Кіріспе
Бостон қаласындағы Denning Mobile Robot Company компаниясы дайын автономды роботтарды ұсынған алғашқы компания болды, олар негізінен зерттеушілер сатып алды. Гриннелл Мордың Real World Interface, Inc. (RWI) және Джеймс Слэйтердің Nomadic Technologies (АҚШ) компаниялары, сондай-ақ Франческо Мондаданың K Team (Швейцария) осы саладағы пионерлік компаниялардың қатарында болды, робототехника зерттеушілеріне дайын роботтар қажеттігін қанағаттандырды. RWI B21 роботын, ал Nomadic XR4000 роботын жасады, ал кішкентай Khepera мобильді роботы швейцариялық K Team компаниясынан шықты. Дегенмен, бұл машиналардың жоғары бағасының кесірінен оларды тек бірқатар аспиранттар мен әскери зерттеушілер ғана қол жеткізе алды. Соңында, 1995 жылы RWI және ActivMedia Robotics компанияларының бірлескен жобасы аясында қолжетімді бағадағы Pioneer роботы ұсынылды, бұл жоба мобильді робототехника саласындағы зерттеулерді кеңейтуге мүмкіндік берді.
Тарих
1999 жылға қарай Denning компаниясы жұмысын тоқтатты. 1998 жылы RWI ISRobotics компаниясымен бірігіп iRobot компаниясын құрды. Мор PackBot қашықтан басқару роботын ұсынды, бұл автономды зерттеу роботтарынан бас тартып, әскери нарықтарға қадам басты. Nomadic Technologies компаниясы да бұл саладан шығып кетті. MobileRobots Inc және K Team зерттеу қауымдастығын жабдықтауды жалғастырды. 2003 жылы Қорғаныс жоғары технологиялық зерттеулер агенттігі (DARPA) Segway компаниясымен 15 Segway PT-ны Segway роботтық мобильдік платформаларына түрлендіру туралы келісім жасады. Segway сәуір айында DARPA-ға бірліктерді жеткізді. Маусым айында DARPA San Diego-дағы SPAWAR Systems Center-мен бірлесіп, бірліктерді 14 мемлекеттік және университет зерттеу институттарына таратты.
Үй ішінде жұмыс істеу
Ғылыми-зерттеу роботтары 1990 және 2000 жылдары үй ішінде автономды жұмыс істеу мүмкіндіктерін жақсартты. Дайын ғылыми-зерттеу базалары қажетті сенсорлар, жылдамдық және есептеу қуатын ұсынады. Оларға Pioneer, PatrolBot, PowerBot және PeopleBot кіреді. Бұл платформалар SLAM және Монте-Карло әдісі/Марков локализациясының, сондай-ақ өзгертілген мәнді итерациялық іздеудің түрлерін пайдалана отырып, ғимараттарды картографиялай алады және қораптан шығарып, 2D қашықтық анықтағыш класының кез келген сенсорымен навигациялай алады. Бұл әдіс роботтың жұмыс кеңістігінің адам оқи алатын картасын жасайды, ол роботтардың қозғалысын бақылауға және оларды іздеуге мүмкіндік береді. Evolution Robotics бір камералы VSLAM бағдарламалық жасақтамасын ұсынады, ол қашықтықты анықтауды визуалды үлгілермен сәйкестендірумен алмастырады, бірақ бұл жүйе адам оқи алатын карта жасай алмайды. Басқа топтар стереокамераға негізделген VSLAM құрастыруда. Стереокамера қашықтықты анықтау деректерін ұсынатындықтан, карталар жасалып, роботтарды қадағалауға болады. K Team Khepera, Segway негізделген платформалар және басқа да зерттеу роботтары мұндай бағдарламалық жасақтаманы пайдалану үшін сыртқы есептеу ресурстарына қосыла алады. Дәлдік сенсордың дәлдігіне, деректердің гранулярлығына және есептеу жылдамдығына байланысты. Қашықтықты анықтау лазерлері +/ 1 см дәлдікке ие болуы мүмкін, ал цифрлық стереокамераның дәлдігі 0,25 пикселмен шектеледі және қашықтыққа тәуелді болады. Көзбен шолуға негізделген жүйелер лазерлер сияқты қарапайым қашықтықты анықтау жүйелеріне қарағанда көбірек есептеу ресурстарын қажет етеді, бірақ камераға енгізілген цифрлық сигналды өңдеушіні пайдалануға болады. Құн мен дәлдік арасындағы компромисс тұтынушылық роботтардағы арзан көруге негізделген жүйелерге әкелді, ал коммерциялық және өнеркәсіптік роботтар мен автоматтандырылған басқарылатын көлік құралдары (АБК) лазерлік жүйелерді пайдаланады.
Сыртқы жұмыс
Сыртта орналасу негізінен GPS арқылы жүзеге асырылады, бірақ кедергілердің әсерінен спутниктік сигналдар жиі жоғалуы мүмкін. Роботтар мұндай жағдайда көбінесе өлі есептеу және инерциялық қозғалысты бақылауды пайдаланады. Өлі есептеу дөңгелектің салыстырмалы қозғалысына сүйенеді және жинақталған қателерге ұшырайды. Инерциялық қозғалысты бақылау жылдамдық гироскоптары мен үдеу сенсорларын (акселерометрлерді) пайдаланып қозғалысты өлшейді. Дәлдік сенсорлардың сапасы мен калибровкасына байланысты. Segway RMP 400 және Seekur роботтары – мұндай зерттеулер үшін арнайы жасалған екі платформа; ал қалған көптеген сыртқы зерттеу роботтары қолданыстағы көліктерден өзгертілген. Шешілген сыртқы кеңістіктерде кейбір роботтар, мысалы John Deere Gator, периметрді радио маяктарымен қоршап, орналасу және навигация үшін үш немесе одан көп маяктан үшбұрышқа негізделген қарапайым триангуляцияны қолданады. Маяктар сондай-ақ зауыттардағы ескі AGV-лермен үй ішінде де қолданылады.
Бағдарламалау
Автономды роботтарды зерттеуге арналған көптеген бағдарламалық жасақтамалар ашық кодты немесе еркін бағдарламалық жасақтама болып табылады, мысалы: Роботтық операциялық жүйе, Карнеги Меллон университетінен Carmen, Оңтүстік Калифорния университетінен Player/Stage/Gazebo және MobileRobots Inc. компаниясының ARIA API-лары. URBI, еркін бағдарламалық жасақтама SDK-мен бірге, көптеген университеттерде қолданылады. Коммерциялық бағдарламалық қамтамасыз етуге Webots жатады, ол 1998 жылдан бері әзірленуде және 500-ден астам университетте лицензияланған. Ол Linux, Windows және Mac OS X жүйелерінде жұмыс істейді. 2006 жылдың маусым айында Microsoft Research Windows XP үшін симуляциядағы Pioneer роботтарымен Robotics Studio бағдарламалық жасақтамасын әзірлеу жиынтығының тегін бета-нұсқаларын ұсына бастады.