Các tiêu chí về khả năng tự hành của một Robot

Tự bảo trì, sạc điện

Yêu cầu đầu tiên để có được quyền tự chủ hoàn toàn về mặt vật lý là khả năng robot có thể tự chăm sóc bản thân. Nhiều robot chạy bằng pin trên thị trường hiện nay có thể tìm và kết nối với trạm sạc, đồng thời một số đồ chơi như Aibo của Sony có khả năng tự gắn vào đế để sạc pin.

Khả năng tự bảo trì dựa trên “quyền sở hữu”, hoặc cảm nhận trạng thái bên trong của chính mình. Trong ví dụ về sạc pin, robot có thể nhận biết bằng cảm giác rằng pin yếu và sau đó tìm kiếm bộ sạc. Một cảm biến sở hữu phổ biến khác là để theo dõi nhiệt. Sẽ cần phải tăng cường khả năng nhận thức để robot có thể hoạt động độc lập gần con người và trong môi trường khắc nghiệt. Các cảm biến cảm nhận bản thể phổ biến bao gồm cảm biến nhiệt, quang học và xúc giác, cũng như hiệu ứng Hall (điện).

Màn hình GUI robot hiển thị điện áp pin và dữ liệu cảm nhận bản thể khác ở góc dưới bên phải. Màn hình chỉ dành cho thông tin người dùng. Robot tự động giám sát và phản hồi với các cảm biến cảm nhận bản thân mà không cần sự can thiệp của con người để giữ an toàn và hoạt động bình thường.

Cảm nhận môi trường

Ngoại cảm là cảm nhận mọi thứ về môi trường. Robot tự động phải có nhiều loại cảm biến môi trường để thực hiện nhiệm vụ và tránh gặp rắc rối. Robot tự động có thể nhận ra lỗi cảm biến và giảm thiểu tác động đến hiệu suất do lỗi cảm biến gây ra.

Các cảm biến ngoại cảm phổ biến bao gồm phổ điện từ , âm thanh , cảm ứng, hóa chất (mùi, mùi ), nhiệt độ, phạm vi đến các vật thể khác nhau và độ cao .

Một số máy cắt cỏ rô-bốt sẽ điều chỉnh chương trình của chúng bằng cách phát hiện tốc độ cỏ mọc khi cần thiết để duy trì một bãi cỏ được cắt hoàn hảo và một số rô-bốt hút bụi có máy dò bụi bẩn để cảm nhận lượng bụi bẩn đang được nhặt và sử dụng thông tin này để báo cho chúng biết ở lại một khu vực lâu hơn.

Hiệu suất nhiệm vụ

Bước tiếp theo trong hành vi tự chủ là thực sự thực hiện một nhiệm vụ vật lý. Một lĩnh vực mới đầy hứa hẹn về mặt thương mại là rô-bốt gia dụng, với hàng loạt rô-bốt hút bụi nhỏ bắt đầu với iRobot và Electrolux vào năm 2002. Mặc dù mức độ thông minh không cao trong các hệ thống này, nhưng chúng điều hướng trên các khu vực rộng và thí điểm trong các tình huống chật hẹp quanh nhà bằng cách sử dụng cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc. Cả hai robot này đều sử dụng thuật toán độc quyền để tăng phạm vi bao phủ khi bị trả lại ngẫu nhiên đơn giản.

Cấp độ thực hiện nhiệm vụ tự động tiếp theo yêu cầu robot thực hiện các nhiệm vụ có điều kiện. Ví dụ, robot an ninh có thể được lập trình để phát hiện kẻ xâm nhập và phản ứng theo cách cụ thể tùy thuộc vào vị trí của kẻ xâm nhập. Ví dụ: Amazon (công ty) đã ra mắt Astro để giám sát tại nhà, an ninh và chăm sóc người già vào tháng 9 năm 2021.

Điều hướng tự động

Điều hướng trong nhà

Để robot liên kết các hành vi với một địa điểm ( bản địa hóa ) đòi hỏi nó phải biết vị trí đó và có thể điều hướng từ điểm này sang điểm khác. Việc điều hướng như vậy bắt đầu bằng dẫn đường bằng dây vào những năm 1970 và phát triển vào đầu những năm 2000 thành phép đo tam giác dựa trên đèn hiệu . Các robot thương mại hiện tại có khả năng điều hướng tự động dựa trên việc cảm nhận các đặc điểm tự nhiên. Các robot thương mại đầu tiên đạt được điều này là robot bệnh viện HelpMate của Pyxus và robot bảo vệ CyberMotion, cả hai đều được thiết kế bởi những người tiên phong về robot vào những năm 1980. Những robot này ban đầu sử dụng sơ đồ mặt bằng CAD được tạo thủ công, cảm biến siêu âm và các biến thể bám theo tường để điều hướng các tòa nhà. Thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như PatrolBot và xe lăn tự động của MobileRobots, đều được giới thiệu vào năm 2004, có khả năng tạo bản đồ tòa nhà dựa trên tia laser của riêng mình và điều hướng các khu vực mở cũng như hành lang. Hệ thống điều khiển của họ sẽ thay đổi đường đi một cách nhanh chóng nếu có thứ gì đó chặn đường.

Lúc đầu, điều hướng tự động dựa trên các cảm biến phẳng, chẳng hạn như máy đo khoảng cách bằng laser, chỉ có thể cảm nhận được ở một cấp độ. Các hệ thống tiên tiến nhất hiện nay kết hợp thông tin từ nhiều cảm biến khác nhau cho cả việc định vị (vị trí) và điều hướng. Các hệ thống như Motivity có thể dựa vào các cảm biến khác nhau ở các khu vực khác nhau, tùy thuộc vào cảm biến nào cung cấp dữ liệu đáng tin cậy nhất vào thời điểm đó và có thể lập bản đồ lại tòa nhà một cách tự động.

Thay vì leo cầu thang đòi hỏi phần cứng chuyên dụng cao, hầu hết các robot trong nhà đều điều hướng các khu vực dành cho người khuyết tật, điều khiển thang máy và cửa điện tử. Với giao diện kiểm soát truy cập điện tử như vậy, giờ đây robot có thể tự do di chuyển trong nhà. Tự động leo cầu thang và mở cửa bằng tay đang là chủ đề nghiên cứu ở thời điểm hiện tại.

Khi các kỹ thuật trong nhà này tiếp tục phát triển, robot hút bụi sẽ có khả năng làm sạch một căn phòng cụ thể do người dùng chỉ định hoặc toàn bộ tầng. Robot an ninh sẽ có thể hợp tác bao vây những kẻ xâm nhập và cắt đứt các lối thoát hiểm. Những tiến bộ này cũng mang lại sự bảo vệ đồng thời: bản đồ bên trong của rô-bốt thường cho phép xác định “các khu vực cấm” để ngăn rô-bốt tự động đi vào một số khu vực nhất định.

Điều hướng ngoài trời

Khả năng tự chủ ngoài trời dễ dàng đạt được nhất khi ở trên không vì hiếm khi có chướng ngại vật. Tên lửa hành trình là loại robot có tính tự động cao khá nguy hiểm. Máy bay không người lái không người lái ngày càng được sử dụng nhiều hơn để trinh sát. Một số máy bay không người lái (UAV) này có khả năng thực hiện toàn bộ nhiệm vụ mà không có bất kỳ sự tương tác nào của con người, ngoại trừ việc hạ cánh mà có người can thiệp bằng điều khiển từ xa vô tuyến. Tuy nhiên, một số máy bay không người lái có khả năng hạ cánh tự động, an toàn. SpaceX vận hành một số tàu không người lái của sân bay vũ trụ tự động , được sử dụng để hạ cánh an toàn và thu hồi tên lửa Falcon 9 trên biển. [5]

Tự chủ ngoài trời là khó khăn nhất đối với phương tiện mặt đất, do:

  • Địa hình ba chiều
  • Sự chênh lệch lớn về mật độ bề mặt
  • Tình trạng khẩn cấp về thời tiết
  • Sự không ổn định của môi trường được cảm nhận

wikipedia