Šta Je Autonomni Robot?

Kako robotika postaje sve bolja, ideja o autonomnom robotu postaje sve važnija.

Ove mašine mogu osjetiti i reagirati na svoju okolinu, samostalno donositi odluke i kretati se bez ljudske pomoći.

U ovom blog postu govorit ću o dijelovima i tehnologijama koje robotima omogućavaju da rade sami.

Također ću govoriti o programskim jezicima i vještinama koje su potrebne za njihovu izradu, kao i o etičkim i sigurnosnim problemima koji dolaze s njihovom upotrebom.

Bilo da ste iskusni inženjer ili tek počinjete, svijet samovozećih robota sigurno će privući vašu pažnju i poželjeti da saznate više o svim načinima na koje se ova uzbudljiva tehnologija može koristiti.

Uvod u autonomne robote

Formalna definicija:

Robot koji ne samo da može održavati sopstvenu stabilnost dok se kreće, već može i planirati svoje pokrete.

Nasin K10 (Autonomija i robotika):

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

Autonomni roboti su pametne mašine koje mogu samostalno da rade, otkrivaju šta se oko njih dešava, donose odluke i deluju bez pomoći osobe.

Autonomni robot je tip robota koji ima puno slobode i može raditi stvari sam bez pomoći osobe.

Ovo je moguće jer robot ima senzore kao što su kamere, LiDAR i sonar koji mu omogućavaju da vidi i čuje šta se dešava oko njega.

Robot zatim uzima ove informacije i koristi ih za donošenje odluka. To mu daje mogućnost da djeluje samostalno.

Vrste robota

Postoji mnogo različitih vrsta robota, a svaki od njih ima svoje prednosti i mane. Neki od njih su:

• Autonomni roboti: Kao što smo već govorili, autonomni roboti mogu raditi sami bez ljudske pomoći.
• Kontrolisani roboti: Da bi radili, kontrolirani roboti trebaju unos od ljudi. Mogu se programirati da obavljaju određene zadatke, ali nemaju toliko slobode kao roboti koji mogu sami raditi stvari.
• Polu-autonomni roboti: Ovi roboti imaju dijelove i autonomnih i kontroliranih robota, tako da neke zadatke mogu obavljati sami, ali im je ipak potrebna pomoć ljudi.
• Automatizirani roboti: Ovi roboti su postavljeni da rade stvari sami.

Ali oni možda nisu toliko nezavisni kao roboti koji mogu sami da rade stvari.

Razlike između autonomnih robota i drugih vrsta

Autonomni roboti se razlikuju od drugih vrsta robota jer mogu sami donositi odluke i djelovati na osnovu onoga što vide u svom okruženju bez potrebe za stalnim ljudskim doprinosom.

Iako druge vrste robota mogu obavljati određene poslove, oni nemaju toliko slobode kao autonomni roboti.

Autonomni roboti u inženjerstvu

Savjet: Uključite dugme za titl ako vam je potrebno. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu za podešavanja, ako niste upoznati sa engleskim jezikom. Možda ćete morati prvo kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.

Komponente i tehnologije za autonomne robote

Autonomni roboti su pametne mašine koje mogu samostalno da rade, osećaju okolinu, donose odluke i deluju bez pomoći osobe.

Da bi se napravio robot koji može samostalno raditi, važno je znati koji dijelovi i tehnologije su potrebni.

Hardverske komponente

Hardverske komponente su važan dio izrade robota koji može raditi stvari sam. Među njima su:

Aktuatori, poput motora, kočnica i solenoida, omogućavaju robotu da se kreće i komunicira sa okolinom.

• Senzori: Senzori su neophodni da bi robot razumio svoju okolinu.

Neki primjeri senzora uključuju kamere, LiDAR i inercijalne mjerne jedinice (IMU).

• Izvori energije: Da bi radili, autonomnim robotima je potreban pouzdan izvor energije, poput baterija ili gorivih ćelija.
• Računarski hardver: Da bi robot obrađivao podatke senzora, pokretao algoritme i upravljao aktuatorima, potreban mu je mikrokontroler ili računar na jednoj ploči.

Softver

Prilikom izrade autonomnog robota, softver je jednako važan kao i hardver. Među njima su:

• Algoritmi percepcije: Algoritmi percepcije omogućavaju robotu da interpretira podatke sa svojih senzora i shvati šta se oko njega događa.
• Algoritmi lokalizacije pomažu robotu da shvati gdje se nalazi i na koji način je okrenut u svom okruženju.
• Algoritmi za mapiranje čine model okruženja koji robot može koristiti za planiranje svojih kretanja.
• Algoritmi planiranja i kontrole: Algoritmi planiranja i kontrole omogućavaju robotu da se kreće i komunicira sa stvarima u svom okruženju.

Komunikacija

Da bi robot dobro radio, mora biti u stanju razgovarati sa svojom okolinom. Ovo uključuje razgovore sa drugim uređajima i sistemima, bilo bežično ili pomoću žica.

Uključene discipline

Da biste napravili robota koji radi samostalno, morate znati mnogo o mašinstvu, elektrotehnici, informatici i robotici.

Važnost senzora u autonomnim robotima

Senzori su važan dio samovozećih robota jer omogućuju robotu da uči o svom okruženju i donosi odluke na osnovu onoga što uči.

Zašto su senzori važni za robote koji mogu djelovati sami?

Senzori su vrlo važan dio autonomnih robota jer omogućavaju robotu da vidi i razumije svoju okolinu.

Robot može donositi odluke i mijenjati svoje akcije na osnovu informacija koje dobije od senzora. To mu omogućava bezbedno kretanje i obavljanje zadataka uz malu pomoć ljudi.

Vrste senzora za samovozeće robote

Autonomni roboti koriste različite vrste senzora kako bi naučili o svom okruženju. U robotici, neki od najčešćih tipova senzora su:

• Senzori blizine/udaljenosti: Ovi senzori, poput ultrazvučnih ili infracrvenih senzora, omogućavaju robotima da pronađu objekte i mjere udaljenosti bez dodirivanja.
• Kamere i lidar senzori: Kamere i lidar senzori se mogu koristiti za izradu detaljne 3D mape okoline robota, što mu može pomoći da izbjegne prepreke i planira svoj put.
• Senzori za navigaciju: Navigacijski senzori, poput GPS-a ili kodera, omogućavaju vam da otkrijete gdje se robot nalazi i promijenite njegovu brzinu, smjer i kurs. Senzori sile mjere sile koje na robota stvara njegovo tijelo ili stvari izvan njega. Ovo je važno za zadatke poput hvatanja ili podizanja stvari.
• Inercijalne mjerne jedinice (IMU): IMU mjere ubrzanje i kutnu brzinu tijela robota ili vanjskih objekata, što je važno za zadatke poput balansiranja ili stabilizacije.

Svaka vrsta senzora ima svoje prednosti i nedostatke.

Autonomni roboti mogu poboljšati svoju sposobnost da vide i donose odluke korištenjem više od jednog senzora.

Na primjer, kombiniranje lidarskih senzora s kamerama može dati robotu potpuniju sliku okoline

Korištenje više navigacijskih senzora može poboljšati točnost lokalizacije.

Navigacija i izbjegavanje prepreka za autonomne robote

Autonomni roboti koriste sisteme koji im pomažu da se snađu i izbjegnu udaranje u stvari kako bi se mogli sigurno i efikasno kretati.

Metode za robote koji se mogu sami kretati

• Mape okoline: Autonomni roboti mogu planirati svoje kretanje i izbjegavati prepreke uz pomoć mapa okoline.
• Senzori kao što su kamere za otkrivanje prepreka sa stereo vidom ili LiDAR: Ovi senzori daju robotu pogled na okolinu od 360 stepeni, omogućavajući mu da vidi prepreke i planira sigurnu rutu.
• Automatizovana vođena vozila, vozila na daljinsko upravljanje i autonomni mobilni roboti koji bolje rade sa 3D sistemima vida sa širokim vidnim poljem: Ovi sistemi olakšavaju robotu da se kreće i izbegava prepreke.

Autonomni roboti moraju biti u stanju izbjeći prepreke

Autonomni roboti moraju biti u stanju da izbjegnu prepreke kako bi se mogli sigurno i efikasno kretati u svom okruženju.

Da bi roboti mogli da izbegnu prepreke, moraju biti u stanju da ih pouzdano pronađu i predvide kako će se kretati.

Oblik robota također može utjecati na to kako se kreće oko prepreka. Kružni roboti su uobičajeni jer se mogu okretati na mjestu, a da ništa ne udare.

Navikavanje na okolinu

Na kraju, ali ne i najmanje važno, da bi metode izbjegavanja prepreka funkcionirale, roboti moraju biti sposobni dobro se prilagoditi svom okruženju.

To znači da robot mora biti u stanju mijenjati svoje pokrete i kretati se oko prepreka, čak i u dinamičnim okruženjima gdje se prepreke mogu pomicati ili mijenjati bez upozorenja.

Programiranje autonomnih robota

Programiranje je važan dio izrade robota koji mogu raditi sami, a postoji mnogo različitih programskih jezika koji se mogu koristiti za izradu i testiranje robota.

Jezici koji se koriste za programiranje robota Python i C++ su najčešći programski jezici za izradu robota koji mogu raditi sami, ali se mogu koristiti i drugi jezici ovisno o potrebama projekta.

Java, MATLAB i PHP su neki drugi programski jezici koji se često koriste za robotiku.

Svaki jezik ima svoje prednosti i nedostatke, a najbolji jezik za projekat će zavisiti od toga šta treba da uradi.

Vještine potrebne za programiranje robota

Da biste napravili robota koji može raditi samostalno, morate znati kako da kodirate na jezicima kao što su Python i C++.

Takođe je važno imati iskustvo sa primenjenim programiranjem i pravljenjem softvera za hardverske sisteme.

Također je važno znati stvari o robotici kao što su teorija upravljanja, planiranje pokreta i kompjuterski vid.

Resursi za učenje programiranja robota

Postoji mnogo načina da naučite vještine koje su vam potrebne za programiranje robota koji mogu raditi stvari sami. Neki od njih su:

• Kursevi na univerzitetima: Mnogi univerziteti nude online i osobne kurseve iz robotike i programiranja.
• Online kursevi i radionice: Univerziteti, kompanije i profesionalne grupe nude mnogo online kurseva i radionica. Ovi kursevi mogu naučiti bilo šta, od osnova robotike do naprednih načina programiranja robota.
• Tutorijali i vodiči za programiranje: Na mreži možete pronaći mnogo tutorijala i vodiča za programiranje koji vam pokazuju kako da napravite osnovne autonomne mobilne robote ili vas nauče kako programirati robote na određeni način.

Troškovi povezani sa autonomnim robotima

Autonomni roboti postaju sve češći u mnogim industrijama jer mogu poboljšati sigurnost radnika, povećati produktivnost i smanjiti troškove rada.

Ali cijena izgradnje i korištenja autonomnih robota može dosta varirati ovisno o tome za što se koriste, koliko su složeni i koji se dijelovi koriste.

Početni troškovi ulaganja

Početni trošak ulaganja autonomnog robota može se sastojati od dijelova poput hardvera, softvera i senzora.

Evo nekoliko primjera troškova koji dolaze s različitim vrstama robota:

• Automatizovana vođena vozila (AGV) mogu koštati od 14.000 dolara za jednostavan AGC do 60.000 dolara za složeniji traktor za vuču.
• Troškovi samovozećih viljuškara također se mogu mijenjati na osnovu brojnih faktora.
• Roboti koji se koriste u građevinarstvu mogu biti skupi jer ih je teško napraviti, a okruženje u kojem rade treba biti standardizirano.

Robot koji radi operaciju može koštati do 2,5 miliona dolara.

Tekući troškovi

Uz početnu investiciju, trošak korištenja autonomnih robota može uključivati ​​i tekuće troškove održavanja, popravke i nadogradnje.

Kako biste bili sigurni da robot radi ispravno i sigurno, možda će ga trebati redovno servisirati i popravljati.

Također, tehnologija je uvijek sve bolja, pa će robot možda morati biti ažuriran kako bi bio u toku s najnovijim promjenama.

Prednosti autonomnih robota

Iako početni trošak ulaganja za autonomnog robota može biti visok, dugoročne prednosti smanjenih troškova rada i povećane produktivnosti mogu biti značajne, čineći autonomne robote vrijednom investicijom za neke aplikacije.

Koristeći robote koji mogu raditi sami, kompanije mogu uštedjeti novac na radu, poboljšati efikasnost i učiniti radnike sigurnijim.

Na primjer, roboti mogu raditi 24 sata dnevno uz malo nadzora, što može pomoći da se troškovi još više smanje.

Također, roboti mogu raditi poslove koji su previše dosadni, opasni ili prljavi da bi ih ljudi mogli obavljati. Ovo oslobađa ljude da rade važnije poslove.

Primjena autonomnih robota

Autonomni roboti postaju sve popularniji u e-trgovini, podatkovnim centrima, zdravstvu, proizvodnji, vojsci i javnoj sigurnosti, poljoprivredi i drugim poljima.

Korištenje autonomnih robota ima mnogo prednosti, kao što je smanjenje cijene rada, povećanje produktivnosti, sigurnije radno mjesto i smanjenje grešaka.

Aplikacije za e-trgovinu

Autonomni mobilni roboti (AMR) se sada obično koriste u industriji e-trgovine za obavljanje stvari poput premještanja kolica i manipulacije mobilnim uređajima.

Ovi roboti mogu sami premještati proizvode s jednog mjesta u skladištu na drugo, što ubrzava proces ispunjenja narudžbe.

Samovozeći roboti također mogu pomoći u isporuci robe kupcima, što može skratiti vrijeme isporuke i učiniti kupce sretnijima.

Manufacturing Industry

Autonomni roboti se također često koriste u proizvodnoj industriji. Roboti se koriste za mnoge stvari, kao što su elektrolučno zavarivanje, točkasto zavarivanje i pomicanje stvari.

Kada se roboti koriste u proizvodnji, sigurnost se može poboljšati i proizvodnja se može obaviti brže i efikasnije.

Sa dolaskom Industrije 4.0, kombinacija robotike, umjetne inteligencije (AI) i strojnog učenja (ML) mijenja način proizvodnje.

Vojna i javna bezbednost

Robotska tehnologija se koristi u vojsci i javnoj sigurnosti, gdje se za nadzor koriste dronovi i roboti kojima nije potrebna osoba za upravljanje.

Ovi roboti mogu ići na opasna mjesta i prikupljati informacije, čineći ljudima sigurnijim da budu tamo. Roboti se također koriste za uklanjanje bombi, pronalaženje hemikalija i radioaktivnih materijala i patroliranje granica.

Zdravstvene aplikacije

Autonomni roboti se koriste u zdravstvenim ustanovama za obavljanje stvari poput brige o pacijentima, isporuke lijekova, provjeravanja vitalnih znakova i pružanja emocionalne podrške.

Autonomni mobilni roboti (AMR) se često koriste za pomoć u važnim zadacima kao što su čišćenje, teleprisutnost i dostavljanje lijekova i medicinskih potrepština ljudima kojima su potrebni.

Roboti također mogu gledati kako pacijent vježba, izmjeriti njihov raspon pokreta i pratiti njihov napredak.

Također, roboti sa softverom koji pokreće AI koji može identificirati lijekove mogu skratiti vrijeme potrebno za pronalaženje pravog.

Iako je tehnologija još uvijek u ranoj fazi, istraživači istražuju kako bi se roboti mogli koristiti za obavljanje složenijih zadataka poput isporuke ciljanih lijekova, pomoći pacijentima s malim problemima i razgovora s pacijentima.

Poljoprivredna industrija

Autonomni roboti se također koriste u poljoprivrednoj industriji, posebno za upravljanje usjevima. Robotski dronovi se mogu koristiti za pregled polja i pronalaženje problema sa usjevima

Ovo poljoprivrednicima govori važne stvari o njihovim usjevima. Samovozeći roboti također mogu paziti na naftovode i plinovode, pronaći curenja i zaustaviti štetu po okoliš.

Robot iz naio tehnologija:

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

Buduće aplikacije

Kako tehnologija bude sve bolja, samovozeći roboti će moći obavljati složenije poslove, kao što su korisnička služba i logistika.

S razvojem samovozećih automobila moglo bi doći do velikih promjena u automobilskoj industriji, poput manjeg broja ljudi koji posjeduju automobile.

Neka predviđanja govore da bi upotreba samovozećih robota u industriji mogla imati veliki utjecaj na radna mjesta, te da bi do 50% poslova moglo biti izgubljeno.

Ali još uvijek postoji mnogo neizvjesnosti i žestokih debata o tome kako će AI i roboti utjecati na tržište rada.

Etička i sigurnosna razmatranja za autonomne robote

Upotreba samovozećih robota može dovesti do brojnih moralnih i sigurnosnih pitanja na koja je potrebno odgovoriti kako bi se osiguralo da se koriste na siguran i odgovoran način.

Evo nekih od najvažnijih stvari o kojima treba razmišljati:

moralno pitanje:	Opis:
Bias	Autonomni roboti koji koriste algoritme mašinskog učenja mogu imati predrasude koje dovode do nepravednog tretmana ljudi ili grupa. Ovo se može popraviti pažljivim dizajniranjem i testiranjem algoritama kako bi bili sigurni da nemaju skrivene predrasude.
Obmana	Ako se roboti natjeraju da lažu o tome tko su ili šta mogu učiniti, to bi moglo dovesti do opasnih ili neočekivanih situacija. Da bi se to izbjeglo, ljudi koji prave robote trebali bi biti otvoreni o tome kako su napravljeni i reći korisnicima šta mogu učiniti. Kada se roboti koriste na radnom mjestu, ljudski radnici mogu ostati bez posla. Kompanije bi trebalo da razmišljaju o tome kako će automatizacija uticati na njihovu radnu snagu i ponuditi programe obuke i druge načine da pomognu radnicima koji izgube posao.
Opacity	Može biti teško razumjeti kako autonomni roboti donose odluke, zbog čega je teško shvatiti zašto griješe. Ljudi koji prave robote treba da pokušaju da budu otvoreni i jasni o tome kako robot odlučuje šta da radi.
Sigurnost	Autonomni roboti moraju biti napravljeni na način koji štiti njihove korisnike. Kompanije bi trebalo da budu odgovorne za to da su njihovi roboti sigurni i da su dobro testirani pre nego što budu prodati javnosti.
Nadzor	Kreatori politike i regulatorne grupe trebale bi paziti na stvaranje i korištenje samovozećih robota kako bi bili sigurni da se koriste sigurno i odgovorno.
Privatnost	Roboti koji prikupljaju lične podatke mogu natjerati ljude da se zabrinu za svoju privatnost. Da bi se zaštitila privatnost ljudi, potrebno je uspostaviti prava pravila i mjere otvorenosti. Korisnici moraju biti u mogućnosti vjerovati da će samovozeći roboti raditi na siguran i pouzdan način. Da bi izgradili povjerenje, dizajneri robota bi trebali staviti sigurnost, otvorenost i odgovornost na vrh svojih lista.

Zaključak

Kao što smo vidjeli u ovom postu na blogu, roboti koji mogu raditi sami mogli bi promijeniti svijet u kojem živimo. Ova tehnologija ima mnogo primjena, od toga da proizvodnju učini efikasnijom do pomoći ljudima da dobiju bolju njegu.

Ali, kao i kod svake nove tehnologije, postoje etička i sigurnosna pitanja koja treba pažljivo razmotriti i rješavati.

Autonomni roboti mogu izgledati kao odgovor na mnoge naše probleme, ali moramo imati na umu da oni nisu zamjena za ljudsku interakciju i donošenje odluka.

Umjesto toga, trebali bismo na njih gledati kao na alate koji nam mogu pomoći da postignemo svoje ciljeve i učinimo naše živote boljim. Kada kombinujemo moć samovozećih robota sa ljudskom kreativnošću i genijalnošću, možemo da uradimo neverovatne stvari za koje se nekada smatralo da su nemoguće.

Kao inženjeri i studenti robotike, imamo priliku pomoći u oblikovanju budućnosti ove tehnologije i učiniti da ona radi za dobrobit društva.

Hajde da nastavimo sa istraživanjem šta autonomni roboti mogu da urade, ali treba da imamo na umu i etička i bezbednosna pitanja koja dolaze sa ovom novom i uzbudljivom tehnologijom.

Tek tada možemo zaista iskoristiti snagu robota koji mogu sami raditi kako bi svijet učinili boljim mjestom za sve.