Robô móvel

Um robô móvel é um robô que é capaz de locomoção. A robótica móvel é geralmente considerada um subcampo de robótica e engenharia da informação.

Os robôs móveis têm a capacidade de se movimentar em seu ambiente e não são fixados em um local físico. Os robôs móveis podem ser “autônomos” (AMR – robô móvel autônomo), o que significa que eles são capazes de navegar em um ambiente descontrolado sem a necessidade de dispositivos de orientação física ou eletromecânica. Alternativamente, os robôs móveis podem contar com dispositivos de orientação que lhes permitem percorrer uma rota de navegação predefinida em um espaço relativamente controlado (AGV – veículo guiado autônomo). Por outro lado, os robôs industriais são geralmente mais ou menos estacionários, consistindo de um braço articulado (manipulador multi-linkado) e conjunto de garras (ou efetor), ligados a uma superfície fixa.

Os robôs móveis tornaram-se mais comuns em ambientes comerciais e industriais. Os hospitais têm usado robôs móveis autônomos para mover materiais por muitos anos. Os armazéns instalaram sistemas robóticos móveis para mover materiais de forma eficiente de estantes de estoque para zonas de atendimento de pedidos. Os robôs móveis também são um dos principais focos da pesquisa atual e quase todas as principais universidades têm um ou mais laboratórios que se concentram na pesquisa de robôs móveis. Robôs móveis também são encontrados em ambientes industriais, militares e de segurança. Robôs domésticos são produtos de consumo, incluindo robôs de entretenimento e aqueles que realizam certas tarefas domésticas, como aspiração ou jardinagem.

Os componentes de um robô móvel são um controlador, software de controle, sensores e atuadores.O controlador é geralmente um microprocessador, microcontrolador embutido ou um computador pessoal (PC). O software de controle móvel pode ser uma linguagem de nível de montagem ou linguagens de alto nível, como C, C ++, Pascal, Fortran ou software especial em tempo real. Os sensores utilizados dependem dos requisitos do robô. Os requisitos podem ser o cálculo morto, sensoriamento táctil e de proximidade, variação de triangulação, prevenção de colisão, localização de posição e outras aplicações específicas.

Classificação
Robôs móveis podem ser classificados por:

O ambiente em que eles viajam:
Robôs terrestres ou domésticos geralmente são chamados de veículos terrestres não tripulados (UGVs). Eles são mais comumente rodados ou rastreados, mas também incluem robôs com duas ou mais pernas (humanóides, ou parecidos com animais ou insetos).
Entrega & amp; Os robôs de transporte podem mover materiais e suprimentos através de um ambiente de trabalho
Os robôs aéreos são geralmente chamados de veículos aéreos não tripulados (UAVs)
Robôs subaquáticos são geralmente chamados de veículos subaquáticos autônomos (AUVs)
Robôs polares, projetados para navegar em ambientes congelados e cheios de fendas

O dispositivo que eles usam para se mover, principalmente:
Robô com pernas: pernas semelhantes a humanos (isto é, um andróide) ou pernas semelhantes a animais.
Robô com rodas.
Trilhas

Navegação em robôs móveis
Existem muitos tipos de navegação por robôs móveis:

Manual remoto ou tele-op
Um robô manualmente teleoperado está totalmente sob controle de um motorista com um joystick ou outro dispositivo de controle. O dispositivo pode ser conectado diretamente ao robô, pode ser um joystick sem fio ou pode ser um acessório para um computador sem fio ou outro controlador. Um robô tele-operado é normalmente usado para manter o operador fora de perigo. Exemplos de robôs remotos manuais incluem o ANATROLLER ARI-100 e ARI-50 da Robotics Design, o Talon da Foster-Miller, o PackBot da iRobot e o Roosterbot MK-705 da KumoTek.

Tele-oper
Um robô tele-operativo protegido tem a capacidade de detectar e evitar obstáculos, mas de outra forma navegará como dirigido, como um robô sob tele-operação manual. Poucos robôs móveis oferecem apenas tele-ops protegidos. (Veja Autonomia Deslizante abaixo.)

Carro de seguimento de linhas
Alguns dos primeiros veículos guiados automatizados (AGVs) seguiam os robôs móveis. Eles podem seguir uma linha visual pintada ou embutida no chão ou no teto ou um fio elétrico no chão. A maioria desses robôs operou um simples algoritmo “mantenha a linha no sensor central”. Eles não podiam circunavegar obstáculos; eles apenas pararam e esperaram quando algo bloqueava seu caminho. Muitos exemplos de tais veículos ainda são vendidos, pela Transbotics, FMC, Egemin, HK Systems e muitas outras empresas. Esses tipos de robôs ainda são muito populares em sociedades robóticas conhecidas como um primeiro passo para aprender cantos e recantos da robótica.

Robô autonomicamente randomizado
Robôs autônomos com movimento aleatório basicamente saltam das paredes, sejam essas paredes detectadas

Robô autônomo guiado
Um robô guiado de forma autônoma conhece pelo menos algumas informações sobre onde ele está e como atingir vários objetivos e / ou pontos de referência ao longo do caminho. A “localização”, ou o conhecimento de sua localização atual, é calculada por um ou mais meios, usando sensores como encoders de motor, visão, estereopsis, lasers e sistemas de posicionamento global. Os sistemas de posicionamento geralmente usam triangulação, posição relativa e / ou localização de Monte-Carlo / Markov para determinar a localização e a orientação da plataforma, a partir da qual ela pode planejar um caminho até seu próximo ponto ou meta. Ele pode coletar leituras de sensores com registro de hora e local. Esses robôs geralmente fazem parte da rede empresarial sem fio, fazendo interface com outros sistemas de sensores e controle no prédio. Por exemplo, o robô de segurança PatrolBot responde a alarmes, opera elevadores e notifica o centro de comando quando ocorre um incidente. Outros robôs guiados autonomamente incluem o SpeciMinder e os robôs de entrega TUG para o hospital. Em 2013, robôs autônomos capazes de encontrar luz solar e água para vasos de plantas foram criados pela artista Elizabeth Demaray em colaboração com o engenheiro Dr. Qingze Zou, o biólogo Dr. Simeon Kotchomi e o cientista da computação Dr. Ahmed Elgammal.

Autonomia Deslizante
Robôs mais capazes combinam vários níveis de navegação em um sistema chamado autonomia de deslizamento. A maioria dos robôs guiados de forma autônoma, como o robô hospitalar HelpMate, também oferece um modo manual. O sistema operacional de robô autônomo Motivity, que é usado no ADAM, no PatrolBot, no SpeciMinder, no MapperBot e em vários outros robôs, oferece total autonomia de deslizamento, dos modos manual para guardado e autônomo.

História

Encontro Desenvolvimentos
1939-1945 Durante a Segunda Guerra Mundial, os primeiros robôs móveis surgiram como resultado de avanços técnicos em uma série de campos de pesquisa relativamente novos, como ciência da computação e cibernética. Eles eram principalmente bombas voadoras. Exemplos são bombas inteligentes que detonam apenas dentro de uma certa faixa do alvo, o uso de sistemas de orientação e controle de radar. Os foguetes V1 e V2 tinham um sistema de “piloto automático” e detonação automática. Eles foram os predecessores dos modernos mísseis de cruzeiro.
1948-1949 W. Grey Walter constrói Elmer e Elsie, dois robôs autônomos chamados Machina Speculatrix, porque esses robôs gostavam de explorar seu ambiente. Elmer e Elsie foram equipados com um sensor de luz. Se encontrassem uma fonte de luz, eles se moveriam em direção a ela, evitando ou movendo obstáculos no caminho. Esses robôs demonstraram que um comportamento complexo poderia surgir de um design simples. Elmer e Elsie só tinham o equivalente a duas células nervosas.
1961-1963 A Universidade Johns Hopkins desenvolve “Besta”. Beast usou um sonar para se movimentar.Quando suas baterias ficassem fracas, ele encontraria uma tomada e se ligaria.
1969 Mowbot foi o primeiro robô que automaticamente cortaria a grama.
1970 O seguidor da linha Stanford Cart era um robô móvel que conseguia seguir uma linha branca, usando uma câmera para ver. Era rádio ligado a um grande mainframe que fazia os cálculos.
Mais ou menos na mesma época (1966-1972), o Stanford Research Institute está construindo e fazendo pesquisas sobre Shakey the Robot, um robô que recebeu o nome de seu movimento brusco. Shakey tinha uma câmera, um telêmetro, sensores de impacto e um link de rádio.Shakey foi o primeiro robô que poderia raciocinar sobre suas ações. Isso significa que Shakey poderia receber comandos muito gerais e que o robô descobriria as etapas necessárias para realizar a tarefa determinada.
A União Soviética explora a superfície da Lua com o Lunokhod 1, um jipe ​​lunar.
1976 Em seu programa Viking, a NASA envia duas espaçonaves não tripuladas a Marte.
1980 O interesse do público em robôs aumenta, resultando em robôs que podem ser comprados para uso doméstico. Esses robôs serviam para fins de entretenimento ou educacionais. Exemplos incluem o RB5X, que ainda existe hoje e o HEROseries.
O Stanford Cart agora é capaz de navegar por obstáculos e fazer mapas de seu ambiente.
Início dos anos 80 A equipe de Ernst Dickmanns, da Universidade Bundeswehr de Munique, constrói os primeiros carros-robô, dirigindo a 55 km / h em ruas vazias.
1983 Stevo Bozinovski e Mihail Sestakov controlam um robô móvel por programação paralela, usando o sistema multitarefa do computador IBM Series / 1.
1986 Stevo Bozinovski e Gjorgi Gruevski controlam um robô com rodas usando comandos de fala.
1987 A Hughes Research Laboratories demonstra o primeiro mapa cross-country e operação autônoma baseada em sensores de um veículo robótico.
1988 Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov e Liljana Bozinovska controlam um robô móvel usando sinais EEG.
1989 Stevo Bozinovski e sua equipe controlam um robô móvel usando sinais EOG.
1989 Mark Tilden inventa a robótica BEAM.
Anos 90 Joseph Engelberger, pai do braço robótico industrial, trabalha com colegas para projetar os primeiros robôs hospitalares móveis autônomos comercialmente disponíveis, vendidos pela Helpmate. O Departamento de Defesa dos EUA financia o projeto MDARS-I, baseado no robô de segurança interna Cybermotion.
1991 Edo. Franzi, André Guignard e Francesco Mondada desenvolveram o Khepera, um pequeno robô móvel autônomo destinado a atividades de pesquisa. O projeto foi apoiado pelo laboratório LAMI-EPFL.
1993-1994 Dante I e Dante II foram desenvolvidos pela Universidade Carnegie Mellon. Ambos eram robôs ambulantes usados ​​para explorar vulcões vivos.
1994 Com os passageiros a bordo, os dois robôs robôs VaMP e VITA-2 da Daimler-Benz e Ernst Dickmanns da UniBwM percorrem mais de mil quilômetros em uma rodovia de três faixas em Paris em tráfego intenso padrão a velocidades de até 130 km / h. Eles demonstram condução autônoma em pistas livres, condução em comboio e mudanças de faixa à esquerda e à direita com a passagem autônoma de outros carros.
1995 A ALVINN semi-autônoma dirigia um carro de costa a costa sob controle de computador para todos, mas cerca de 50 das 2850 milhas. O acelerador e os freios, no entanto, eram controlados por um motorista humano.
1995 No mesmo ano, um dos carros-robô de Ernst Dickmanns (com acelerador e freios controlados por robô) dirigiu mais de 1.600 quilômetros de Munique a Copenhague e voltou, no trânsito, a até 120 mph, ocasionalmente executando manobras para ultrapassar outros carros ( apenas em algumas situações críticas, um motorista de segurança assumiu o controle. A visão ativa foi usada para lidar com cenas de rua em rápida mudança.
1995 O robô móvel programável da Pioneer torna-se comercialmente disponível a um preço acessível, permitindo um aumento generalizado na pesquisa de robótica e no estudo universitário durante a próxima década, à medida que a robótica móvel se torna parte integrante do currículo universitário.
1996 A Cyberclean Systems desenvolve o primeiro robô de limpeza a vácuo totalmente autônomo que funciona com elevadores auto-carregados e corredores aspirados sem intervenção humana.
1996–1997 A NASA envia o Mars Pathfinder com seu rover Sojourner para Marte. O robô explora a superfície, comandada da terra. A Sojourner estava equipada com um sistema de prevenção de perigos. Isso permitiu que Sojourner descobrisse autonomamente seu caminho através de um terreno desconhecido de Marte.
1999 A Sony apresenta o Aibo, um cão robótico capaz de ver, andar e interagir com o ambiente. O robô móvel militar de controle remoto PackBot é introduzido.
2001 Início do projeto Swarm-bots. Os bots do enxame se parecem com colônias de insetos.Normalmente, eles consistem em um grande número de robôs simples individuais, que podem interagir uns com os outros e, juntos, realizar tarefas complexas.
2002 O Roomba aparece, um robô móvel autônomo doméstico que limpa o chão.
2003 A Axxon Robotics adquire a Intellibot, fabricante de uma linha de robôs comerciais que esfregam, aspiram e varrem pisos em hospitais, prédios de escritórios e outros prédios comerciais. Os robôs de manutenção de piso da Intellibot Robotics LLC operam de forma totalmente autônoma, mapeando seu ambiente e usando uma variedade de sensores para evitar a navegação e evitar obstáculos.
2004 Robosapien, um robô de brinquedo biomórfico projetado por Mark Tilden, está comercialmente disponível.
Em ‘The Centibots Project’ 100 robôs autônomos trabalham juntos para fazer um mapa de um ambiente desconhecido e procurar objetos dentro do ambiente.
No primeiro concurso DARPA Grand Challenge, veículos totalmente autônomos competem uns contra os outros em um curso deserto.
2005 A Boston Dynamics cria um robô quadrúpede destinado a transportar cargas pesadas em terrenos acidentados demais para veículos.
2006 A Sony deixa de fabricar o Aibo e o HelpMate interrompe a produção, mas um sistema de robô de serviço autônomo customizável de baixo custo da PatrolBot torna-se disponível à medida que robôs móveis continuam a luta para se tornarem comercialmente viáveis. O Departamento de Defesa dos EUA descarta o projeto MDARS-I, mas financia o MDARS-E, um robô de campo autônomo. TALON-Sword, o primeiro robô comercialmente disponível com lançador de granadas e outras opções de armas integradas, é lançado. O piloto da Honda, Asimo, aprende a correr e subir escadas.
2007 No DARPA Urban Grand Challenge, seis veículos completam autonomamente um percurso complexo envolvendo veículos tripulados e obstáculos. Os robôs da Kiva Systems proliferam nas operações de distribuição; estas unidades de prateleiras automatizadas classificam-se de acordo com a popularidade do seu conteúdo. O rebocador torna-se um meio popular para os hospitais moverem grandes gabinetes de estoque de um lugar para outro, enquanto o Speci-Minder with Motivity começa a transportar sangue e outras amostras de pacientes de postos de enfermagem para vários laboratórios. Seekur, o primeiro robô de serviço ao ar livre não militar amplamente disponível, puxa um veículo de 3 toneladas por um estacionamento, dirige autonomamente para dentro de casa e começa a aprender a se orientar do lado de fora. Enquanto isso, o PatrolBot aprende a seguir pessoas e detectar portas que estão entreabertas.
2008 Boston Dynamics divulgou imagens de vídeo de uma nova geração do BigDog capaz de andar em terrenos gelados e recuperar seu equilíbrio quando chutado de lado.
2010 O Desafio Internacional Multi-robótico Terrestre Autônomo possui equipes de veículos autônomos mapeando um ambiente urbano dinâmico, identificando e rastreando humanos e evitando objetos hostis.
2016 O robô de controle remoto ágil multifuncional (MARCbot) é pela primeira vez usado pela polícia dos EUA para matar um atirador que matou 5 policiais em Dallas, Texas, o que levanta questões éticas sobre o uso de drones e robôs pela polícia como instrumentos de força letal contra um perpetrador.
Durante o Desafio do Centenário do Robô de Devolução de Amostras da NASA, um rover, chamado Cataglyphis, demonstrou com sucesso a navegação autônoma, a tomada de decisões e os recursos de detecção, recuperação e retorno de amostras.
2017 Dentro do Desafio ARGOS, os robôs são desenvolvidos para trabalhar sob condições extremas em instalações offshore de petróleo e gás.