В последние годы термины «интеллект» и «искусственный разум» растеряли свой изначальный смысл. Современная реклама называет «интеллектуальным» любой утюг с двумя лампочками. Но беспомощный робот-пылесос в клубке кабелей и фантастический разум «Скайнет» — это даже не звенья одной эволюционной цепи.
Современные роботы, как и многие десятилетия назад, имеют ограниченный список алгоритмов действия и оказываются бесполезны в сложных условиях без связи с оператором — при сильной радиации, под землей, на морских глубинах или в космосе. Печальный пример недавней катастрофы на Фукусиме показал, что никакое дистанционное управление не заменит настоящего автономного робота.
Большинство роботов запрограммированы на уровне инстинктов или управляются дистанционно. Автономный робот без автономного искусственного интеллекта невозможен.
Основная проблема современной робототехники, как и многие десятилетия назад, связана с разработкой достойного искусственного интеллекта. В некоторых случаях можно говорить об успехах и даже очевидном прогрессе. Например, эксперименты Google по созданию автономных автомобилей без водителя или программу AlphaGo той же Google, победившую чемпиона мира по игре го. Или суперкомпьютерный интеллект IBM Watson, способный понимать вопросы и находить ответы в базе знаний.
Пока что большинство разработок в области искусственного интеллекта не годятся для автономных роботов. Многие из них ограничены выбранной сферой применения, некоторые требуют не автономных вычислительных мощностей. В некоторых случаях — как с роботом Тэй компании Microsoft, искусственный разум и вовсе сходит с ума после непродолжительного общения с людьми.
Сегодня автономный робот должен понимать естественную речь и жесты, логически мыслить, обучаться и принимать самостоятельные решения. Идеальный автономный робот, оснащенный необходимыми датчиками, инструментами и базой знаний, должен выслушать задание и без лишних вопросов отправиться восвояси на его выполнение.
Российский «Разуматор»: универсальные мозги для автономного робота
Российские разработчики всегда славились широким взглядом на поставленную проблему. Искусственный интеллект «Разуматор», созданный отечественной компанией «Мивар», изначально разработан как основа для любых типов автономных роботов.
Программное логическое ядро «Разуматор», говоря робототехническим языком - это логический планировщик, обеспечивающий роботам возможность самостоятельно строить алгоритмы и решать задачи без участия людей. Различие между «интеллектом» робота-пылесоса и искусственным интеллектом автономного робота отлично поясняет слайд ниже, где показана разница между рефлексивным и логическим уровнем.
Трехмерная диаграмма исследований в области искусственного интеллекта
Работа искусственного интеллекта «Разуматор» описывается «миварным принципом», что означает обработку многомерных баз данных с контекстно-глобальной моделью, где данные, их логический вывод и процесс обработки интегрированы в единое целое, а все процессы происходят в реальном времени. Акроним «МИВАР» (Многомерная Информационная Варьирующаяся Адаптивная Реальность, по-английски Multidimensional Informational Variable Adaptive Reality), созвучный названию компании, при удачном развитии технологии имеет все шансы войти в иностранные языки на тех же правах, что в свое время вошел «sputnik».
Многомерная технология анализа данных позволяет принимать автономные решения в реальном времени
Основная особенность миварной технологии заключается в чрезвычайно высокой скорости работы - до 5 млн правил в секунду. Таким образом, для анализа огромных массивов данных и принятия оперативных автономных решений достаточно невысокой вычислительной мощности. На минуточку: обычный ноутбук может обрабатывать 20-мерный граф с 150 тысяч вершин на 600 тысяч ребер в реальном времени! Показатели настолько высоки, что, по словам Олега Варламова, пока никто в мире не готов с ними конкурировать.
«Разуматор», также представленный в виде коробочного ПО, можно установить даже на обычном ноутбуке.
«Разуматор» является ядром комплексного проекта «Роборазум», который можно адаптировать под любой тип автономных роботов. Скажем, придет завтра представитель геологоразведочной компании и закажет глубоководную автономную акулу для арктических условий - внешний вид робота изменится радикально, но мозги «Разуматора» останутся прежними, разве что с дополнительной адаптацией к соответствующей базе знаний.
Робоплатформа Муром-ИСП: универсальная заготовка для выпуска автономных роботов
Комплексная система автономного робота для любых целей включает пять базовых элементов. В список входят механизмы, датчики-сенсоры, вычислительный модуль, элементы автономного питания и собственно искусственный интеллект.
Олег Варламов
президент компании «Мивар»
Робототехническая платформа «Муром-ИСП», созданная компаниями «Мивар» и «Интеллектуальные технологии», представляет собой универсальный конструктор: первые четыре базовых элемента из озвученного выше списка комплектуются в меру потребностей, фантазии и средств. Пятый элемент, как в одноименном фильме, заменить нельзя: это интеллектуальное ядро «Разуматор».
«Муром-ИСП» создан в качестве полигона для обкатки «Разуматора». Складной антропоморфный робот с сенсорной головой и самобалансирующимся одноосным шасси высотой 165 см в разложенном и 80 см в сложенном состоянии позволит отработать узлы автономного робота и его взаимодействие в составе более сложных комплексов.
Технические характеристики первого прототипа Муром-ИСП: в МЧС будут довольны
Кстати, о рефлексивных роботах-пылесосах. В автономных комплексах вроде «Мурома» таким «недороботам» уготована роль дистанционно управляемых вспомогательных механизмов, служащих для зондирования, расчистки и даже походного ремонта. Такого помощника можно при случае отправить на разведку, но даже потеря одного или нескольких вспомогательных роботов никак не отразится на работоспособности комплекса.
Обвешанный механизмами и датчиками, управляющий целым выводком вспомогательных роботов, «Муром» может являться частью более мощного комплекса. Представьте мощную автономную систему на платформе «Камаза», несущую вдаль десяток «Муромов» специального назначения с сотней-другой вспомогательных самонаводящихся роботов-помощников. Вот где раскрывается неограниченный простор для фантазий гражданских и оборонных заказчиков!
Внешне «Муром» не блещет особой привлекательностью, зато конструкция системы полностью сбалансирована по автономности, работоспособности и вычислительная мощность. Сейчас «Муром» работает на пяти процессорах Intel Core i5. По словам Владимира Денисенко, директора «Интеллектуальных технологий», эксперименты проводились с различными платформами, включая ускорители на графических картах.
Пока что пять Intel Core i5 оказались оптимальными по соотношению производительности, автономности и цены, но привязки к какой-либо определённой аппаратно-программной платформе нет. Когда возникнет потребность платформе на отечественных процессорах «Эльбрус», такая версия появится незамедлительно.
Муром-ИСП: Носитель на базе КАМАЗа развертывает десяток автономных роботов с сотнями роботов-помощников
Полностью рабочую версию «Мурома» с голосовым управлением, синтезом речи, манипуляторами и другими функциями разработчики представят уже в сентябре 2016 года. Сегодня «Разуматор» может быть использован всеми желающими как в качестве самостоятельного продукта, так и в качестве интегрированного логического компонента других систем управления - вплоть до уровня API.
Мы уверены, что дроны не будут в самое ближайшее время. Причина, по которой так много компаний бездыханно обещают, что это прямо за углом, заключается в том, что роботы доставляют Вам вещи, когда вы хотите, это фантастическая идея. Сначала дроны кажутся хорошей идеей, потому что полет позволяет быстро добраться до места, избегая препятствий, и люди застряли на этой идее в течение многих лет, потому что было бы здорово, если бы вы действительно могли заставить ее работать.
Пока что это не сработало, но это не означает, что роботы, поставляющие вещи, не должны произойти. И действительно, не заботятся ли потребители о том, поставляются ли они специально автономным воздушным беспилотником, если они быстро получают свой материал и не должны менять свою пижаму? Стартап, названный Starship Technologies, с офисами в Лондоне и Таллинне, Эстония, объявил о создании автономного робота доставки, который обещает сделать все, что может сделать дронг-ролик (и многое другое), кроме как с земли, так и с реалистичной возможностью на самом деле.
How does Starship robotic delivery work?
Компания Starship Technologies, созданная двумя соучастниками Skype, Ахти Хейнла (который является генеральным директором и техническим директором) и Янусом Фрисом, представит флоты компактных, безопасных, тихих и, самое главное, земных роботов доставки, надеясь открыть новые возможности для таких как фирмы по доставке пакетов или продуктовые магазины, а также создавать беспрецедентные удобства и экономию средств для физических лиц. Робот, который, насколько я могу судить, не имеет названия, может нести эквивалент двух продуктовых мешков (около 10 килограммов) до 5 километров от местного концентратора или торгового магазина. Он перемещается в темпе, и полностью загруженный весит менее 20 кг, а это означает, что машине будет сложно случайно причинить кому-либо вред. Бордюры и шишки на дороге не проблема, и они, по-видимому, могут сделать это вверх и вниз по некоторым наборам лестниц. Интегрированное программное обеспечение для предотвращения вторжений и предотвращения препятствий позволяет ему управлять в основном самостоятельно, но также контролируется операторами, которые могут вмешаться, чтобы обеспечить безопасность в любое время.
По оценкам Starship, его роботизированные поставки будут стоить в 10-15 раз меньше, чем текущие альтернативы доставки последней мили. По словам компании, клиенты смогут выбирать из нескольких коротких точных слотов для доставки, что означает, что товары поступают в подходящее время. Во время доставки покупатели могут отслеживать местоположение робота в реальном времени через мобильное приложение, и по прибытии только владелец приложения может разблокировать груз.
Мы не говорим, что заставить этих роботов работать легко, обязательно: в то время как беспилотные летательные аппараты сравнительно опасны, менее надежны, шумнее, дороже, имеют ограниченную нагрузку и в настоящее время находятся в юридической неопределенности, роботы Starship должны будут решать все виды проблемы, которые беспилотные дроны полностью избегают. Эти проблемы включают поиск путей вокруг дорог и тротуаров, навигацию рядом с транспортными средствами и вокруг пешеходов и более непосредственное взаимодействие с людьми. Более того, GPS недостаточно точен, чтобы держать этих роботов на тротуарах, поэтому им нужно будет использовать видение, чтобы иметь возможность сказать, где это безопасно, полагаясь на локализацию базовой карты, как это делают автономные автомобили Google. Они должны будут понимать пешеходные переходы и светофоры. Им придется прислушиваться и правильно реагировать на сирены из аварийных автомобилей. И, возможно, самое сложное, им придется обнаруживать и общаться с непредсказуемыми людьми.
Тем не менее, мы с оптимизмом смотрим на это, потому что уже видели много необходимых технологий. У роботов вообще есть много практики в безопасной городской навигации. Они отлично умеют избегать препятствий, учитывая достаточное время и адекватные данные датчиков. Есть целые конференции о том, как заставить роботов эффективно взаимодействовать с людьми. Самое главное, если какой-либо из этих материалов не работает, робот может безопасно останавливаться и ждать бесконечно для человека, чтобы вмешаться и помочь ему, с камерами и динамиками и микрофонами, обеспечивающими полный телеприсутствие и дистанционное управление. Разумеется, стоит отметить, что Aethon, Savioke и другие робототехнические компании уже много лет делают что-то очень похожее на это. Доставка предметов, блуждающих по больницам, складам и гостиницам, сопряжена с различными проблемами: доставлять предметы, блуждая по улицам, но в основном используются аналогичные технологии, и тот факт, что эти компании надежно работают, делает нас оптимистичными, что Starship будет способный также.
Starship активно тестирует прототипы прямо сейчас, и к следующему году компания будет запускать две экспериментальные программы: одну в Гринвиче в Ист-Лондоне и одну в Соединенных Штатах.
Когда речь заходит о строительных роботах и 3D печати домов, большинство людей представляет высокотехнологичный механизм под управлением человека. Таким роботам, как минимум, нужен один оператор и помощники - люди, которые будут их обслуживать. Инженеры из Массачусетского технологического института решили заглянуть в будущее и разработали прототип автономного робота-строителя.
Робот представляет собой самоходное шасси. В передней части «строителя» находится «рука» - умный многофункциональный манипулятор.
За «рукой» с компьютеризированным механизмом управления размещается платформа со строительными материалами.
На данный момент для отработки концепции робот возит за собой ёмкости с ППУ (пенополиуретаном) и пенобетоном, из которого он строит купольный дом по технологии несъёмной опалубки. Сначала возводится внешняя и внутренняя ППУ-стена, а промежуток затем заполняется пенобетоном.
На возведение купола диаметром 15 метров робот тратит около 10-14 часов.
При этом робот не нуждается в управлении человеком и сам, сориентировавшись на местности по меткам, принимает решение, как ему возводить сооружение.
Если раствор заканчивается, робот уезжает на базу для дозаправки, после чего продолжает строительство дома.
По словам разработчиков, выбор материалов и методики возведения обусловлен тем, что так проще «научить» робота строить и внести соответствующие корректировки в программное обеспечение.
Следующий шаг - использование для строительства бетона, который для подвижности модифицируют специальными добавками.
Для работы с разными строительными растворами предусмотрен набор насадок-распылителей.
Кроме этого, по мере совершенствования робота научат работать с арматурой, сварочным аппаратом.
И экскаваторным ковшом.
По замыслу инженеров, со временем на базе прототипа получится создать полностью автономного робота.
Например, одним из сценариев может стать отправка нескольких роботов-строителей в отдалённый район, где они, взаимодействуя друг с другом, приступят к возведению строений.
«Denning Mobile Robot Company» — первая бостонская компания, которая предлагала готовых автономных роботов, которых в дальнейшем покупали, в основном, исследователями. Среди других компаний, выполняющих заказы робототехников на производство готовых роботов, были «RWI Inc.» Гринелла Мура (создавшая робота В-21), американская компания «Nomadic Technologies» Джеймса Слэйтера (разработавшая машину «XR4000») и швейцарская компания «K-Team» Франческо Мондэйды, (на основе ее разработок был создан подвижный робот «Khepera») ставшие пионерами данной отрасли. Однако, из-за высокой цены этих машин возможность их приобретения появляется лишь у некоторых аспирантов и военных исследователей. В конечном счете, в 1995 году была представлена совместная разработка «RWI» и «ActivMedia Robotics», получившая название «Pioneer». Именно благодаря появлению этого робота и его приемлемой цене произошел серьезный прорыв в области мобильной робототехники, речь о которой пойдет в данной .
источник изображения: «Фотобанк Лори»История
По состоянию на 1999 году компания «Denning» уже не существует. В 1998 году «RWI» объединилась с «ISRobotics», в результате чего появилась компания «iRobot». Изначально она была более известна за счет своей серии дистанционно управляемых роботов «PackBot» , но позднее она сместила свои акценты с автономных исследовательских роботов на рынок военных исследований. Также рынок был покинут компанией «Nomadic Technologies». Компании «MobileRobots Inc.» и «K-Team» продолжают поддерживать сообщество исследователей.
В 2003 году Управление перспективных исследований и разработок при Министерстве обороны США заключило контракт с компанией «Segway» на преобразование пятнадцати Сегвеев в портативные роботизированные платформы. Сигвэи и необходимые запчасти были доставлены управлению в апреле. В июне Управление начало сотрудничество с Тихоокеанским центром космических и военно-морских систем для поставки запчастей правительственных и научных исследовательских организаций.
Аппаратура для автономной навигации
Работа в помещении
В течение 1990-2000-х годов исследовательские роботы совершенствовались для автономной работы в помещении. Роботы, созданные на основе исследований, включают в себя сенсорную систему, мобильность и необходимые вычислительные мощности. Среди подобных проектов – «Pioneer», «PatrolBot», «PowerBot», «PeopleBot». Эти платформы способны создавать планы зданий и использовать такие нестандартные методы навигации, как SLAM, вариации метода Монте-Карло/локализации Маркова, модифицированного величинно-итерированного поиска без каких-либо двухмерных дальномеров. Подобный метод создает карту рабочего пространства для робота, которую может прочитать человек, управляющий роботом во время движения. Американская компания «Evolution Robotics» предлагают программы для работы совмещенной камеры по VSLAM-методу, который заменяет дальномер сопоставлением с визуальным образцом, но недостаток этой системы — в том, что эта система не способна создавать удобочитаемую для человека карту. Другие группы заняты созданием VSLAM-системой с использованием стереокамеры, так как она обеспечивает данные для дальномеров, что позволяет роботом создать карту и двигаться по ней. Разработка компании «K-Team» под названием «Khepera», платформы на основе сегвеев и другие исследовательские роботы могут связываться с внешними вычислительными ресурсами для использования подобных программ.
Точность системы зависит от точности датчиков, зернистости изображений и скорости вычислений. Лазер дальномера может обеспечивать точность с погрешностью в ±1 см, в то время как цифровая стереокамера ограничена в своей точности до 0,25 пикселя, что делает ее радиус действия ограниченным. Визуальные системы требуют больших вычислительных ресурсов, чем простые дальномеры типа лазерных, но могут использовать цифровой сигнальный процессор, встроенный в камеру. Уступки по цене в пользу точности привело к появлению более дешевых визуальных систем для роботов потребительского класса, в то время как коммерческие, промышленные роботы и транспортные средства с автоматическим управлением часто имеют системы лазерной дальнометрии.
Работа на открытом пространстве
На открытом воздухе автономный исследовательский робот определяется местонахождением посредством GPS-систем. Однако, сигналы спутников часто могут рассеиваться из-за помех. Исключением являются роботы, использующие счисление координат и отслеживание движения по инерции. Счисление координат зависит от соответствующего движения колес и может подвергаться накапливающимся проблемам с буксованием. Отслеживание движения по инерции использует скоростные гироскопы и акселерометры для измерения движения. Точность зависит от калибровки и качества датчиков. Системы «The Segway RMP 400» и «Seekur» являются примерами платформ, разработанных специально для подобных исследований. Большинство других подобных роботов являются лишь имитациями существующих моделей.
В ограниченных открытых пространствах такие роботы, как «John Deere Gator», часто окружены радиомаяками и используют простую триангуляцию из трех и более маяков для определения местоположения и навигации. Также маяки используются на фабриках более старыми транспортными средствами с автоматическим управлением.
Программирование
Большая часть программ для автономных исследовательских роботов являются открытым или свободным ПО, среди которых – операционная система ROS, набор инструментов «Carmen» от Университета Карнеги-Меллон , «Player/Stage/Gazebo», разработанная Университетом Южной Каролины, и API от компании «MobileRobots Inc.». Набор для разработки программ «URBI», относимый к свободному программному обеспечению, используется во многих университетах.
Среди коммерческих программ присутствует «Webots», разработанная в 1998 году и используемая по лицензии более чем в 500 университетах. Она работает на ОС «Linux», «Windows» и «Mac OS X». В июне 2006 года «Microsoft Research» предложила бесплатные бета-версии наборов для разработки программ «Robotics Studio» для ОС «Windows XP».
Управление роботом является сложной задачей. Определение, которое мы выбрали для , требует, чтобы устройство получало данные о своей среде. Затем принимало решение и предпринимало соответствующие действия. Роботы могут быть автономными и полуавтономными.
- Автономный робот работает по заданному алгоритму исходя из поступающих от датчиков данных.
- У полуавтономного робота есть задачи, которые контролируются человеком. И дополнительно есть другие задачи, которые он выполняет сам по себе...
Полуавтономные роботы
Хорошим примером полуавтономного робота является сложный подводный робот. Человек контролирует основные движения робота. И в это время бортовой процессор измеряет и реагирует на подводные токи. Это позволяет держать робота в одном и том же положении без дрейфа. Камера на борту робота отправляет видео обратно человеку. Дополнительно бортовые датчики могут отслеживать температуру воды, давление и многое другое.
Если робот теряет связь с поверхностью, то включается автономная программа и поднимает подводного робота на поверхность. Для того, чтобы иметь возможность управлять своим роботом, нужно будет определить его уровень автономности. Возможно вы хотите чтобы управление роботом осуществлялось по кабелю, было беспроводное или полностью автономное.
Управление по кабелю
Самый простой способ управления роботом — это ручной контроллер, физически подключенный к нему с помощью кабеля. Переключатели, ручки, рычаги, джойстики и кнопки на этом контроллере позволяют пользователю управлять роботом без необходимости включать сложную электронику.
В этой ситуации двигатели и источник питания могут быть подключены непосредственно к переключателю. Следовательно, можно контролировать его вращение вперед / назад. Это используется обычно в транспортных средствах.
Они не имеют интеллекта и считаются скорее «дистанционно управляемыми машинами», чем «роботами».
- Основными преимуществами такого подключения является то, что робот не ограничивается временем работы. Так как он может быть подключен непосредственно к сети. Не нужно беспокоиться о потере сигнала. Робот, как правило, имеет минимум электроники и не очень сложный. Сам робот может быть легким или иметь дополнительную полезную нагрузку. Робота можно извлечь физически при помощи троса, прикрепленного к кабелю, если что-то пойдет не та. Это особенно актуально для подводных роботов.
- Основными недостатками является то, что трос может запутаться, зацепиться за что-то, или оборваться. Расстояние, на которое можно отправить робота, ограничено длиной троса. Перетаскивание длинного троса добавляет трение и может замедлить или даже остановить движение робота.
Управление роботом при помощи кабеля и встроенного микроконтроллера
Следующим шагом будет установка микроконтроллера на робота, но при этом продолжать использовать кабель. Подключение микроконтроллера к одному из портов ввода / вывода вашего компьютера (например, USB-порт) позволяет вам управлять своими действиями. Управление происходит с помощью клавиатуры, джойстика или другого периферийного устройства. Добавление микроконтроллера в проект также может потребовать, чтобы вы запрограммировали робота на входные сигналы.
- Основные преимущества такие же, как и при непосредственном управлении по кабелю. Может быть запрограммировано более сложное поведение робота и его реакция на отдельные кнопки или команды. Имеется большой выбор управления контроллером (мышь, клавиатура, джойстик и т. д.). Добавленный микроконтроллер имеет встроенные алгоритмы. Это означает, что он может взаимодействовать с датчиками и принимать определенные решения самостоятельно.
- К недостаткам относится более высокая стоимость из-за наличия дополнительной электроники. Другие недостатки такие же как и при непосредственном управлении роботом по кабелю.
Управление по Ethernet
Используется разъём Ethernet RJ45 . Для управления нужно Ethernet соединение. Робот физически подключен к маршрутизатору. Следовательно его можно контролировать через Интернет. Также это возможно (хотя и не очень практично) для мобильных роботов.
Настройка робота, который может общаться через Интернет, может быть довольно сложной. В первую очередь предпочтительным является соединение WiFi (беспроводной интернет). Проводная и беспроводная комбинация также являются опцией, где есть приемопередатчик (передача и прием). Приемопередатчик физически подключен к Интернету, и данные, полученные через Интернет, затем передаются беспроводным способом роботу.
- Преимуществами является то, что робота можно контролировать через интернет из любой точки мира. Робот не ограничен по времени работы, так как он может использовать Power over Ethernet. PoE. Это технология, которая позволяет передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару по сети Ethernet. Использование интернет-протокола (IP) может упростить и улучшить схему связи. Преимущества те же, что и при прямом проводном компьютерном управлении.
- Недостатком является более сложное программирование и те же недостатки, что и при управлении по кабелю.
Управление при помощи ИК-пульта
Инфракрасные передатчики и приемники исключают кабель, соединяющий робота с оператором. Это, как правило, используется начинающими. Для работы инфракрасного управления требуется «линия визирования». Приемник должен иметь возможность «видеть» передатчик в любое время, чтобы получать данные.
Инфракрасные пульты дистанционного управления (такие, как универсальные пульты дистанционного управления, для телевизоров), используются для отправки команд инфракрасному приемнику, подключенному к микроконтроллеру. Он затем интерпретирует эти сигналы и контролирует действия робота.
- Преимуществом является низкая стоимость. Для управления роботом можно использовать простые пульты дистанционного управления телевизором.
- Недостатки в том, что требуется прямая видимость для управления.
Радиоуправление
Для управления при помощи радиочастот требуется передатчик и приемник с небольшими микроконтроллерами для отправки, приема и интерпретации данных, передаваемых по радиочастоте (RF). В коробке приемника имеется печатная плата (печатная плата), которая содержит приемный блок и небольшой контроллер сервомотора. Для радиосвязи требуется передатчик, согласованный / сопряженный с приемником. Возможно использование трансивера, который может отправлять и принимать данные между двумя физически разными средами систем связи.
Радиоуправление не требует прямой видимости и может быть осуществлено на большом расстоянии. Стандартные радиочастотные устройства могут обеспечивать передачу данных между устройствами на расстоянии до нескольких километров. В то время как более профессиональные радиочастотные устройства могут обеспечивать управление роботом практически на любом расстоянии.
Многие конструкторы роботов предпочитают изготавливать полуавтономных роботов с радиоуправлением. Это позволяет роботу быть максимально автономным, обеспечивать обратную связь с пользователем. И может давать пользователю некоторый контроль над некоторыми его функциями в случае необходимости.
- Преимуществами является возможность управлять роботом на значительных расстояниях, может просто настраиваться. Связь является всенаправленной, но может не проходить сигнал полной блокировке стенами или препятствиями.
- Недостатками является очень низкая скорость передачи данных (только простые команды). Дополнительно нужно обращать внимание на частоты.
Управление по Bluetooth
Bluetooth является радиосигналом (RF) и передается по определенным протоколам для отправки и получения данных. Обычный диапазон Bluetooth часто ограничен примерно 10 м. Хотя он имеет то преимущество, что позволяет пользователям управлять своим роботом через устройства с поддержкой Bluetooth. Это в первую очередь сотовые телефоны, КПК и ноутбуки (хотя для создания интерфейса может потребоваться настраиваемое программирование). Так же, как и радиоуправление, Bluetooth предлагает двустороннюю связь.
- Преимущества: управляемый с любого устройства с поддержкой Bluetooth. Но, как правило, требуется дополнительное программирование. Это смартфоны, ноутбуки и т.д. Более высокие скорости передачи данных могут быть всенаправленными. Следовательно, не нужна прямая видимость и сигнал может немного проходить через стены.
- Недостатки. Должен работать в паре. Расстояние обычно составляет около 10 м (без препятствий).
Управление по WiFi
Управление по WiFi часто является дополнительной опцией для роботов. Способность управлять роботом по беспроводной сети через Интернет представляет некоторые существенные преимущества (и некоторые недостатки) для беспроводного управления. Чтобы настроить управление роботом по Wi-Fi нужен беспроводной маршрутизатор, подключенный к Интернету, и блок WiFi на самом роботе. Для робота можно использовать устройство, которое поддерживает TCP / IP протокол.
- Преимуществом является возможность управлять роботом из любой точки мира. Для этого нужно чтобы он находился в пределах диапазона беспроводного маршрутизатора. Возможна высокая скорость передачи данных.
- Недостатки то, что необходимо программирование. Максимальное расстояние обычно определяется выбором беспроводного маршрутизатора.
Управление при помощи сотового телефона
Другая беспроводная технология, которая была первоначально разработана для связи человека и человека — сотовый телефон, теперь используется для управления роботами. Поскольку частоты сотового телефона регулируются, включение сотового модуля на робота обычно требует дополнительного программирования. Также не нужно понимания системы сотовой сети и правил.
- Преимущества: робота можно контролировать в любом месте, где есть сотовый сигнал. Возможна спутниковая связь.
- Недостатки; настройка управления по сотовой связи могут быть сложными — не для начинающих. В каждой сотовой сети есть свои собственные требования и ограничения. Обслуживание в сети не является бесплатным. Обычно чем больше данных вы передаете, тем больше денег вам надо заплатить. Система пока еще не настроена для использования в робототехнике.
Следующим шагом будет использование микроконтроллера в вашем роботе в полном объеме. И в первую очередь программирование его алгоритма работы по вводу данных от его датчиков. Автономное управление может осуществляться в различных формах:
- быть предварительно запрограммировано без обратной связи с окружающей средой
- с ограниченной обратной связью с датчиками
- со сложной обратной связью с датчиками
Настоящее автономное управление включает в себя множество датчиков и алгоритмов. Они позволяют роботу самостоятельно определять лучшее действие в любой заданной ситуации. Самые сложные методы управления, которые в настоящее время реализуются на автономных роботах, являются визуальными и слуховыми командами. Для визуального контроля робот смотрит на человека или объект, чтобы получить свои команды.
Управление роботом для поворота налево при помощи чтения с листа бумаги стрелки, указывающей влево, намного сложнее выполнить, чем можно было бы представить. Служебная команда, такая как «повернуть налево», также требует довольно много программирования. Программирование множества сложных команд, таких как «Принесите мне тапочки» уже не фантазия. Хотя требует очень высокого уровня программирования и большого количества времени.
- Преимущества – это ”настоящая" робототехника. Задачи могут быть очень простым, например, от мигания света, основанного на показаниях одного датчика. До посадки космического корабля на далекой планете.
- Недостатки зависят только от программиста. Если робот делает что-то, чего вы не хотите чтобы он делал, то у вас есть единственный вариант. Это проверить свой код, изменить его и загрузить изменения в робота.
Практическая часть
Целью нашего проекта является создание автономной платформы, способной принимать решение, основанное на внешних сигналах от датчиков. Мы будем использовать микроконтроллер Lego EV3. Он нам позволяет сделать как полностью автономную платформу. Так и полуавтономную, управляемую по Bluetooth или при помощи инфракрасного пульта управления.
Программируемый блок LEGO EV3