Robotique et systèmes autonomes | Ses 2 classifications et applications importantes

Robotique et systèmes autonomes

Sujet de discussion: Robotique et systèmes autonomes

Dans cet article, nous discuterons des idées de base de la robotique et des systèmes autonomes avec peu de perceptions et d'études de fond. L'article «Robotique et systèmes autonomes» fournira également les réponses dans les sujets suivants.

  • Qu'est-ce qu'un robot?
  • Le contexte de la robotique
  • Le père de la robotique
  • Qu'est-ce qu'un système autonome?
  • En quoi est-ce différent d'un robot?
  • Comparaison entre la robotique et les systèmes autonomes
  • Tous les robots autonomes sont-ils aujourd'hui de vrais robots?
  • Y a-t-il quelque chose qu'un robot ne peut pas faire?
  • Quel est le principal inconvénient de l'utilisation d'un robot?
  • Les robots prendront-ils le dessus sur les humains?
  • Quelles sont les applications de la robotique et des systèmes autonomes?
  • Types de robot par applications
  • Types de robot par moyen d'interaction
  • L'avenir de la robotique et des systèmes autonomes

Qu'est-ce qu'un robot?

Un robot est une machine, en particulier celle que les humains peuvent programmer à l'aide d'un ordinateur pour effectuer automatiquement un ensemble d'actions complexes. Donc, en d'autres termes, un robot est une machine autonome conçue et construite pour reproduire des mouvements de type humain.

Les robots peuvent être semi-autonomes ou entièrement autonomes selon l'étendue du contrôle qui leur est fourni. Le premier type est généralement contrôlé par un dispositif de contrôle localisé à l'extérieur du robot, alors que ce dernier a généralement le système de contrôle intégré en lui. La branche de la technologie qui représente le développement complet d'un robot, de sa conception au développement de ses fonctionnalités, est appelée robotique.

Robotique
Robot humanoïde, Source de l'image: Softbank Robotique EuropeRobot NAO (bleu et rouge) CC BY-SA 4.0

Isaac Asimov, en 1942, introduit trois lois de la robotique qui servent encore de modèle pour nous guider vers le développement d'un robot:

  • Un robot ne peut pas blesser un être humain ou, par inaction, permettre à un être humain de faire face à n'importe quel problème.
  • Un robot doit obéir aux ordres donnés par les êtres humains, sauf lorsque de tels ordres entreraient en conflit avec la première loi.
  • Un robot doit protéger son existence tant qu'une telle protection n'est pas en conflit avec les lois précédentes.

Le contexte de la robotique

Le terme 'robot» est dérivé d'une racine slave, qui a des significations identifiables avec 'travail». L'un des premiers incidents qui avait été témoin de la naissance de la robotique précoce était le développement d'un dispositif mécanique vers 3000 avant JC, qui a été construit pour effectuer une tâche physique spécifique de manière régulière. Le travail consistait à sonner les sonnettes des heures dans les horloges égyptiennes, et ils ont construit des figurines humaines à cet effet.

L'ère de 400 avant JC a vu une innovation supplémentaire dans la robotique par l'inventeur de la poulie et de la vis, Archytas de Tarentum, qui a développé un pigeon volant en bois. Les statues à commande hydraulique l'ont suivie en Égypte hellénique pendant 200 avant JC Une poupée construite par Petronius Arbiter en 100 avant JC était la première instance d'un robot humanoïde. Giovanni Torriani était le créateur d'un robot en bois qui pouvait aller chercher le pain quotidien de l'empereur au magasin en 1557.

Le 19e siècle a également été témoin de nombreuses créations robotiques, telles que la poupée parlante d'Edison et un robot à vapeur par des Canadiens. Malgré ces racines d'inspiration pour le robot moderne, les progrès scientifiques de la robotique et des systèmes autonomes réalisés au XXe siècle ont transcendé les progrès précédents dans une large mesure.

Le père de la robotique

Georges C. Devol était un inventeur de Louisville, dans le Kentucky, qui a construit le premier des robots que nous connaissons, au début des années 1950. Il a inventé un manipulateur reprogrammable et l'a breveté comme "Unimate, »De« Universal Automation ». Il a fait plusieurs tentatives pour créer un marché pour son produit dans la robotique et les systèmes autonomes au cours de la décennie suivante, mais a échoué.  Joseph Angleberger a acquis le brevet de robot de Devol à la fin des années 1960. C'était un ingénieur et un homme d'affaires qui a transformé Unimate en robot industriel et a formé une société appelée Unimation pour la production et la vente des robots. Angleberger a réussi dans ses efforts et est connu dans l'industrie comme le 'Père de la robotique".

Shakey était une avancée par rapport à l'Unimate original du Stanford Research Institute en 1958, conçu pour des applications industrielles spécialisées, bien que limitées au domaine universitaire. Shakey avait un niveau de perception amélioré en utilisant ses `` yeux '' de télévision et avait des roues pour la locomotion à travers un environnement inconnu. Il pourrait également répondre à son environnement dans une certaine mesure. Le nom Shakey attribué à son mouvement bancal et cliquetant.

Comparaison entre la robotique et les systèmes autonomes

Qu'est-ce qu'un système autonome? En quoi est-ce différent d'un robot?

Robotique et systèmes autonomes: L'autonomie est la capacité d'un système à prendre ses propres décisions en fonction de la façon dont il perçoit l'environnement environnant. L'autonomie des êtres humains génère la capacité d'accomplir les tâches les plus élémentaires et les plus significatives impliquant leurs membres et d'autres parties externes du corps. Cela peut aller de la marche et de la conversation à manger et à soulever des choses. Par conséquent, l'autonomie est une caractéristique du robot lui-même qui décide de l'étendue du contrôle qu'il peut avoir sur la réaction à l'environnement perçu.

3 points de la robotique et des systèmes autonomes

Les trois concepts qui jouent un rôle crucial dans le développement d'actions autonomes dans un robot sont perception, décision et action.

La perception:

Les cinq sens de base détiennent l'accent le plus significatif en termes de perception chez les êtres humains. Nous utilisons nos yeux, nos oreilles, notre nez, notre langue et notre peau pour percevoir l'environnement environnant à travers la vision, l'audition, l'odorat, le goût et le toucher. Ces types de sens sont amenés à un robot à l'aide d'un large éventail de capteurs qui agissent comme des périphériques d'entrée du robot.

En fait, à l'ère de l'information d'aujourd'hui, Internet lui-même est une mer de données qui peuvent être fournies à la robotique et aux systèmes autonomes en tant qu'entrées d'informations. Une telle source d'informations intangibles est différente des capteurs classiques basés sur du matériel. Par exemple, les scanners laser et les caméras de vision stéréo peuvent agir comme les yeux du robot, les capteurs de bosse peuvent fournir une perception équivalente à celle de la peau humaine, et les capteurs de force-couple peuvent donner un calcul de la tension musculaire.

Décision:

Chez les êtres humains, le système nerveux envoie un signal au cerveau à des moments appropriés qui prend la majorité des décisions sur la façon dont le corps doit réagir à un certain environnement. Le cerveau représente la plus complexe des décisions prises. Pourtant, parfois, le comportement réflexe dans un environnement présentant un danger est un exemple de notre anatomie complexe prenant le contrôle du cerveau. Nous l'appelons la situation de «combat ou fuite». Par conséquent, notre corps est suffisamment intelligent pour décider de nos actions pour nous protéger avant même que le cerveau ne comprenne le cas à proximité d'éléments dangereux.

Les robots autonomes imitent un système de prise de décision similaire. L'ordinateur agit comme le cerveau du robot, qui perçoit l'environnement, comprend sa mission / son but et prend le cours de l'action à son égard. L'autonomie fournit au robot la capacité d'ajouter de l'intelligence dans son processus de prise de décision. C'est comme faire fonctionner une machine en mode sans échec. Un robot autonome sera suffisamment intelligent pour détecter les dangers qui l'entourent et arrêter ou modifier son cours d'action en cours de route. L'autonomie apporte l'équivalence à un système neurologique de type humain chez les robots.

D'action:

Les tissus musculaires fonctionnent comme des actionneurs chez les êtres humains. Ils sont opérés grâce à des signaux chimiques envoyés au cerveau. Ces muscles peuvent former divers types de formes concernant la fonction qu'ils doivent remplir. Les robots ont également différents types d'actionneurs, qui fonctionnent à l'aide d'un moteur et de permutations infinies. Le moteur agit comme le cœur de l'actionneur. Cet actionneur peut être hydraulique, pneumatique et même électrique. Les actionneurs hydrauliques utilisent un fluide, les actionneurs pneumatiques utilisent la pression d'air où le dernier utilise le courant électrique pour convertir l'énergie en mouvement souhaité.

Tous les robots autonomes sont-ils aujourd'hui de vrais robots?

La définition du robot a été déchirée plusieurs fois au fil des ans pour les rendre plus adaptés aux tendances marketing. Le terme a été utilisé de manière interchangeable pour les machines préprogrammées utilisant un ordinateur, et elles répètent à plusieurs reprises le même processus qui a été introduit dans leur système de contrôle.

Aujourd'hui, les bras robotiques industriels qui effectuent l'opération principale de «pick and place» sont l'exemple le plus remarquable de ces machines préprogrammées qui ne possèdent pas la capacité de percevoir un environnement inconnu. Par exemple, si un tel robot a appris à voyager d'un endroit à un autre sans obstacles entre les deux, pour effectuer un certain travail, serait-il capable d'effectuer la même chose dans un environnement aléatoire de coordonnées de localisation exactes mais plein d'obstacles? Et bien non. C'est parce qu'ils ne peuvent pas comprendre un environnement aléatoire et apprendre de ses incertitudes.

D'autre part, le robot aspirateur Roomba est un véritable robot car il peut percevoir un environnement en dehors de sa mémoire et prendre des décisions pour la suite de l'action. En termes simples, si Roomba tombe sur un jouet au sol, il sera capable de changer de direction et d'avancer vers son objectif.

Y a-t-il quelque chose qu'un robot ne peut pas faire?

Même si le robot atteint le niveau d'intelligence équivalent à celui d'un être humain, une chose qui lui manquera toujours est l'empathie. Un robot ne peut jamais s'occuper d'un enfant comme une mère. Il ne pourra pas non plus ajouter le processus d'apprentissage et la croissance mentale d'un enfant, qui nécessitent une interaction humaine réelle.

Peu importe à quel point nous progressons dans le perfectionnement d'un chefbot (un robot capable de cuisiner), il ne sera jamais assez intelligent pour maîtriser l'art de la cuisine. Parce qu'un robot ne peut ni sentir ni goûter, et ne développera jamais la capacité intuitive de mélange d'ingrédients et de mesure qui fait d'une personne un chef.

De plus, un robot ne peut pas développer la capacité créative de devenir un artiste. Par conséquent, nous pouvons reconnaître en toute sécurité qu'il existe certaines qualités chez les êtres humains qui ne peuvent pas être créées artificiellement dans une machine autonome et qui maintiennent également l'espèce humaine distincte des autres organismes vivants, sans parler d'un robot.

Quel est le principal inconvénient de l'utilisation d'un robot?

Exigence d'alimentation et entretien:

Le type d'énergie qu'un robot consomme pour fonctionner 24 × 7 dans les usines et les industries représente un investissement considérable. L'ampleur de la maintenance nécessaire et l'équipement dont il a besoin pour la réparation et le fonctionnement constant coûtent le genre d'argent qui peut priver un travail du travail humain. En cas de panne, cela ne fera qu'augmenter les pertes financières de l'entreprise.

Dépendance au programme:

Étant donné que les robots adhèrent strictement aux programmes qui sont introduits dans leur système, ils ratent souvent la cible avec la moindre des erreurs et posent un problème à son créateur lui-même.

Perte d'emploi:

Enfin, si les robots occupent tous les emplois des êtres humains, cela affectera un corps humain en raison du manque de mouvement et d'exercice fondamentaux. Cela rendra également l'esprit humain inactif.

Quel avenir pour les robots? Les robots prendront-ils le dessus sur les humains?

Robot vs humain

Le robotique Ken Goldberg dit que nous devons arrêter de penser les robots comme un problème pour l'humanité, mais les percevoir comme quelque chose qui peut collaborer avec l'homme pour mieux faire les choses. Si nous nous demandons si les robots prendront jamais le dessus sur les êtres humains, alors nous nous assurons avec calme que nous ne verrons pas ce genre de soulèvement de robots de si tôt.

Mais nous ne comprenons presque pas que ce que nous, êtres humains, faisons est assez compliqué. Et ce que les robots ont pu faire jusqu'à ce jour est de nature assez rudimentaire. Quelle que soit la proximité esthétique des robots humanoïdes avec les êtres humains, la robotique et les systèmes autonomes sont loin de la réalité imitant les réflexes musculaires complexes du corps humain. Ainsi, la robotique et les systèmes autonomes ont énormément progressé dans les années à venir, mais les robots prenant le contrôle de l'humanité sont encore une réalité lointaine.

Quelles sont les applications de Robot?

La robotique a peu d'applications typiques dans l'industrie automobile comme la peinture, le brasage, le soudage et le revêtement d'assemblage. Cette industrie utilise principalement des robots pour ses tâches répétitives dans la logistique et la fabrication. Les robots ont également des applications dans d'autres domaines au-delà de l'industrie automobile. Par conséquent, une large classification peut être faite dans le domaine de la robotique et des systèmes autonomes sur ses applications.

Types de robot par applications:

Les robots orientés au service, quant à eux, assistent les humains dans leurs tâches. Nous avons déjà lu Roomba en tant que robot de service à domicile destiné à l'aspirateur. La défense dispose d'IED (engin explosif improvisé) et de drones de reconnaissance. En outre, le domaine médical a vu l'utilisation de la robotique et des systèmes autonomes dans la formation et la rééducation.

Types de robot par moyen d'interaction:

Une autre manière de classer les robots concerne le moyen d'interaction avec l'environnement.

Les robots peuvent locomotion dans l'environnement à travers l'un de ses moyens terrestres, aériens ou aquatiques, selon lesquels ils peuvent être soit un robot à pattes ou à roues, un robot sous-marin ou un véhicule aérien. Un véhicule aérien peut en outre être classé en aéronef à voilure fixe et à voilure tournante. Nous avons également des robots amphibies qui opèrent à la fois sur terre et dans l'eau. Les scientifiques font également des progrès continus dans le développement de robots tout-terrain. Dans la figure ci-dessous, nous verrons différentes applications de la robotique et des systèmes autonomes tels que le robot terrestre, le robot aquatique et le robot aérien. Il existe plusieurs autres applications de la robotique et des systèmes autonomes à l'ère moderne.

Les robots à roues sont largement utilisés dans les études de surface extraterrestres. Alors que nous avons des robots sous-marins qui sont utilisés comme nettoyeurs de sol d'une piscine ou d'un plan d'eau équivalent. Les robots aériens ont cependant des applications dans un plus large éventail de domaines, du secteur de la défense à l'industrie du divertissement.

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À propos d'Esha Chakraborty

J'ai une formation en ingénierie aérospatiale, je travaille actuellement à l'application de la robotique dans l'industrie de la défense et des sciences spatiales. Je suis un apprenant continu et ma passion pour les arts créatifs me maintient enclin à concevoir de nouveaux concepts d'ingénierie.
Avec des robots remplaçant presque toutes les actions humaines dans le futur, j'aime apporter à mes lecteurs les aspects fondamentaux du sujet d'une manière simple mais informative. J'aime aussi me tenir au courant des progrès de l'industrie aérospatiale simultanément.

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