Переход от стационарной базовой робототехники к мобильной робототехнике
Интерес к мобильной робототехнике обусловлен, главным образом, необходимостью изучать те области, которые люди не могут исследовать. Причина может заключаться в том, что окружающая среда опасна (радиоактивна, на глубоководном уровне моря) или слишком далека во времени и расстоянии (исследование космического пространства). В таких условиях стационарных роботов недостаточно.
Зарождение наземных роботов
Серые черепахи Уолтера .
Серые черепахи Уолтера были попыткой продемонстрировать, что богатая взаимосвязь между небольшим количеством клеток мозга имеет потенциал для создания сложных моделей поведения. Его первые два робота, получившие название "Machina Speculatrix", были разработаны в 1948-1949 годах и были названы черепахами за их форму и скорость. Эти очень ранние трехколесные роботы действительно были способны фотографировать и могли добраться до зарядной станции, когда у них было мало энергии.
Shakey был первым в мире мобильным роботом, способным "рассуждать", совершая действия, основанные на окружающей среде. Shakey был оснащен телекамерой, триангулятором дальности обнаружения и датчиками ударов, а также подключен к компьютерам по радио и видеоканалам.
Робот использовал программы для восприятия, моделирования мира и актерского мастерства. Низкоуровневые процедуры действий обеспечивали простое планирование перемещения, поворота и маршрута. Действия на промежуточном уровне связывали действия на низком уровне таким образом, чтобы надежно выполнять более сложные задачи. Программы самого высокого уровня могут составлять и выполнять планы по достижению целей, поставленных пользователем. Эти планы могут быть сохранены для возможного использования в будущем.
Стэнфордская тележка
В 1979 году Стэнфордская тележка смогла пересечь комнату, полную стульев, без помощи человека. Тележка была оснащена телевизионной камерой, установленной на рейке, которая делала снимки под разными углами и передавала их на компьютер. Затем компьютер анализирует расстояние между тележкой и препятствиями и соответствующим образом поворачивает руль.
Чингис (1988, Массачусетский технологический институт)Группа ученых в МТИ разработала шестиногого ходячего робота по имени Чингисхан, который научился самостоятельно преодолевать доски, плиты и другие препятствия.
Khepera (1994)
Khepera - это небольшой (около 5,5 см) дифференциальный колесный мобильный робот, разработанный в лаборатории LAMI профессора Жана-Даниэля Нико в EPFL (Лозанна, Швейцария) в середине 90-х годов.
Стэнли (2005, Стэнфорд)
Стэнли - автономный автомобиль, победитель 2005 DARPA Grand Challenge в 2005 году (>200 км по пустынным тропам в ~7ч). Автомобиль включает измерения GPS, инерциальную единицу измерения 6DOF и скорость вращения колеса для оценки положения.
Окружающая среда воспринимается с помощью четырех лазерных дальномеров и монокулярной системы зрения. Информация о карте и позе включена на частоте 10 Гц, что позволяет Стэнли избегать столкновений с препятствиями в режиме реального времени.
Становление беспилотных летательных аппаратов
1916: воздушная торпеда - Проект Hewitt-Sperry Automatic Airplane был начат во время Первой мировой войны. Его цель заключалась в разработке воздушной торпеды, несущей на борту компоненты, способные выдерживать длительный полет без необходимости вмешательства человека. «Мозг» этого беспилотного аппарата состоял из гироскопов, механически соединенных с поверхностями управления самолета в целях поддержания его устойчивости.
1923: Беспилотный самолет
В 1923 году армейская авиация объявила, что беспилотный самолет, оснащенный автоматическим устройством управления, был разработан таким образом, что совершил успешные полеты на расстояние более девяноста миль. В то время было сказано, что он был более точным и надежным, чем любой пилот-человек.
1935: Дроны и радиоуправляемая воздушная мишень
В 1935 году было выпущено большое количество таких роботов. Первый полет прототипа состоялся 5 января 1935 года. Ему дали навзвание "Queen Bee" и говорят, что оно привело к использованию термина "беспилотник" для обозначения самолетов с дистанционным управлением. Они использовались в качестве мишеней для проведения военных зенитно-ракетных учений.
1956: Надзорные беспилотники, используемые в качестве мишени, оказались успешными, что привело к их использованию в других целях. Ryan Firebee (беспилотный самолет) был хорошей платформой для проведения тестовых экспериментов, и успешно прошел испытания для использования его в разведывательных целях. Ряд разведывательных беспилотников, полученных от Queen Bee, использовались США для шпионажа за Вьетнамом, Китаем и Северной Кореей в 1960-х и начале 1970-х годов.
1964: Беспилотная боевая авиационная машина
В 1964 году был создан "Проект CeeBee" для экспериментов с использованием Firebee, оснащенного подкрыльями, для перевозки двух 115 килограммовых (250 фунтов) бомб.
Запуск Firebee был осуществлен с наземной станции с использованием ускорителя для первоначального приведения в движение.
Однако эксперименты с CeeBee не увенчались успехом, потому что стрельба по мишени оказалась гораздо более сложной, чем полет над территорией и фотографирование.
Самый первый пуск ракеты "Маврик" состоялся 14 декабря 1971 года благодаря более современным управляемым боеприпасам.
1992: В начале 1990-х годов «DARPA» начала проект стоимостью 35 миллионов долларов по разработке и испытанию беспилотного летательного аппарата.
Спецификации таковы, что аппарату требовалось нести устройство ночного и дневного видения и работать не менее 2 часов.
Это исследование было завершено в 2001 году, и DARPA затем изучила коммерческих поставщиков, способных производить бескапотные летательные аппараты в соответствии с первоначальной проектной спецификацией.
Большинство современных беспилотных летательных аппаратов рассчитаны на меньшие размеры, чем те, но не такие маленькие, как первоначально предполагалось. Большинство этих аппаратов, используемых военными и правительственными организациями, представляют собой пусковые установки ручного пуска, которые могут транспортироваться, развертываться и эксплуатироваться одним пользователем. В настоящее время проводится расследование в отношении более мелких прототипов, однако большинство из них находятся на более крупной стороне.
Таким образом, мы можем сказать, что за последнее столетие разработка мобильных роботов достигла огромных успехов. Ведь все начиналось с, казалось бы, примитивного устройства. А сейчас роботы охватывают большую часть нашей жизни – от роботов – пылесосов до роботов – хирургов.
Вы только можете представить, что будет еще через 100 лет?
