ロボットの概要

ロボティクスの概要とトピックの概要として、以下の概要が提供されています。

ロボット工学は、ロボット、制御、感覚フィードバック、および情報処理のためのコンピュータシステムだけでなく、ロボットの設計、構築、操作、およびアプリケーションを扱う機械工学、電気工学およびコンピュータ科学の枝でもあります。これらの技術は、危険な環境や製造プロセスで人間の代わりになるか、外観、行動、認知において人間に似ている自動化された機械を扱います。今日のロボットの多くは、バイオインスピレーションを受けたロボット工学の分野に貢献する自然に触発されています。

「ロボット」という言葉は、1920年に出版された演劇RUR(ロッサムのユニバーサルロボット)で、チェコの作家カレル・チャペックによって一般に紹介されました。 ”

ロボット工学の本質
ロボティクスは次のように記述できます。

適用された科学 – 物理的環境に移された科学的知識。
コンピュータサイエンスの一分野 –
電気工学の一分野 –
機械工学の一分野 –
研究開発 –
技術の一分野 –

ロボティクスの支店
適応制御 – 変化するパラメータを持つ制御されたシステムに適応しなければならないコントローラによって使用される、または当初は不確実な制御方法。例えば、飛行機が飛行するとき、その質量は燃料消費の結果として徐々に減少する。そのような変化する条件にそれ自体を適応させる制御法則が必要とされる。
航空ロボティックス – 無人飛行機(UAV)の開発。人間のパイロットが搭乗していない飛行機として一般的に知られています。彼らの飛行は、搭載されたコンピュータによって自律的に制御されるか、または地上のパイロットまたは他の車両の遠隔制御によって制御される。
Android科学 – 人と人との相互作用と認知を研究するための学際的な枠組み。非常に人間らしいロボット(つまりアンドロイド)が人間の人間的な社会的反応を人間に引き出すことができるという前提に基づいています。
Anthrobotics – 人間のような、完全に、または何らかの形でロボットを開発し、勉強する科学。
人工知能(Artificial Intelligence) – 機械の知性とその創造を目指すコンピュータ科学の枝。
人工ニューラルネットワーク – 生物学的ニューラルネットワークに触発された数学的モデル。
自律車 – 伝統的な自動車の人間の輸送能力を満たすことができる自律型車両
自律研究ロボット –
ベイジアンネットワーク –
BEAMロボティクス – 設計されたタスクを実行する際の堅牢性と効率性に柔軟性を発揮する(従来のモバイルロボットと比較して)非常にシンプルな設計を作成するために、主にマイクロプロセッサの代わりに単純なアナログ回路を使用するロボティクスのスタイル。
行動ベースのロボット – モジュラまたは行動ベースのAI(BBAI)を組み込んだロボットの枝。
バイオインスパイアされたロボット – 生物システムに触発されたロボットを作る。バイオミメリーリーとバイオインスパイアされたデザインは時々混乱します。生物力学的デザインは自然から学んでおり、自然界で観察されているシステムよりも簡単で効果的なメカニズムを作りながら、バイオミメリは自然をコピーしています。
バイオミメティック – バイオニクスを参照してください。
Biomorphic Robotics – 動物が使用する力学、センサーシステム、計算構造、および方法論をエミュレートすることに焦点を当てた、ロボット工学のサブ規律。
バイオミックス、バイオグラミクス、バイオミメリ、またはバイオ創造性エンジニアリングとも呼ばれるバイオニクスは、自然界に見られる生物学的方法およびシステムを、工学システムおよび現代技術の研究および設計に適用することである。
バイオロジックス(Biorobotics) – 生きた生物を機械的または化学的にエミュレートまたはシミュレートするロボットを作る方法の研究。
クラウドロボット – クラウドコンピューティング、クラウドストレージ、その他のインターネット技術などのクラウドテクノロジを、ロバストな統合インフラストラクチャと共有サービスの利点を中心に呼び出そうとするロボティクスの分野です。
認知ロボティクス – より伝統的な人工知能技術とは対照的に、ロボット情報処理の発展の出発点として動物の認知を捉える。
クラスタリング –
計算神経科学 – 神経系を構成する構造の情報処理特性に関する脳機能の研究。
ロボット制御 – 制御ロボットの研究
ロボティクスのコンベンション –
データマイニング手法 –
自由度 – 力学では、機械システムの自由度(DOF)は、その構成を定義する独立パラメータの数です。これは、物理システムの状態を決定するパラメータの数であり、機械工学、航空工学、ロボット工学、構造工学における物体のシステムの解析にとって重要です。
Developmental robotics – 神経発達と発達心理学からのメタファーを使用して自律ロボットの心を発達させる方法論
デジタル制御 – デジタルコンピュータを使用してシステムコントローラとして機能する制御理論の枝。
デジタル画像処理 – デジタル画像上で画像処理を実行するコンピュータアルゴリズムの使用。
Dimensionality reduction – 考慮中のランダム変数の数を減らすプロセスで、フィーチャ選択とフィーチャ抽出に分けられます。
分散型ロボット –
電子安定性制御 – 牽引力の損失(スキッド)を検出し軽減することによって、車両の安定性の安全性を向上させるコンピュータ化された技術です。
進化的計算 –
進化ロボット工学 – 進化的計算を用いて自律ロボットの制御器を開発する方法論
拡張カルマンフィルタ –
柔軟な配布機能 –
フィードバック制御と規制 –
ヒューマン・コンピュータ相互作用 – 人々(ユーザ)とコンピュータとの相互作用の研究、計画、設計
ヒューマンロボットインタラクション – 人間とロボットとのインタラクションの研究
インテリジェントな車両技術 – 電子、電気機械、および電磁デバイスを含む – 通常、コンピュータ制御デバイスおよび無線トランシーバと連携して動作するシリコンマイクロマシニングされたコンポーネント(ロボット工学インテリジェンスシステムなど)、緊急警告検証性能再構成。
コンピュータビジョン –
マシンビジョン –
キネマティクス – ロボットに適用される動作の研究。これには、モーションを実行するリンケージの設計、そのパワー、制御、および安定性の両方が含まれます。より幅広いタスクを達成するために一連の動きを選択するなどの計画も含まれます。
ラボラトリーロボット – 生物学または化学ラボでロボットを使用する行為
ロボットの学習 – 障害物回避、制御、その他のモーション関連タスクなどのタスクの実行を学習する
直接操作インタフェース – コンピュータ科学では、直接操作は、対象オブジェクトの連続表現、迅速で可逆的な、増分的なアクションとフィードバックを含む人間とコンピュータのインタラクションスタイルです。その意図は、物理世界に少なくともゆるやかに対応するアクションを使用して、ユーザが提示されたオブジェクトを直接操作することを可能にすることである。
マニホールド学習 –
マイクロロボット – ミニチュアロボットの分野、特に、1mm未満の特徴的な寸法を有する移動ロボット
モーションプランニング(「ナビゲーション問題」、「ピアノムーバーの問題」)は、タスクを個別のモーションに細分化するプロセスで使用される用語です。
モーターコントロール – 中枢神経系によって実行される情報処理に関連する活動で、筋骨格系を構成して、協調した動きと熟練した行動を作り出します。
ナノロボティックス(Nanorobotics) – ナノメートル(10〜9メートル)の規模またはそれに近い要素を持つ機械またはロボットをつくる新興技術分野。
受動的動力学(Passive dynamics) – 電源(例えば、バッテリー、燃料、ATP)からエネルギーを引き出さない場合のアクチュエータ、ロボット、または生物の力学的挙動を指す。
デモンストレーションによるプログラミング – コンピュータコマンドを使用してプログラミングするのではなく、直接転送するタスクを実演することによって、コンピュータまたはロボットに新しい動作を教えるためのエンドユーザ開発技術。
量子コンピュータ – 量子コンピュータを使用してロボットのアルゴリズムをデジタルコンピュータよりも速く実行できる、ロボットのサブフィールド。
ラピッドプロトタイピング – コンピュータ支援設計(CAD)ソフトウェアの仮想モデルから物理的なオブジェクトを自動的に構築し、薄くて仮想的な水平断面に変換し、アイテムが完成するまで連続的なレイヤーを生成します。2011年6月現在、比較的少数のモデル、プロトタイプパーツ、生産品質パーツの作成に使用されています。
強化学習 – コンピュータ科学における機械学習の領域で、エージェントが累積報酬の概念を最大限にするために環境内で行動を取るべき方法に関する。
ロボットの運動学(Robot kinematics) – ロボットシステムの構造を形成する多自由度キネマティックチェーンの運動の研究にジオメトリを適用します。
Robot locomotion – ロボットが場所を移動するために使用するさまざまな方法の集合的な名前。
ロボットプログラミング –
ロボットマッピング – 自律ロボットがマップまたはフロアプランを構築(または使用)できるようにすること、および自らをローカライズすること
ロボット手術 – コンピュータ支援手術およびロボット支援手術は、ロボットシステムを使用して手術手技を支援する技術開発の用語です。
ロボット支援心臓手術 –
センサ(検出器とも呼ばれる)は、物理量を測定し、観測者または(今日は主に電子的な)計器によって読み取ることができる信号に変換するコンバータです。
同時ローカリゼーションとマッピング – ロボットや自律車両が未知の環境内で(先験的な知識なしに)地図を構築したり、既知の環​​境内のマップを更新したりするための技術。同時に彼らの現在の位置を追跡する。
ソフトウェアエンジニアリング – ソフトウェアの設計、開発、運用、保守に対する体系的で規律ある定量的なアプローチの適用、およびこれらのアプローチの研究。すなわち、エンジニアリングをソフトウェアに適用することです。
音声処理 – 音声信号の研究とこれらの信号の処理方法。信号は通常デジタル表現で処理されるため、音声信号は音声信号に適用される特殊なデジタル信号処理のケースとみなすことができます。音声処理の側面には、音声信号の取得、操作、保存、転送、出力が含まれます。デジタル音声信号。
サポートベクターマシン – 分類と回帰分析に使用される、データを分析してパターンを認識する関連する学習アルゴリズムを備えた監督された学習モデル。
スウォームロボット – 多くの単純な物理ロボットが多数含まれています。彼らの行動は、社会的昆虫(群知能)で観察される緊急行動を組み込むことを模索するかもしれない。
アリロボット – フェロモンの軌跡に乗っているアリに似たマーキングを介してコミュニケーションできる群ロボット。
テレプレゼンス(Telepresence) – 人が現存しているかのように感じさせたり、存在しているかのように感じたり、実際の場所以外の場所で遠隔操作を介して影響を与えることを可能にする一連のテクノロジーを指します。
ユビキタスロボット – ユビキタス、パーベイシブコンピューティング、センサーネットワーク、アンビエントインテリジェンスの各分野の技術とロボット技術を統合する。

貢献するフィールド
ロボティクスは、エレクトロニクス、エンジニアリング、メカニックス、ソフトウェア、および芸術を含む多くの分野の側面を取り入れています。ロボットの設計と制御は、次のような多くの分野の知識に依存しています。

一般
航空宇宙 –
生物学 –
バイオメカニクス –

コンピュータサイエンス –
人工知能 –
計算言語学 –
クラウドコンピューティング –
サイバネティックス –
モーダルロジック –

工学 –
音響工学 –
自動車工学 –
化学工学 –
制御エンジニアリング –
電気工学 –
電子工学 –
機械工学 –
メカトロニクスエンジニアリング –
マイクロエレクトロメカニカル・エンジニアリング –
ナノエンジニアリング –
光学工学 –
安全工学 –
ソフトウェア工学 –
電気通信 –

フィクション – ロボット工学の技術とその意味は、科学小説の主要テーマであり、ロボット開発のインスピレーションをもたらし、倫理的な懸念を引き起こしています。ロボットは、短編小説や小説、映画、テレビ番組、演劇プロダクション、ウェブベースのメディア、コンピュータゲーム、漫画などで描写されています。架空のロボットとアンドロイドのリストを参照してください。
フィルム – 映画のロボットを参照してください。
文学 – 架空の自律的人工師は、人間の文化において長い歴史を持っています。今日のロボットの普及は、20世紀初頭から始まったばかりです。文献中のロボットを参照してください。
人気文化におけるロボティクスの三つの法則

軍事科学 –

心理学 –
認知科学 –
行動科学 –

哲学 –
倫理 –

物理学 –
ダイナミクス –
キネマティクス –

アプリケーション分野 – さらに、貢献するフィールドには、特定のロボットが設計されている特定のフィールドが含まれます。例えば、外科手術手順および解剖学の専門知識は、ロボット手術アプリケーションを設計するために必要とされるであろう。

関連分野
ビルオートメーション –
ホームオートメーション –
支援技術
クラウドロボティクス

関連分野
ビルオートメーション –
ホームオートメーション –
支援技術
クラウドロボティクス

ロボット

ロボットの種類
自律型ロボット – 人間によって制御されていないロボット:

Aerobot – 他の惑星で独立した飛行が可能なロボット
Android – ヒューマノイドロボット; 人間の形や形に似ている
オートマトン – まったく同じアクションを何度も繰り返し実行する初期の自己操作型ロボット
自律車両 – 人間の操作者からの入力なしにあるポイントから別のポイントへ運転することができる自動操縦システムを備えた車両
ボールボット – 動的に安定した移動ロボットで、単一の球面ホイール(ボール)上でバランスを取るように設計されています。
サイボーグ – サイバネティクス生物としても知られ、生物学的および人工的(例えば電子的、機械的またはロボット的)の両方の部分を有するもの
爆発物処理ロボット – 物体に爆発物が含まれているかどうかを評価するために設計された移動ロボット。いくつかのものは、物体に堆積され、ロボットが退却した後に作動することができる
Gynoid – 人間のように見えるように設計されたヒューマノイドロボット
ヘキサポッド(歩行者) – シンプルな昆虫のような歩行を使用する6足歩行ロボット
産業用ロボット – 材料、部品、工具、または特殊なデバイスをさまざまなタスクの実行のための可変プログラム動作によって移動するように設計された、再プログラミング可能な多機能マニピュレータ
3Dプリンタ
昆虫ロボット – 複雑な人間の行動ではなく、昆虫の行動を模倣するように設計された小型ロボット。
Microbot – 人体に入り、病気を治すように設計された顕微鏡ロボット
軍用ロボット – 強度、スピード、ハンドリングなどを強化するために、ユーザーと合併できるエキスソート
移動ロボット – 機械的に拘束されていないコースを移動することができる自己推進および自立型ロボット。
クルーズミサイル – 爆発物を搭載したロボット制御の誘導ミサイル。
音楽エンターテインメントロボット – カスタムメイドの楽器や人間が開発した楽器を使って音楽エンターテインメントを行うために作られたロボット。
ナノボット – マイクロボットと同じですが、より小型です。構成要素は、ナノメートル(10〜9メートル)の規模またはそれに近い。
人工ロボット – 不足している人間の四肢を置換するプログラマブルマニピュレータまたはデバイス。
ローバー – 他の惑星の地形を歩くように設計された車輪付きロボット
サービスロボット – 人間の能力を拡張する機械。
Snakebot – 多くの小さなアクチュエータが多くの自由度を持つロボットコンポーネントの連続的な湾曲動作を可能にするために使用される、触手や象の胴に似たロボットまたはロボットコンポーネント。これは通常、これを柔軟なマニピュレータとして使用するスネークアームロボットに適用されます。まれなアプリケーションはスネークボットで、ロボット全体が可動で蛇のようなものなので、狭いスペースにアクセスすることができます。
外科用ロボット – 鍵穴手術に使用される遠隔マニピュレータ
歩行ロボット – 歩行して歩行できるロボット。平衡の困難さのために、2足歩行ロボットは今のところまれであり、ほとんどの歩行ロボットは昆虫様多肢歩行歩行を使用してきた。

移動のモード別
モバイルロボットは、次のように分類されます。

彼らが旅行する環境:
土地または自宅のロボット。彼らは最も一般的に車輪をしていますが、2つ以上の足(ヒューマノイド、または動物や昆虫に似ている)を持つ脚のロボットも含まれています。
空中ロボットは通常、無人航空機(UAV)と呼ばれます。
水中ロボットは通常、自律型水中車両(AUV)と呼ばれています。
氷で満たされたクレバスに満ちた環境をナビゲートするように設計されたポーラーロボット

主に移動するために使用するデバイス:
脚のロボット – 人間のような足(すなわち、アンドロイド)または動物のような足
トラック
車輪付きロボット

ロボットのコンポーネントと設計機能
アクチュエーター – 制御信号を機械的な動きに変換するモーター。制御信号は通常は電気的であるが、まれに空気圧または液圧であってもよい。電源は、同様にこれらのいずれかであってもよい。高出力の空気圧モータまたは油圧モータを調整するために、電気制御を使用することが一般的です。
リニアアクチュエータ – 直接直線運動を生成するモータの形式。
デルタロボット – 三脚リンク機構は、幅広い動きの速い操作マニピュレータを構築するために使用されます。
駆動力 – ロボットアクチュエータのエネルギー源またはエネルギー源。
エンドエフェクタ – ロボットが目的の作業を実行できるようにするために、ロボットの手首またはツールの取り付けプレートに取り付けるために特別に設計されたアクセサリデバイスまたはツール。(例には、グリッパ、スポット溶接ガン、アーク溶接ガン、スプレー塗装ガン、またはその他のアプリケーションツールが含まれます)。
フォワードチェーニング(Forward chaining) – 事象または受信したデータをエンティティがその行動をインテリジェントに適応させるとみなすプロセス。
操作者の触覚を利用した触覚触覚フィードバック技術。また、独自のタッチセンシティブなロボットマニピュレータに適用されることもあります。
ヘキサポッド(プラットフォーム) – 6つのリニアアクチュエータを使用する可動プラットフォーム。フライトシミュレータやフェアグラウンドライドでよく使用されるロボットマニピュレータとしての用途もあります。
Stewartプラットフォームを参照してください
水圧 – 圧力下での液体の適用によって生成される機械的な力および動きの制御。cf pneumaticsを参照してください。
カルマンフィルタ – 断続的でノイズの多い一連の値から、センサ測定の値を推定するための数学的手法。
クレーンリンケージ – 歩行ロボットのための簡単なリンク。
マニピュレータ – グリッパ。ロボットの「手」。
パラレルマニピュレータ – 多数のキネマティックチェーン、アクチュエータ、ジョイントを並列に連結した多関節ロボットまたはマニピュレータ。cfシリアルマニピュレータ。
遠隔マニピュレータ – 直接人間の制御下にあるマニピュレータ。有害物質の作業によく使用されます。
シリアルマニピュレータ – アクチュエータの単一シリーズキネマティックチェーンを備えた多関節ロボットまたはマニピュレータ。並列マニピュレータ。
ミュート – ロボットサイクルの一部の間、存在感知保護装置の作動停止。
ペンダント – オペレータがロボットの制限されたエンベロープ(空間)内からロボットを制御することを可能にする任意の携帯制御装置。
Pneumatics – 圧縮ガスの適用によって生成される機械的な力と動きの制御。油圧を参照してください。
連続的に移動するのではなく、コマンドの下で設定された位置に移動し、その位置を維持するサーボモータ
サーボ機構 – エラー検出負帰還を使用して機構の性能を補正する自動装置
単一の制御点 – 制御の1つのソースからの開始またはロボットの動きがそのソースからのみ可能で、別のソースからオーバーライドできないようにロボットを操作する能力
低速制御 – ロボットの速度を制限して、危険な動作を取りやめるか、またはロボットを停止するのに十分な時間を許すロボット動作制御モード
ステッパーモーター
Stewartプラットフォーム – 6つのリニアアクチュエータを使用する可動プラットフォーム、したがってHexapod
サブサンプションアーキテクチャ – 最も複雑ではない行動タスクから始まるモジュラーボトムアップ設計を使用するロボットアーキテクチャ
ティーチモード – ロボットアームを意図した動作の経路に沿って移動させることによって達成される位置データポイントの生成および記憶を可能にする制御状態

特定のロボット
オーラ(衛星) – 地球から大気データを収集する2004年にNASAによって打ち上げられたロボット宇宙船
チャンドラX線天文台 – 天文学的データを収集するために1999年にNASAによって打ち上げられたロボット宇宙船
ジャスティン
Robonaut – 宇宙飛行士と同様の環境下で宇宙道具を使用できるヒューマノイドロボットを作るためにNASAが実施した開発プロジェクト
Unimate – 1961年の最初の既製の産業用ロボット

ロボット工学の未来
ロボット工学の未来

人工総合知能
ソフトロボティクス
ロボット開発および開発ツール
Arduino – 小規模なロボット実験と物理計算に最適な現在のプラットフォーム。
CAD / CAM(コンピュータ支援設計およびコンピュータ支援製造) – これらのシステムおよびそのデータは、ロボット操作に統合することができます。
クリーンルーム – ほこり、浮遊微生物、エアロゾル粒子、化学蒸気などの環境汚染物質のレベルが低い環境。ロボットアセンブリでよく使用されます。
Microsoft Robotics Developer Studio
プレイヤープロジェクト
ロボットオペレーティングシステム
ロボットシミュレータGazebo

ロボット原理
人工知能 – 機械の知性とその創造を目指すコンピュータ科学の枝。
自由度 – ロボットが自ら移動できる程度。デカルト座標(x、y、z)と角運動(ヨー、ピッチ、ロール)の形で表されます。
緊急行動 – 単純な根本的な行動の反復操作から生じる複雑な結果の行動。
エンベロープ(スペース)、最大 – エンドエフェクタ、ワークピース、およびアタッチメントを含むすべてのロボットパーツの最大設計動作を含む空間容積。
ヒューマノイド – 形態、機能、またはその両方で人間に似ています。
ロボット工学
ロボティクスの3つの法則 – サイエンスフィクション作家のアイザック・アシモフ(Isaac Asimov)が、ロボット工学の倫理学およびロボット心理学的側面の最初の深刻な考慮事項の1つである。
Tool Center Point(TCP) – ツール座標系の原点。
奇妙な谷 – ヒューマノイドのロボットの動作と外観が実際の人間のそれに近づいているが、正確ではないか、または嫌がらせの感情を引き起こすのに十分なほど十分に機能すると仮定された点。

ロボティクス大会
ロボットの競争

ナショナルエレクトロンオリンピック
アブロボコン
ベストロボット
ボットボール
DARPA Grand Challenge – 米国防総省の最も著名な研究機関である国防高等研究計画庁が資金を提供しているアメリカの自律車両の賞金競争。

DARPA Robotics Challenge(DARPAロボティクスチャレンジ) – 米国防総省先進研究プロジェクト庁が資金提供する賞金競争。2012年から2014年にかけて、「危険で劣化した人工環境で複雑な作業を行うことができる半自律型地上ロボットの開発を目指しています。
最初のタスク要件
現場で多目的車を運転する
瓦礫を越えて旅行が外れる
入り口を閉鎖している破片を除去する
ドアを開けて建物に入る
産業用のはしごを登り、工業用の歩道を横断する
ツールを使用してコンクリートパネルを突き破る
漏れたパイプの近くのバルブを見つけて閉じる
スタンダードパイプに消火ホースを接続し、バルブをオンにする

決勝戦を行うチーム
SCHAFT
IHMCロボティクス
タータン・レスキュー
MIT
ロボシミアン
チームTRACLabs
WRECS
トロイア

Defconロボットコンテスト
デューク年次ロボクライムコンクール
ユーロロボット
ヨーロッパの土地ロボット試験
ファーストジュニアレゴリーグ
ファーストレゴリーグ
第1回ロボティクスコンペ
FIRST技術チャレンジ
国際航空ロボティクスコンペ
マイクロマウス
国立工学ロボティクスコンテスト
ロボカップ
ロボフェスト
RoboGames
RoboSub
学生ロボティクス
UAVアウトバックチャレンジ
世界ロボットオリンピック