Останніми роками терміни «інтелект» та «штучний розум» втратили свій початковий сенс. Сучасна реклама називає «інтелектуальною» будь-яку праску з двома лампочками. Але безпорадний робот-пилосос у клубку кабелів та фантастичний розум «Скайнет» — це навіть не ланки одного еволюційного ланцюга.
Сучасні роботи, як і багато десятиліть тому, мають обмежений список алгоритмів дії і виявляються марними в складних умовах без зв'язку з оператором - за сильної радіації, під землею, на морських глибинах або в космосі. Сумний приклад недавньої катастрофи на Фукусімі показав, що жодне дистанційне управління не замінить справжнього автономного робота.
Більшість роботів запрограмовані на рівні інстинктів або управляються дистанційно. Автономний робот без автономного штучного інтелекту неможливий.
Основна проблема сучасної робототехніки, як і багато десятиліть тому, пов'язана з розробкою гідного штучного інтелекту. У деяких випадках можна говорити про успіхи і навіть очевидний прогрес. Наприклад, експерименти Google зі створення автономних автомобілів без водія або програму AlphaGo тієї ж Google, що перемогла чемпіона світу з гри. Або суперкомп'ютерний інтелект IBM Watson, здатний розуміти питання та знаходити відповіді у базі знань.
Поки що більшість розробок у галузі штучного інтелекту не годяться для автономних роботів. Багато хто з них обмежені обраною сферою застосування, деякі вимагають не автономних обчислювальних потужностей. У деяких випадках - як з роботом Тей компанії Microsoft, штучний розум і зовсім божеволіє після нетривалого спілкування з людьми.
Сьогодні автономний робот повинен розуміти природне мовлення та жести, логічно мислити, навчатися та приймати самостійні рішення. Ідеальний автономний робот, оснащений необхідними датчиками, інструментами та базою знань, повинен вислухати завдання і без зайвих питань вирушити додому на його виконання.
Російський «Розуматор»: універсальні мізки для автономного робота
Російські розробники завжди славилися широким поглядом на цю проблему. Штучний інтелект "Розуматор", створений вітчизняною компанією "Мівар", спочатку розроблений як основа для будь-якихтипів автономних роботів.
Програмне логічне ядро «Розуматор», говорячи робототехнічною мовою – це логічний планувальник, який забезпечує роботам можливість самостійно будувати алгоритми та вирішувати завдання без участі людей. Відмінність між «інтелектом» робота-пилососа та штучним інтелектом автономного робота відмінно пояснює слайд нижче, де показана різниця між рефлексивним та логічним рівнем.
Тривимірна діаграма досліджень у галузі штучного інтелекту
Робота штучного інтелекту «Розуматор» описується «міварним принципом», що означає обробку багатовимірних баз даних з контекстно-глобальної моделлю, де дані, їх логічний висновок та процес обробки інтегровані в єдине ціле, а всі процеси відбуваються у реальному часі. Акронім «Мівар» (багатомірна інформаційна змінна адаптивна реальність, по-англійськи Multidimensional Informational Variable Adaptive Reality), співзвучний назві компанії, при успішному розвитку технології може увійти в іноземні мови на тих же правах, що свого часу увійшов «sputnik».
Багатовимірна технологія аналізу даних дозволяє приймати автономні рішення у реальному часі
Основна особливість міварної технології полягає у надзвичайно високій швидкості роботи – до 5 млн правил за секунду. Таким чином, для аналізу величезних масивів даних та прийняття оперативних автономних рішень є досить невисокою обчислювальною потужністю. На хвилиночку: звичайний ноутбук може обробляти 20-мірний граф із 150 тисяч вершин на 600 тисяч ребер у реальному часі! Показники настільки високі, що, за словами Олега Варламова, поки що ніхто у світі не готовий з ними конкурувати.
«Розуматор», також представлений у вигляді коробки, можна встановити навіть на звичайному ноутбуці.
"Розуматор" є ядром комплексного проекту "Ророзум", який можна адаптувати під будь-який тип автономних роботів. Скажімо, прийде завтра представник геологорозвідувальної компанії та замовить глибоководну автономну акулу для арктичних умов. зовнішній виглядробота зміниться радикально, але мізки "Розуматора" залишаться колишніми, хіба що з додатковою адаптацією до відповідної бази знань.
Робоплатформа Муром-ІСП: універсальна заготівля для випуску автономних роботів
Комплексна система автономного робота для будь-яких цілей включає 5 базових елементів. До списку входять механізми, датчики-сенсори, обчислювальний модуль, елементи автономного живлення та штучний інтелект.
Олег Варламов
президент компанії «Мівар»
Робототехнічна платформа «Муром-ІСП», створена компаніями «Мівар» та «Інтелектуальні технології», є універсальним конструктором: перші чотири базові елементи з озвученого вище списку комплектуються в міру потреб, фантазії та засобів. П'ятий елемент, як у однойменному фільмі, не можна замінити: це інтелектуальне ядро «Розуматор».
«Муром-ІСП» створено як полігон для обкатки «Розуматора». Складаний антропоморфний робот із сенсорною головою та однобалансним шасі, що самобалансується, висотою 165 см у розкладеному та 80 см у складеному стані дозволить відпрацювати вузли автономного робота та його взаємодію у складі складніших комплексів.
Технічні характеристики першого прототипу Муром-ІСП: у МНС будуть задоволені
До речі, про рефлексивні роботи-пилососи. У автономних комплексах на кшталт «Мурома» таким «недороботам» уготована роль дистанційно керованих допоміжних механізмів, що служать зондування, розчищення і навіть похідного ремонту. Такого помічника можна при нагоді відправити на розвідку, але навіть втрата одного або кількох допоміжних роботів ніяк не позначиться на працездатності комплексу.
Обвішаний механізмами і датчиками, що управляє цілим виводком допоміжних роботів, «Муром» може бути частиною потужнішого комплексу. Уявіть потужну автономну систему на платформі «Камаза», що несе вдалину десяток «Муромів» спеціального призначення з сотнею-другою допоміжними роботами-помічниками. Ось де відкривається необмежений простір для фантазій цивільних та оборонних замовників!
Зовні «Муром» не блищить особливою привабливістю, зате конструкція системи повністю збалансована за автономністю, працездатністю та обчислювальною потужністю. Наразі «Муром» працює на п'яти процесорах Intel Core i5. За словами Володимира Денисенка, директора «Інтелектуальних технологій», експерименти проводились із різними платформами, включаючи прискорювачі на графічних картах.
Поки що п'ять Intel Core i5 виявилися оптимальними за співвідношенням продуктивності, автономності та ціни, але прив'язки до певної апаратно-програмної платформи немає. Коли виникне потреба платформи на вітчизняних процесорах Ельбрус, така версія з'явиться негайно.
Муром-ІСП: Носій на базі КАМАЗу розгортає десяток автономних роботів із сотнями роботів-помічників
Повністю робочу версію «Мурома» з голосовим керуванням, синтезом мови, маніпуляторами та іншими функціями розробники представлять вже у вересні 2016 року. Сьогодні «Розуматор» може бути використаний усіма бажаючими як самостійного продукту, так і як інтегрований логічний компонент інших систем управління - аж до рівня API.
Ми впевнені, що дрони не будуть найближчим часом. Причина, через яку так багато компаній обіцяють, що це прямо за рогом, полягає в тому, що роботи доставляють Вам речі, коли ви хочете, це фантастична ідея. Спочатку дрони здаються гарною ідеєю, тому що політ дозволяє швидко дістатися до місця, уникаючи перешкод, і люди застрягли на цій ідеї протягом багатьох років, тому що було б чудово, якби ви справді могли змусити її працювати.
Поки що це не спрацювало, але це не означає, що роботи, які постачають речі, не мають статися. І справді, чи не дбають споживачі про те, чи поставляються вони спеціально автономним повітряним безпілотником, якщо вони швидко отримують свій матеріал і не повинні міняти свою піжаму? Стартап, названий Starship Technologies, з офісами в Лондоні та Таллінні, Естонія, оголосив про створення автономного робота доставки, який обіцяє зробити все, що може зробити дронг-ролик (і багато іншого), окрім як із землі, так і з реалістичною можливістю на насправді.
How does Starship robotic delivery work?
Компанія Starship Technologies, створена двома співучасниками Skype, Ахті Хейнла (який є генеральним директором та технічним директором) та Янусом Фрісом, представить флоти компактних, безпечних, тихих і, найголовніше, земних роботів доставки, сподіваючись відкрити нові можливості для таких як фірми з доставки пакетів або продуктові магазини, а також створювати безпрецедентні зручності та економію коштів для фізичних осіб. Робот, який наскільки я можу судити, не має назви, може нести еквівалент двох продуктових мішків (близько 10 кілограмів) до 5 кілометрів від місцевого концентратора чи торгового магазину. Він переміщається в темпі, і повністю завантажений важить менше 20 кг, а це означає, що машині буде складно випадково заподіяти будь-кому шкоду. Бордюри та шишки на дорозі не проблема, і вони, мабуть, можуть зробити це вгору та вниз за деякими наборами сходів. Інтегроване програмне забезпечення для запобігання вторгненням та запобігання перешкодам дозволяє йому керувати в основному самостійно, але також контролюється операторами, які можуть втрутитися, щоб забезпечити безпеку в будь-який час.
За оцінками Starship, його роботизовані поставки коштуватимуть у 10-15 разів менше, ніж поточні альтернативи доставки останньої милі. За словами компанії, клієнти зможуть вибирати з декількох коротких точних слотів для доставки, що означає, що товари надходять у відповідний час. Під час доставки покупці можуть відстежувати місцезнаходження робота в реальному часі через мобільний додаток, і після прибуття лише власник програми може розблокувати вантаж.
Ми не говоримо, що змусити цих роботів працювати легко, обов'язково: у той час як безпілотні літальні апарати порівняно небезпечні, менш надійні, шумніші, дорожчі, мають обмежене навантаження і в даний час перебувають у юридичній невизначеності, роботи Starship повинні будуть вирішувати всі види проблеми , які безпілотні дрони повністю уникають. Ці проблеми включають пошук шляхів навколо доріг та тротуарів, навігацію поруч із транспортними засобами та навколо пішоходів та більш безпосередню взаємодію з людьми. Більш того, GPS недостатньо точний, щоб тримати цих роботів на тротуарах, тому їм потрібно буде використовувати бачення, щоб мати можливість сказати, де це безпечно, покладаючись на локалізацію базової карти, як це роблять автономні автомобілі Google. Вони повинні розуміти пішохідні переходи та світлофори. Їм доведеться прислухатися та правильно реагувати на сирени з аварійних автомобілів. І, можливо, найскладніше, їм доведеться виявляти та спілкуватися з непередбачуваними людьми.
Тим не менш, ми з оптимізмом дивимося на це, бо вже бачили багато необхідних технологій. Роботи взагалі мають багато практики в безпечній міській навігації. Вони чудово вміють уникати перешкод, враховуючи достатній час та адекватні дані датчиків. Є цілі конференції про те, як змусити роботів ефективно взаємодіяти з людьми. Найголовніше, якщо будь-який з цих матеріалів не працює, робот може безпечно зупинятися і чекати нескінченно для людини, щоб втрутитися та допомогти йому, з камерами та динаміками та мікрофонами, що забезпечують повний телеприсутність та дистанційне керування. Очевидно, варто відзначити, що Aethon, Savioke та інші робототехнічні компанії вже багато років роблять щось дуже схоже на це. Доставка предметів, що блукають лікарнями, складами та готелями, пов'язана з різними проблемами: доставляти предмети, блукаючи вулицями, але в основному використовуються аналогічні технології, і той факт, що ці компанії надійно працюють, робить нас оптимістичними, що Starship буде здатний також.
Starship активно тестує прототипи прямо зараз, і до наступного року компанія запускатиме дві експериментальні програми: одну в Грінвічі в Іст-Лондоні та одну в Сполучених Штатах.
Коли мова заходить про будівельні роботи та 3D друку будинків, більшість людей представляють високотехнологічний механізм під керуванням людини. Таким роботам, як мінімум, потрібен один оператор та помічники – люди, які їх обслуговуватимуть. Інженери з Массачусетського технологічного інституту вирішили зазирнути у майбутнє та розробили прототип автономного робота-будівельника.
Робот є самохідним шасі. У передній частині "будівельника" знаходиться "рука" - розумний багатофункціональний маніпулятор.
За "рукою" з комп'ютеризованим механізмом управління розміщується платформа з будівельними матеріалами.
На Наразідля відпрацювання концепції робот возить за собою ємності з ППУ (пінополіуретаном) та пінобетоном, з якого він будує купольний будинок за технологією незнімної опалубки. Спочатку зводиться зовнішня та внутрішня ППУ-стіна, а проміжок потім заповнюється пінобетоном.
На зведення купола діаметром 15 метрів робот витрачає близько 10-14 годин.
При цьому робот не потребує управління людиною і сам, зорієнтувавшись на місцевості за мітками, приймає рішення, як йому будувати споруду.
Якщо розчин закінчується, робот їде на основу для дозаправки, після чого продовжує будівництво будинку.
За словами розробників, вибір матеріалів та методики зведення зумовлений тим, що так простіше «навчити» робота будувати та внести відповідні коригування у програмне забезпечення.
Наступний крок – використання для будівництва бетону, який для рухливості модифікують спеціальними добавками.
Для роботи з різними будівельними розчинами передбачено набір насадок-розпилювачів.
Крім цього, у міру вдосконалення робота навчать працювати з арматурою, зварювальним апаратом.
І екскаваторним ковшем.
За задумом інженерів, згодом на базі прототипу вдасться створити повністю автономного робота.
Наприклад, одним із сценаріїв може стати відправлення кількох роботів-будівельників у віддалений район, де вони, взаємодіючи один з одним, приступлять до будівництва.
«Denning Mobile Robot Company» — перша компанія Бостон, яка пропонувала готових автономних роботів, яких надалі купували, в основному, дослідниками. Серед інших компаній, що виконують замовлення робототехніків на виробництво готових роботів, були RWI Inc. Гринелла Мура (робота В-21), американська компанія «Nomadic Technologies» Джеймса Слейтера (розробила машину «XR4000») і швейцарська компанія «K-Team» Франческо Мондейди, (на основі її розробок був створений рухомий робот «Khepera») піонерами цієї галузі. Однак, через високу ціну цих машин можливість їх придбання з'являється лише в деяких аспірантів та військових дослідників. Зрештою, в 1995 році була представлена спільна розробка «RWI» та «ActivMedia Robotics», що отримала назву «Pioneer». Саме завдяки появі цього робота та його прийнятній ціні стався серйозний прорив у галузі мобільної робототехніки, про яку йтиметься в даній .
джерело зображення: "Фотобанк Лорі"Історія
На 1999 року компанія «Denning» вже немає. У 1998 році RWI об'єдналася з ISRobotics, в результаті чого з'явилася компанія iRobot. Спочатку вона була відоміша за рахунок своєї серії дистанційно керованих роботів «PackBot», але пізніше вона змістила свої акценти з автономних дослідницьких роботів на ринок військових досліджень. Також ринок був залишений компанією "Nomadic Technologies". Компанії "MobileRobots Inc." і K-Team продовжують підтримувати спільноту дослідників.
У 2003 році Управління перспективних досліджень та розробок при Міністерстві оборони США уклало контракт із компанією «Segway» на перетворення п'ятнадцяти Сегвєїв на портативні роботизовані платформи. Сігвеї та необхідні запчастини були доставлені управлінню у квітні. У червні Управління розпочало співпрацю з Тихоокеанським центром космічних та військово-морських систем для постачання запчастин урядових та наукових дослідницьких організацій.
Апаратура для автономної навігації
Робота у приміщенні
Протягом 1990-2000-х років дослідницькі роботи вдосконалювалися автономної роботив приміщенні. Роботи, створені на основі досліджень, включають сенсорну систему, мобільність і необхідні обчислювальні потужності. Серед подібних проектів - "Pioneer", "PatrolBot", "PowerBot", "PeopleBot". Ці платформи здатні створювати плани будівель та використовувати такі нестандартні методи навігації, як SLAM, варіації методу Монте-Карло/локалізації Маркова, модифікованого величинно-ітерованого пошуку без будь-яких двовимірних далекомірів. Подібний метод створює карту робочого простору для робота, яку може прочитати людина, яка управляє роботом під час руху. Американська компанія «Evolution Robotics» пропонують програми для роботи суміщеної камери за VSLAM-методом, який замінює далекомір зіставленням з візуальним зразком, але недолік цієї системи — в тому, що ця система не здатна створювати зручну для людини карту. Інші групи зайняті створенням VSLAM-системою з використанням стереокамери, оскільки вона забезпечує дані для далекомірів, що дозволяє роботом створити карту і рухатися нею. Розробка компанії K-Team під назвою Khepera, платформи на основі сегвеїв та інші дослідницькі роботи можуть зв'язуватися із зовнішніми обчислювальними ресурсами для використання подібних програм.
Точність системи залежить від точності датчиків, зернистості зображень та швидкості обчислень. Лазер далекоміра може забезпечувати точність з похибкою ±1 см, у той час як цифрова стереокамера обмежена в своїй точності до 0,25 пікселя, що робить її радіус дії обмеженим. Візуальні системи вимагають більших обчислювальних ресурсів, ніж прості далекоміри типу лазерних, але можуть використовувати цифровий процесор, вбудований в камеру. Поступки за ціною на користь точності призвело до появи більш дешевих візуальних систем для роботів споживчого класу, у той час як комерційні, промислові роботи та транспортні засоби з автоматичним керуванням часто мають системи лазерної далекометрії.
Робота на відкритому просторі
На відкритому повітрі автономний робот визначається місцезнаходженням за допомогою GPS-систем. Однак сигнали супутників часто можуть розсіюватися через перешкоди. Винятком є роботи, що використовують численні координати і відстеження руху за інерцією. Обчислення координат залежить від відповідного руху коліс і може зазнавати накопичуваних проблем з буксуванням. Відстеження руху за інерцією використовує швидкісні гіроскопи та акселерометри для вимірювання руху. Точність залежить від калібрування та якості датчиків. Системи The Segway RMP 400 і Seekur є прикладами платформ, розроблених спеціально для подібних досліджень. Більшість інших подібних роботів є лише імітаціями існуючих моделей.
В обмежених відкритих просторах такі роботи, як John Deere Gator, часто оточені радіомаяками і використовують просту тріангуляцію з трьох і більше маяків для визначення розташування і навігації. Також маяки використовуються на фабриках старішими транспортними засобами з автоматичним керуванням.
Програмування
Більшість програм для автономних дослідницьких роботів є відкритим або вільним ПЗ, серед яких – операційна система ROS, набір інструментів "Carmen" від Університету Карнегі-Меллон, "Player/Stage/Gazebo", розроблена Університетом Південної Кароліни, та API від компанії "MobileRobots Inc.". Набір для розробки програм «URBI», що відноситься до вільного програмного забезпеченнявикористовується в багатьох університетах.
Серед комерційних програм є «Webots», розроблена в 1998 році і використовується за ліцензією більш ніж у 500 університетах. Вона працює на ОС «Linux», «Windows» та «Mac OS X». У червні 2006 року Microsoft Research запропонувала безкоштовні бета-версії наборів для розробки програм Robotics Studio для ОС Windows XP.
Управління роботом є складним завданням. Визначення, яке вибрали для , вимагає, щоб пристрій отримував дані про своє середовище. Потім приймало рішення та вживало відповідних дій. Роботи можуть бути автономними та напівавтономними.
- Автономний робот працює за заданим алгоритмом виходячи з датчиків даних, що надходять.
- У напівавтономного робота є завдання, що контролюються людиною. І додатково є інші завдання, які він виконує сам собою.
Напівавтономні роботи
Хорошим прикладом напівавтономного робота є складний підводний робот. Людина контролює основні рухи робота. І в цей час бортовий процесор вимірює та реагує на підводні струми. Це дозволяє тримати робота в тому самому положенні без дрейфу. Камера на борту робота надсилає відео назад людині. Додатково бортові датчики можуть відстежувати температуру води, тиск та багато іншого.
Якщо робот втрачає зв'язок з поверхнею, включається автономна програма і піднімає підводного робота на поверхню. Щоб мати можливість керувати своїм роботом, потрібно буде визначити його рівень автономності. Можливо ви хочете щоб керування роботом здійснювалося по кабелю, було бездротове або повністю автономне.
Управління з кабелю
Найпростіший спосіб керування роботом – це ручний контролер, фізично підключений до нього за допомогою кабелю. Перемикачі, ручки, важелі, джойстики та кнопки на цьому контролері дозволяють користувачеві управляти роботом без необхідності вмикати складну електроніку.
У цій ситуації двигуни та джерело живлення можуть бути підключені безпосередньо до перемикача. Отже, можна контролювати його обертання вперед/назад. Це зазвичай використовується в транспортних засобах.
Вони не мають інтелекту і вважаються швидше за «дистанційно керованими машинами», ніж «роботами».
- Основними перевагами такого підключення є те, що робот не обмежується часом роботи. Оскільки він може бути підключений безпосередньо до мережі. Не слід турбуватися про втрату сигналу. Робот зазвичай має мінімум електроніки і не дуже складний. Сам робот може бути легким або мати додаткове корисне навантаження. Роботу можна витягти фізично за допомогою троса, прикріпленого до кабелю, якщо щось не піде. Це особливо актуально для підводних роботів.
- Основними недоліками є те, що трос може заплутатися, зачепитися за щось, або обірватись. Відстань, яку можна відправити робота, обмежена довжиною троса. Перетягування довгого троса додає тертя і може сповільнити або зупинити рух робота.
Управління роботом за допомогою кабелю та вбудованого мікроконтролера
Наступним кроком буде встановлення мікроконтролера на робота, але при цьому використовувати кабель. Підключення мікроконтролера до одного з портів введення/виведення комп'ютера (наприклад, USB-порт) дозволяє вам керувати своїми діями. Керування відбувається за допомогою клавіатури, джойстика чи іншого периферійного пристрою. Додавання мікроконтролера до проекту також може зажадати, щоб ви запрограмували робота на вхідні сигнали.
- Основні переваги такі ж, як і за безпосереднього управління по кабелю. Може бути запрограмована складніша поведінка робота та його реакція на окремі кнопки чи команди. Є великий вибір керування контролером (миша, клавіатура, джойстик і т. д.). Доданий мікроконтролер має убудовані алгоритми. Це означає, що він може взаємодіяти з датчиками та приймати певні рішення самостійно.
- До недоліків відноситься вища вартість через наявність додаткової електроніки. Інші недоліки такі ж, як і при безпосередньому управлінні роботом по кабелю.
Управління Ethernet
Використовується роз'єм Ethernet RJ45. Для керування потрібне Ethernet з'єднання. Робот фізично підключений до маршрутизатора. Отже, його можна контролювати через Інтернет. Також це можливо (хоч і не дуже практично) для мобільних роботів.
Налаштування робота, який може спілкуватися через Інтернет, може бути досить складним. Насамперед доцільним є з'єднання WiFi (бездротовий інтернет). Дротова та бездротова комбінація також є опцією, де є приймач (передача та прийом). Приймач фізично підключений до Інтернету, і дані, отримані через Інтернет, потім передаються бездротовим способом роботу.
- Перевагами є те, що робота можна контролювати через інтернет із будь-якої точки світу. Робот не обмежений за часом роботи, оскільки може використовувати Power over Ethernet. PoE. Це технологія, яка дозволяє передавати дистанційному пристрої електричну енергію разом із даними через стандартну виту парумережі Ethernet. Використання інтернет-протоколу (IP) може спростити та покращити схему зв'язку. Переваги ті ж, що і за прямого проводового комп'ютерного управління.
- Недоліком є складніше програмування й самі недоліки, як і за управлінні з кабелю.
Управління за допомогою ІЧ-пульта
Інфрачервоні передавачі та приймачі виключають кабель, що з'єднує робота з оператором. Це, як правило, використовується початківцями. Для роботи інфрачервоного управлінняпотрібна «лінія візування». Приймач повинен мати можливість "бачити" передавач будь-коли, щоб отримувати дані.
Інфрачервоні пульти дистанційного керування(такі як універсальні пультидистанційного керування, для телевізорів), використовуються для відправки команд інфрачервоному приймачеві, підключеному до мікроконтролера. Він потім інтерпретує ці сигнали та контролює дії робота.
- Перевагою є низька вартість. Для керування роботом можна використовувати прості пульти дистанційного керування телевізором.
- Недоліки в тому, що потрібна пряма видимість для керування.
Радіоуправління
Для керування за допомогою радіочастот потрібен передавач та приймач з невеликими мікроконтролерами для надсилання, прийому та інтерпретації даних, що передаються радіочастотою (RF). У коробці приймача є друкована плата(друкована плата), яка містить приймальний блок та невеликий контролер сервомотора. Для радіозв'язку потрібен передавач, узгоджений/пов'язаний із приймачем. Можливе використання трансівера, який може надсилати та приймати дані між двома фізично різними середовищами систем зв'язку.
Радіоуправління не вимагає прямої видимості та може бути здійснено на великій відстані. Стандартні радіочастотні пристрої можуть забезпечити передачу даних між пристроями на відстані до кількох кілометрів. У той час як професійні радіочастотні пристрої можуть забезпечувати управління роботом практично на будь-якій відстані.
Багато конструкторів роботів воліють виготовляти напівавтономних роботів з радіокеруванням. Це дозволяє роботу бути максимально автономним, забезпечувати зворотний зв'язок із користувачем. І може давати користувачеві певний контроль над деякими його функціями у разі потреби.
- Перевагами є можливість керувати роботом на значних відстанях, що може просто налаштовуватися. Зв'язок є всеспрямованим, але може не проходити сигнал повного блокування стінами або перешкодами.
- Недоліками є дуже низька швидкість передачі (тільки прості команди). Додатково слід звертати увагу на частоти.
Управління Bluetooth
Bluetooth є радіосигналом (RF) і передається за певними протоколами для надсилання та отримання даних. Звичайний діапазон Bluetooth часто обмежений приблизно 10 м. Хоча він має ту перевагу, що дозволяє користувачам керувати своїм роботом через пристрої з підтримкою Bluetooth. Це в першу чергу стільникові телефони, КПК і ноутбуки (хоча для створення інтерфейсу може знадобитися програмування, що настроюється). Також, як і радіоуправління, Bluetooth пропонує двосторонній зв'язок.
- Переваги: керований із будь-якого пристрою з підтримкою Bluetooth. Але, як правило, потрібне додаткове програмування. Це смартфони, ноутбуки тощо. Вищі швидкості передачі можуть бути всенаправленными. Отже, не потрібна пряма видимість і сигнал може проходити через стіни.
- Недоліки. Повинен працювати у парі. Відстань зазвичай становить близько 10 м-код (без перешкод).
Управління WiFi
Управління WiFi часто є додатковою опцією для роботів. Здатність керувати роботом по бездротової мережічерез Інтернет є деякі істотні переваги (і деякі недоліки) для бездротового управління. Щоб настроїти управління роботом по Wi-Fi, потрібен бездротовий маршрутизатор, підключений до Інтернету, і блок WiFi на самому роботі. Для робота можна використовувати пристрій, який підтримує протокол TCP/IP.
- Перевагою є можливість керувати роботом із будь-якої точки світу. Для цього потрібно, щоб він знаходився в межах діапазону бездротового маршрутизатора. Можлива висока швидкість передачі даних.
- Недоліки те, що потрібне програмування. Максимальна відстань зазвичай визначається вибором бездротового маршрутизатора.
Управління за допомогою стільникового телефону
Інша бездротова технологія, яка спочатку була розроблена для зв'язку людини і людини — стільниковий телефон, тепер використовується для управління роботами. Оскільки частоти стільникового телефонурегулюються, включення стільникового модуля на робота зазвичай потребує додаткового програмування. Також не потрібно розуміння системи стільникової мережіта правил.
- Переваги: робота можна контролювати у будь-якому місці, де є стільниковий сигнал. Можливий супутниковий зв'язок.
- Недоліки; налаштування управління з стільникового зв'язкуможуть бути складними – не для початківців. Кожна стільникова мережа має свої власні вимоги та обмеження. Обслуговування в мережі не безкоштовне. Зазвичай, чим більше даних ви передаєте, тим більше грошей вам треба заплатити. Система поки що не налаштована для використання у робототехніці.
Наступним кроком буде використання мікроконтролера у вашому роботі в повному обсязі. І насамперед програмування його алгоритму роботи із введення даних від його датчиків. Автономне управління може здійснюватися у різних формах:
- бути попередньо запрограмовано без зворотного зв'язку з довкіллям
- з обмеженою зворотним зв'язкомз датчиками
- зі складним зворотним зв'язком з датчиками
Справжнє автономне управління включає безліч датчиків і алгоритмів. Вони дозволяють роботу самостійно визначати найкраща діяу будь-якій заданій ситуації. Найскладніші методи управління, що нині реалізуються на автономних роботах, є візуальними та слуховими командами. Для візуального контролю робота дивиться на людину або об'єкт, щоб отримати свої команди.
Керування роботом для повороту наліво за допомогою читання з аркуша паперу стрілки, що вказує наліво, набагато складніше виконати, ніж можна було б уявити. Службова команда, така як «повернути ліворуч», також вимагає багато програмування. Програмування безлічі складних команд, таких як "Принесіть мені тапочки", вже не фантазія. Хоча вимагає дуже високого рівняпрограмування та великої кількостічасу.
- Переваги – це ”справжня” робототехніка. Завдання можуть бути дуже простими, наприклад, від миготіння світла, що базується на показаннях одного датчика. До посадки космічного корабля на далекій планеті.
- Недоліки залежать лише від програміста. Якщо робот робить щось, чого ви не хочете, щоб він робив, то у вас є єдиний варіант. Це перевірити свій код, змінити його та завантажити зміни в робота.
Практична частина
Метою нашого проекту є створення автономної платформи, яка здатна приймати рішення, засноване на зовнішніх сигналах від датчиків. Ми використовуватимемо мікроконтролер Lego EV3. Він нам дозволяє зробити як повністю автономну платформу. Так і напівавтономну, керовану Bluetooth або за допомогою інфрачервоного пульта управління.
Програмований блок LEGO EV3