Мобильные роботы, их типы, возможности и применение

В этой статье мы рассказываем о мобильных роботах, их истории появления и развития, типах, возможностях и областях применения в логистике и на производстве.

Узнайте больше, прочитав статью.

Содержание:

• Вступление
• Что такое мобильные роботы: определение
• История развития мобильной робототехники с примерами
• Виды мобильных роботов: классификация
• По среде, в которой передвигаются
• По устройству передвижения
• По навигации
• По автономности
• По способу управления
• Сферы применения современных мобильных роботов
• Популярные автономные мобильные роботы

Вступление

Каждое современное предприятие ищет все возможные способы сделать свою работу максимально эффективной. На помощь медицинским учреждениям, сельскохозяйственным компаниям, производственным складам и логистическим организациям приходят автономные мобильные роботы (AMR). Подобные устройства успешно заменяют устаревшее оборудование и позволяют улучшить такие характеристики, как скорость, точность и безопасность.

Что такое мобильные роботы: определение

Мобильными роботами называют автоматические механизмы, способные функционировать без участия человека и самостоятельно перемещаться в пространстве. AMR выполняют самые сложные задания, благодаря интеллектуальной технической базе запрограммированных знаний. В зависимости от системы, заложенной в блоке управления, робот передвигается автономно или подлежит управлению специалистом. Благодаря настройкам программы, механизм самостоятельно определяет траекторию движения или осуществляет движение по заданному маршруту. Мобильные роботы способны увеличить производительность рабочего процесса и оптимизировать трудозатраты, использование такой техники быстро окупается.

История развития мобильной робототехники с примерами

Робототехника начала свое развитие в первой половине ХХ века, и только спустя век был совершен мощный рывок. 

Кратко опишем ключевые этапы.

• С 1939 по 1945 — непростое время Второй мировой войны связано с развитием бомб, оснащенных автопилотами.

• С 1948 по 1949 — появление первого аналога искусственного интеллекта в форме «умных механизмов» Elmer_Elsie. Они отличались простой конструкцией, но в то же время обладали способностью выполнять сложные действия.

• 1960 — выход в свет робота под названием «Животное Хопкинса».

• С 1966 по 1972 — работа над проектом по созданию робота Shakey the Robot, известного механизма с искусственным интеллектом.

• 1970 — тестирование на Луне первого в истории человечества автономного механизма «Луноход-1», созданного советским инженером Георгием Бабакиным.

• 1980-е годы — появление первых домашних роботов, которые были разработаны для выполнения образовательных и развлекательных функций. В 80-х человечество стало свидетелем появления первых автомобилей, управляемых автопилотами, а также узнало о разработке роботизированных систем. Это десятилетие стало началом эпохи «самосознания» роботов BEAM.

• 1990-е годы — в продаже появились первые медицинские роботы, которые были созданы при поддержке Министерства обороны США. В конце 20-го века на дорогах появились первые автомобили, управляемые автопилотами. В этот же период на Марсе осуществил высадку первый марсоход Pathfinder, а компания Sony разработала «умную собаку-робота» Aibo.

• С 2000 по 2010 — была создана колония мини-ботов, которые могут решать самые сложные задачи и взаимодействовать между собой, подобно насекомым. В это время на рынке появились первые роботы-пылесосы, предназначенные для домашнего использования. Активно идет работа над усовершенствованием военных мобильных механизмов и человекообразных устройств. В медицину и другие сферы активно внедряются перемещающиеся и сортирующие роботы.

• Второе десятилетие 21-го века — по всему миру распространяются многофункциональные роботы-беспилотники, способные самостоятельно принимать решения. В наше время появились первые механизмы, которые могут работать в сложных условиях и обслуживать нефтегазовые установки. В ближайшее время ожидается выход в свет роботов-квадрокоптеров и автоматических уборщиков.

Виды мобильных роботов: классификация

В зависимости от способности взаимодействия с внешней средой, мобильные роботы классифицируют по нескольким направлениям. Рассмотрим основные категории устройств.

По рабочей среде

По среде, в корой работают роботы, их делят на три типа.

• Наземные — сюда относят колесные, гусеничные и шагающие машины. Первую категорию представляют луноходы, марсоходы, транспортные роботы, роботы-пылесосы и автомобили с беспилотным управлением.

• Воздушные — в эту категорию входят геликоптеры и более компактные дроны-беспилотники.

• Морские — бывают подводного и надводного назначения. К первым относят батискафы, ко вторым — радиоуправляемые или автономные катера.

По устройству передвижения

В этой категории выделяют семь типов роботов, отличных по своей кинематике:

• колесные и гусеничные;

• шагающие и прыгающие;

• плавающие;

• летающие;

• лазающие;

• биомиметические;

• специализированные.

Биомиметические роботы разработаны на основе принципов существования живой природы. Своим названием подобные механизмы обязаны латинским словам bios и mimesis, что в переводе означает «жизнь» и «подражание» соответственно.

По способу навигации

Роботы отличаются и по способу ориентации в окружающей среде. Выделяют следующие навигационные схемы:

• Глобальные — такие роботы передвигаются по заданному маршруту с помощью оператора, определяющего координаты устройства в пространстве;

• Локальные — в таких устройствах отсчет координат начинается от точки старта;

• Персональные — ориентация робота в пространстве осуществляется за счет анализа устройством своего положения относительно других объектов.

Навигационные системы делятся на активные и пассивные. В первом случае точка нахождения определяется роботом, во втором — местоположение определяется путем подачи сигнала от внешних датчиков и камер.

По автономности

В этой категории выделяют три типа устройств:

• Роботы первого поколения — осуществляют перемещение по заранее заданной программе и выполняют четкую последовательность действий;

• Роботы второго поколения — механизмы, которым также изначально задаётся программа человеком, но они могут "принимать решения" и на основе информации от датчиков внешней или внутренней среды, которые могут следить, например, за освещенностью, или определять препятствия, или снимать и выдавать значения, определяющие положение робота в пространстве, его скорость;

• Автономные устройства, или роботы 3-го поколения — интеллектуальные роботы, созданные для решения задач по перемещению на сложных участках, таких как труднопроходимая или пересеченная местность.

По способу управления

В зависимости от способа управления роботов классифицируют на следующие типы:

- Автоматические: адаптивное, программное или интеллектуальное управление;

- Дистанционно управляемые: копирующие, командные, интерактивные, супервизорные, диалоговые;

- Ручные: шарнирно-балансирные, экзоскелетные.

Сферы применения современных мобильных роботов

Развитие робототехники существенно упростило жизнь и оптимизировало рабочий процесс. Сегодня многие компании и государственные учреждения повсеместно используют подобные устройства для улучшения итоговых результатов и снижения трудозатрат. 

Перечислим основные сферы применения современных мобильных роботов.

• Промышленность. Эта сфера на сегодняшний день практически не обходится без роботов, которые позволяют оперативно решать поставленные бизнес-задачи. В промышленности AMR часто сочетают с программируемыми логическими контроллерами. Роботов используют при транспортировке материалов и на складах.

• Сельское хозяйство. Мобильные устройства позволяют решать ряд задач. Их используют в процессе сбора урожая и даже для оценки степени созревания фермерской продукции.

• Медицина. Применение роботов в здравоохранении позволяет существенно повысить качество медицинского обслуживания. Устройства используют для дезинфекции помещений и поверхностей, доставки препаратов и обеспечения функции мобильного присутствия. Сегодня есть все шансы встретить робота в больнице, который выполняет роль ассистента врача.

• Логистика и транспорт. Использование роботов в этой сфере позволяет компаниям быстро и эффективно доставлять продукцию. Такие устройства часто применяют на складах — они ускоряют рабочий процесс и обеспечивают дополнительную безопасность.

• Торговля и туризм. Мобильных роботов используют для автоматизации рабочих процессов. С их помощью проводится инвентаризация, уборка помещений и оказываются услуги, помогающие клиентам справиться с получением багажа и припарковать машину.

• «Умные города». С помощью AMR создаются безопасные города, оснащенные навигационными и информационными услугами. Роботов в них используют для доставки товаров и с целью выполнения функции патрулирования. Роботы помогают быстрее строить здания и проводить работы в части обследования объектов.

Популярные автономные мобильные роботы

На рынке робототехники представлена продукция ведущих производителей, таких как Mobile Industrial Robots, AGV и Ronavi. В производственной, торговой и других сферах чаще всего используют следующие модели:

• Робот MiR250 — автономное устройство нового поколения, используется для перемещения готовой продукции внутри помещения. Робот может быть укомплектован дополнительными модулями и манипулятором.

• Робот MiR1000 — используется в промышленности и здравоохранении с целью оптимизировать логистические процессы на предприятиях. Робот отличается маневренностью и высокой грузоподъемностью. Оснащен 3D-камерами, а также работает по технологии лазерного сканирования.

• AGV — универсальное решение для автоматизации производства на складах. Автоматизированная логистическая тележка позволяет оптимизировать затраты на персонал. Транспортное средство с электроприводом двигается по заданной территории и самостоятельно контролирует процесс.

Наибольшим спросом пользуются модели Ronavi M500 и Ronavi S50.

Мобильные роботы пользуются особым спросом в производственной, военной, торговой и медицинской областях. Многие эксперты предполагают рост спроса на робототехнику с искусственным интеллектом и среди массовых потребителей. Повсеместное применение роботов-пылесосов подтверждает их предположения. Использование подобных устройств облегчает жизнь, автоматизирует процесс и позволяет в оперативном порядке решать бизнес-задачи любого уровня сложности.

Top 3D Shop — официальный поставщик робототехники ведущих производителей на территории России. Обратитесь за консультацией к нашим специалистам, чтобы выбрать роботов для вашего склада или производства.