Кіріспе
Жоғары дәрежеде дербестікпен мінез-құлықтарды немесе тапсырмаларды орындайтын робот. Дербес робот – адам бақылауына жүгінбей әрекет ететін робот. Тарихи мысалдарға ғарыш зондтары кіреді. Қазіргі заманғы мысалдарға өздігінен жүретін шаң сорғыштар мен автомобильдер жатады. Фабрикалардағы құрастыру желілерінде жұмыс істейтін өнеркәсіптік робот қолдары да дербес роботтар деп есептелуі мүмкін, бірақ олардың дербестігі жоғары құрылымдалған ортаға және қозғалу қабілетінің болмауына байланысты шектеледі.
An autonomous robot is a robot that acts without recourse to human control. Historic examples include space probes. Modern examples include self driving vacuums and cars. Industrial robot arms that work on assembly lines inside factories may also be considered autonomous robots, though their autonomy is restricted due to a highly structured environment and their inability to locomote.
Өзін-өзі ұстау
Толық физикалық автономияның бірінші талабы – роботтың өзін-өзі қамтамасыз ету қабілеті. Бүгінгі күні нарықтағы көптеген аккумуляторлық роботтар зарядтау станциясын тауып, қосыла алады, ал Sony компаниясының Aibo сияқты кейбір ойыншықтары өздігінен зарядталу үшін қосыла алады. Өзін-өзі күтіп ұстау "проприоцепцияға", яғни өзінің ішкі жағдайын сезінуге негізделген. Мысалы, аккумуляторді зарядтау кезінде робот аккумуляторының заряды төмен екенін проприоцептивті түрде анықтап, содан кейін зарядтағышты іздейді. Тағы бір көп қолданылатын проприоцептивті сенсор – температураны бақылау. Адамдардың қасында және қиын жағдайларда автономды жұмыс істеу үшін роботтардың проприоцепция деңгейін арттыру қажет. Көптеген проприоцептивті сенсорларға жылулық, оптикалық және тактильді сенсорлар, сондай-ақ Холл эффектісі (электрлік) жатады.
Қоршаған ортаны сезу
Экстеросепция – қоршаған орта туралы ақпаратты сезу. Автономды роботтар өз міндеттерін орындау және қауіптен сақтану үшін қоршаған ортаның әртүрлі сенсорларымен жабдылуы керек. Автономды робот сенсордың істен шығуын анықтай алады және бұл істен шығудың жұмыстың сапасына тигізетін әсерін азайтады. Көп қолданылатын экстеросептивті сенсорларға электромагниттік спектр, дыбыс, тиісу, химиялық (иіс, хош иіс), температура, түрлі нысандарға дейінгі қашықтық және биіктік жатады. Мысалы, кейбір робот-газмокосильщиктер шөптің өсу жылдамдығын анықтап, осыған сәйкес бағдарламалауларын өзгертеді, ал кейбір шаң сорғыш роботтарда ластану деңгейін анықтайтын сенсорлар болады, олар қанша лас жиналғанын бағалап, осы ақпарат негізінде бір жерде ұзақ уақыт жұмыс істеуге көшінбеуі керек екенін анықтайды.
Тапсырманы орындау
Автономды мінез-құлықтың келесі қадамы – нақты физикалық міндетті орындау. Коммерциялық үміттерді көрсетіп отырған жаңа сала – үй роботтары, 2002 жылы iRobot және Electrolux компанияларымен басталган шағын шаң сорғыш роботтардың көптеп таралуы. Бұл жүйелердің интеллектуалдық деңгейі жоғары болмаса да, олар кең аумақтарда өтеді және үйлердегі тар кеңістіктерде контактілік және контактісіз сенсорларды пайдалана отырып, бағытталды. Бұл роботтар қарапайым кездейсоқ қозғалыстан артық жабу үшін арнайы алгоритмдерді қолданады. Автономды міндетті орындаудың келесі деңгейі роботтан шартты міндеттерді орындауды талап етеді. Мысалы, қауіпсіздік роботтарын бұзушыларды анықтауға және бұзушы қай жерде екеніне байланысты белгілі бір жолмен әрекет етуге бағдарламалауға болады. Мысалы, Amazon компаниясы 2021 жылдың қыркүйек айында үйдегі бақылау, қауіпсіздік және егде саяқты адамдарға күтім көрсету үшін Astro құрылғысын ұсынды.
Ішкі навигация
Роботтың белгілі бір орынмен (жергілікті анықтау) әрекеттерді байланыстыруы үшін оның қайда екенін білуі және нүктеден нүктеге қарай жүруге қабілетті болуы керек. Мұндай навигация 1970 жылдары сымдық бағыттаумен басталды және 2000 жылдардың басында маяк негізіндегі триангуляцияға жетті. Қазіргі коммерциялық роботтар табиғи ерекшеліктерді сезу арқылы дербес түрде жүреді. Бұған қол жеткізген алғашқы коммерциялық роботтар – Pyxus компаниясының HelpMate аурухана роботы және CyberMotion күзетші роботы болды, екеуі де 1980 жылдары робототехника саласындағы пионерлер жасаған. Бұл роботтар бастапқыда ғимараттарды басқару үшін қолмен жасалған CAD еден жоспарларын, сонарлық сезімталдықты және қабырғаны бақылаудың әртүрлі әдістерін пайдаланды. Келесі буын, мысалы, MobileRobots компаниясының PatrolBot және дербес коляскасы, екеуі де 2004 жылы таныстырылды, ғимараттың өз лазерлік карталарын жасауға және ашық алаңдармен қатар дәліздерде де жүруге мүмкіндік береді. Егер жолға кедергі келсе, олардың басқару жүйесі бағытын дереу өзгертеді. Алғашқы дербес навигация жазықтық сенсорларына, мысалы, лазерлік қашықтық өлшегіштерге негізделген, олар тек бір деңгейде ғана сезуге қабілетті. Ең жетілген жүйелер қазір жергілікті анықтау (позиция) және навигация үшін әртүрлі сенсорлардан алынған ақпаратты біріктіреді. Motivity сияқты жүйелер әртүрлі аймақтардағы әртүрлі сенсорларға сүйене алады, олардың қайсысы сол уақытта ең сенімді деректерді ұсынады, және ғимаратты дербес түрде картаға түсіре алады. Көптеген үй роботтары арнайы жабдықтарды қажет ететін баспалдақпен көтерілудің орнына мүгедектерге қолжетімді аймақтарда жүреді, лифттерді және электрондық есіктерді басқарады. Мұндай электрондық кіруді басқару интерфейсі арқылы роботтар үй ішінде еркін жүріп-тұра алады. Баспалдақпен дербес көтерілу және есіктерді қолмен ашу қазіргі уақытта зерттеу тақырыбы болып табылады. Осы ішкі техникалардың дамуы жалғасып жатқанда, шаң сорғыш роботтар нақты бір пайдаланушы көрсеткен бөлмені немесе бүкіл еденді тазалауға қабілетті болады. Қауіпсіздік роботтары кіріп-шығушыларды қоршап, шығу жолдарын кесіп тастай алады. Бұл жетістіктер сонымен қатар қосымша қорғауды да қамтамасыз етеді: роботтардың ішкі карталары әдетте роботтардың белгілі бір аймақтарға дербес түрде кіруіне жол бермеу үшін «тыйым салынған аймақтарды» анықтауға мүмкіндік береді.
Қоғамдық әсері мен мәселелері
Автономды роботтардың мүмкіндіктері мен техникалық деңгейі арта келе, қоғамның олардың соңғы жетістіктеріне деген хабардарлығы мен жаңалықтардағы жарияланымдары, сондай-ақ автономды роботтардың атқаратын рөлдері мен қызметтерінен туындайтын философиялық мәселелер, экономикалық салдарлар мен қоғамға тигізетін әсерлер де артып келеді. Белгілі бизнесмен және миллиардер Илон Маск жылдар бойы автономды роботтардың мүмкін болатын қауіптері мен қиындықтары туралы ескертіп келді; алайда оның өзінің компаниясы осы салада жаңа, озық технологияларды жасауға тырысатын ең ірі компаниялардың бірі. 2021 жылы Біріккен Ұлттар Ұйымының белгілі бір конвенциялық қарулар жөніндегі тобы – Өлімге әкелетін автономды қару жүйелері жөніндегі үкіметтік сарапшылар тобы, автономды роботтардың қару қолдануы және әскери рөл атқаруы үшін күшейе берген технологиялар тудыратын этикалық мәселелерді талқылау үшін конференция өткізді.
Алғашқы роботтар
Алғашқы автономды роботтар 1940 жылдардың соңында У. Грей Уолтер құрастырған Элмер мен Элси деп аталды. Олар биологиялық ми сияқты "ойлауға" бағдарламаланған және ерік бостандығына ие болуы тиіс алғашқы роботтар болды. Элмер мен Элси пішіні мен қозғалысының ерекшелігіне байланысты көбінесе тасбақалар деп аталатын. Олар фототаксис қабілетіне ие болды, яғни жарық стимулына жауап ретінде қозғалатын.
Әскери автономды роботтар
Өлімге әкелетін автономды қарулар (LAWs) – бағдарламаланған шектеулер мен сипаттамаларға сүйене отырып, нысаналарды тәуелсіз түрде іздеп, шабуылдай алатын автономды роботтық әскери жүйелердің бір түрі. LAW-тар өлімге әкелетін автономды қару жүйелері (LAWS), автономды қару жүйелері (AWS), роботтық қарулар, кісі өлтіретін роботтар немесе қырғын автоматтары деп те аталады. LAW-тар әуеде, жерде, суда, су астында немесе ғарышта жұмыс істей алады. 2018 жылғы мәліметтер бойынша, ағымдағы жүйелердің автономиясы шектеулі, себебі шабуыл жасау үшін соңғы бұйрық адамнан келеді, бірақ кейбір "қорғаныс" жүйелерінде ерекшеліктер бар. UGV Interoperability Profile (UGV IOP), Robotics and Autonomous Systems – Ground IOP (RAS G IOP) – бастапқыда АҚШ Қорғаныс министрлігі (DoD) ұшқышсыз жер көліктерінің (UGV) ашық архитектуралық өзара үйлесімділік стандарттарын ұйымдастыру және сақтау үшін бастаған зерттеу бағдарламасы. IOP бастапқыда АҚШ Армиясының Роботтік жүйелер бірлескен жобалық кеңсесі (RS JPO) құрды. 2019 жылдың қазан айында Textron және Howe & Howe өздерінің Ripsaw M5 көлігін таныстырды, ал 2020 жылдың 9 қаңтарында АҚШ Армиясы оларға Роботтік жауынгерлік көлік құралы орта (RCV M) бағдарламасы бойынша келісімшарт берді. 2021 жылдың соңында жердегі жауынгерлік операцияларға ұшқышсыз көліктерді интеграциялаудың мүмкіндігін анықтау үшін компания деңгейінде төрт Ripsaw M5 прототипін жеткізіп, сынақтан өткізу жоспарлануда. Оның жылдамдығы 100 км/сағаттан асып, жауынгерлік салмағы 10,5 тонна, ал жүк көтергіш қабілеті бар. RCV M 30 мм автокөліктік зеңбірек және екі танкіге қарсы зымыранмен жабдықталған. Стандартты броня 12,7×108 мм оқтарға төтеп береді, ал қосымша броня салмақты 20 тоннаға дейін арттырады. Бұзылған жағдайда, оның сенсорлары мен радио байланысы негізгі функциясы ретінде хабар таратуды жалғастыру үшін басымдыққа ие болады. Crusher – автономды, жүргішсіз жауынгерлік көлік, ол Карнеги Меллон университетінің Ұлттық робототехника инженерлік орталығында DARPA үшін әзірленді. Бұл бұрынғы Spinner көлігінің жалғасы. DARPA-ның Crusher-дің техникалық атауы – ұшқышсыз жердегі жауынгерлік көлік және Перцептор интеграциясы жүйесі, ал жобаның толық атауы UPI аббревиатурасымен белгілі, ол Ұшқышсыз жердегі жауынгерлік көлік Перцепторының интеграциясы дегенді білдіреді. Warrior көлігі негізінен Үндістан Әуе күштерінің қажеттіліктеріне сәйкес жасалған, ал Үндістан Әскери-теңіз күштері үшін одан кіші нұсқасы да жоспарлануда. Ол аналық кемеден басқарылып, барлау, жаудың атысына төтеп беру, қажет болған жағдайда ішкі және сыртқы пилон қаруларымен нысананы жою немесе нысанаға соқтығысып өзін құрбан ету сияқты міндеттерді орындайды. SGR A1 – Оңтүстік Корея әскерлеріне Корея демилитаризациялық аймағында көмектесу үшін Samsung Techwin (қазір Hanwha Aerospace) және Корея университеті бірлесіп әзірлеген автономды күзетшілік қару. Бұл бақылау, іздеу, ату және дауыс тануды қамтитын интеграцияланған жүйеге ие алғашқы құрылғы болып саналады. SGR A1 бірліктері орналастырылғаны хабарланса да, жобаның "жоғары құпиялы" болғандықтан олардың саны белгісіз.
In October 2019, Textron and Howe & Howe unveiled their Ripsaw M5 vehicle, and on 9 January 2020, the U. S. Army awarded them a contract for the Robotic Combat Vehicle Medium (RCV M) program. Four Ripsaw M5 prototypes are to be delivered and used in a company level to determine the feasibility of integrating unmanned vehicles into ground combat operations in late 2021. It can reach speeds of more than , has a combat weight of 10.5 tons and a payload capacity of The RCV M is armed with a 30 mm autocannon and a pair of anti tank missiles. The standard armor package can withstand 12.7×108mm rounds, with optional add on armor increasing weight to up to 20 tons. If disabled, it will retain the ability to shoot, with its sensors and radio uplink prioritized to continue transmitting as its primary function. Crusher is a autonomous off road Unmanned Ground Combat Vehicle developed by researchers at the Carnegie Mellon University's National Robotics Engineering Center for DARPA. It is a follow up on the previous Spinner vehicle. DARPA's technical name for the Crusher is Unmanned Ground Combat Vehicle and Perceptor Integration System, and the whole project is known by the acronym UPI, which stands for Unmanned Ground Combat Vehicle PerceptOR Integration. The Warrior is primarily envisioned for the Indian Air Force use and a similar, smaller version will be designed for the Indian Navy. It would be controlled by the mothership and accomplish tasks such as scouting, absorbing enemy fire, attacking the targets if necessary with its internal & external pylons weapons or sacrifice itself by crashing into the target. The SGR A1 is a type of autonomous sentry gun that was jointly developed by Samsung Techwin (now Hanwha Aerospace) and Korea University to assist South Korean troops in the Korean Demilitarized Zone. It is widely considered as the first unit of its kind to have an integrated system that includes surveillance, tracking, firing, and voice recognition. While units of the SGR A1 have been reportedly deployed, their number is unknown due to the project being "highly classified".
Адам тәрізді
Tesla Robot және NVIDIA GR00T – адам тәрізді роботтар.
Жеткізуші робот
Жеткізу роботы – тауар жеткізуге арналған дербес робот.
Қуаттандыру роботы
Автоматты зарядтау роботы, 2022 жылдың 27 шілдесінде таныстырылған, электр көлігін зарядтайтын қол пішіндес автоматты робот. Ол 2021 жылдан бері Hyundai Motor Group бас кеңсесінде сынақ жұмысын жүргізіп келеді. Терең оқыту технологиясына негізделген VISION AI жүйесі қолданылған. Электр көлігі зарядтағыштың алдына тоқтағанда, робот-қол көліктің зарядтағыш құрылғысын таниды және координаталарын анықтайды. Содан кейін электр көлігіне автоматты түрде жалғағыш қосылып, жылдам зарядтау процесі басталады. Робот-қол тік, көп буынды құрылыммен жасалған, осылайша оны әр көлік үшін әртүрлі орналасқан зарядтағыштарға қолдануға болады. Бұған қоса, су мен шаң өткізбейтін қорғау функциялары да қарастырылған.
Құрылыс роботтары
Құрылыс роботтары тікелей құрылыс алаңдарында қолданылады және құрылыс, материал тасымалдау, топырақ жұмыстары және бақылау сияқты жұмыстарды атқарады.
Ғылыми-зерттеу және білім беру мобильді роботтары
Ғылыми зерттеулер мен білім беруге арналған мобильді роботтар негізінен толық көлемді роботтар құрастыру процесінде прототиптеу кезеңінде қолданылады. Олар үлкен роботтардың кішілендірілген нұсқалары болып табылады, оларда сенсорлардың, кинематиканың және бағдарламалық қамтамасының (мысалы, ROS) ұқсас түрлері бар. Көбінесе оларды кеңейтуге болады және олар ыңғайлы бағдарламалау интерфейсі мен әзірлеу құралдарын ұсынады. Толық көлемді роботтардың прототиптерін жасаудан басқа, олар білім беруде де қолданылады, әсіресе университеттерде, онда автономды көліктерді бағдарламалауға арналған зертханалар көбейіп келеді.
Заңнама
2016 жылдың наурыз айында Вашингтон қаласында пилоттық режимдегі роботтар арқылы жүк жеткізуге рұқсат беретін заң жобасы ұсынылды. Бағдарлама 2017 жылдың 15 қыркүйегінен желтоқсан айының соңына дейін жүзеге асыру жоспарланған. Роботтардың салмағы тиеусіз 50 фунттан аспауы керек еді, ал максималды жылдамдығы сағатына 10 мильді құрады. Егер робот техникалық бұзудың салдарынан қозғалмай қалса, компания 24 сағат ішінде оны көшеден алып тастауға міндетті болды. Бір компания бір уақытта 5 роботты сынауға рұқсат алды. 2017 жылғы наурыз айында «Жеке жеткізу құрылғысы» заң жобасының 2017 жылғы нұсқасы қаралып жатты. 2017 жылдың ақпан айында АҚШ-тың Вирджиния штатында HB2016 және SB1207 заң жобалары арқылы автономды жүк тасымалдау роботтарына тротуарларда жүруге және 2017 жылдың 1 шілдесінен бастап штат бойынша жаяу өткелдерді пайдалануға рұқсат беретін заң қабылданды. Роботтардың максималды жылдамдығы 10 миль/сағ, ал максималды салмағы 50 фунтқа дейін шектелді. Айдахо және Флорида штаттарында да осыған ұқсас заң қабылдау туралы әңгімелер жүріп жатыр. Мүмкіндігі шектеулі азаматтарға арналған коляскалар сияқты сипаттамалары бар (мысалы, 10 миль/сағ максималды жылдамдық, шектеулі батарея заряды) роботтар белгілі бір қолданыс түрлері үшін тиімді шешім болуі мүмкін екендігі талқыланды. Егер робот жеткілікті интеллектуалды деңгейге ие болса және қолданыстағы электр көліктерін (ЭҚ) зарядтау инфрақұрылымын пайдаланып өзін-өзі зарядтаса, оған минималды бақылау қажет болады, ал визуалды жүйелерінің ажыратымдылығы жеткілікті болса, бұл функцияны іске асыру үшін аз манипуляциялық қабілеті бар бір қол жеткілікті болуы мүмкін. 2017 жылдың қарашасында Сан-Франциско қалалық кеңесі компаниялардың осы роботтарды сынау үшін қалалық рұқсат алуы міндетті екенін жариялады. Сонымен қатар, кеңес тротуарлардағы роботтардың зерттеу мақсатында емес, жүк жеткізуіне тыйым салды.