Сферический робот
Сферический робот , также известный как сферический мобильный робот или робот в форме шара, представляет собой мобильный робот со сферической внешней формой. [1] Сферический робот обычно состоит из сферической оболочки, служащей корпусом робота, и внутреннего приводного блока (IDU), который позволяет роботу двигаться. [2] Сферические мобильные роботы обычно передвигаются, перекатываясь по поверхностям. Движение качения обычно выполняется путем изменения центра масс робота (т. е. системы с маятниковым приводом), но существуют и другие приводные механизмы. [3] [4] Однако в более широком смысле термин «сферический робот» может также относиться к стационарному роботу с двумя вращающимися шарнирами и одним призматическим шарниром , который образует сферическую систему координат (например, Стэнфордский манипулятор). [5] ).
Сферическая оболочка обычно изготавливается из твердого прозрачного материала, но она также может быть изготовлена из непрозрачного или гибкого материала для специальных применений или благодаря специальным приводным механизмам. [6] Сферическая оболочка может полностью изолировать робота от внешней среды. Существуют реконфигурируемые сферические роботы, которые могут трансформировать сферическую оболочку в другие конструкции и выполнять другие задачи, помимо перекатывания. [7]
Сферические роботы могут работать как автономные роботы или как роботы с дистанционным управлением (телеуправлением). [8] Почти во всех сферических роботах связь между внутренним приводным блоком и внешним блоком управления (системой регистрации данных или навигационной системой ) является беспроводной из-за мобильности и закрытости сферической оболочки. Источником питания этих роботов в основном является батарея, расположенная внутри робота, но существуют и сферические роботы, использующие солнечные элементы . [8] Сферические мобильные роботы можно классифицировать либо по их применению, либо по механизму привода.
Приложения
[ редактировать ]Сферические мобильные роботы имеют применение [8] в наблюдении, мониторинге окружающей среды, патрулировании, подводных и планетарных исследованиях, реабилитации, развитии детей, [9] и развлечения. Сферические роботы могут использоваться в качестве амфибий . роботов- [7] жизнеспособны как на суше, так и на (или под) водой. [10]
Передвижение
[ редактировать ]Наиболее распространенные приводные механизмы сферических роботов работают за счет изменения центра масс робота. [1] Другие приводные механизмы [8] использовать: (1) сохранение угловой скоростис помощью маховиков, [3] (2) ветер окружающей среды, (3) искажающий сферическую оболочку и (4) гироскопический эффект.
Текущие исследования
[ редактировать ]Исследования сферических роботов включают исследования по проектированию и прототипированию. , [11] динамическое моделирование и симуляция, [3] контроль, [12] планирование движения, [2] [4] и навигация. [13] С теоретической точки зрения движение сферического робота по поверхности представляет собой неголономную систему , которая особенно изучена в области управления и планирования движения. [2]
Коммерческие сферические роботы
[ редактировать ]Коммерческие сферические роботы доступны для широкой продажи. Некоторые текущие коммерческие продукты — это GroundBot, Roball и QueBall, а также Sphero от BB-8 , основанный на дроиде одноименном персонаже- , представленном в фильме 2015 года «Звёздные войны: Пробуждение силы» . [14] Samsung Ballie — это сферический вращающийся теннисный мяч, похожий на персональный робот, который был представлен на выставке Samsung CES2020. [15] [16] [17] Саджид Сади, вице-президент исследовательской группы Samsung, сказал: «Способность Балли передвигаться позволяет ему реагировать на действия человека, где бы он ни находился. Родители могут попросить Балли проверить детей, чтобы убедиться, что они выполнили домашнее задание, например например, или следить за типами телевизионных шоу и фильмов, которые они смотрят». [18]
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Хальме, А.; Шенберг, Т.; Ян Ван (1996). «Управление движением сферического мобильного робота». Материалы 4-го международного семинара IEEE по усовершенствованному управлению движением - AMC '96 - MIE . Том. 1. С. 259–264. дои : 10.1109/AMC.1996.509415 . ISBN 0-7803-3219-9 . S2CID 14135004 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Мукерджи, Ранджан; Минор, Марк А.; Пукрушпан, Джей Т. (2002). «Планирование движения сферического мобильного робота: новый взгляд на классическую проблему шаровой пластины». Журнал динамических систем, измерений и управления . 124 (4): 502–511. дои : 10.1115/1.1513177 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Джоши, Врунда А.; Банавар, Рави Н.; Хиппалгаонкар, Рохит (2010). «Проектирование и анализ сферического мобильного робота». Теория механизма и машин . 45 (2): 130–136. doi : 10.1016/j.mechmachtheory.2009.04.003 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Ализаде, Хосейн Вахид; Махджуб, Мохаммад Дж. (2009). «Влияние постепенного движения на планирование пути сферического робота на основе визуального представления». 2009 Вторая международная конференция по компьютерной и электротехнике . стр. 299–303. дои : 10.1109/ICCEE.2009.133 . ISBN 978-1-4244-5365-8 . S2CID 18734506 .
- ^ «Сферические роботы – Все на роботах» .
- ^ Иликорпи, Томи Дж; Хальме, Аарне Дж; Форсман, Пекка Дж (2017). «Динамическое моделирование и способность гибких шарообразных роботов с маятниковым приводом преодолевать препятствия». Робототехника и автономные системы . 87 . Эльзевир: 269–280. дои : 10.1016/j.robot.2016.10.019 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Ши, Ливэй; Го, Шусян; Мао, Шилиан; Юэ, Чуньфэн; Ли, Маосюнь; Асака, Кинджи (2013). «Разработка сферического материнского робота-амфибии в виде черепахи». Журнал бионической инженерии . 10 (4). Эльзевир: 446–455. дои : 10.1016/S1672-6529(13)60248-6 . S2CID 109405748 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д «Сферический робот» . cim.mcgill.ca .
- ^ Мишо, Ф.; Лаплант, Ж.-Ф.; Ларуш, Х.; Дюкетт, А.; Кэрон, С.; Летурно, Д.; Массон, П. (2005). «Автономный сферический мобильный робот для изучения детского развития». Транзакции IEEE о системах, человеке и кибернетике. Часть A: Системы и люди . 35 (4): 471–480. дои : 10.1109/TSMCA.2005.850596 . S2CID 5337551 .
- ^ Вахид Ализаде, Х.; Махджуб, MJ (2011). «Квадратичная модель демпфирования сферического мобильного робота, движущегося по свободной поверхности воды». 2011 Международный симпозиум IEEE по робототехнике и сенсорной среде (ROSE) . стр. 125–130. дои : 10.1109/ROSE.2011.6058541 . ISBN 978-1-4577-0819-0 . S2CID 11649614 .
- ^ Го, Шусян; Мао, Шилиан; Ши, Ливэй; Ли, Маосюнь (2012). «Проектирование и кинематический анализ сферического робота-амфибии». 2012 Международная конференция IEEE по мехатронике и автоматизации . стр. 2214–2219. дои : 10.1109/ICMA.2012.6285687 . ISBN 978-1-4673-1278-3 . S2CID 10512711 .
- ^ Камалдар, М.; Махджуб, MJ; Хаери Язди, М.; Вахид-Ализаде, Х.; Ахмадизаде, С. (2011). «Синтез управления для уменьшения боковых колебаний сфероробота». 2011 Международная конференция IEEE по мехатронике . стр. 546–551. дои : 10.1109/ICMECH.2011.5971346 . ISBN 978-1-61284-982-9 . S2CID 43710053 .
- ^ Хоу, Канг; Сунь, Ханьсюй; Цзя, Цинсюань; Чжан, Яньхэн (2012). «Автономная система позиционирования и навигации для сферического мобильного робота» . Процедия Инжиниринг . 29 . Эльзевир: 2556–2561. дои : 10.1016/j.proeng.2012.01.350 .
- ^ Хакетт, Роберт (26 мая 2015 г.). «Дисней только что разработал очаровательного шагающего робота » Удача . Проверено 23 июля 2015 г.
- ^ «Samsung на выставке CES 2020» . Самсунг Левант .
- ^ «- Ютуб» . www.youtube.com . [ мертвая ссылка на YouTube ]
- ^ «Ballye — это передвижной робот от Samsung, который может помочь по дому» . Цифровые тенденции . 7 января 2020 г.
- ^ «Вице-президент Samsung по исследованиям, направленным на то, чтобы сделать Ballie мобильным, привлекательным и безопасным» . 25 января 2020 г.