Автономные роботы эссе

Термин «Industrie 4.0» впервые был озвучен на промышленной выставке в 2011 году в Ганновере. Речь шла об одном из десяти стратегических проектов развития Германии по внедрению концепции умного производства (Smart Manufacturing): симбиоз автоматизированных систем, глобальной промышленной сети Интернета вещей и услуг (IoTS). Но само понятие гораздо шире одной страны – тренд развития систем автоматизации, роботизации и обмена данных, который должен вывести производства на новый уровень организации и управления каждого этапа выпускаемой продукции. Это должно стать Четвертой индустриальной революцией. И один из ключевых элементов – автономные роботы. Где уже используются автономные роботы и системы, и какие плюсы и минусы их использования.

Автономные роботы: что это такое

Под автономностью следует понимать не «освобождение» от шнура электропитания, а возможность совершать запрограммированный цикл действий, и (самое важное) корректировать его в зависимости от обстоятельств.

Они могут существенно различаться по размеру, функциональности, мобильности, ловкости, искусственному интеллекту и стоимости — от роботизированных средств автоматизации технологических процессов до летательных аппаратов с мощными возможностями захвата изображений и данных. Использование автономных роботов и линий позволит наладить 100% автономные системы, работающие без участия человека.

Виды автономных роботов и их применение

Интеграция производства и сетевых коммуникаций – главная цель Индустрии 4.0. Автономное оборудование позволяет собирать данные, анализировать их в реальном времени, и налаживать максимально эффективный процесс работы.

Сфера использования	Функции
Сельское хозяйство	Устройства могут проводить анализ почвы, температуры, полива и регулировать их, для достижения наибольшей урожайности.
Промышленность	Станки способны создавать автономную конвейерную линию, анализировать собственный износ, совершенствоваться для выполнения новых задач.
Медицина	Интегрируются в систему распределения лекарств внутри медицинских учреждений.
Военная промышленность	Дроны-разведчики самостоятельно исследуют отдельные участки
Архитектура	Системы поддерживают нормальные условия для роста растений в мегаполисах
Логистика и склады	Доставка грузов, перемещение стеллажей и паллет по складу без помощи грузчиков
Научные и исследовательские работы	Используются для анализа почв (в том числе и вне земных); для работы в опасных для человека условиях, например канализационные и ядерные установки.
Дом	Уборка, мойка окон, уход за растениями

Автономные роботы, как и люди, способны принимать собственные решения, но если в случае человека используются органы чувств, то для восприятия окружающей среды роботом, необходимы датчики и дополнительные технологии. В качестве таких помощников выступают лазеры, сканеры, микрофоны, камеры, радары и лидары. Они в сочетании с соответствующим ПО способны идентифицировать и классифицировать объекты, свое местоположение, окружающую температуры и многое другое, и в зависимости от собранной информации, принимать соответствующие действия.

Популярный пылесос Roomba, который, кстати, тоже является автономным роботом, в своей работе использует инфракрасные или ультразвуковые датчики – считаются одними из самых простых. Но его тоже можно оставлять для выполнения работы, а именно уборки, и не контролировать процесс.

Более продвинутые устройства оснащены сложным программным обеспечением с ИИ, которое позволяет подключаться к Интернету и проходить обучение. Такие устройства получили название адаптивные или интеллектуальные роботы. Одним из примеров самообучающихся моделей являются робо-питомцы Aibo, которые подстраиваются под условия, в которых им предстоит находиться, и учиться новым навыкам.

Где уже используются автономные роботы?

Стратегии и планы развития робо-систем всегда выглядят красочно и функционально, но чего уже удалось достичь: несколько реальных примеров.

Начнем с устройств для дома:

• роботы-пылесосы способны запоминать периметр, на котором будут проводиться работы; препятствия, встреч с которыми необходимо будет избегать, а также график. 
• газонокосилки. Также могут строить карту, используя GPS, в границах которой будут перемещаться, самостоятельно контролировать высоту травы.
• мойщики окон не ограничиваются только стеклянными поверхностями и справляются с чисткой зеркал, плитки, натяжных потолков. 

В связи с увеличением численности населения Земли и повышении спроса на продукты питания, росте затрат, и при этом сокращении численности желающих работать в сельском хозяйстве, интерес отрасли к автономным роботам с каждым годом все выше. Уже сегодня используются десятки разных устройств. Например, Ecorobotix (имеет вид стола), при помощи колес и солнечной энергии передвигается в поле и борется с сорняками при помощи специальных датчиков (выдвижной опрыскиватель обрабатывает их гербицидами). Это позволяет в разы сократить использование химикатов, и при этом защитить растения.

Rowbot — устройство, которое помогает анализировать количество азота в почве. Если это необходимо — вносит удобрение. Это помогает повысить урожайность с полей кукурузы.

Что касается медицины, то автономность роботов и технологии (ИИ) — смогут помочь в решении множества проблем со здоровьем, и речь идет не только о роботах-компаньонах, которые способны развлечь в больничных палатах, или медицинских курьерах, во время доставляющих лекарство.

Бренд	Технология	Функции
Daimler AG	Автономная линия	Автоконцерн создал производственную линию, которая в зависимости от пожеланий клиента, может менять конфигурацию продукции
Fanuc	Машинное обучение	Обучение «проходит» не один робот, а вся линия, что позволяет снизить время простоя.
Coca-Cola	Freestyle	Автоматы для продажи напитков с разными наполнениями на вкус покупателя
Virginia Tech	Cyro	Робот-медуза необходим для исследования подводного мира, обнаружения нефтяных пятен и их ликвидации, мониторинга воды, и даже военной разведки (именно военные занимались финансированием проекта)

Плюсы и минусы автономных роботов

На сегодняшний день представлено лишь небольшое количество действительно автономных роботов, другие, как например вариант Coca-Cola, являются интересным маркетинговым ходом, или не могут полностью отойти от управления человеком, как в случае с мойщиком окон.

Но, тем не менее, с каждым годом технологии и устройства становятся все более совершенными и автономным. Сейчас на роботизированных плечах лежит большой фронт производственных работ, что позволяет сокращать производственные издержки и повышать качество продукции, а это уже не мало.

подходили нам по размерам и форме. Машины строятся так, чтобы человек мог
дотянуться до рычагов управления с уч том, например, длины и расположения
человеческих пальцев.
Вспомните лишь о проблемах, которые возникают у тех, кто немного выше
или ниже средней нормы – или делает вс левой, а не правой рукой – чтобы
понять, как важно правильно использовать технологический прогресс.
В таком случае, если нам требуется управляющее устройство, которое
сможет работать с инструментами и приборами, предназначенными для людей (а
значит, сумеет вписаться в технологическую схему), разумнее всего построить
это устройство, придав ему внешний вид человека, придав ему внешний вид
человека, со всеми изгибами и сочленениями, характерными для человеческого
тела. Нам совсем не нужно, чтобы данное устройство оказалось слишком тяж лым
или непропорциональным по нашим представлениям. Во всех отношениях
соответствие среднему уровню будет как нельзя лучше.
Следует также заметить, что нам свойственно находить или воображать
человеческие качества в существах и предметах, не имеющих никакого отношения
к классу людей. Мы да м человеческие характеристики домашним животным и даже
автомобилям. Мы персонифицируем природу и вс , что к ней относится, а в
древние времена делали из разных природных материалов богов и богинь по
образу и подобию человека.
И разумеется, когда мы возьм м на службу механизированного думающего
партн ра (или, в конце концов, думающего слугу), то будем чувствовать себя в
его обществе уютнее, а к нему относиться проще, если своими очертаниями он
будет напоминать человека.
Гораздо легче подружиться с роботом, похожим на человека, чем со
специализированной машиной, имеющей нейтральную форму. Иногда я думаю, что в
том отчаянном положении, в котором сегодня оказалось человечество, мы будем
рады иметь механических друзей, даже если они будут созданы нами самими.

Эссе No 5. Наши разумные инструменты

—————————————————–
Scan & OCR: Гуцу Анатолий (Atlantis)
—————————————————–
Роботам не нужно быть слишком умными, чтобы быть достаточно умными.
Если робот сможет исполнять простые приказы и делать работу по дому, то есть
управлять несложными машинами вроде кухонного комбайна, – иными словами,
эффективно заниматься однообразной работой, – нас это полностью
удовлетворит.
Построить робота непросто, потому что необходимо засунуть ему в голову
компактный компьютер, если вы хотите, чтобы он хотя бы отдаленно напоминал
человека. Сделать достаточно сложный компьютер размером с человеческий мозг
тоже очень трудно.
Но забудем на время о роботах. А зачем нам вообще строить компактный
компьютер? Детали, из которых делаются компьютеры, становятся все меньше и
меньше – от вакуумных трубок и транзисторов до интегральных схем и
силиконовых чипов. Предположим, что в дополнение к тому, что мы уменьшаем
детали, мы одновременно увеличиваем всю структуру.
Мозг, который становится слишком большим, в конце концов начинает
терять эффективность, потому что нервным импульсам требуется больше времени,
чтобы добраться до места своего назначения. Даже самые быстрые из них
развивают скорость лишь около 6 километров в минуту. Нервный импульс может
попасть из одного отдела мозга в другой за 0,002 секунды, но в мозгу длиной
в 15 километров – если мы в состоянии себе представить такой – импульсу
потребуется 2,5 минуту, чтобы добраться туда, куда ему нужно. Дополнительная
сложность, которая становится возможной благодаря большим размерам, окажется
совершенно бесполезной просто потому, что информация будет слишком долго
путешествовать и обрабатываться в цепях мозга.
Но компьютеры используют электронные импульсы, которые передвигаются со
скоростью более 17,5 миллионов километров в минуту. Компьютер протяженностью
650 километров будет посылать электронные импульсы из конца в конец примерно
за те же 0,002 секунды. По крайней мере, в этом отношении компьютер таких
громадных размеров в состоянии обрабатывать информацию с той же скоростью, с
какой это делает человеческий мозг.
Таким образом, если мы представим себе производство компьютеров,
состоящих из все более и более миниатюрных деталей, которые все более и
более сложно взаимодействуют между собой, и одновременно представим, что
наши компьютеры будут увеличиваться в размерах, не можем ли мы предположить,
что рано или поздно наступит момент, когда они начнут выполнять работу,
которую сейчас делают люди?
Существует ли теоретический предел разумности компьютера?
Я об этом не слышал. Мне кажется, что всякий раз, когда мы
усовершенствуем какую-то модель, делая ее более сложной, возникает ощущение,
что этот компьютер способен на большее. Всякий раз, когда мы увеличиваем
компьютер в размерах, стараясь одновременно сохранить сложность каждой
детали, выясняется, что компьютер способен на большее.
Итак, если мы научим делать достаточно сложные и достаточно большие
компьютеры, почему они не могут быть наделены человеческим умом?
Кое-кто наверняка нам не поверит и скажет: “Разве может компьютер
создать великую симфонию, произведение живописи или новую научную теорию?”
В таких ситуациях мне всегда хочется ответить вопросом на вопрос: “А вы
можете?” Впрочем, не следует забывать, что в мире, населенном самыми
обычными людьми, есть и великие люди, настоящие гении. Однако они становятся
гениями лишь потому, что атомы и молекулы у них в мозгу организованы особым
способом. У них в голове нет ничего другого, кроме атомов и молекул. Если мы
особым образом выстроим атомы и молекулы в компьютере, он тоже сможет
создавать гениальные произведения; и даже если отдельные его детали будут не
такими крошечными и изощренно сложными, как в человеческом мозгу, мы
компенсируем это увеличением размеров компьютера.
Кое-кто скажет: “Но компьютеры могут делать только то, на что они
запрограммированы”.
Ответ на это таков: “Совершенно верно. Но мозг тоже может делать только
то, на что он запрограммирован – гениями. Частью программы мозга является
способность учиться, что должно войти и в программу сложного компьютера”.
На самом деле, если можно создать компьютер, не уступающий по уровню
интеллекта человеку, почему нельзя сделать его умнее?
Действительно, почему? Может быть, в этом и заключается эволюция. За
три миллиарда лет, методом проб и ошибок на уровне атомов и молекул, в
результате чрезвычайно медленного и постепенного усовершенствования появился
наконец вид, достаточно разумный для того, чтобы сделать следующий шаг
вперед уже в течение века или даже нескольких десятилетий. И вот тогда
начнется настоящий прогресс.
Однако если компьютеры станут умнее людей, не возникнет ли опасность,
что они нас заменят? Ну а почему бы и нет? Они могут быть не только
разумными, но и добрыми и позволят нам просто плыть по течению. Будут
держать нас при себе в роли домашних животных или так, про запас.
А теперь подумайте, что мы сами сейчас делаем со всеми живыми
существами и с самой планетой, на которой живем. Вполне возможно, уже пора
нас заменить? Может быть, главная опасность заключается в том, что
компьютеры будут развиваться недостаточно быстро, чтобы занять наше место?
Подумайте об этом*.
* Я представляю вам эту точку зрения лишь в качестве темы для
размышления. Совершенно другой позиции я придерживаюсь в эссе “Разумы,
действующие совместно”, напечатанном в данном сборнике. – Примеч. автора.

Эссе No 6. Законы роботехники

—————————————————–
Scan & OCR: Гуцу Анатолий (Atlantis)
—————————————————–
Довольно трудно думать о компьютерах, представляя себе вариант, когда
они могут “захватить” наше место.
Заменят ли они нас, превратят ли в какой-то пережиток, выбросят ли на
свалку, как мы в свое время расправились с копьями и трутницами?
Если мы представим себе компьютерный мозг внутри металлической имитации
человека, которую мы называем роботом, страх окажется еще более ощутимым.
Роботы так напоминают людей, что один только их внешний вид может послужить
причиной возникновения у них мятежных мыслей.
Эта проблема стала одной из самых популярных в мире научной фантастики
в 1920-1930-х годах, когда было написано множество рассказов, темой которых
являлись роботы, восставшие и уничтожившие своих создателей.
Когда я был молодым человеком, мне ужасно надоели предупреждения,
звучавшие в произведениях подобного рода, поскольку мне представлялось, что
робот – это всего лишь машина, а люди постоянно строят машины. Учитывая, что
все машины так или иначе представляют для нас опасность, мы специально
встраиваем в них самые разнообразные защитные устройства.
В 1939 году я начал серию рассказов, в которых с симпатией описывались
тщательно сконструированные машины, выполнявшие определенные задачи, причем
в каждой из машин имелось встроенное устройство, обеспечивающее их
миролюбие.
В рассказе, написанном в октябре 1941 года, я наконец дал имя этому
защитному устройству – Три закона роботехники. (Я изобрел термин
“роботехника”, который до тех пор никогда и нигде не использовался.)
Они звучат так:
1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием
допустить, чтобы человеку был причинен вред.
2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые отдает человек,
кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в какой это
не противоречит Первому и Второму законам.
Эти законы внесены в компьютеризированный мозг робота и явились темой
многих моих рассказов, посвященных роботам. По правде говоря, они так
понравились читателям и звучали так разумно, что другие писатели-фантасты
начали использовать их (никогда не цитируя напрямую – в отличие от меня), и
все старые рассказы о роботах, уничтожавших своих создателей, просто умерли.
Ну, это научная фантастика. А как насчет работ по созданию сложных
компьютеров и искусственного интеллекта, которые проводятся учеными? Когда
строятся машины, обладающие собственным разумом, будут ли в их сознание
внедрены законы, подобные Трем законам роботехники?
Разумеется да, поскольку создатели компьютеров и сами обладают
высокоразвитым интеллектом. Более того, защита будет не только иметь
некоторое отношение к Трем законам – она будет на них опираться.
В тот момент, когда я придумал Три закона, я не понимал, что
человечество уже давным-давно пользуется ими. “Три закона инструментов”
звучат следующим образом:
1. Инструмент должен быть безопасным для использования.
(Это же очевидно! У ножей и мечей имеются рукоятки. А инструмент,
который может причинить вред тому, кто взял его в руки – если, конечно,
человек знает об опасности, – никогда не будет использован, каким бы
полезным он ни казался.)
2. Инструмент должен выполнять свои функции при условии, что он не
представляет ни для кого никакой опасности.
3. Инструмент должен оставаться в целости и сохранности во время его
использования, если только его уничтожение не продиктовано соображениями
безопасности или если это не входит в его функцию.
Никто никогда не цитирует эти три закона, поскольку все принимают их
как должное. Каждый закон, если о нем говорят вслух, будет встречен дружным
восклицанием вроде: “Ну, это же любому ясно!”
В таком случае давайте сравним “Три закона инструментов” c Тремя
законами роботехники, и вы увидите, что они полностью совпадают. А разве
может быть иначе? Ведь робот, или, если желаете, компьютер, является
инструментом, которым пользуется человек.
Но можно ли сказать, что мы защищены от всех неприятностей в
достаточной степени? Подумайте об усилиях, которые предпринимаются, чтобы
сделать автомобили безопасными, – однако они продолжают убивать около 50 000
американцев в год. Подумайте об усилиях, которые предпринимаются, чтобы
обезопасить банки, – однако ограбления продолжаются. Подумайте об усилиях,
которые предпринимаются, чтобы защитить компьютерные программы, – однако
количество компьютерного мошенничества растет.
Впрочем, если компьютеры станут достаточно разумными, чтобы
“перехватить инициативу”, они уже не будут нуждаться в ограничениях,
предписываемых Тремя законами. И тогда по доброте душевной они решат
заботиться о нас и оберегать от неприятностей и проблем.
Однако кое-кто из вас может возразить, что мы не дети и, как только
возникнет необходимость нас охранять, мы лишимся своей человеческой сути.
Правда? Посмотрите на сегодняшний мир и мир прошлого и задайте себе вот
какой вопрос: в самом ли деле мы не дети (причем склонные к насилию и
уничтожению всего вокруг) и справедливо ли утверждение о том, что за нами не
нужно присматривать?
Если мы хотим, чтобы с нами обращались как со взрослыми, нам следует
вести себя как взрослые. И когда же начнем?

Эссе No 7. Будущая фантастика

—————————————————–
Scan & OCR: Гуцу Анатолий (Atlantis)
—————————————————–
В прошлом три фундаментальных достижения в области коммуникаций
полностью изменили все области нашей жизни. Первое – это речь, второе –
письмо и третье – книгопечатание.
Сейчас можно говорить о четвертом достижении, не менее важном, чем
первые три, – о компьютере. Четвертое революционное изобретение позволит
человеку развить свои творческие способности до небывалых высот. И если мы
не уничтожим мир при помощи ядерного оружия, перенаселения или загрязнения
окружающей среды, мы получим мир технодетей, настолько отличающийся от
нынешнего, насколько нынешний отличается от мира пещерного человека. Каким
будет мир следующего поколения по сравнению с миром наших предков?
Ответ, который напрашивается сам собой: компьютер можно рассматривать
как еще один вид развлечения, что-то вроде супертелевизора. Его можно будет
использовать для сложных игр, общения с друзьями и других простых вещей.
Однако даже это может коренным образом изменить нашу жизнь. Прежде всего,
общение через компьютерные сети уничтожит расстояния. Весь земной шар станет
представляться нам похожим на соседний город или даже дом – и это будет
иметь важные последствия. Человечество сможет считать себя единым целым, а
не сборищем постоянно враждующих социальных групп. В мире появится общий
lingua franca, язык (вне всякого сомнения, близкий по своему строению к
современному английскому), который будут понимать все, хотя люди,
разумеется, сохранят свои родные языки для местного пользования.
Затем, поскольку коммуникации больше не будут представлять никаких
проблем, а механическими и электронными устройствами можно будет управлять
издалека (например, телеметрия уже сейчас позволяет инженерам отправлять
инструкции – и получать ответы – на устройства, которые находятся в районе
других планет в миллиардах километров от Земли), благодаря компьютерам
исчезнет необходимость использовать транспортные средства для сбора
информации.
Естественно, никто не намерен запрещать путешествия. Вы по-прежнему
сможете лично отправиться в туристическую поездку или навестить друзей и
родных. Но вам больше не придется сражаться с толпами людей только для того,
чтобы получить сведения, которые можно передать по компьютеру.
Это значит, что технодети будущего привыкнут жить в децентрализованном
мире и смогут делать все, что им необходимо, прямо из собственного дома или
из того места, где они в данный момент окажутся. Получается, что они будут
одновременно чувствовать себя совершенно изолированными и связанными друг с
другом.
Дети следующего поколения – и общество, которое они построят, – станут
свидетелями огромной пользы, приносимой компьютерами в области образования.
В настоящее время наше общество заинтересовано в том, чтобы дать образование
максимально возможному количеству детей. Ограниченное число учителей
приводит к групповому методу обучения. Каждый ученик школы, находящейся в
данном районе, штате или государстве, получает примерно одинаковое
образование, причем одинаковыми методами. Но из-за того, что каждый ребенок
имеет индивидуальные пристрастия и способности, результаты группового
обучения не дают желаемых результатов. Например, большинство взрослых,
сохранивших весьма неприятные воспоминания о своей школьной жизни, не хотят
учиться дальше. Они считают, что с них достаточно.
Учение может доставить удовольствие, даже стать всепоглощающим
занятием, если позволить ребенку заниматься тем, что лично ему интересно,
причем тогда и так, как он хочет. В настоящий момент такая система возможна
благодаря существованию публичных библиотек. Но библиотека – не слишком
удобное средство обучения. Туда нужно идти, взять можно только ограниченное
количество книг, которые следует возвратить через определенное время.
Совершенно очевидно, что решение этой проблемы заключено в переносе
библиотек в дома. Ведь проигрыватели помогли нам получить концертный зал
прямо у себя дома, телевизор заменил кинотеатр. А компьютер может стать
нашей домашней библиотекой. Дети будущего получат возможность удовлетворить
свое любопытство. С самого раннего возраста они научатся управляться со
своим компьютером и давать ему определенные задания. По мере возникновения
разных интересов (которыми, надеюсь, будут руководить школьные учителя) они
смогут больше узнавать за более короткое время, а кроме того, получат
возможность расширить диапазон своих познаний и увлечений.
В образовании усилится компонент самомотивации. Возможность следовать
по самостоятельно выбранной дороге позволит техноребенку получать от
процесса обучения удовольствие, в результате он превратится в активного
техновзрослого – любознательного, энергичного, готового расширить свой
интеллектуальный кругозор до тех пор, пока его мозг не состарится.
Новый подход к проблемам образования обязательно повлияет на другую
область нашей жизни – работу. До настоящего момента большинство людей
работают в местах, где их мозг подвергается серьезной нагрузке. Во времена,
когда главной была грубая физическая работа, мало у кого появлялась
возможность поднять глаза к небу и посмотреть на звезды, задуматься об
абстрактных вещах. Даже когда промышленная революция подарила людям машины,
которые освободили их от тяжелого физического труда, бессмысленная
“квалифицированная” работа никуда не делась. И сейчас те, кто трудятся на
конвейерах или в офисах, выполняют однообразные операции, не требующие
затрат умственной энергии.
Впервые в истории умелые машины, или роботы, смогут выполнять эту
утомительную работу. Любая простая и однообразная работа, с которой роботы в
состоянии справиться, возможно, даже лучше людей, должна считаться ниже
нашего достоинства. По мере того как технодети будут превращаться в
техновзрослых и начнут работать, у них появится достаточно времени для
проявления изобретательности и творческих способностей, чтобы отдать свой
талант театру, науке, литературе, вопросам управления государства и
развлечениям. Они будут готовы к такой работе благодаря компьютеризации
образования.
Кто-то наверняка скажет, что нельзя рассчитывать, будто творческие
способности начнут проявляться сразу у большого количества людей. Они так
думают, потому что живут в мире, в котором мало кому удается избежать
интеллектуального уничтожения на работе, которая не требует работы ума. Все
повторяется: всегда считалось, что грамотность, например, доступна лишь тем,
кто обладает умственными способностями, особо подготовленными для восприятия
задач чтения и письма. Разумеется, с появлением книгопечатания и массового
образования выяснилось, что грамотными в состоянии стать большинство людей.
Что все это означает? Что нам придется жить в мире безделья? Как только
компьютеры и роботы станут делать за нас скучную механическую работу, мир
начнется стремительно развиваться. Появятся ли в результате новые “гении
Возрождения”? Да. Сейчас отдых составляет небольшую часть нашей жизни,
которая либо плотно используется вследствие недостатка времени, либо
пропадает из-за ничегонеделания в отчаянной попытке забыть о существовании
ненавистного мира работы. Когда мы получим намного больше свободного
времени, у нас пропадет ощущение, будто мы живем по часам, которые постоянно
убегают вперед, и не возникнет желания восстать против рабства ненавистной
работы. Люди смогут не спеша попробовать разные виды деятельности, стать
знатоками сразу в нескольких областях, развить свои таланты.
Я не пытаюсь сочинять будущее. История знала времена, когда люди имели
рабов – жестокую человеческую версию компьютеров, – которые на них работали.
Другие имели покровителей, которые их поддерживали. Когда даже у небольшого
количества людей появляется достаточно свободного времени, чтобы следовать
за своими интересами, от этого тут же выигрывают культура и искусство.
Золотой век в Афинах в V веке до нашей эры, итальянское Возрождение в
XIV-XVI веках являются самым ярким тому примером.
Люди не просто получат возможность заниматься тем, что им нравится, –
многим захочется поделиться своими достижениями с остальными. Ведь
большинство из нас природа одарила талантами. Мы поем, когда принимаем душ,
участвуем в самодеятельных спектаклях или в парадах. Я полагаю, что XXI век
увидит общество, в котором одна треть населения будет занята в развлечении
остальных двух третей.
Кроме того, обязательно появятся новые формы развлечений, которые
сейчас представляются нам весьма смутно. Трехмерное телевидение предвидеть
легко. Да и само космическое пространство станет новой ареной для
деятельности. Например, при земном тяготении, приближающемся к нулю, игра в
теннис и футбол могут приобрести совсем иной вид. Балет и даже просто танцы
будут поражать нас своей необычностью и потребуют особой координации
движений. Наблюдая за такими представлениями, мы будем получать истинное
наслаждение, поскольку двигаться вверх и вниз станет так же просто, как
назад и вперед или влево и вправо.
А как насчет тех людей, которые не захотят делиться с окружающими
своими достижениями и вместо этого решат уйти в собственный мир? Например,
человек, изучающий историю костюма, сможет получить необходимую ему
информацию из мировых библиотек, просто находясь у себя дома. А вдруг мы
окажемся в мире, где огромное количество интеллектуалов станет затворниками?
Вдруг создадим интровертов?
Лично я считаю, что такая возможность пренебрежительно мала. Тот, кто
отчаянно интересуется какой-то одной областью знания, чаще всего становится
добровольным миссионером. Такие люди обязательно захотят поделиться своими
открытиями с остальными. Даже сегодня люди, занимающиеся изучением какого-то
предмета, склонны рассказывать о своих достижениях другим, а не сидеть
тихонько в углу. Если и существует какая-то опасность, так это то, что
появится больше зануд, желающих всем поведать о предмете своих изысканий,
чем отшельников.
Не следует забывать и о тех, кто делится своими знаниями, движимый
желанием объединиться с другими людьми, создать, пусть и временно,
собственный мир, в котором всех занимает одно и то же дело. В 1970-х годах
кому-то пришла в голову мысль создать общество любителей “Звездных войн”,
предполагая, что в него войдет не больше сотни человек. В результате
желающих стать членами клуба оказалось несколько тысяч (а еще считается, что
телевидение разобщает!). Кроме того, я не сомневаюсь, что многие выберут для
себя общение при помощи компьютеров – в диалоговом режиме.
Я уверен, что возникнет глобальная компьютерная система связи, когда мы
сможем общаться с теми, кто живет на другом конце света и разделяет наши
интересы. Будут проходить постоянные обмены мнениями, в которых станут
участвовать самые разные люди, появляться новые участники и идеи. А в
результате процесс обучения и образования будет идти непрерывно.
Я предвижу возникновение общества, пропитанного духом творчества, где
люди тянутся друг к другу, новые идеи возникают и распространяются с
невиданной доселе скоростью, перемены и самые разнообразные достижения
улучшают нашу планету (не говоря уже о небольших искусственных мирах,
созданных в космосе). Это будет новый мир, который будет рассматривать
прежние времена как период, когда жили лишь наполовину.

Эссе No 8. Машины и роботы

—————————————————–
Scan & OCR: Гуцу Анатолий (Atlantis)
—————————————————–
С точки зрения физики машина – это устройство, которое переносит силу
из одной точки, где она прилагается, в другую, где она используется и в этом
процессе изменяет свою мощность и направление.
В этом смысле для человеческого существа трудно использовать что-либо,
что не является частью его тела, не включая в этот процесс машин. Пару
миллионов лет назад, когда еще трудно было решить, перейдена ли уже грань
между обезьяной и человеком, существовала практика обделывания камней, и их
острые края служили первобытными ножами.

Автономные роботы

Autonomous
robots are
robots
that can perform
desired tasks in
unstructured environments
without continuous
human guidance.
Автономные роботы роботов
, которые могут выполнять задачи желаемого
в неструктурированной среде без
постоянного человеческого руководства.
Many kinds of
robots have some
degree of autonomy
. Многие виды роботов имеют определенную
степень автономии
. Different robots can
be autonomous in
different ways.
Различные роботы могут быть автономными
по-разному. A high
degree of autonomy
is particularly
desirable in fields
such as space
exploration
, cleaning floors,
mowing lawns, and
waste water treatment.
Высокая степень автономии особенно
желательно в таких областях, как освоение
космоса , мыть полы, стрижка
газонов, и очистка сточных вод.

Some
modern factory
robots
are «autonomous»
within the strict
confines of their
direct environment.
Некоторые современные роботы
завода являются «автономными»
в строгие рамки их непосредственной
среде. It may not
be that every
degree of freedom
exists in their
surrounding environment,
but the factory
robot’s workplace
is challenging and
can often contain
chaotic, unpredicted
variables. Оно не может быть,
что каждая степень свободы существует
в окружающей их среде, но на рабочем
месте завода робот является сложным и
зачастую может содержать хаотический,
непредсказуемых переменных. The
exact orientation and
position of the
next object of
work and (in
the more advanced
factories) even the
type of object
and the required
task must be
determined. Точной ориентации
и положения следующего объекта работы
и (в более современных заводах), даже от
типа объекта и необходимые задачи должны
быть определены. This can
vary unpredictably (at
least from the
robot’s point
of view). Это может
меняться непредсказуемо (по крайней
мере с точки робота зрения).

One
important area of
robotics research is
to enable the
robot to cope
with its environment
whether this be
on land, underwater,
in the air,
underground, or in
space. Одним из важных
направлений робототехники исследований
для того, чтобы робот, чтобы справиться
с окружающей его средой будь то на земле,
под водой, в воздухе, под землей, или в
пространстве.

A
fully autonomous robot
has the ability
to Полностью
автономный робот имеет возможность

• Gain information about
  the environment (Rule
  #1) Получить информацию об окружающей
  среде (Правило № 1)

• Work
  for an extended
  period without human
  intervention (Rule #2)
  Работа в течение длительного времени
  без вмешательства человека (правило №
  2)

• Move
  either all or
  part of itself
  throughout its
  operating environment
  without human
  assistance (Rule #3)
  Переместить все или часть сама по себе
  на протяжении всей своей рабочей среды
  без участия человека (Правило № 3)

• Avoid
  situations that are
  harmful to people,
  property, or itself
  unless those are
  part of its
  design specifications
  (Rule #4) Избегайте ситуаций,
  которые вредны для людей, имущества,
  или сама, если те являются частью
  спецификации проектирования (Правило
  № 4)

An
autonomous robot may
also learn or
gain new capabilities
like adjusting
strategies for
accomplishing its
task(s) or
adapting to changing
surroundings. Автономный робот
может узнать или получить новые
возможности, как корректировка стратегии
для решения своих задач (ы) или адаптируясь
к изменяющимся окружением.

Autonomous
robots still require
regular maintenance, as
do other machines.
Автономные роботы все еще требуют
регулярного технического обслуживания,
как и другие машины.

Contents Содержание  [hide]  1 Examples of progress towards commercial autonomous robots 1 Примеры прогресса в достижении коммерческих автономных роботов 1.1 Self-maintenance 1,1 Самообеспечение 1.2 Sensing the environment 1,2 зондирования окружающей среды 1.3 Task performance 1,3 выполнения задания 1.4 Indoor position sensing and navigation 1,4 Крытый положение зондирования и навигации 1.5 Outdoor autonomous position-sensing and navigation 1,5 Открытый автономное положение зондирования и навигации 2 Open problems in autonomous robotics 2 Откройте проблемы в автономных роботов 2.1 Energy autonomy & foraging 2,1 автономии энергии и кормовых 3 See also 3 См. также 4 References 4 Ссылки 5 External links 5 Внешние ссылки

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Автономные роботы — это роботы, которые совершают поступки или выполняют поставленные задачи с высокой степенью автономии, что особенно необходимо в таких областях, как освоение космоса, ведение домашнего хозяйства (например, уборка), очистка сточных вод и доставка товаров и услуг^[1].

Развитие автономных роботов[]

В своем развитии роботы прошли немалый путь, который начинался с простых механизмов, выполняющих одно действие по шаблону.

Современные роботы не просто намного сложнее, они требуют все меньшего контроля на каждом этапе, а в не далёком будущем роботы смогут и вовсе обходиться без вмешательства человека при выполнении большинства задач. Современная электроника давно реагирует на изменение условий быстрее и точнее, чем это сделал бы оператор. Например, положение дрона (беспилотника) в пространстве оценивают десятки и сотни раз в секунду. Стабилизация может осуществляться так быстро, что её работу видно только по результату. Легкие БЛА (беспилотные летающие аппараты) устойчиво летают в ветреную погоду, обходят препятствия, совместно действуют в составе звена и удерживают в кадре снимаемые объекты. Пока что большинство беспилотников управляются дистанционно, и конструкторы ставят первоочередной задачей добиться в ближайшем будущем их максимальной самодостаточности.

Одной из важных проблем робототехники является создание для робота возможностей справляться с возложенными на него задачами в любой среде: на земле, под водой, в воздухе, под землей или в космосе.

Полностью автономный робот должен иметь следующие способности:

• Получать и самостоятельно обрабатывать информацию об окружающей среде (Правило № 1)
• Работать больший период времени без человеческого вмешательства (Правило № 2)
• Перемещаться целиком или перемещать какую-то свою часть в пространстве без человеческой помощи (Правило № 3)
• Избегать создания опасных ситуаций для человека, имущества или для самого себя — если только это не предусмотрено спецификацией, характеристиками робота или поставленными ему задачами. (Правило № 4)

Автономный робот может учиться или получать новые умения, например, совершенствовать алгоритмы для выполнения своих задач или адаптироваться к изменениям в окружающей среде.

Автономные роботы, все же, требуют регулярного технического обслуживания, как это делают с другими машинами, если иное не предусмотрено спецификацией.

Архитектура интеллектуальных роботов[]

На сегодняшний день предполагается, что в состав интеллектуального робота должны входить следующие системы:

• Исполнительные органы — это манипуляторы, ходовая часть и другие устройства, с помощью которых робот может воздействовать на предметы окружения. Причем по своей структуре это сложные технические устройства, имеющие в своем составе сервоприводы, мехатронные части, датчики, системы управления. По аналогии с живыми организмами — это руки и ноги робота.
• Датчики — это системы технического зрения, слуха, осязания, датчики расстояний, локаторы и другие устройства, которые позволяют получить информацию из окружающего мира.
• Система управления — это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами. Эта часть робота обычно реализуется программными средствами. В состав системы управления интеллектуального робота должны входить следующие компоненты:

1. Модель мира — отражает состояние окружающего мира для робота в терминах, удобных для хранения и обработки. Модель мира выполняет функцию запоминания состояния объектов в мире и их свойств.
2. Система распознавания — сюда входят системы распознавания изображений, распознавания речи и тому подобное. Задачей системы распознавания является идентификация, то есть «узнавание» предметов, окружающих робота и их положения в пространстве. В результате работы компонентов системы распознавания строится модель мира.
3. Система планирования действий — осуществляет «виртуальное» преобразование модели мира с целью получения какого-либо действия. При этом обычно проверяется достижимость поставленной цели. Результатом работы системы планирования действий является построение планов, то есть последовательностей элементарных действий.
4. Система выполнения действий — пытается выполнить запланированные действия, подавая команды на исполнительные устройства и контролируя при этом процесс выполнения. Если выполнение элементарного действия оказывается невозможным, то весь процесс прерывается и должно быть выполнено новое (или частично новое) планирование.
5. Система управления целями — определяет иерархию, то есть значимость и порядок достижения поставленных целей. Важными свойствами системы управления является способность к обучению и адаптации, то есть способность генерировать последовательности действий для поставленной цели, а также подстраивать своё поведение под изменяющиеся условия окружающей среды для достижения поставленных целей.

• Система навигации — осуществляет функцию ориентирования робота в трехмерном мире и функцию прокладки рациональных маршрутов для перемещения робота.

Примеры прогресса в области коммерческих автономных роботов[]

Первым требованием к полноценной автономности робота это его способность заботиться о себе. Много роботов, которые имеют питание от батарей, на сегодня способны находить источники питания и самостоятельно подключаться к ним, а некоторые игрушки, например, «Aibo» от фирмы «Sony» также способны самоприкрепляться к своему зарядному устройству.

Самообслуживание базируется на принципе «проприоцепции» или оценки собственного внутреннего статуса. В случае с устройством зарядки батарей, например, — робот может сказать проприоцептивно (после оценки своего состояния), что у него низкий заряд батарей, а потом робот начнет пытаться найти своё зарядное устройство. Другим общим проприоцептивным сенсором является контроль за нагревом (теплообменом с окружающей средой). Усиленные проприоцептивные умения необходимы для роботов, чтобы они автономно работали у потребителей или в чрезвычайно суровых условиях.

Общие проприоцептивные сенсоры:

• Термальный сенсор;
• Датчик эффекта Холла
• Оптический сенсор
• Сенсор контакта с объектами

Зондирование (сканирование) среды[]

Экстероцепция — это оценка параметров окружающей среды. Автономные роботы должны иметь целый ряд датчиков оценки окружающей среды, чтобы выполнять свои непосредственные задачи и избегать неприятностей.

Общие экстероцептивные сенсоры:

• Сенсоры электромагнитного спектра;
• Звуковые сенсоры;
• Сенсоры прикосновения;
• Химические сенсоры (обоняние, запах)
• Температурные сенсоры;
• Сенсоры оценки расстояния до объекта;
• Сенсоры оценки положения (смещение относительно объектов)

Некоторые роботизированные газонокосилки адаптируют своё программное обеспечение, определяя скорость прорастания травы — что необходимо для достижения идеального уровня исполнения работ. А некоторые роботы-уборщики имеют детекторы уровня загрязнения, чтобы определять как легко удаляется грязь: эту информацию они анализируют, чтобы определить, насколько долго им необходимо находиться на определённой площади во время очистки пола.

Выполнение заданий[]

Следующим шагом в развитии автономного поведения становится возможность выполнения некоторых физических задач. Появление новых маленьких роботов пылесосов, таких как iRobot и Electrolux 2002 года подало большие надежды на развитие этой сферы робототехники. Хотя с уровнем интеллектуальности этих роботизированных систем пока есть некоторые проблемы, они уже могут работать и на достаточно больших площадях, и в тесных пространствах, эффективно маневрируя в помещении, так как используют массивы контактных и бесконтактных сенсоров. Оба робота оперативно рассчитывают алгоритмы работы, адаптируют его к конкретным ситуациям, и таким образом, оптимально охватывают рабочую площадь поверхности, на которой они должны работать.

Следующий уровень автономного выполнения задания требует от робота умения выполнять сложные условные задачи. Например, роботы-охранники могут быть запрограммированы для обнаружения вторжений на территорию, и реагировать определённым образом — в зависимости от того, где нарушитель и что он делает.

Сенсорное позиционирование и навигация внутри помещения[править | править код][]

Чтобы связать своё поведение с местом (провести локализацию), роботу необходимо определить, где он находится и иметь способность передвигаться от одной установленной им точки к другой. Такая навигация началась с проводного управления в 1970-х годах и в начале 2000-х годов превратилась в триангуляцию с помощью маяков. Современные коммерческие роботы уже способны автономно перемещаться, опираясь на анализ потоковых данных непосредственно со своих сенсоров. Первыми коммерческими роботами, которые смогли это делать, были больничные роботы «HelpMate» от компании «Pyxus» и робот-охранник «CyberMotion». Обе системы были разработаны в 1980-те. Эти роботы вначале использовали вручную сделанные CAD-планы пола, сонары и системы определения стен для навигации в помещении. Следующее поколение, такое как «PatrolBot» от фирмы «MobileRobots» и автономная инвалидная коляска, которые были представлены в 2004 году, имели возможность создавать собственные карты помещения, пользуясь лазерными сенсорами, и передвигаться по открытым пространствам, такими как зал или коридор. Их системы контроля оперативно меняли путь навигации, если какая-то преграда оказывалась у них на пути.

Вначале автономная навигация применяла сенсоры-планары (плоские датчики), такие как лазерные дальномеры, которые могли воспринять информацию на одном уровне. Продвинутые системы объединяют информацию от различных сенсоров для локализации (определения местоположения) и навигации. Такие системы, как «Motivity» могут опираться на показания различных сенсоров в различных ситуациях, в зависимости от того, какой сенсор предоставляет наиболее достоверные данные об окружающей среде. Поэтому такие роботы оперативно и самостоятельно создают для себя карту окружающей среды.

Вместо того, чтобы обеспечивать подъём по лестнице, который нуждается в высококвалифицированных специализированных аппаратных средствах, некоторые роботы, обладающие функцией навигации внутри помещений, оперируют в местах, доступных для инвалидов, контролируя лифты и электронные двери. С такими электронно-управляемыми интерфейсами роботы способны легко передвигаться внутри помещений. Автономно забираться на лестницу и открывать двери самостоятельно — это задачи, над которыми работают специалисты по робототехнике в наше время.

С развитием этих внутрипомещениевых технологий, роботы-уборщики получат возможность чистить сложную, заданную пользователем поверхность или весь пол без вмешательства пользователя. Роботы-охранники смогут совместно загонять и окружать злоумышленников, а также и отрезать им путь к бегству. Эти достижения также обеспечивают сопутствующими выгодами: внутренние карты роботов обычно предусматривают наличие «запретных зон», которые устанавливаются людьми — чтобы автономный робот не заходил в определённые регионы.

Сенсорное позиционирование и навигация снаружи помещения[]

Вне помещений Автономности легче всего достичь в воздухе, поскольку препятствий для движения (стен, углов, ступеней лестниц) здесь немного. Крылатая ракета — это очень опасный автономный робот. Беспилотники (беспилотные летающие аппараты) все больше используют в разведке. Некоторые из этих беспилотников (БЛА) способны выполнять свои задачи без какого-либо вмешательства человека, кроме, разве что, возможности приземления, где человек должен использовать удаленный контроль. Некоторые из БЛА, все же, уже имеют способность безопасно приземляться.

Автономности вне помещений очень трудно достичь, учитывая:

• трехмерность поверхности земли;
• большие различия в плотности поверхности;
• погодные особенности;
• нестабильность окружающей среды, о которой собирается информация.

В США в рамках проекта «MDARS» был разработан и создан прототип робота для эксплуатации за пределами помещения ещё в 1990-е, а с 2006-го года робот запущена в серию. Роботы «MDARS» от компании «The General Dynamics» могут осуществлять навигацию в полуавтономном режиме и определять вторжения, используя архитектуру программного обеспечения «MRHA», общую для всех беспилотных боевых транспортных средств. Робот «Seekur» был первым коммерческим вариантом автономного робота, который продемонстрировал возможности, соотносимые с «MDARS», он предназначался для аэропортов, коммунальных предприятий, исправительных учреждений и МВД.

Марсоходы «MER-A» и «MER-B» (сейчас известные как «Спирит» и «Оппортьюнити») могут определять положение солнца и способны устанавливать маршрут своего перемещения таким образом:

• создавая трехмерную карту поверхности;
• высчитывая безопасные и опасные территории поверхности с помощью сенсоров трехмерного видения;
• высчитывая оптимальный путь через безопасные территории в желаемом направлении;
• двигаться в заданном направлении;
• повторять указанные циклы задач, пока желаемый пункт назначения не будет достигнут, или же не будут найдены иные пути к пункту назначения.

Запланированные к выпуску роботы «ESA Rover» и «ExoMars Rover» будут иметь сенсоры видения, которые базируются на относительной локализации и абсолютной локализации — это облегчит навигацию роботов по безопасным и эффективным траекториям к цели с помощью:

• воспроизведения 3D-моделей поверхности, которая окружает марсоход, используя пару стереокамер;
• определения безопасных и опасных территорий и общей сложности для марсохода осуществлять навигацию по поверхности;
• вычисления эффективных путей по безопасным территориям до желаемого места назначения;
• перемещения марсохода по запланированным путям;
• создания «Навигационной карты» всех прошлых навигационных данных.

Соревнования автомобилей-роботов «DARPA Grand Challenge» и «DARPA Urban Challenge», финансируемые правительством США, побудили к развитию новых и гораздо более совершенных способностей и возможностей автономных роботов, тогда как для воздушные автономные роботы это проходили этот этап с 1990-го года в рамках Международного конкурса летающих роботов от AUVSI (Международная ассоциация беспилотных транспортных систем).

Водные автономные роботы уже проектируют, а некоторые из них уже построены. В рамках европейской инициативы во Франции собираются построить новое поколение автономных подводных роботов. Генеральный «подрядчик» — компания «Thales», а проект называется «Asemar». Этот аппарат будет предназначен для подводной разведки — с помощью таких роботов, которые курсируют в заданном районе под водой, можно обнаруживать различные объекты (типа морских мин или каких-нибудь контейнеров), можно следить за подводными лодками или, скажем, за боевыми пловцами.

В перспективе — малозаметные аппараты водоизмещением в несколько тонн автономно будут осуществлять патрулирование по заданным маршрутам и при этом смогут покрывать расстояния в тысячи километров. Такие роботы находятся в толще воды, перемещаются по течениям (подробные навигационные карты уже давно «оцифрованы»), а также и с помощью собственного двигателя.

Примечания[]

An автономный робот, также известный как просто авторобот или автобот, это робот который выполняет поведение или задачи с высокой степенью автономия (без внешнего воздействия). Автономная робототехника обычно рассматривается как подполе искусственный интеллект, робототехника, и информационная инженерия.^[1] Ранние версии были предложены и продемонстрированы автором / изобретателем Дэвидом Л. Хейзерманом.^[2][3][4]

Автономные роботы особенно востребованы в таких областях, как космический полет, бытовое обслуживание (например, уборка), очистки сточных вод, а также доставка товаров и услуг.

Некоторые современные заводские роботы являются «автономными» в строгих рамках своего непосредственного окружения. Возможно, не каждый степень свободы существует в окружающей их среде, но фабрика робот рабочее место является сложным и часто может содержать хаотичные, непредсказуемые переменные. Необходимо определить точную ориентацию и положение следующего объекта работы и (на более продвинутых предприятиях) даже тип объекта и требуемую задачу. Это может изменяться непредсказуемо (по крайней мере, с точки зрения робота).

Одна из важных областей исследований робототехники — дать возможность роботу справиться с окружающей средой, будь то на суше, под водой, в воздухе, под землей или в воздухе. Космос.

Полностью автономный робот может^{[нужна цитата ]}:

• Получите информацию об окружающей среде
• Продолжительная работа без вмешательства человека
• Перемещать себя полностью или частично по своей операционной среде без помощи человека
• Избегайте ситуаций, которые вредны для людей, собственность или себя, если они не являются частью его проектных спецификаций

Автономный робот также может учиться или получать новые знания например, приспосабливаться к новым методам выполнения своих задач или адаптироваться к меняющейся обстановке.

Как и другие машины, автономные роботы по-прежнему требуют регулярного обслуживания.

Компоненты и критерии автономности роботов

Самостоятельное обслуживание

Первое требование для полной физической автономии — это способность робота позаботиться о себе. Многие роботы с батарейным питанием, представленные сегодня на рынке, могут найти зарядную станцию ​​и подключиться к ней, а некоторые игрушки, такие как Sony Aibo могут самостоятельно состыковаться для зарядки своих батарей.

Самостоятельное обслуживание основано на «проприоцепция «или определение собственного внутреннего состояния. В примере с зарядкой батареи робот может проприоцептивно сказать, что его батареи разряжены, а затем ищет зарядное устройство. Другой распространенный проприоцептивный датчик предназначен для мониторинга тепла. Для работы роботов потребуется усиленная проприоцепция. автономно рядом с людьми и в суровых условиях. Распространенные проприоцептивные датчики включают тепловое, оптическое и тактильное зондирование, а также эффект Холла (электрический).

Ощущение окружающей среды

Экстероцепция зондирование вещи об окружающей среде. Автономные роботы должны иметь ряд датчиков окружающей среды, чтобы выполнять свою задачу и избегать неприятностей.

• Общие экстероцептивные датчики включают электромагнитный спектр, звук, прикосновение, химическое (запах, запах ), температура, расстояние до различных объектов и высота.

Некоторые газонокосилки-роботы адаптируют свое программирование, определяя скорость, с которой растет трава, по мере необходимости для поддержания идеально скошенного газона, а некоторые роботы-пылесосы имеют детекторы грязи, которые определяют, сколько грязи собирается, и используют эту информацию, чтобы сообщить им оставаться в одной области дольше.

Выполнение задач

Следующим шагом в автономном поведении является фактическое выполнение физической задачи. Новой областью, показывающей коммерческие перспективы, являются домашние роботы, с потоком небольших роботов-пылесосов, начиная с я робот и Electrolux в 2002 году. Хотя уровень интеллекта этих систем невысок, они перемещаются по обширным территориям и пилотируют в тесных условиях вокруг домов, используя контактные и бесконтактные датчики. Оба эти робота используют запатентованные алгоритмы для увеличения охвата за счет простого случайного отскока.

Следующий уровень выполнения автономных задач требует от робота выполнения условных задач. Например, роботы-охранники могут быть запрограммированы на обнаружение злоумышленников и реагирование определенным образом в зависимости от того, где находится злоумышленник.

Автономная навигация

Внутренняя навигация

Для робота, чтобы связать поведение с местом (локализация ) требует, чтобы он знал, где он находится, и имел возможность перемещаться от точки к точке. Такая навигация началась с проводного наведения в 1970-х годах и в начале 2000-х годов перешла на использование радиомаяков. триангуляция. Современные коммерческие роботы перемещаются автономно, зная природные особенности. Первыми коммерческими роботами, добившимися этого, были больничный робот Pyxus HelpMate и робот-охранник CyberMotion, разработанные пионерами робототехники в 1980-х годах. Эти роботы изначально использовались вручную, созданные CAD планы этажей, зондирование с помощью сонара и варианты движения по стенам для навигации по зданиям. Следующее поколение, такое как MobileRobots ‘ Патрульный бот и автономная инвалидная коляска,^[5] оба представленные в 2004 году, имеют возможность создавать свои собственные лазерные карты зданий и перемещаться по открытым пространствам, а также по коридорам. Их система управления меняет свой путь на лету, если что-то преграждает путь.

Сначала автономная навигация была основана на планарных датчиках, таких как лазерные дальномеры, которые могут определять только на одном уровне. Самые современные системы теперь объединяют информацию от различных датчиков как для определения местоположения (положения), так и для навигации. Такие системы, как Motivity, могут полагаться на различные датчики в разных областях, в зависимости от того, какие из них предоставляют наиболее надежные данные в данный момент, и могут самостоятельно переназначать здание.

Вместо того чтобы подниматься по лестнице, что требует узкоспециализированного оборудования, большинство домашних роботов перемещаются по труднодоступным местам, управляя лифтами и электронными дверями.^[6] Благодаря таким электронным интерфейсам управления доступом роботы теперь могут свободно перемещаться по помещению. Автономный подъем по лестнице и открывание дверей вручную — темы исследований в настоящее время.

По мере того, как эти внутренние методы продолжают развиваться, роботы-пылесосы получат возможность убирать определенную комнату или весь этаж. Роботы-охранники смогут совместно окружать злоумышленников и перекрывать выходы. Эти достижения также обеспечивают сопутствующую защиту: внутренние карты роботов обычно позволяют определять «запрещенные зоны», чтобы предотвратить автономное проникновение роботов в определенные регионы.

Наружная навигация

Автономность на открытом воздухе легче всего достигается в воздухе, поскольку препятствия редки. Крылатые ракеты — довольно опасные высокоавтономные роботы. Беспилотные дроны все чаще используются для разведки. Что-нибудь из этого беспилотные летательные аппараты (БПЛА) способны выполнять всю свою миссию без какого-либо вмешательства человека, за исключением, возможно, посадки, когда человек вмешивается с помощью дистанционного радиоуправления. Однако некоторые дроны способны безопасно приземляться автоматически. В 2014 году было объявлено об автономном корабле — Автономный дрон-космодром —И планируется провести первые эксплуатационные испытания в декабре 2014 года.^{[7][нуждается в обновлении ]}

Автономность вне помещений является наиболее сложной задачей для наземной техники из-за:

• Трехмерный ландшафт
• Большие различия в поверхностной плотности
• Погодные условия
• Нестабильность воспринимаемой среды

Открытые проблемы в автономной робототехнике

Эта секция нуждается в расширении. Вы можете помочь добавляя к этому. (Июль 2008 г.)

В автономной робототехнике есть несколько открытых проблем, которые относятся к данной области, а не являются частью общего стремления к ИИ. Согласно Джорджу А. Бекей Автономные роботы: от биологического вдохновения к внедрению и контролю, проблемы включают такие вещи, как проверка того, что робот может работать правильно и не сталкиваться с препятствиями автономно.

Энергетическая автономия и добыча пищи

Исследователи, заинтересованные в создании истинных искусственная жизнь заботятся не только об интеллектуальном управлении, но и о способности робота находить собственные ресурсы через собирательство (находясь в поиске еда, который включает как энергия и запчасти).

Это связано с автономный поиск пищи, озабоченность в науки из поведенческая экология, социальная антропология, и поведенческая экология человека; а также робототехника, искусственный интеллект, и искусственная жизнь.

История и развитие

Робот Seekur был первым коммерчески доступным роботом, который продемонстрировал возможности MDARS для общего использования в аэропортах, коммунальных предприятиях, исправительных учреждениях и Национальная безопасность.^[8]

Марсоходы MER-A и MER-B (ныне известные как Спирит ровер и Возможность ровер ) могут определять положение солнца и прокладывать собственные маршруты к пунктам назначения на лету с помощью:

• Картографирование поверхности с помощью 3D Vision
• Вычисление безопасных и небезопасных областей на поверхности в пределах этого поля зрения
• Расчет оптимальных путей через безопасную зону к желаемому пункту назначения
• Движение по рассчитанному маршруту;
• Повторение этого цикла до тех пор, пока не будет достигнут пункт назначения или пока не будет известен путь к пункту назначения.

Планируемый вездеход ESA, ExoMars Rover, способен определять относительную и абсолютную локализацию на основе видения для автономной навигации по безопасным и эффективным траекториям к целям за счет:

• Реконструкция 3D-моделей местности вокруг вездехода с помощью пары стереокамер
• Определение безопасных и небезопасных участков местности и общей «сложности» навигации вездехода по местности.
• Расчет эффективных путей через безопасную зону к желаемому месту назначения
• Вождение вездехода по намеченному пути
• Создание навигационной карты всех предыдущих навигационных данных

Во время финального соревнования NASA Sample Return Robot Centennial Challenge в 2016 году марсоход под названием Cataglyphis успешно продемонстрировал полностью автономную навигацию, принятие решений и возможности обнаружения, извлечения и возврата образцов.^[9] Марсоход полагался на совокупность измерений от инерционные датчики, колесные энкодеры, лидар и камера для навигации и карт вместо использования GPS или магнитометров. Во время двухчасового испытания Cataglyphis преодолел 2,6 км и вернул пять различных образцов в исходное положение.

В DARPA Grand Challenge и DARPA Urban Challenge стимулировали развитие еще более автономных возможностей для наземных транспортных средств, в то время как эта цель была продемонстрирована для воздушных роботов с 1990 года в рамках AUVSI Международный конкурс воздушной робототехники.

В период с 2013 по 2017 год Total S.A. провел ARGOS Challenge разработать первого автономного робота для объектов добычи нефти и газа. Роботам приходилось сталкиваться с неблагоприятными внешними условиями, такими как дождь, ветер и экстремальные температуры.^[10]

Робот доставки

Робот-доставщик — это автономный робот, используемый для доставки товаров.

Строительные роботы

Строительные роботы используются непосредственно на стройплощадках и выполняют такие работы, как строительство, погрузочно-разгрузочные работы, землеройные работы и наблюдение.

Многие компании внедряют робототехнику на этапах от НИОКР до полной коммерциализации.

• Роботы ASI: платформа автоматизации и автономности тяжелого оборудования^[11]
• Builder [X]: автоматизация тяжелого оборудования^[12]
• Встроенная робототехника: автоматизация тяжелого оборудования^[13]
• Doxel: автономное наблюдение и отслеживание рабочих мест^[14]
• EquipmentShare: автоматизация и дистанционное управление оборудованием^[15]
• Робототехника Fastbrick: робот-кладщик^[16]
• Jaybridge Robotics: автоматизация тяжелого оборудования^[17]
• Robo Industries: автоматизация тяжелого оборудования^[18]
• SafeAI: автоматизация тяжелого оборудования^[19]
• Scaled Robotics: автономное наблюдение и отслеживание рабочих мест^[20]
• Semcon: автономные катки и плуги^[21]
• Управление: дистанционное управление^[22]
• Zoomlion: автоматизация тяжелого оборудования^[23]

Мобильные роботы для исследований и образования

Мобильные роботы для исследований и образования в основном используются на этапе прототипирования в процессе создания полномасштабных роботов. Они представляют собой уменьшенную версию более крупных роботов с такими же типами датчиков, кинематика и программный стек (например, ROS). Они часто расширяемы и предоставляют удобный интерфейс программирования и инструменты разработки. Наряду с полномасштабным прототипированием роботов они также используются в образовании, особенно на университетском уровне, где создается все больше и больше лабораторий по программированию автономных транспортных средств. Некоторые из популярных исследовательских и образовательных роботов:

• TurtleBot^[24]
• РОСбот 2.0^[25]

Законодательство

В марте 2016 года в Вашингтоне, округ Колумбия, был внесен законопроект, разрешающий пилотные поставки наземных роботов.^[26] Программа должна была проходить с 15 сентября до конца декабря 2017 года. Роботы были ограничены весом в 50 фунтов без груза и максимальной скоростью 10 миль в час. В случае остановки движения робота из-за неисправности компания должна была убрать его с улиц в течение 24 часов. Одновременно в каждой компании разрешалось тестировать только 5 роботов.^[27] По состоянию на март 2017 года законопроект о персональных устройствах доставки от 2017 года находился на рассмотрении.^[28]

В феврале 2017 года в штате США был принят закон. Вирджиния через законопроект Палаты представителей HB2016,^[29] и законопроект Сената SB1207,^[30] Это позволит автономным роботам-доставщикам перемещаться по тротуарам и переходам по всему штату, начиная с 1 июля 2017 года. Максимальная скорость роботов будет ограничена до 10 миль в час, а максимальный вес — 50 фунтов.^[31] В штатах Айдахо и Флорида также идут разговоры о принятии аналогичного законодательного органа.^[32][33]

Это обсуждалось^{[кем? ]} что роботы с характеристиками, аналогичными характеристикам недопустимых вагонов (например, максимум 10 миль в час, ограниченное время автономной работы), могут быть обходным решением для определенных классов приложений. Если бы робот был достаточно умным и мог перезаряжаться с помощью существующей инфраструктуры зарядки электромобилей (EV), ему потребовался бы только минимальный контроль, и одной руки с низкой подвижностью могло бы быть достаточно для включения этой функции, если бы его визуальные системы имели достаточное разрешение.^{[нужна цитата ]}

В ноябре 2017 года Наблюдательный совет Сан-Франциско объявил, что компаниям необходимо получить разрешение города, чтобы тестировать этих роботов.^[34] Кроме того, запрещены роботы для доставки по тротуару.^{[кем? ]} от поставок, не связанных с исследованиями.^[35]

Смотрите также

• AIBO
• Искусственный интеллект
• Amazon Scout
• Автономный автомобиль
• Автономный дрон-космодром
• Когнитивная робототехника
• Развитая робототехника
• Домашний робот
• Эволюционная робототехника
• Гуманоидный робот
• Микроботика
• Патрульный бот
• РобоБи
• Робомоу
• Одновременная локализация и отображение
• Teleoperation
• машина фон Неймана
• Пробуждение робота
• Уильям Грей Уолтер

использованная литература

внешние ссылки

СМИ, связанные с Автономные роботы в Wikimedia Commons