Parte E - Robótica móvel e distribuída


Visão geral

Parte E. Robótica Móvel começou como um domínio de investigação por direito próprio no final dos anos 1960 com o projeto no SRI Shakey. O estudo seminal de NJ Nilsson "um autômato móvel: Uma Aplicação de Inteligência Artificial Técnicas" no IJCAI 1969, já abordou a percepção, mapeamento, planejamento de movimento, ea noção de arquitetura de controle. Essas questões, de facto estar no centro de pesquisa de robótica móvel para as décadas seguintes. A década de 1980 explodiu com projetos de robôs móveis, e logo que era necessário para lidar com a realidade do mundo físico, os problemas surgiram indicações de que a investigação promovida romance, na verdade, afastando-se o conceito original em que o robô foi apenas uma aplicação de técnicas de IA Esta parte aborda todas as questões que, juntos, são necessárias para criar e controlar um robô móvel, exceto para o desenho mecânico em si.
    Sensoriamento, como tal, é o assunto da parte C, mas a utilização de sensores para o mapeamento do ambiente e da localização do robô, central para a navegação de robôs móveis, são desenvolvidas nesta parte do Caps. 36 e 37, com ligações muito próximas com a teoria de estimação (Parte A, cap. 4). Várias questões apresentadas nos fundamertos (Parte A) são revisitadas nesta parte e inserido no contexto e as especificidades de robôs móveis, tais como controle de movimento (cap. 6, Parte A, Cap. 34. Nesta parte). Planejamento de movimento é abordada na Parte A, cap. 5, enquanto que os problemas específicos do planejamento de movimento e evitar obstáculos são objecto de Chap. 35. Um robô móvel é um sistema de integração de sensores, tomada de decisão e ação. Por conseguinte, controlar questões de arquitetura foram muito desenvolvidas em robótica móvel através da robótica, muitas vezes levantando polêmica. Capítulo 38, com foco em sistemas baseados em comportamento, provavelmente deve ser lido tendo em mente Chap. 8 (Parte A) em arquiteturas de sistemas robóticos e programação, e cap. 9 (Parte A) em AI raciocínio e métodos de aprendizagem
para a robótica.
    O que acontece quando vários robôs móveis se reúnem? Como o comportamento coletivo faz surgir e como ela pode ser controlada? Estas questões surgiram muito cedo. As respostas são desenvolvidas no Caps. 39, 40 e 41.
    Com o desenvolvimento de robôs móveis, as questões de controle tornaram-se uma grande preocupação quando pareceram necessarias para conseguir movimento suave e eficaz para seguir trajetórias determinadas. Além disso, o desenho da estrutura de locomoção de robôs com rodas foi muitas vezes semelhante ao de um carro, i.e., sem vínculos. Cinemática e controle, que eram essencialmente estudados em manipuladores, entrou no campo da robótica móvel. As técnicas para controle de direção, utilizando principalmente o controle de feedback e teoria de controle linear são apresentados no capítulo 34.
     O capítulo 35 trata do planejamento do movimento a partir do ponto de vista da robótica móvel. Neste contexto, não holonômica constrangimentos cinemáticos apareceu como uma grande dificuldade e geometria diferencial como um instrumento importante para atingir os movimentos calculados pelos planejadores movimento clássico. Outra diferença de planejamento do movimento clássico abordado aqui está a negociar os obstáculos desconhecidos ou móveis em ambientes incertos, o que levou ao desenvolvimento de abordagens usando sensor baseado em movimento.
    A navegação de robôs móveis exige a construção de mapas do ambiente. A primeira questão abordada no capítulo 36 é, portanto: que representações são as mais adequadas, como, por exemplo, que a ONU mesmo terreno, a própria noção de obstáculo tem um significado diferente do que dentro de casa? E outra questão é: como as incertezas de sensoriamento devem ser tratadas? Além disso, robôs móveis precisa mapear seu ambiente de forma incremental, ao mover-se nele. Daí representações parciais, construídos a partir de posições diferentes, precisam ser fundidas em conjunto para construir um mapa coerente. Isto exige que o robô para conhecer esses lugares, que só são definidas com respeito ao meio ambiente próprio mapa. Daí a Localização e mapeamento deve ser realizado em simultâneo, e no capítulo 37 contém um resumo das técnicas para resolver este problema SLAM.
     Meados dos anos 1980 foi um período muito rico para a robótica móvel. É então que três temas principais foram os primeiros destinatários: SLAM, nonholonomy e arquitetura de controle turas. Provavelmente uma das controvérsias mais interessantes na área foi levantada por uma arquitectura Rodney Brooks 'subsunção que, ao eliminar os componentes da arquitetura deliberativa, tornou-se o paradigma de comportamento baseado em robôs. Capítulo 38 discute os conceitos de arquitetura.
    Esta parte inclui três capítulos distribuídos em robótica. Interação entre múltiplos robôs móveis para a realização de uma missão comum ou de coordenação, através da comunicação direta ou indireta, ou mesmo nenhuma comunicação de todo, os sistemas de robô compostos de algumas máquinas ou grandes enxames com comportamentos emergentes, e os algoritmos subjacentes são descritos no capítulo 40 . Nesse capítulo, cada robô tem a sua própria capacidade e comportamento individual. Podemos projetar robôs a partir de outros robôs? Robôs pode reconfigurar seu próprio corpo? Robôs podem se replicar? Capítulo 39 trata dos robôs modulares, i.e., robôs construídos a partir de peças intercambiáveis, que podem se reconfigurar de acordo com a tarefa, o movimento ou a situação.
     Finalmente, com o desenvolvimento da miniaturização e da comunicação sem fio, a própria noção de robôs distribuídos tomou outra dimensão. Robôs podem ser espalhados em toda parte e tornar-se generalizada. Estes novos problemas são o tema do capítulo 41, que conclui essa parte.
    Assim que a tecnologia permitiu o projeto a um custo acessível de robôs integra dos, a decisão de detecção e de movimento e, como resultados de pesquisas se tornaram disponíveis, aplicações potenciais em todos os domínios se tornou uma questão séria investigação em vários projetos, como será descrito na parte F.