Un robot móvil , es un robot que es capaz de moverse en el entorno (locomoción). La robótica móvil generalmente se considera un subcampo de la robótica y la ingeniería de la información . [1]
Los robots móviles tienen la capacidad de moverse en su entorno y no están fijos en una ubicación física. Los robots móviles pueden ser "autónomos" (AMR - robot móvil autónomo ), lo que significa que son capaces de navegar en un entorno incontrolado sin la necesidad de dispositivos de guía físicos o electromecánicos. Alternativamente, los robots móviles pueden confiar en dispositivos de guía que les permiten viajar por una ruta de navegación predefinida en un espacio relativamente controlado. Por el contrario, los robots industriales suelen ser más o menos estacionarios, y constan de un brazo articulado (manipulador multienlace ) y un conjunto de pinzas (o efector final), unido a una superficie fija. El brazo articulado está controlado por un actuador lineal o un servomotor o un motor paso a paso.
Los robots móviles se han vuelto más comunes en entornos comerciales e industriales. Los hospitales han estado utilizando robots móviles autónomos para mover materiales durante muchos años. Los almacenes han instalado sistemas robóticos móviles para mover de manera eficiente los materiales de los estantes de almacenamiento a las zonas de cumplimiento de pedidos. Los robots móviles también son un foco importante de la investigación actual y casi todas las universidades importantes tienen uno o más laboratorios que se centran en la investigación de robots móviles. [3] Los robots móviles también se encuentran en entornos industriales, militares y de seguridad.
Los componentes de un robot móvil son un controlador, sensores, actuadores y sistema de energía. El controlador es generalmente un microprocesador, un microcontrolador integrado o una computadora personal (PC). Los sensores utilizados dependen de los requisitos del robot. Los requisitos pueden ser navegación a estima , detección táctil y de proximidad , rango de triangulación, prevención de colisiones, ubicación de la posición y otras aplicaciones específicas. [4] Los actuadores generalmente se refieren a los motores que mueven el robot y pueden tener ruedas o patas. Para alimentar un robot móvil, usualmente usamos una fuente de alimentación de CC (que es una batería) en lugar de CA.
Clasificación
Los robots móviles pueden clasificarse según: [ cita requerida ]
- El entorno en el que viajan:
- Los robots terrestres o domésticos generalmente se conocen como vehículos terrestres no tripulados (UGV). Por lo general, tienen ruedas o rastreadores, pero también incluyen robots con dos o más patas ( humanoides o que se asemejan a animales o insectos).
- Los robots de entrega y transporte pueden mover materiales y suministros a través de un entorno de trabajo
- Los robots aéreos generalmente se conocen como vehículos aéreos no tripulados (UAV)
- Los robots submarinos suelen denominarse vehículos submarinos autónomos (AUV).
- Robots polares, diseñados para navegar en entornos helados llenos de grietas
- El dispositivo que utilizan para moverse, principalmente:
- Robot con patas : patas de tipo humano (es decir, un androide ) o patas de animal .
- Robot con ruedas .
- Pistas . [5] [6]
Hay muchos tipos de navegación robótica móvil :
Control remoto o teleoperativo manual
Un robot teleoperado manualmente está totalmente bajo el control de un conductor con un joystick u otro dispositivo de control. El dispositivo puede estar conectado directamente al robot, puede ser un joystick inalámbrico o puede ser un accesorio de una computadora inalámbrica u otro controlador. Por lo general, se utiliza un robot de teleoperación para mantener al operador fuera de peligro. Ejemplos de robots remotos manuales incluyen ANATROLLER ARI-100 y ARI-50 de Robotics Design, Talon de Foster-Miller, PackBot de iRobot y MK-705 Roosterbot de KumoTek.
Teleoperación vigilada
Un robot de teleoperación protegido tiene la capacidad de detectar y evitar obstáculos, pero de lo contrario, navegará como lo conduce, como un robot en teleoperación manual. Pocos, si es que hay alguno, robots móviles ofrecen solo operaciones de teleobjetivo vigiladas. (Consulte Autonomía deslizante a continuación).
Coche de seguimiento de línea
Algunos de los primeros vehículos guiados automatizados (AGV) fueron robots móviles de seguimiento de línea. Pueden seguir una línea visual pintada o incrustada en el piso o el techo o un cable eléctrico en el piso. La mayoría de estos robots utilizaban un algoritmo simple de "mantener la línea en el sensor central". No pudieron sortear los obstáculos; simplemente se detuvieron y esperaron cuando algo les bloqueó el camino. Transbotics , FMC, Egemin, HK Systems y muchas otras empresas todavía venden muchos ejemplos de estos vehículos . Estos tipos de robots siguen siendo muy populares en sociedades robóticas conocidas como un primer paso hacia el aprendizaje de los rincones y rincones de la robótica.
Robot autónomo aleatorizado
Los robots autónomos con movimiento aleatorio básicamente rebotan en las paredes, ya sea que esas paredes sean detectadas.
Robot guiado de forma autónoma
Un robot guiado de forma autónoma sabe al menos cierta información sobre dónde está y cómo alcanzar varios objetivos o puntos de referencia a lo largo del camino. La " localización " o conocimiento de su ubicación actual, se calcula por uno o más medios, utilizando sensores tales como codificadores de motor, visión, estereopsis , láseres y sistemas de posicionamiento global. Los sistemas de posicionamiento a menudo utilizan la triangulación, la posición relativa y / o la localización Monte-Carlo / Markov para determinar la ubicación y orientación de la plataforma, desde la cual puede planificar una ruta hacia su siguiente punto de ruta u objetivo. Puede recopilar lecturas de sensores que están marcadas con la hora y la ubicación. Estos robots a menudo forman parte de la red empresarial inalámbrica, interconectados con otros sistemas de detección y control en el edificio. Por ejemplo, el robot de seguridad PatrolBot responde a las alarmas, opera ascensores y notifica al centro de comando cuando surge un incidente. Otros robots guiados de forma autónoma incluyen el SpeciMinder y los robots de entrega TUG para el hospital. [ cita requerida ]
Autonomía deslizante
Los robots más capaces combinan múltiples niveles de navegación bajo un sistema llamado autonomía deslizante. La mayoría de los robots guiados de forma autónoma, como el robot hospitalario HelpMate, también ofrecen un modo manual que permite que el robot sea controlado por una persona. El sistema operativo del robot autónomo Motivity, que se utiliza en ADAM, PatrolBot, SpeciMinder, MapperBot y una serie de otros robots, ofrece una autonomía de deslizamiento total, desde los modos manual hasta los modos protegido y autónomo.
Historia
Fecha | Desarrollos |
---|---|
1939-1945 | Durante la Segunda Guerra Mundial, los primeros robots móviles surgieron como resultado de avances técnicos en una serie de campos de investigación relativamente nuevos como la informática y la cibernética . En su mayoría eran bombas voladoras. Algunos ejemplos son las bombas inteligentes que solo detonan dentro de un cierto rango del objetivo, el uso de sistemas de guía y control de radar. Los cohetes V1 y V2 tenían un crudo "piloto automático" y sistemas de detonación automática. Fueron los predecesores de los modernos misiles de crucero . |
1948-1949 | W. Gray Walter construye Elmer y Elsie , dos robots autónomos llamados Machina Speculatrix porque a estos robots les gustaba explorar su entorno. Elmer y Elsie estaban equipados con un sensor de luz. Si encontraban una fuente de luz se dirigían hacia ella, evitando o moviendo obstáculos en su camino. Estos robots demostraron que un comportamiento complejo puede surgir de un diseño simple. Elmer y Elsie solo tenían el equivalente a dos células nerviosas. [8] |
1961–1963 | La Universidad Johns Hopkins desarrolla ' Beast '. Bestia usó un sonar para moverse. Cuando sus baterías se agotaban, buscaba una toma de corriente y se enchufaba. |
1969 | Mowbot fue el primer robot que cortaba automáticamente el césped. [9] |
1970 | El seguidor de línea de Stanford Cart era un robot móvil que podía seguir una línea blanca, usando una cámara para ver. Estaba conectado por radio a una gran computadora central que hacía los cálculos. [10] Aproximadamente al mismo tiempo (1966-1972) el Instituto de Investigación de Stanford está construyendo e investigando sobre Shakey the Robot , un robot que lleva el nombre de su movimiento espasmódico. Shakey tenía una cámara , un telémetro , sensores de impacto y un enlace de radio. Shakey fue el primer robot que pudo razonar sobre sus acciones. Esto significa que Shakey podría recibir comandos muy generales y que el robot descubriría los pasos necesarios para realizar la tarea dada. La Unión Soviética explora la superficie de la Luna con Lunokhod 1 , un vehículo lunar. |
1976 | En su programa Viking, la NASA envía dos naves espaciales no tripuladas a Marte . |
1980 | El interés del público en los robots aumenta, lo que resulta en robots que podrían comprarse para uso doméstico. Estos robots tenían fines educativos o de entretenimiento. Los ejemplos incluyen el RB5X , que todavía existe hoy y la serie HERO . El Stanford Cart ahora puede navegar a través de pistas de obstáculos y hacer mapas de su entorno. |
Principios de la década de 1980 | El equipo de Ernst Dickmanns en la Universidad Bundeswehr de Múnich construye los primeros autos robot, conduciendo hasta 55 mph en calles vacías. |
1983 | Stevo Bozinovski y Mihail Sestakov controlan un robot móvil mediante programación paralela, utilizando el sistema multitarea de la computadora IBM Series / 1. [11] |
1986 | Stevo Bozinovski y Gjorgi Gruevski controlan un robot con ruedas mediante comandos de voz. El proyecto contó con el apoyo de la Asociación de Actividades Científicas de Macedonia. [12] |
1987 | Hughes Research Laboratories demuestra el primer mapa de campo traviesa y la operación autónoma basada en sensores de un vehículo robótico. [13] |
1988 | Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov y Liljana Bozinovska controlan un robot móvil mediante señales EEG. [14] [15] |
1989 | Stevo Bozinovski y su equipo controlan un robot móvil mediante señales EOG. [15] |
1989 | Mark Tilden inventa la robótica BEAM . |
Decenio de 1990 | Joseph Engelberger , padre del brazo robótico industrial, trabaja con colegas para diseñar los primeros robots hospitalarios móviles autónomos disponibles comercialmente, vendidos por Helpmate. El Departamento de Defensa de EE. UU. Financia el proyecto MDARS-I, basado en el robot de seguridad interior Cybermotion. |
1991 | Edo. Franzi , André Guignard y Francesco Mondada desarrollaron Khepera , un pequeño robot móvil autónomo destinado a actividades de investigación. El proyecto contó con el apoyo del laboratorio LAMI-EPFL. |
1993–1994 | Dante I [16] y Dante II [17] fueron desarrollados por la Universidad Carnegie Mellon. Ambos eran robots andantes que se utilizaban para explorar volcanes vivos. |
1994 | Con invitados a bordo, los vehículos robotizados gemelos VaMP y VITA-2 de Daimler-Benz y Ernst Dickmanns de UniBwM recorren más de mil kilómetros en una autopista de tres carriles de París con tráfico pesado estándar a velocidades de hasta 130 km / h. Demuestran conducción autónoma en carriles libres, conducción de convoyes y cambios de carril de izquierda a derecha con el paso autónomo de otros coches. |
1995 | El semiautónomo ALVINN condujo un automóvil de costa a costa bajo el control de una computadora durante casi 50 de las 2850 millas. Sin embargo, un conductor humano controlaba el acelerador y los frenos. |
1995 | En el mismo año, uno de los autos robot de Ernst Dickmanns (con acelerador y frenos controlados por robot) condujo más de 1000 millas desde Munich a Copenhague y regresó, en el tráfico, a hasta 120 mph, ocasionalmente ejecutando maniobras para adelantar a otros autos ( sólo en unas pocas situaciones críticas asumió un conductor de seguridad). La visión activa se utilizó para lidiar con escenas de la calle que cambiaban rápidamente. |
1995 | El robot móvil programable de Pioneer estará disponible comercialmente a un precio asequible, lo que permitirá un aumento generalizado de la investigación en robótica y el estudio universitario durante la próxima década a medida que la robótica móvil se convierta en una parte estándar del plan de estudios universitario. |
1996 | Cyberclean Systems [4] desarrolla el primer robot aspirador totalmente autónomo que se autocarga, opera ascensores y pasillos aspirados sin intervención humana. |
1996-1997 | La NASA envía el Mars Pathfinder con su rover Sojourner a Marte . El rover explora la superficie, comandado desde la tierra . Sojourner estaba equipado con un sistema de prevención de peligros. Esto permitió a Sojourner encontrar su camino de forma autónoma a través de un terreno marciano desconocido. |
1999 | Sony presenta Aibo , un perro robótico capaz de ver, caminar e interactuar con su entorno. Se presenta el robot móvil militar de control remoto PackBot . |
2001 | Inicio del proyecto Swarm-bots. Los bots de enjambre se asemejan a colonias de insectos. Por lo general, constan de una gran cantidad de robots simples individuales , que pueden interactuar entre sí y juntos realizar tareas complejas. [5] |
2002 | Aparece Roomba , un robot móvil autónomo doméstico que limpia el suelo. |
2002 | Nevena Bozinovska, Gjorgi Jovancevski y Stevo Bozinovski llevaron a cabo un control de robots basado en Internet. Un robot móvil en Estados Unidos fue controlado por estudiantes en Europa. [18] |
2003 | Axxon Robotics adquiere Intellibot , fabricante de una línea de robots comerciales que friegan, aspiran y barren pisos en hospitales, edificios de oficinas y otros edificios comerciales. Los robots para el cuidado de pisos de Intellibot Robotics LLC operan de manera completamente autónoma, mapeando su entorno y utilizando una serie de sensores para la navegación y la evitación de obstáculos. |
2004 | Robosapien , un robot de juguete biomórfico diseñado por Mark Tilden, está disponible comercialmente. En 'El Proyecto Centibots ', 100 robots autónomos trabajan juntos para hacer un mapa de un entorno desconocido y buscar objetos dentro del entorno. [19] En la primera competencia DARPA Grand Challenge , los vehículos totalmente autónomos compiten entre sí en una pista desértica. |
2005 | Boston Dynamics crea un robot cuadrúpedo destinado a transportar cargas pesadas a través de un terreno demasiado accidentado para los vehículos. |
2006 | Sony deja de fabricar Aibo y HelpMate detiene la producción, pero un sistema de robot de servicio autónomo personalizable PatrolBot de menor costo está disponible a medida que los robots móviles continúan la lucha para volverse comercialmente viables. El Departamento de Defensa de EE. UU. Abandona el proyecto MDARS-I, pero financia MDARS-E, un robot de campo autónomo. Se lanza TALON-Sword, el primer robot disponible comercialmente con lanzagranadas y otras opciones de armas integradas. [20] Asimo de Honda aprende a correr y subir escaleras. |
2007 | En el DARPA Urban Grand Challenge, seis vehículos completan de forma autónoma un recorrido complejo que involucra vehículos tripulados y obstáculos. [21] Los robots de Kiva Systems proliferan en las operaciones de distribución; estas estanterías automáticas se clasifican según la popularidad de su contenido. El remolcador se convierte en un medio popular para que los hospitales muevan grandes gabinetes de existencias de un lugar a otro, mientras que el Speci-Minder [6] con Motivity comienza a transportar sangre y otras muestras de pacientes desde las estaciones de enfermería a varios laboratorios. Seekur, el primer robot de servicio al aire libre no militar ampliamente disponible, arrastra un vehículo de 3 toneladas a través de un estacionamiento, [22] conduce de manera autónoma en el interior y comienza a aprender a navegar por sí mismo afuera. Mientras tanto, PatrolBot aprende a seguir a las personas y detectar puertas entreabiertas . |
2008 | Boston Dynamics publicó imágenes de video de una nueva generación de BigDog capaz de caminar sobre terreno helado y recuperar el equilibrio cuando se le patea desde un costado. |
2010 | El Desafío Internacional Multi Autónomo Terrestre-robótico tiene equipos de vehículos autónomos que mapean un gran entorno urbano dinámico, identifican y rastrean a los humanos y evitan objetos hostiles. |
2016 | El seguimiento de la ruta de un robot móvil autónomo mediante etiquetas RFID pasivas es un nuevo método para seguir la ruta mediante etiquetas RFID. Está comprobado que el robot siempre llega al destino tan cerca como el error de medición de distancia, incluso si las mediciones de distancia y angulares no son exactas. También es capaz de elegir el camino correcto entre múltiples caminos. |
2016 | El robot multifunción ágil controlado por control remoto (MARCbot) es utilizado por primera vez por la policía de EE. UU. Para matar a un francotirador que mató a 5 policías [23] en Dallas , Texas , lo que plantea cuestiones éticas sobre el uso de drones y robots la policía como instrumentos de fuerza letal contra un perpetrador. Durante el Desafío Centenario del Robot de Retorno de Muestras de la NASA, un rover, llamado Cataglyphis, demostró con éxito la navegación autónoma, la toma de decisiones y las capacidades de detección, recuperación y retorno de muestras. [24] |
2017 | Dentro del ARGOS Challenge, los robots están desarrollados para trabajar en condiciones extremas en instalaciones de petróleo y gas en alta mar. [25] |
rover Rover (exploración espacial)
Ver también
- Robot hormiga
- Robot autónomo
- Vehículo submarino autónomo
- Programa DARPA LAGR
- Robot domestico
- Robot humanoide
- Robot hexápodo
- Robot industrial
- Justin (robot)
- Listas de tipos de robots
- Robots industriales móviles
- Manipulador móvil
- Red de sensores inalámbricos móviles
- Robot personal
- Robot
- Kit de robot
- Brazo robotico
- Mapeo robótico
- Cinemática del robot
- Rover (exploración espacial)
- Robot de transporte
- Robot ubicuo
- Vehículo aéreo no tripulado
- Wifi
Referencias
- ^ "Página principal / de inicio de ingeniería de la información" . www.robots.ox.ac.uk . Consultado el 3 de octubre de 2018 .
- ^ Robot espía ópticamente automatizado, 'OASR', Gaurav Mittal y Deepansh Sehgal, Punjab Engineering College
- ^ P. Moubarak, P. Ben-Tzvi, Manipulación adaptativa de un robot móvil de mecanismo híbrido , Simposio internacional IEEE sobre entornos robóticos y de sensores (ROSE), Montreal, Canadá, 2011, págs. 113-118
- ^ Gopalakrishnan, B .; Tirunellayi, S .; Todkar, R. (2014). "Diseño y desarrollo de un vehículo inteligente móvil autónomo: una aplicación de mecatrónica". Mecatrónica . 14 (5): 491–514. doi : 10.1016 / j.mechatronics.2003.10.003 .
- ^ Comunicado de prensa: Nueva invención utiliza vías de ferrocarril vacías para el envío de mercancías
- ^ Pista lineal (PDF)
- ^ [1] Archivado el 23 de febrero de 2010 en la Wayback Machine.
- ^ "ias-people" . Ias.uwe.ac.uk. Archivado desde el original el 9 de octubre de 2008 . Consultado el 15 de agosto de 2012 .
- ^ http://www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/talks/Extras/mowbot.1969.gif
- ^ "Les Earnest" . stanford.edu . Consultado el 13 de abril de 2018 .
- ^ S. Bozinovski, Programación paralela para el control de robots móviles: Enfoque basado en agentes , Conferencia internacional Proc IEEE sobre sistemas informáticos distribuidos, p. 202-208, Poznan, 1994
- ^ S. Bozinovski: Robótica de procesamiento de señales utilizando señales generadas por una cabeza humana: Desde trabajos pioneros hasta la emulación de circuitos digitales basada en EEG , En A. Rodic, T. Borangiu (eds.) Advances in Robot Design and Intelligent Control, p. 449-464, Springer Verlag, 2016
- ^ Actas de IEEE Robotics and Automation, 1988
- ^ S. Bozinovski, M. Sestakov, L. Bozinovska: Uso del ritmo alfa de EEG para controlar un robot móvil , En G. Harris, C. Walker (eds.) Proc. Conferencia anual de la Sociedad Médica y Biológica de IEEE, p. 1515-1516, Nueva Orleans, 1988
- ^ a b S. Bozinovski: Control de trayectoria de robot móvil: de rieles fijos al control bioeléctrico directo , en O. Kaynak (ed.) Proc. Taller IEEE sobre control de movimiento inteligente, p / 63-67, Estambul, 1990
- ^ "Instituto de Robótica: Dante I" . Ri.cmu.edu. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2007 . Consultado el 15 de agosto de 2012 .
- ^ "Instituto de Robótica: Dante II" . Ri.cmu.edu. Archivado desde el original el 15 de mayo de 2008 . Consultado el 15 de agosto de 2012 .
- ↑ N. Bozinovska, Gj. Jovancevski, S. Bozinovski, control de robots basado en Internet, en Actas de la Tercera Conferencia Internacional sobre Informática y Tecnología de la Información, Bitola, Macedonia p.82-89, 12-15 de diciembre de 2002
- ^ "Página de inicio del proyecto Centibots" . Ai.sri.com. 2004-10-04 . Consultado el 15 de agosto de 2012 .
- ^ [2] Archivado el 6 de diciembre de 2006 en la Wayback Machine.
- ^ Bienvenido , archivado el 16 de abril de 2008 en la Wayback Machine.
- ^ [3] Archivado el 28 de septiembre de 2007 en la Wayback Machine.
- ^ Stacey, Olivia (8 de julio de 2016). "Dallas SWAT utilizó bomba robot para matar a Micah X. Johnson en 'primer uso letal de robot por la policía ' " . heavy.com . Consultado el 13 de abril de 2018 .
- ^ Hall, Loura (8 de septiembre de 2016). "La NASA otorga $ 750K en desafío de robot de retorno de muestra" . Consultado el 21 de septiembre de 2016 .
- ^ "Seguridad mejorada gracias al desafío ARGOS" . Sitio web total . Consultado el 13 de mayo de 2017 .
enlaces externos
- Tutorial de robot seguidor de línea con diagrama de circuito
- Un tutorial sobre sensores y algoritmos de seguimiento de línea
- Laboratorio de BioRobotics, Investigación en Robótica Móvil e Interacción Humano-Robot
- Departamento de Producción de la Universidad de Aalborg en Dinamarca, Investigación en Robótica y Manipulación Móvil
- El sitio web para entusiastas de la robótica móvil
- Robot móvil MURVV