанционный или телеоператор

[ редактировать ]

Робот с ручным телеуправлением полностью находится под контролем водителя с помощью джойстика или другого устройства управления. Устройство может быть подключено непосредственно к роботу, может представлять собой беспроводной джойстик или аксессуар к беспроводному компьютеру или другому контроллеру. Робот с телеоперацией обычно используется для того, чтобы уберечь оператора от опасности. Примеры роботов с ручным дистанционным управлением включают ANATROLLER ARI-100 и ARI-50 от Robotics Design , Talon от Foster-Miller, PackBot от iRobot и MK-705 Roosterbot от KumoTek.

Охраняемая телеоперация

[ редактировать ]

Охраняемый телеоператорский робот способен обнаруживать препятствия и избегать их, но в остальном он будет перемещаться как управляемый, как робот при ручном телеоперации. Лишь немногие мобильные роботы, если они вообще вообще существуют, предлагают только охраняемую телеоперацию. (См. «Скользящая автономия» ниже.)

Машина, идущая по линии

[ редактировать ]

Некоторые из первых автоматизированных управляемых транспортных средств (AGV) представляли собой мобильные роботы, следующие по линии движения. Они могут следовать визуальной линии, нарисованной или встроенной в пол или потолок, или электрическому проводу в полу. Большинство этих роботов работали по простому алгоритму «держать линию в центре датчика». Они не могли обойти препятствия; они просто останавливались и ждали, когда что-то преградило им путь. Многие образцы таких автомобилей до сих пор продаются компаниями Transbotics, FMC, Egemin, HK Systems и многими другими компаниями. Эти типы роботов по-прежнему широко популярны в известных сообществах робототехники в качестве первого шага к изучению уголков робототехники.

Автономно рандомизированный робот

[ редактировать ]

Автономные роботы со случайным движением в основном отскакивают от стен, независимо от того, распознаются ли эти стены.

Автономно управляемый робот (АГР)

[ редактировать ]
Разработчики роботов используют готовые автономные базы и программное обеспечение для быстрого проектирования приложений для роботов. Ракушки в форме людей или героев мультфильмов могут закрывать основу, чтобы замаскировать ее. [9]

Робот с автономным управлением знает, по крайней мере, некоторую информацию о том, где он находится и как достичь различных целей и/или путевых точек на своем пути. « Локализация » или знание своего текущего местоположения рассчитывается одним или несколькими способами с использованием датчиков, таких как моторные кодеры, зрение, стереопсис , лазеры и системы глобального позиционирования.

Системы позиционирования часто используют триангуляцию, относительное положение и/или локализацию Монте-Карло/Маркова для определения местоположения и ориентации платформы, из которой она может планировать путь к следующей путевой точке или цели. Он может собирать показания датчиков с отметкой времени и местоположения. Такие роботы часто являются частью беспроводной сети предприятия, связанной с другими системами измерения и управления в здании. Например, робот-охранник PatrolBot реагирует на сигналы тревоги, управляет лифтами и уведомляет командный центр о возникновении инцидента. Среди других роботов с автономным управлением — SpeciMinder и роботы-доставщики TUG для больницы. [ нужна ссылка ]

Автономный мобильный робот (AMR)

Скользящая автономность

[ редактировать ]

Более способные роботы сочетают несколько уровней навигации в системе, называемой скользящей автономией. Большинство роботов с автономным управлением, таких как больничный робот HelpMate, также предлагают ручной режим, который позволяет человеку управлять роботом. Операционная система автономного робота Motivity, которая используется в ADAM, PatrolBot, SpeciMinder, MapperBot и ряде других роботов, предлагает полную скользящую автономию, от ручного до охраняемого и автономного режимов.

Дата События
1939–1945 Во время Второй мировой войны первые мобильные роботы появились в результате технических достижений в ряде относительно новых областей исследований, таких как информатика и кибернетика . В основном это были летающие бомбы. Примерами являются умные бомбы, которые взрываются только на определенном расстоянии от цели, использование систем наведения и радиолокационного контроля. Ракеты Фау-1 и Фау-2 имели грубый «автопилот» и автоматические системы детонации. Они были предшественниками современных крылатых ракет .
1948–1949 У. Грей Уолтер создает Элмера и Элси , двух автономных роботов, названных Machina Speculatrix, потому что этим роботам нравилось исследовать окружающую среду. Элмер и Элси были оснащены датчиками освещенности. Если они находили источник света, они двинулись к нему, избегая или перемещая препятствия на своем пути. Эти роботы продемонстрировали, что сложное поведение может возникнуть из простой конструкции. У Элмера и Элси было всего лишь эквивалент двух нервных клеток. [10]
1961–1963 Университет Джонса Хопкинса разрабатывает « Зверя ». Зверь использовал сонар, чтобы передвигаться. Когда его батареи разряжались, он находил розетку и подключался к ней.
1969 Mowbot был первым роботом, который автоматически косил газон. [11]
1970 Следователь линии Stanford Cart представлял собой мобильный робот, который мог следовать по белой линии, используя камеру для наблюдения. по радиосвязи с большим мэйнфреймом . Расчеты производились [12]
Примерно в то же время (1966–1972) Стэнфордский исследовательский институт создает и проводит исследования робота Шейки , робота, названного в честь его резких движений. У Шейки была камера , дальномер , датчики удара и радиосвязь. Шейки был первым роботом, который мог рассуждать о своих действиях. Это означает, что Шейки можно будет давать очень общие команды, и что робот будет определять необходимые шаги для выполнения поставленной задачи.
Советский Союз исследует поверхность Луны с помощью Луноход-1 лунохода « ».
1976 В рамках своей программы «Викинг» отправляет НАСА два беспилотных космических корабля на Марс .
1980 Интерес общественности к роботам растет, в результате чего роботов можно приобрести для домашнего использования. Эти роботы служили развлекательным или образовательным целям. Примеры включают RB5X , который существует до сих пор, и серию HERO .
Стэнфордская тележка теперь может преодолевать полосы препятствий и составлять карты окружающей среды.
Начало 1980-х годов Команда Эрнста Дикманна из Университета Бундесвера в Мюнхене строит первые автомобили-роботы, разгоняющиеся до скорости 55 миль в час по пустым улицам.
1983 Стево Божиновский и Михаил Сестаков управляют мобильным роботом посредством параллельного программирования, используя многозадачную систему компьютера IBM Series/1. [13]
1986 Стево Божиновски и Георгий Груевски управляют колесным роботом с помощью речевых команд. Проект поддержала Македонская ассоциация научной деятельности. [14]
1987 Исследовательские лаборатории Хьюза демонстрируют первую карту пересеченной местности и автономную работу роботизированного транспортного средства на основе датчиков. [15]
1988 Стево Божиновски, Михаил Сестаков и Лиляна Божиновска управляют мобильным роботом с помощью сигналов ЭЭГ. [16] [17]
1989 Стево Божиновски и его команда управляют мобильным роботом, используя сигналы ЭОГ. [17]
1989 Марк Тилден изобретает робототехнику BEAM .
1990-е годы Джозеф Энгельбергер , отец промышленной роботизированной руки, вместе с коллегами разрабатывает первых коммерчески доступных автономных мобильных больничных роботов, продаваемых компанией Helpmate. Министерство обороны США финансирует проект MDARS-I, основанный на роботе-охраннике помещений Cybermotion.
1991 Эдо. Франци , Андре Гиньяр и Франческо Мондада разработали Khepera , автономного небольшого мобильного робота, предназначенного для исследовательской деятельности. Проект поддержан лабораторией LAMI-EPFL.
1993–1994 Данте я [18] и Данте II [19] были разработаны Университетом Карнеги-Меллона. Оба были шагающими роботами, использовавшимися для исследования действующих вулканов.
1994 С гостями на борту автомобили-близнецы-роботы VaMP и VITA-2 компаний Daimler-Benz и Ernst Dickmanns из UniBwM проезжают более тысячи километров по парижскому трехполосному шоссе в стандартном плотном потоке со скоростью до 130 км/ч. Они демонстрируют автономное вождение по свободным полосам, езду в колонне, смену полосы движения влево и вправо с автономным обгоном других автомобилей.
1995 Полуавтономный ALVINN управлял автомобилем под контролем компьютера почти 50 из 2850 миль. Однако дроссельной заслонкой и тормозами управлял водитель-человек.
1995 В том же году один из автомобилей-роботов Эрнста Дикманна (с роботизированным дросселем и тормозами) проехал более 1000 миль из Мюнхена в Копенгаген и обратно, в пробке, со скоростью до 120 миль в час, время от времени выполняя маневры, чтобы обгонять другие автомобили ( только в нескольких критических ситуациях водитель-безопасник взял на себя управление). Активное зрение использовалось для работы с быстро меняющимися уличными сценами.
1995 Программируемый мобильный робот Pioneer становится коммерчески доступным по доступной цене, что позволит в течение следующего десятилетия широко расширить исследования в области робототехники и обучение в университетах, поскольку мобильная робототехника становится стандартной частью университетской учебной программы.
1996 Cyberclean Systems [1] разрабатывает первого полностью автономного робота-пылесоса, который самостоятельно заряжается, управляет лифтами и пылесосит коридоры без вмешательства человека.
1996–1997 НАСА отправляет Mars Pathfinder с марсоходом Sojourner на Марс . Ровер исследует поверхность, управляемый с Земли . Sojourner был оснащен системой предотвращения опасностей. Это позволило Соджорнеру самостоятельно ориентироваться в неизвестной марсианской местности.
1999 Sony представляет Aibo , собаку-робота, способную видеть, ходить и взаимодействовать с окружающей средой. PackBot . Представлен военный мобильный робот с дистанционным управлением
2001 Старт проекта Swarm-bots. Роевые боты напоминают колонии насекомых. Обычно они состоят из большого количества отдельных простых роботов , которые могут взаимодействовать друг с другом и вместе выполнять сложные задачи. [20]
2002 Roomba Появляется — домашний автономный мобильный робот , который моет пол.
2002 Невена Божиновска, Георгий Йованчевски и Стево Божиновски осуществляли управление роботами через Интернет на уроке робототехники дистанционного обучения. Мобильным роботом в США, Университете штата Южная Каролина, управляли студенты из Европы, св. Университет Кирилла и Мефодия. [21]
2003 Axxon Robotics приобретает Intellibot , производителя линейки коммерческих роботов, которые чистят, пылесосят и подметают полы в больницах, офисных зданиях и других коммерческих зданиях. Роботы для ухода за полами от Intellibot Robotics LLC работают полностью автономно, составляя карту окружающей среды и используя набор датчиков для навигации и обхода препятствий.
2004 Робосапиен , биоморфный игрушечный робот, разработанный Марком Тилденом , коммерчески доступен.
В « Проекте Centibots » 100 автономных роботов работают вместе, чтобы составить карту неизвестной среды и искать объекты в ней. [22]
В первом соревновании DARPA Grand Challenge полностью автономные транспортные средства соревнуются друг с другом на пустынной трассе.
2005 Boston Dynamics создает четвероногого робота , предназначенного для перевозки тяжелых грузов по местности, слишком пересеченной для транспортных средств.
2006 Sony прекращает производство Aibo , а HelpMate останавливает производство, но становится доступной более дешевая система PatrolBot настраиваемая автономная сервисная роботизированная , поскольку мобильные роботы продолжают бороться за то, чтобы стать коммерчески жизнеспособными. Министерство обороны США отказывается от проекта MDARS-I, но финансирует MDARS-E, автономного полевого робота. Выпущен TALON-Sword, первый коммерчески доступный робот с гранатометом и другими встроенными вариантами вооружения. [23] Asimo от Honda учится бегать и подниматься по лестнице.
2007 В рамках DARPA Urban Grand Challenge шесть транспортных средств автономно проходят сложную трассу с участием пилотируемых транспортных средств и препятствий. [24] Роботы Kiva Systems все чаще используются в распределительных операциях; Эти автоматизированные стеллажи сортируются в зависимости от популярности их содержимого. Буксир становится для больниц популярным средством перемещения больших шкафов с товарами с места на место, а Speci-Minder [25] with Motivity начинает доставлять образцы крови и других пациентов из медпунктов в различные лаборатории. Seekur, первый широко доступный невоенный робот для обслуживания на открытом воздухе, тянет 3-тонный автомобиль через парковку. [26] самостоятельно ездит в помещении и начинает учиться ориентироваться на улице. Тем временем PatrolBot учится следовать за людьми и обнаруживать приоткрытые двери .
2008 Компания Boston Dynamics опубликовала видеозапись BigDog нового поколения , способного ходить по ледяной местности и восстанавливать равновесие, когда его пинают сбоку.
2010 В Международном конкурсе мультиавтономных наземных роботов команды автономных транспортных средств составляют карту большой динамичной городской среды, идентифицируют и отслеживают людей и избегают враждебных объектов.
2016 Следование по пути автономного мобильного робота с использованием пассивных RFID-меток — это новый метод отслеживания пути с использованием RFID-меток. Доказано, что робот всегда достигает пункта назначения с точностью до ошибки измерения расстояния, даже если измерения расстояния и угла неточны. Он также способен выбирать правильный путь среди множества путей.
2016 Многофункциональный маневренный робот с дистанционным управлением (MARCbot) впервые используется полицией США для убийства снайпера, убившего пятерых полицейских. [27] в Далласе , штат Техас , который поднимает этические вопросы относительно использования полицией дронов и роботов в качестве инструментов смертоносной силы против преступника.

Во время столетнего конкурса НАСА по возврату образцов робота марсоход под названием Cataglyphis успешно продемонстрировал возможности автономной навигации, принятия решений, а также обнаружения, извлечения и возврата образцов. [28]

2017 В рамках проекта ARGOS Challenge разрабатываются роботы для работы в экстремальных условиях на морских нефтегазовых установках. [29]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Ху, Дж.; Бхоумик, П.; Ланзон, А., « Групповое координированное управление сетевыми мобильными роботами с приложениями для транспортировки объектов ». Транзакции IEEE по автомобильным технологиям, 2021.
  2. ^ «Главная/домашняя страница информационной инженерии» . www.robots.ox.ac.uk . Проверено 3 октября 2018 г.
  3. ^ Jump up to: а б Ху, Дж.; Бхоумик, П.; Джанг, И.; Арвин, Ф.; Ланзон, А., « Среда сдерживания формирования децентрализованных кластеров для многороботных систем », Транзакции IEEE по робототехнике, 2021.
  4. ^ Ху, Дж.; Тургут, А.; Леннокс, Б.; Арвин Ф., « Надежная координация формирования роев роботов с нелинейной динамикой и неизвестными возмущениями: проектирование и эксперименты ». IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 2021.
  5. ^ П. Мубарак, П. Бен-Цви, Адаптивное управление мобильным роботом с гибридным механизмом , Международный симпозиум IEEE по робототехнике и сенсорной среде (ROSE), Монреаль, Канада, 2011, стр. 113–118.
  6. ^ Гопалакришнан, Б.; Тирунеллайи, С.; Тодкар, Р. (2014). «Проектирование и разработка автономного мобильного интеллектуального автомобиля: приложение для мехатроники». Мехатроника . 14 (5): 491–514. дои : 10.1016/j.mechatronics.2003.10.003 .
  7. ^ «Пресс-релиз: Новое изобретение использует пустые железнодорожные пути для перевозки грузов» . Архивировано из оригинала 15 июля 2011 г. Проверено 9 апреля 2007 г.
  8. ^ «Линейный путь (PDF)» . Архивировано из оригинала (PDF) 15 июля 2011 г. Проверено 9 апреля 2007 г.
  9. ^ «Автономная база MT400 Build-a-Bot» . mobilerobots.com . Архивировано из оригинала 23 февраля 2010 года.
  10. ^ "иас-люди" . Ias.uwe.ac.uk. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 г. Проверено 15 августа 2012 г.
  11. ^ Первая в мире по-настоящему автоматическая газонокосилка.
  12. ^ «Лес Эрнест» . Стэнфорд.edu . Архивировано из оригинала 26 января 2013 года . Проверено 13 апреля 2018 г.
  13. ^ С. Бозиновски, Параллельное программирование для управления мобильными роботами: агентный подход , Proc Международная конференция IEEE по распределенным вычислительным системам, стр. 202-208, Познань, 1994 г.
  14. ^ Божиновский, Стево (2017). «Робототехника обработки сигналов с использованием сигналов, генерируемых головой человека: от новаторских работ до эмуляции цифровых схем на основе ЭЭГ» . Достижения в области проектирования роботов и интеллектуального управления . Достижения в области интеллектуальных систем и вычислений. Том. 540. стр. 449–462. дои : 10.1007/978-3-319-49058-8_49 . ISBN  978-3-319-49057-1 .
  15. ^ Труды IEEE по робототехнике и автоматизации, 1988 г.
  16. ^ С. Божиновски, М. Сестаков, Л. Бозиновска: Использование альфа-ритма ЭЭГ для управления мобильным роботом , В книге Г. Харриса, К. Уокера (ред.) Proc. Ежегодная конференция Медико-биологического общества IEEE, с. 1515–1516, Новый Орлеан, 1988 г.
  17. ^ Jump up to: а б Божиновский С.: Управление траекторией мобильного робота: От фиксированных рельсов к прямому биоэлектрическому управлению , В кн. О. Кайнак (ред.) Учеб. Семинар IEEE по интеллектуальному управлению движением, стр. 63–67, Стамбул, 1990 г.
  18. ^ «Институт робототехники: Данте I» . Ri.cmu.edu. Архивировано из оригинала 9 марта 2007 г. Проверено 15 августа 2012 г.
  19. ^ «Институт робототехники: Данте II» . Ri.cmu.edu. Архивировано из оригинала 15 мая 2008 г. Проверено 15 августа 2012 г.
  20. ^ Добро пожаловать на сайт Swarm-bots.
  21. ^ Н. Божиновска, Gj. Йованчевски, С. Божиновски, Управление роботами через Интернет , В материалах Третьей международной конференции по информатике и информационным технологиям, Битола, Македония, стр. 82–89, 12–15 декабря 2002 г.
  22. ^ «Домашняя страница проекта Centibots» . Ai.sri.com. 04.10.2004 . Проверено 15 августа 2012 г.
  23. ^ «Архивная копия» (PDF) . Foster-Miller.com . Архивировано из оригинала (PDF) 6 декабря 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  24. ^ Добро пожаловать , Архивировано 16 апреля 2008 г., в Wayback Machine.
  25. ^ Специальный хранитель
  26. ^ «Архивная копия» . mobilerobots.com . Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 года. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  27. ^ Стейси, Оливия (8 июля 2016 г.). «Спецназ Далласа использовал робот-бомбу, чтобы убить Мику X. Джонсона в «первом смертельном использовании робота полицией» » . Heavy.com . Проверено 13 апреля 2018 г.
  28. ^ Холл, Лора (08 сентября 2016 г.). «НАСА награждает 750 тысяч долларов за конкурс роботов по возврату образцов» . Проверено 21 сентября 2016 г.
  29. ^ «Повышенная безопасность благодаря ARGOS Challenge» . Тотальный сайт . Архивировано из оригинала 16 января 2018 года . Проверено 13 мая 2017 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 17851ff7ffb43f34888269e8bb324fea__1721578860
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/17/ea/17851ff7ffb43f34888269e8bb324fea.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Mobile robot - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)