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四大与机器人有关的重要技术

2019-03-03 16:59:38来源:励志吧0次阅读

机器人的技术研究与其他几个研究领域有着非常强的联系。如果没有它,现代世界可能还没有一些有前途的消费类技术。

机器人确实是一个多学科的研究领域。它需要吸取来自其他研究领域的经验教训,同时也有助于新的知识应用到这些领域,甚至是更多的领域。如果没有机器人研究这悠久的历史,如今,我们就不可能有世界上盛行的很多技术。

当然,如果没有机器人的话,很难肯定其中很多的相关技术仍然存在。机器人从一些研究领域吸取的经验,要比“回馈”更多。例如,计算机领域一直深受机器人研究的影响。然而,正如你可以看到,如果你看看计算机的历史,它在很大程度上是自行开发的,如果没有机器人的话,将几乎肯定它是存在的。

但是,提供给现代消费者的其他技术都受到机器人研究的重要影响,如果没有机器人,它们目前是不会存在的。

1.倒立摆控制系统

这些天来,经常看到大家从游客到保安,都骑着平衡车到处行走。

这个理论是简单的,所有力量被集中到一个枢纽点,这经常被应用到机动轮上和电动踏板车上。由于该系统内部是不稳定的,对车轮的控制系统必须能够弥补,以保持整个系统直立。通过这种方式,骑车者可以通过简单地向前倾来驱动机器人。

倒立摆控制系统长期被应用到机器人和控制理论上。自从1960年以来,它们被作为一个基本的基准,来测试控制器的性能,以及被用来讲授控制理论。许多不同的控制方法,也被使用和测试,从简单的PID控制器到神经络。

即使倒立摆的概念已经存在于机器人身上很长时间,直到2001年,人认识到它的商业潜力。当他们这样做了,结果是惊人的。

还有多少其他简单的机器人概念,正在等待着变成一个成功的商业理念?

2.激光雷达和3D扫描

激光雷达(来自单词“光”和“雷达”)是的行波型系列传感器,它的前身是:雷达(无线电探测和测距)和SONAR(声纳)。

它采用光束,通常是激光器,来创建高分辨率的3D地图。传感器通过目标回弹的光束和测量光束返回到传感器需要多长时间,来探测目标的距离。

虽然激光雷达除了应用到机器人身上以外,有一个很长的发展历史,早可以回溯到上世纪70年代,激光雷达的3D扫描仪是早被用到机器人身上的。低成本的扫描器,如Hokuyu激光测距仪,终给了机器人一种可靠地检测它们环境的方法。它们现在已经无处不在,以至于很难看到一个没有激光扫描仪的移动机器人。

研究人员已经特为机器人增加了很多特有的挑战,例如,如何快速地从点云端探测目标,或如何用机器人夹持器来操作目标。这些挑战还没有被原始激光雷达技术的研究者所探索。在实际操作中,机器人需要尽可能快的执行计算功能,这推动了技术进一步发展。

机器人研究人员通过把他们的技术运用到工程问题,来将他们的知识运用另一个研究领域,那么这些知识终反馈成商业产品。

3.无人机

无人驾驶飞机是一个长期的机器人技术,近被商业化和“重新命名”的另一个例子。

四大与机器人有关的重要技术

无人驾驶飞机(又名无人机或UAVs)是一个飞行的机器人,与机器人的许多方面相结合,包括控制系统、传感器、计算机视觉和导航。无人机的爱好者通常自制四翼飞机,而军方的无人机更像是无人驾驶飞机。

自制四翼飞机,在它们的人气暴涨之前,是机器人研究好几年的主题。虽然四旋翼飞行器,早在1907年就已经存在,现代四轴飞行器真正实现起飞是在十年前,由于电子尺寸变小和成本上降低。许多研究小组利用它们来开发先进的控制,如协作映射和自主导航。

当谈到无人机时,公众有非常复杂的感情。一方面,他们理所当然会担心无人机被作为战争武器使用。而另一方面,爱好自制四翼飞机的公众使用者猛增。例如,通过使用它们,能够允许任何人在空中拍摄出令人印象深刻的,并且是低预算的电影,这对电影行业是一个变革。

无人机的发展,早已由机器人研究人员把其带到实验室,现在正迅速地进入到商业领域。我们不知道机器人的下一个领域在哪?

4.即时定位和地图构建(SLAM)

作为一个研究领域,我们把即时定位和地图构建(SLAM)称之为“成熟”,这意味着它已经发展了很长一段时间,自从1986年以来就已经开始了,并在该领域任何新的发展都是比较先进的。换句话说,这被证明是一个很好的研究领域。然而,就在近,我们已经开始看到即时定位和地图构建(SLAM)真正扎根在商业界。虽然它不完全是一个机器人的研究领域,但是,它已经受到机器人的严重影响,并且是可移动机器人研究领域的核心问题之一。

正如它的名字所示,即时定位和地图构建(SLAM)背后的想法是建立一个机器人环境地图,同时计算在此环境中机器人的位置。已经进入消费者世界典型的例子是,机器人真空吸尘器(像Roomba),它能够创建你家里的地图,同时能够清理和定位自身。

随着自驾车、仓库机器人和移动应用的兴起,即时定位和地图构建(SLAM)在现代社会中,将会被越来越普遍的应用。如果没有它,会发现机器人几乎不可能在一个人类的环境中运行。

下一步是什么呢?

现在的问题是,哪一个关键技术将成为机器人研究领域,下一个冉冉升起的新星。就像这四项技术,这无疑在其背后已经进行了很多的研究工作,并被充分证明能够应用到实际中。然而,还有数以百计与机器人相关的研究领域,并且消费者的世界可能是变化无常、难以预测的。

因此,我们将不得不等待和观望。

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