Robot mobile
Un robot mobile est un robot capable de locomotion. La robotique mobile est généralement considérée comme un sous-domaine de la robotique et de l’ingénierie de l’information.
Les robots mobiles ont la capacité de se déplacer dans leur environnement et ne sont pas fixés à un seul emplacement physique. Les robots mobiles peuvent être « autonomes » (AMR – robot mobile autonome), ce qui signifie qu’ils sont capables de naviguer dans un environnement non contrôlé sans recourir à des dispositifs de guidage physiques ou électromécaniques. Les robots mobiles peuvent également utiliser des dispositifs de guidage leur permettant de parcourir une route de navigation prédéfinie dans un espace relativement contrôlé (AGV – véhicule guidé autonome). En revanche, les robots industriels sont généralement plus ou moins stationnaires et consistent en un bras articulé (manipulateur à liaisons multiples) et un ensemble de préhension (ou effecteur terminal), attachés à une surface fixe.
Les robots mobiles sont devenus plus courants dans les environnements commerciaux et industriels.Les hôpitaux utilisent des robots mobiles autonomes pour déplacer les matériaux depuis de nombreuses années. Les entrepôts ont installé des systèmes robotiques mobiles pour déplacer efficacement les matériaux des étagères de stockage aux zones de traitement des commandes. Les robots mobiles constituent également un axe majeur de la recherche actuelle et presque toutes les grandes universités disposent d’un ou de plusieurs laboratoires qui se consacrent à la recherche sur les robots mobiles. Les robots mobiles sont également utilisés dans les environnements industriels, militaires et de sécurité. Les robots domestiques sont des produits de consommation, y compris les robots de divertissement et ceux qui effectuent certaines tâches ménagères telles que passer l’aspirateur ou jardiner.
Les composants d’un robot mobile sont un contrôleur, un logiciel de contrôle, des capteurs et des actionneurs. Le contrôleur est généralement un microprocesseur, un microcontrôleur intégré ou un ordinateur personnel (PC). Le logiciel de contrôle mobile peut être un langage d’assemblage ou des langages de haut niveau tels que C, C ++, Pascal, Fortran ou un logiciel spécial en temps réel. Les capteurs utilisés dépendent des exigences du robot. Les exigences peuvent être la mise au point, la détection tactile et de proximité, la télémétrie par triangulation, la prévention des collisions, la localisation et d’autres applications spécifiques.
Classification
Les robots mobiles peuvent être classés par:
L’environnement dans lequel ils voyagent:
Les robots terrestres ou domestiques sont généralement appelés véhicules terrestres non habités (UGV). Ils sont le plus souvent sur roues ou sur chenilles, mais comprennent également des robots à deux jambes ou plus (humanoïdes, ressemblant à des animaux ou à des insectes).
Livraison & amp; Les robots de transport peuvent déplacer des matériaux et des fournitures dans un environnement de travail
Les robots aériens sont généralement appelés véhicules aériens sans pilote (UAV)
Les robots sous-marins sont généralement appelés véhicules sous-marins autonomes (AUV).
Des robots polaires conçus pour naviguer dans des environnements glacés et remplis de crevasses
L’appareil qu’ils utilisent pour se déplacer, principalement:
Robot à jambes: jambes ressemblant à des humains (c’est-à-dire un androïde) ou à des animaux.
Robot à roues.
Des pistes.
Navigation robotique mobile
Il existe plusieurs types de navigation par robot mobile:
Télécommande manuelle ou téléopération
Un robot téléopéré manuellement est totalement sous le contrôle d’un conducteur à l’aide d’un joystick ou d’un autre dispositif de contrôle. Le périphérique peut être branché directement au robot, il peut s’agir d’un joystick sans fil ou d’un accessoire d’un ordinateur sans fil ou d’un autre contrôleur.Un robot téléopéré est généralement utilisé pour tenir l’opérateur à l’abri des dangers. Les exemples de robots manuels à distance comprennent les ANATROLLER ARI-100 et ARI-50 de Robotics Design, le Foster-Miller’s Talon, le iRobot’s PackBot et le MK-705 Roosterbot de KumoTek.
Téléopération surveillée
Un robot téléop opéré a la capacité de détecter et d’éviter les obstacles, mais il naviguera autrement, comme un robot sous téléopération manuelle. Peu ou pas de robots mobiles n’offrent que la télé-op gardée. (Voir Autonomie de glissement ci-dessous.)
Voiture suivant la ligne
Certains des premiers véhicules à guidage automatique (AGV) étaient des robots mobiles qui suivaient la ligne. Ils peuvent suivre une ligne visuelle peinte ou incrustée dans le sol ou le plafond ou un fil électrique dans le sol. La plupart de ces robots utilisaient un algorithme simple « garder la ligne dans le capteur central ». Ils ne pouvaient pas contourner les obstacles; ils se sont juste arrêtés et ont attendu quand quelque chose leur bloquait le chemin. De nombreux exemples de tels véhicules sont encore vendus par Transbotics, FMC, Egemin, HK Systems et de nombreuses autres sociétés. Ces types de robots sont encore très populaires dans les sociétés robotiques bien connues en tant que première étape vers l’apprentissage des recoins de la robotique.
Robot autonome randomisé
Les robots autonomes avec un mouvement aléatoire rebondissent essentiellement sur les murs, que ces murs soient détectés
Robot autoguidé
Un robot guidé de manière autonome sait au moins quelques informations sur son emplacement et sur la manière d’atteindre différents objectifs et / ou points de cheminement. La « localisation » ou la connaissance de son emplacement actuel est calculée par un ou plusieurs moyens, à l’aide de capteurs tels que des encodeurs de moteur, des systèmes de vision, Stereopsis, des lasers et des systèmes de positionnement global. Les systèmes de positionnement utilisent souvent la triangulation, la position relative et / ou la localisation de Monte-Carlo / Markov pour déterminer l’emplacement et l’orientation de la plate-forme, à partir desquels elle peut planifier un parcours vers son prochain point de cheminement ou objectif. Il peut rassembler des lectures de capteurs horodatées. De tels robots font souvent partie du réseau d’entreprise sans fil, en interface avec d’autres systèmes de détection et de contrôle du bâtiment. Par exemple, le robot de sécurité PatrolBot répond aux alarmes, exploite des ascenseurs et informe le centre de commande lorsqu’un incident se produit. Parmi les autres robots à guidage autonome figurent les robots de livraison SpeciMinder et TUG pour l’hôpital. En 2013, des robots autonomes capables de trouver la lumière du soleil et de l’eau pour les plantes en pot ont été créés par l’artiste Elizabeth Demaray en collaboration avec l’ingénieur Dr. Qingze Zou, le biologiste Dr. Simeon Kotchomi et l’informaticien Dr. Ahmed Elgammal.
Autonomie coulissante
Des robots plus performants combinent plusieurs niveaux de navigation dans un système appelé autonomie coulissante. La plupart des robots à guidage autonome, tels que le robot hospitalier HelpMate, offrent également un mode manuel. Le système d’exploitation du robot autonome Motivity, utilisé dans les modèles ADAM, PatrolBot, SpeciMinder, MapperBot et un certain nombre d’autres robots, offre une autonomie totale, du mode manuel au mode protégé, en passant par le mode autonome.
L’histoire
| Rendez-vous amoureux | Développements |
|---|---|
| 1939-1945 | Au cours de la Seconde Guerre mondiale, les premiers robots mobiles ont vu le jour grâce aux avancées techniques dans un certain nombre de domaines de recherche relativement nouveaux, tels que l’informatique et la cybernétique. Ils étaient principalement des bombes volantes. Les exemples sont les bombes intelligentes qui ne détonent que dans une certaine distance de la cible, l’utilisation de systèmes de guidage et le contrôle radar. Les fusées V1 et V2 possédaient un «pilote automatique» brut et des systèmes de détonation automatique. Ils étaient les prédécesseurs des missiles de croisière modernes. |
| 1948-1949 | W. Gray Walter construit Elmer et Elsie, deux robots autonomes appelés Machina Speculatrix, parce qu’ils aimaient explorer leur environnement. Elmer et Elsie étaient équipés chacun d’un capteur de lumière. S’ils trouvaient une source de lumière, ils se déplaceraient vers elle en évitant ou en déplaçant des obstacles sur leur chemin. Ces robots ont démontré qu’un comportement complexe pouvait découler d’une conception simple. Elmer et Elsie n’avaient que l’équivalent de deux cellules nerveuses. |
| 1961-1963 | L’Université Johns Hopkins développe «Beast». Beast a utilisé un sonar pour se déplacer.Lorsque ses piles sont épuisées, il trouve une prise de courant et se branche. |
| 1969 | Mowbot était le tout premier robot qui tondait automatiquement la pelouse. |
| 1970 | Le suiveur de ligne de Stanford Cart était un robot mobile capable de suivre une ligne blanche en utilisant une caméra. C’était la radio reliée à un grand ordinateur central qui faisait les calculs. À peu près au même moment (1966-1972), le Stanford Research Institute construisait et menait des recherches sur Shakey the Robot, un robot nommé d’après son mouvement saccadé.Shakey avait une caméra, un télémètre, des capteurs de relief et une liaison radio. Shakey était le premier robot capable de raisonner sur ses actions. Cela signifie que Shakey pourrait recevoir des commandes très générales et que le robot déterminerait les étapes nécessaires pour accomplir la tâche donnée. L’Union soviétique explore la surface de la Lune avec Lunokhod 1, un rover lunaire. |
| 1976 | Dans son programme Viking, la NASA envoie deux vaisseaux spatiaux sans pilote sur Mars. |
| 1980 | L’intérêt du public pour les robots augmente, ce qui permet d’acheter des robots pour un usage domestique. Ces robots servaient à des fins de divertissement ou d’éducation. Les exemples incluent le RB5X, qui existe encore aujourd’hui, et la série HERO. Le chariot de Stanford est maintenant capable de naviguer à travers des parcours d’obstacles et de créer des cartes de son environnement. |
| Début des années 1980 | L’équipe d’Ernst Dickmanns de l’Université de la Bundeswehr de Munich construit les premières voitures de robot conduisant à une vitesse maximale de 100 km / h. |
| 1983 | Stevo Bozinovski et Mihail Sestakov contrôlent un robot mobile par programmation parallèle, à l’aide du système multitâche d’un ordinateur IBM Series / 1. |
| 1986 | Stevo Bozinovski et Gjorgi Gruevski contrôlent un robot à roues à l’aide de commandes vocales. |
| 1987 | Les laboratoires de recherche Hughes présentent la première carte transnationale et le fonctionnement autonome basé sur des capteurs d’un véhicule robotique. |
| 1988 | Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov et Liljana Bozinovska contrôlent un robot mobile à l’aide de signaux EEG. |
| 1989 | Stevo Bozinovski et son équipe contrôlent un robot mobile utilisant des signaux EOG. |
| 1989 | Mark Tilden invente la robotique BEAM. |
| Années 1990 | Joseph Engelberger, père du bras robotique industriel, collabore avec ses collègues pour concevoir les premiers robots mobiles pour hôpitaux autonomes disponibles dans le commerce, vendus par Helpmate. Le département américain de la Défense finance le projet MDARS-I, basé sur le robot de sécurité intérieure Cybermotion. |
| 1991 | Edo. Franzi, André Guignard et Francesco Mondada ont développé Khepera, un petit robot mobile autonome destiné aux activités de recherche. Le projet a été soutenu par le laboratoire LAMI-EPFL. |
| 1993-1994 | Dante I et Dante II ont été développés par l’Université Carnegie Mellon. Tous les deux étaient des robots marcheurs utilisés pour explorer des volcans vivants. |
| 1994 | Avec leurs invités à bord, les véhicules à deux robots VaMP et VITA-2 de Daimler-Benz et Ernst Dickmanns de UniBwM parcourent plus de mille kilomètres sur une autoroute parisienne à trois voies dans des conditions de circulation dense à une vitesse allant jusqu’à 130 km / h. Ils démontrent la conduite autonome sur des voies libres, la conduite de convois et le changement de voie à gauche et à droite avec le dépassement autonome d’autres voitures. |
| 1995 | ALVINN, un véhicule semi-autonome, a piloté une voiture d’un océan à l’autre sous le contrôle de l’ordinateur sur presque 50 km sur 2850 km. La manette des gaz et les freins étaient toutefois contrôlés par un conducteur humain. |
| 1995 | La même année, une des voitures de robot d’Ernst Dickmann (avec accélérateur et freins commandés par robot) parcourait plus de 1 000 km de Munich à Copenhague et en arrière, dans la circulation, à une vitesse maximale de 120 km / h, effectuant parfois des manœuvres pour dépasser les autres voitures que dans quelques situations critiques, un conducteur de sécurité a pris le relais). La vision active était utilisée pour faire face à des scènes de rue en mutation rapide. |
| 1995 | Le robot mobile programmable Pioneer devient disponible dans le commerce à un prix abordable, permettant une augmentation généralisée de la recherche en robotique et des études universitaires au cours de la prochaine décennie, la robotique mobile devenant un élément standard du programme universitaire. |
| 1996 | Cyberclean Systems développe le premier robot de nettoyage par aspiration entièrement autonome, doté d’ascenseurs auto-chargés et actionnés, ainsi que de couloirs aspirés sans aucune intervention humaine. |
| 1996-1997 | La NASA envoie le Mars Pathfinder avec son mobile Sojourner sur Mars. Le rover explore la surface, commandé de la terre. Sojourner était équipé d’un système de prévention des risques.Cela a permis à Sojourner de trouver son chemin de façon autonome sur un terrain martien inconnu. |
| 1999 | Sony présente Aibo, un chien robotique capable de voir, de marcher et d’interagir avec son environnement. Le robot mobile militaire télécommandé PackBot est présenté. |
| 2001 | Début du projet Swarm-bots. Les essaims ressemblent à des colonies d’insectes. Généralement, ils se composent d’un grand nombre de robots simples et individuels, capables d’interagir les uns avec les autres et d’effectuer ensemble des tâches complexes. |
| 2002 | Roomba apparaît, un robot mobile autonome domestique qui nettoie le sol. |
| 2003 | Axxon Robotics acquiert Intellibot, fabricant d’une gamme de robots commerciaux qui nettoient, aspirent et balaient les sols dans les hôpitaux, les immeubles de bureaux et d’autres immeubles commerciaux. Les robots d’entretien des sols d’Intellibot Robotics LLC fonctionnent de manière totalement autonome, cartographiant leur environnement et utilisant un ensemble de capteurs pour la navigation et l’évitement d’obstacles. |
| 2004 | Robosapien, un robot biomorphique conçu par Mark Tilden est disponible dans le commerce. Dans «The Centibots Project», 100 robots autonomes travaillent ensemble pour créer une carte d’un environnement inconnu et rechercher des objets dans l’environnement. Lors de la première compétition DARPA Grand Challenge, des véhicules entièrement autonomes s’affrontent sur un parcours dans le désert. |
| 2005 | Boston Dynamics crée un robot quadrupède destiné à transporter de lourdes charges sur un terrain trop accidenté pour les véhicules. |
| 2006 | Sony cesse de produire Aibo et HelpMate interrompt sa production, mais un système de robot de service autonome personnalisable PatrolBot devient disponible, à mesure que les robots mobiles poursuivent la lutte pour devenir viables sur le plan commercial. Le département américain de la Défense abandonne le projet MDARS-I, mais finance le MDARS-E, un robot de terrain autonome. Lancement de TALON-Sword, le premier robot disponible dans le commerce avec lance-grenades et autres options d’armes intégrées. Asimo de Honda apprend à courir et à monter les escaliers. |
| 2007 | Dans le cadre du Grand défi urbain DARPA, six véhicules complètent de manière autonome un parcours complexe associant véhicules habités et obstacles. Les robots de Kiva Systems prolifèrent dans les opérations de distribution; Ces étagères automatisées se trient elles-mêmes en fonction de la popularité de leurs contenus. Le remorqueur devient un moyen populaire pour les hôpitaux de déplacer de grandes armoires de stock d’un endroit à l’autre, tandis que le Speci-Minder avec Motivity commence à transporter du sang et d’autres échantillons de patients depuis les postes d’infirmières vers divers laboratoires. Seekur, le premier robot de service extérieur non militaire largement disponible, tire un véhicule de 3 tonnes à travers un parking, conduit de manière autonome à l’intérieur et commence à apprendre à se diriger vers l’extérieur. Pendant ce temps, PatrolBot apprend à suivre les gens et à détecter les portes entrouvertes. |
| 2008 | Boston Dynamics a diffusé une séquence vidéo montrant une nouvelle génération de BigDog capable de marcher sur un terrain glacé et de retrouver son équilibre après un coup de pied latéral. |
| 2010 | Le Challenge international multi-robotique au sol multi-autonome comprend des équipes de véhicules autonomes qui cartographient un vaste environnement urbain dynamique, identifient et suivent les êtres humains et évitent les objets hostiles. |
| 2016 | Le robot américain télécommandé multi-fonctions (MARCbot) est pour la première fois utilisé par la police américaine pour tuer un tireur d’élite qui a tué 5 policiers à Dallas, au Texas, ce qui soulève des questions éthiques concernant l’utilisation de drones et de robots par la police de force meurtrière contre un auteur. Au cours du Défi du centenaire des robots de retour d’échantillon de la NASA, un mobile, appelé Cataglyphis, a démontré avec succès ses capacités de navigation, de prise de décision et de détection, de récupération et de retour d’échantillons. |
| 2017 | Dans le cadre du Challenge ARGOS, des robots sont développés pour fonctionner dans des conditions extrêmes sur des installations pétrolières et gazières offshore. |