Logo

Сенсоры роботов

Сенсоры роботов – это системы оповещения техники об окружающей их дейст­ви­тель­нос­ти и её собст­вен­ном состоянии [1]. Сенсорных систем существует огромное множество, раз­ли­чаю­щих­ся, как по области применения, так и по ме­ха­низ­му действия [2][4]. Этим раз­но­об­ра­зи­ем сенсоры роботов отличаются от системы органов чувств человека. И в этом кроются их преимущества и недостатки! С одной стороны, сенсорные системы роботов позволяют различать расстояния до объектов, угловые движения, температуру, силу тока и многое другое, причём с невероятной точностью. С другой стороны, механизм работы датчиков зависим от условий, в которых функ­цио­ни­ру­ет робот, скорость обработки данных от её количества, а оптимизация их работы под динамические системы стоит много денег.

СЕНСОРЫ РОБОТОВ

Экономическая целесообразность производства роботов требует от них создание большего объёма прибавочной стоимости, чем требуется затратить этой стоимости для их производства. В противном случае, ро­бо­то­тех­ни­ка не получит интеграции в производство, останется в виде дорогой игрушки, и, в итоге, это приведёт к деградации данных технологий. Именно поэтому важно не только изобрести сенсоры для роботов, но и научиться их дёшево производить. Единст­вен­ным способом это сделать является увеличение масштабов производства роботов, а значит, рост количества потребителей этой продукции. И в прошлом этих целей уже получалось добиваться!

Благодаря популяризации смартфонов, удалось увеличить про­из­вод­ст­во мик­ро­элект­ро­ме­ха­ни­чес­ких систем (MEMS) [5], ввиду чего снизилась их се­бе­стои­мость. Из-за снижения се­бе­стои­мос­ти MEMS, MEMS-датчики смогли заменить до­ро­го­стоя­щие ак­се­ле­ро­мет­ры и гироскопы [6], [7]. Как следствие, сенсоры появились даже у по­тре­би­тельс­кой ро­бо­то­тех­ни­ки. Например, благодаря этим технологиям удалось наладить массовое производство роботов-пылесосов [8]. Сегодня перед наукой и стоит задача производства таких сенсоров для роботов, которые позволят им функ­цио­ни­ро­вать не только в строго ограниченных циклических системах, но и в динамической обстановке.

Сенсоры роботов: перспективы

Сенсоры роботов должны не только копировать органы чувств человека, но и превосходить их. Зачем? Затем, что это позволит более широко использовать ро­бо­то­тех­ни­ку. Причём важно, чтобы датчики давали информацию, как о внешней среде, в которой функ­цио­ни­ру­ет робот, так и о его собственном состоянии. Чем полнее будет набор данных, тем более сложную работу сможет выполнять робот, и тем меньше вероятность того, что робот причинит вред себе, другим роботам и, что самое главное, людям. Последнее особенно актуально в перспективе интеграции роботов в динамические системы, в которых функционирует человек. И речь не только о производстве, но и о повседневной жизни.

РОБОТЫ СРЕДИ ЛЮДЕЙ

Роботы-пылесосы уже плотно вошли в обиход, хотя ещё лет 20–30 назад такие технологии можно было встретить только в романах Айзека Азимова, Филиппа Дика, братьев Стругацких и других за­ме­ча­тель­ных фантастов, будоражащих своим воображением умы научных работников. В скором времени реальностью станут машины беспилотники [9]. Ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ные фабрики уже являются реальностью [10], роботы буквально нивелируют необходимость во многих профессиях [11] и вопрос совместного труда роботов и людей плечом к плечу тоже перестал быть фантастикой [12]. Всё это требует того, чтобы сенсоры роботов получали и обрабатывали большое количество постоянно изменяющейся информации, и делали это быстро. А это проблема!

РОБОТЫ КРАДУТ РАБОТУ

Решить проблему быстрого получения большого потока данных можно с помощью мембран си­ло­мо­мент­но­го очувствления (strain gauge) [13], [14]. Проблема быстрой обработки данных решается с помощью системы LiDAR [15]. Единст­вен­ная проблема, которую пока всё ещё не удалось решить, это оптимизация стоимости этих технологий. Но в этом отношении надежду вселяют разработки беспилотных автомобилей, массовость которых может привести к снижению цены на LiDAR до оптимальных значений. В итоге, если механизм интеграции технологий будет запущен, то можно с большой долей вероятности говорить о перспективах развития сенсорной робототехники в этом направлении.

Источники

[1] sciencedirect.com/science/article/pii/073658459090009W

[2] sciencedirect.com/science/article/pii/089571779090226D

[3] sciencedirect.com/science/article/pii/0250687486800464

[4] sciencedirect.com/science/article/pii/S1474667016342173

[5] sciencedirect.com/science/article/pii/S1018364717304007

[6] ciencedirect.com/science/article/pii/S0736584511000901

[7] sciencedirect.com/science/article/pii/S0278612514001472

[8] sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424716306719

[9] sciencedirect.com/science/article/pii/S2046043017300035

[10] journals.elsevier.com/robotics-and-computer-integrated-manufacturing

[11] sciencedirect.com/science/article/pii/S016407041630043X

[12] sciencedirect.com/science/article/pii/S2351978915002164

[13] ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5491983/

[14] sciencedirect.com/science/article/pii/S0921889014001821

[15] sciencedirect.com/science/article/pii/S0305440314004105

[свернуть]
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

Оставьте первый комментарий!

avatar
  Подпишись!  
Уведомлять
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить