Purdue Üniversitesi profesörü Richard Voyles hassas interaktif drone teknolojisi hakkında konuşuyor WRC 2018
Lei Feng Net Not: Purdue Üniversitesi, Purdue Üniversitesi, Robotik Okulu'nun kurucusu ve lideri Richard Voyles, Mühendislik ve Teknoloji Okulu Onursal Profesörü ve Bilgisayar Bilgi Teknolojisi Okulu. Obama İdaresi Beyaz Saray Bilim ve Teknoloji Geliştirme Politika Geliştirme Ofisi'nde ve Virginia, Arlington'daki Ulusal Bilim Vakfı'nda çalışıyordu ve şu anda ABD Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı'nda robotik ve IoT projelerinin onay başkanı olarak görev yapıyor. Ulusal Robotik Programı, ABD Federal Uzay Ajansı yönergeleri, akıllı şehirler, inovasyon ve işgücü geliştirme ve fikri mülkiyet haklarının yapımına katılın.
Aşağıda Richard Voyles'ın 2018 Dünya Robot Konferansı'nda "Robotikte Hassas İHA'ların Uygulaması ve Nesnelerin İnterneti" temalı konuşmasının içeriği yer almaktadır.
Hassas etkileşimli dronlar nasıl anlaşılır? Kontrol perspektifinden, yani havada hassas kontrol, Yükseklik kontrolü, güç kontrolü ve kablosuz sensör ağı dahil.
IoT "Preborn": Kablosuz Sensör Ağı
Kablosuz sensör ağı, kablosuz iletişim tarafından oluşturulan çok sekmeli kendi kendini organize eden bir ağdır. Robotun oynadığı şey bir ağ sistemi değil, bir köprüdür, sensörleri ağ dünyasını ve fiziksel dünyayı birbirine bağlar. Analog dünyadan dijital dünyaya, robotlar kapalı bir döngü oluşturabilir. Laboratuvarda yaptığım işlerin çoğu geleneksel doğruluk veya kesinlik ile aynı değil.Böyle bir kesinliğe nasıl ulaşılacağını vurgulayacağım.Örneğin, hassas dronlar altı derecelik özgürlük sayesinde daha yüksek doğruluk elde edebilir.
Kablosuz sensör ağı, çekirdek teknolojiye ve düşük güç tüketimli, uzun süreli algılamaya odaklanan Nesnelerin İnternetinin öncülüdür. 1980'lerde ve 1990'larda temel endişe, düşük güç tüketimi ve erken "bulut" kavramı olan geçici bir ağdan bilgilerin nasıl girileceğiydi. Pek çok insan, kendi kendini organize eden ağların oluşumu ve sensör verilerinin çok sekmeli yönlendirilmesinden endişe duymaktadır. Şimdi kablosuz sensör ağlarının birçok uygulama örneği var. Örneğin, okyanus izleme uygulamasında, birden fazla sensörü koordine ettik. Tuzluluk izleme için sensörler ve su aktivitesi izleme için sensörler var. Örnekleme süresi saat veya gündür. Ancak bu sistemin geri bildirim bağlantısı yok ve şu anda sistem iklim değişikliğini izlemek için kullanılıyor.
Akıllı ev konseptinde sadece çevreyi değerlendirmek değil, çevreye olan etkisini de göz önünde bulundurmaktır. Sıklıkla bahsettiğimiz uygulama alanına, laboratuvarda birkaç yıl geçirdiğimiz "Akıllı Tupperware" gibi siber-fiziksel sistem denir. Burası Tupperware ile ortak yaptığımız akıllı bir mutfak aslında bu mutfağı akıllı bir robot olarak düşünebilirsiniz. Sensör ağı aracılığıyla temel olarak düşük güç tüketimi, uzun kullanım ömrü ve yiyecek kategorisi ve miktar algılama gerçekleştirir. Tüm insan faaliyetlerini yapmıyoruz, mutfakta yemek hazırlamaya odaklanıyoruz.
Mikro düğümler ve deforme olmuş otobüsler ağ yinelemesini getirir
Akıllı mutfaklar, yemek ve öğle yemeği planlamak için insanlara ihtiyaç duyar. Kullanıcıları, özellikle de bu bağlantıya kullanıcı deneyimini nasıl dahil edeceğimizi sürekli olarak ele alacağız. Robotlar sadece algılamayı ve düşünmeyi yapar.İnsanlar ve akıllı buzdolapları arasındaki etkileşim sayesinde akıllı buzdolabı diğer cihazlara bağlanır ve ardından insanlara buzdolabında depolanan gıdalar hakkında bilgi verir.Bu şekilde geliştirdiğimiz bazı projelerin kontrole dayanması gerekir. Mimari. Kablosuz sensörlerin birçok düğüme sahip olduğunu biliyoruz. Pennsylvania Üniversitesi ile mikro düğümler yapmak için işbirliği yaptık. Bu mikro düğümler, kapalı döngü kontrolünü gerçekleştirebilen kablosuz bir sensör ağı oluşturmak için diğer makro düğümlerle birleştirildi.
Geliştirdiğimiz bir diğer ilişkili ürüne deforme olabilen veri yolu adı verilir ve bu esas olarak çeşitli sensörlere ve sürücülere uyum sağlamak içindir. Konvansiyonel veriyolundan farklı olarak deforme olmuş veriyolunu standart bir ürün olarak piyasaya sürdük.Geleneksel veriyolu sensör verilerini topladığında bu bir süreçtir: önce sensör ve CPU'nun iletişim kurması beklenir, ardından diğer içerikler yerleştirilir ve veriyolunun iletişimi algılamayı gerçekleştirmek için kullanılır. Özellikleri. Bu geleneksel veri yolu yapısında, sensörün bir miktar bilgi dönüşümü gerçekleştirebileceğini umuyoruz ve ayrıca CPU'nun biraz düşünmesini umuyoruz. Deformasyon veriyolunda, transformatörümüz, sensörü daha etkili bir şekilde deforme etmek için bu cihaz tabanlı sinyalleri kullanarak tüm veri yolunda hareket edecektir. Bunlar arasında, otobüsün topolojik yapısı tamamen yeni değildir, ancak çok kutuplu bir paralel veri yolu yapısıdır.
Yüksek performanslı düğümler, yeniden programlama işlevlerine sahip ve kendi kendini uyarlayan yazılım olan makro düğümler ve mikro düğümler üretir.Bu sistemlere yardımcı olmak için veri yolundaki mimariyi kullanırız. Örneğin, drone ve robotların değişen ortamlara uyum sağlaması gerekiyor ve yazılım mühendislerinin işini kolaylaştırmak için değişen ortamlara uyum sağlayabilen bazı sistemler tasarlanabiliyor. Bu öğeler daha önce bahsettiğimiz ağa nasıl bağlanır? Ağımızda sadece hesaplama düğümleri değil, aynı zamanda sensör düğümleri, düşünme düğümleri ve sürüş düğümleri de vardır. Örneğin, hassas dronlar fiziksel dünya ile ağ dünyası arasındaki köprüdür. Sürücü ağı kontrol eder ve sensörler gerçek dünyayı yönlendirmek için bağlanır. Akıllı ev, gerçek tıbbi robot sistemini sürüyor. Bu, Nesnelerin İnterneti teknolojisini içerir, bu nedenle geleneksel kablosuz sensör ağından biraz farklıdır.
Düğümlü çok sayıda sensörden bahsettik, esas olarak bazı kurtarma senaryolarında kullanılan bir paletli robot geliştirdik. Sürünen robotumuz çok küçüktür, arama ve kurtarma yapabilir, enkazda gömülü hayatta kalanları bulabilir. MOTHERSHIP robotunu da geliştirdik.Temel araştırma ve sistem entegrasyonuna ek olarak, laboratuvarımız ayrıca gerçekten pratik bir robot yapabilmemiz için işlevleri nasıl algılayıp düşüneceğimize ve entegre edeceğimize de dikkat ediyor.
Yüksek Hassasiyetli Etkileşimli İHA Araştırması
Yüksek hassasiyetli etkileşimli bir drone tam olarak neye benzemelidir? Bu çok eski bir örnek, esas olarak ağır cisimleri hareket ettirebilen, havadan operasyon ve hareket gerçekleştiren bir sistemdir. Buradaki odak noktası bu grup insandır Yukarıdaki resimde görülen insansız hava aracı, aslında yerçekimi telafisi yapan ve aynı zamanda çok hassas ayarlamalar ve montajlar yapan insanlı bir uçaktır. Tabii ki, dikkate alınan sadece X ekseni ve Y ekseni değil, aynı zamanda çok boyutlu kontrol. Son zamanlarda, herkes altı derece özgürlük sağlayan dronlar olan altı rotorlu insansız hava araçları üzerinde çalışıyor. Altı rotorlu dronlar daha hassas güç kontrolüne sahip.
Bu, insansız hava araçları alanında yaptığımız ilk çalışmaların bir kısmı.Gördüğünüz gibi, farklı serbestlik derecelerine dönebildiği için, farklı yönlerde de kuvvet uygulayabilir. Çünkü çevredeki çevre ile kesin etkileşim çok önemlidir, yani sanal dünyadaki bilgiler gerçek eylemlere dönüştürülür.Bu rotorlar, havada kullanıldıklarında kesinlikle yerdeki kadar doğru değildir. Mavi eğri ideal eğridir.Torku ölçmek için kullanılır ve dikkate alınması gereken mukavemet ve yükseklik Kırmızı eğri, özel kullanımın verimliliğidir.
Fiziksel dünya ile bu şekilde etkileşime giriyoruz ve çeşitli alanlara uygulanabilir. Belirli uygulamalarda, çok rotorlu İHA'lar için çok önemli olan, farklı yüksekliklerde farklı çalışma doğruluğu elde etmek için özel konfigürasyon daha da optimize edilmelidir. Uçağı optimize etmek için, dronun kendisi daha doğru olmalıdır. Geçmişte Tarım Bakanlığı ile iş birliği yaptık.Son birkaç on yılda nükleer santraller için İHA'ların geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar yapıyoruz.Askeri sahada bazı teknolojiler uygulanıyor ve bazı tesisler yok ve şimdi yok edilmesi gerekiyor.İnsan hasarını azaltmak için insansız araçlar kullanılabilir. Makine, nükleer kirliliği ve insanların yaklaşamayacağı veya dokunamayacağı diğer yerleri yürütmek için insanların yerini alıyor.
Dronun performansını daha iyi bir performans elde etmek için ayarlamak amacıyla, deneyler aracılığıyla farklı konfigürasyonlarda farklı etkiler görebileceğimizi umuyoruz, bu nedenle bu resim aslında bizim testimizin sonucudur. Bakalım nasıl yapabiliriz Konfigürasyonu daha da optimize edilmiştir. Ayrıca, tüketici ürünleri alanında daha iyi sonuçlara nasıl ulaşılacağı gibi, bu drone'ların daha hassas kontrolünü sağlamak için drone'ların nasıl daha iyi prototip haline getirileceğini incelemek için ortaklarımızla bazı çalışmalar yaptık. Aslında, optimizasyondan sonraki performans gerçekten daha iyi, hangi yönden olursa olsun öncekinden daha iyi.
Bu, bazı yeni problemler, bazı teknik detaylar getirecektir, örneğin, dronun rotorunun dönmesini istiyorsanız, bir yandan kolu dikey olarak döndürmeniz ve ayrıca paralel içe doğru dönüşü düşünmeniz gerekir. Bu sabit kanatlı bir İHA'ya çok benzer.Bazı kanatlar paralel kanattır ve bazı kanatlar eğimli kanatlardır.Bu tür eğimli kanatların uçuş üzerinde özel bir etkisi olacaktır.Burada yürürlükteki en iyi etkiyi elde etmek için onları optimize ediyoruz. . Hangi yönden döndürülürse döndürülsün, en iyi ayarı yapmalıyız.Aerodinamiğin etkisi düşünüldüğünde, küçük bir ayarlama daha hızlı hareket edebilir. Aslında, bu yukarı çapraz etki, dört rotorlu bir İHA bile, gerçek uçuş hızında% 20'lik bir hataya sahip olabilir.
İnsanların bunu kendi başlarına yapmak zorunda kalmaması için neden bu alanlarda nükleer atıkların ayrılması gibi sensör ağ teknolojisini uyguluyoruz? ABD Enerji Bakanlığı, çok sayıda nükleer atık içeren ve aynı zamanda çok derin bir kuyuya sahip, yaklaşık 600 metre derinliğinde bir atık izolasyon deney sahasına ve Plymouth'ta yeraltındaki kirli gazları çeken bir gaz difüzyon alanına sahiptir. Elbette bazı düşük yoğunluklu gazlar vardır ve bu gazların difüzyonunun sınırlı bir aralıkla sınırlı olacağı umulmaktadır. Bu tür bir difüzyon alanı yaklaşık 1 mil uzunluğundadır, ancak tüm yerleri bir drone ile kaplayamayız çünkü ancak ön çalışma yapıldıktan sonra resmi olarak çıkarılabilen bazı kalıntı örneklerini toplamak gerekebilir.
Seçilmiş röportaj: robotik endüstrisinde teknolojik gelişme ve pazar dönüşümü
Leifeng.com editörü, konferansta Profesör Richard Voyles ile röportaj yaptı.Richard Voyles, robotik geliştirme ve piyasa dönüşümü ile ilgili temel konular hakkında kendi fikirlerini verdi.
-
Robotik endüstrisinin gelişimi ve temel teknolojileri ve Çin üzerindeki etkisi hakkında ne düşünüyorsunuz?
Richard Voyles: Geçmişte robotikteki gelişmeler daha çok donanım ve ekipmana odaklandı. Şimdi yeni bir robotik çağına giriyoruz, yazılım ve bilginin yönlendirdiği bir robotik çağına giriyoruz . Bu aynı zamanda yeni dönemde robot teknolojisi için de önemli bir temel oluşturacak, böyle bir dönüşümde Çin ve diğer ülkeler de bundan etkilenecek.
Çinin robotik şirketlerinin çoğu da dahil olmak üzere Çinin robotik endüstrisi de böyle bir dönüşümden geçiyor. Donanımdan yazılıma ve bilgiye ve yapay zekaya merkez olarak büyük bir trend değişikliği, Çin'in robotik endüstrisinin gelişiminde ana akım bir trend haline gelecektir.
Böyle bir değişiklik aynı zamanda işletmeler arasındaki işbirliğini daha acil hale getirdi ve işletmeler arasında giderek daha fazla işbirliğini teşvik etti. 1980'lerden ve 1990'lardan bu yana, işletmeler arasındaki artan işbirliği eğilimi, Çin'in Endüstride bir paradigma değişimi gerçekleşti ve bu değişim geçmişte eğitim gibi nispeten düşük bir seviyeden daha yüksek bir ekosistem seviyesine doğru gelişti. Bu, aynı zamanda yavaş yavaş sızan yazılım ve bilgi teknolojisi endüstrilerinin geliştirilmesi gibi diğer endüstrileri de içerir.
Bu tür bir yazılım bilgi teknolojisinin kademeli olarak nüfuz etmesi, robotik teknolojisinin daha da gelişmesini teşvik eder, bu nedenle bu, iki yönlü bir geri bildirim sarmal sürecidir.
-
Gelecekte robotların geliştirilmesinde yazılım veya malzemelerden daha fazla etkilenecek mi, robot geliştirmenin geleceği nasıl olacak?
Richard Voyles: Şu anda, yazılımın robotik endüstrisi üzerindeki etkisi aslında herkesin sıkça gördüğü bir konu ... Sonuçta endüstriyel çağdaydık ama çağımız sürekli gelişiyor Şimdi yavaş yavaş bilgi çağına girdik ve gelecekte yazılım çağına gireceğiz. .
Malzemeler açısından da bulduk Malzemeler giderek daha akıllı hale geliyor Şimdilerde sıkça tartışılan çok işlevli malzemeler gibi gelecekte de bilgi toplama çağının çok önemli bir organik parçası haline geleceklerine inanıyorum ya da bunlara robotik malzemeler diyoruz Bu tür malzemeler öz algıyı, düşünceyi ve eylemi gerçekleştirebilir. . Örneğin biyolojik sistemlerde insan vücudundaki bilgi ve verilerimizin sözde malzeme ve donanımımızla aslında çok net bir sınırı yoktur.Beynimizdeki nöronlar beyinde ve tüm vücut hücrelerinde dağılır. Bilgi toplanabilir.Bu algıyla elde ettiğimiz bilgiler de insan vücudumuzla ve çeşitli dokularla yakından bağlantılıdır ve ayrılamaz.Biz buna bilgi işleme süreci veya yazılım diyoruz. Biyolojik sistemlerde, yazılım ve donanım arasındaki ayrım nispeten belirsizdir.
Bana göre, insanların nesneleri nesnel olarak var olan fiziksel dünyada kullanabilmeleri, aynı zamanda insanların eninde sonunda ana akım bir tür olarak çoğalıp büyüyebilmelerinin ve nihayet tüm gezegene hakim olabilmelerinin temel nedenidir. Bilgi toplamanın yeni çağda giderek daha önemli bir rol oynayacağına inanıyorum. Geçmişte robotik gelişiminde donanımın rolüne büyük önem verirdik.Bu aynı zamanda teknolojik rekabetimizde sıklıkla dikkat ettiğimiz bir faktördür.Aslında gerçekten en çok dikkat etmemiz gereken faktör bilginin kendisi, araçlar ya da yukarıda belirtilenler olduğunu düşünüyorum. Bazı donanımlar için, yalnızca bilgileri ayrıştırmamıza yardımcı olan bir araç oldukları söylenebilir.
Örneğin, kendi laboratuvarımda, en son 3B yazıcıya sahibiz.Bu 3B yazıcıyı sadece bazı yapısal maddeleri yazdırmak için değil, aynı zamanda uzaktan algılama hesaplamaları ve otomatik fonksiyonları gerçekleştirmek için de kullanıyoruz. Donanım ve yazılımın organik olarak birleştirilebileceğini ve bu organik kombinasyonun gelecekteki 3D yazıcı teknolojisi gelişiminin ana akımı haline geleceğini umuyoruz. Geleneksel 3D yazıcı yalnızca donanıma dikkat eder.
-
Günümüzde tüketici robotlarının teknik darboğazı nerede? Artık uygulama odaklı robotlar tüketici odaklı robotlara geçiyor, bu konu hakkında ne düşünüyorsunuz?
Richard Voyles: Şu anda bir dönüşüm geçiriyoruz ve gelecekteki yön, insan-makine arayüzü. Robot 1.0 çağında, bir zamanlar tartıştığımız şey ışıkları kapalı bir fabrika konseptiydi.Bu atölyede robotlar tüm işlerden sorumlu ve insanlar sahada değil, sadece işletme ve bakımdan sorumlu.
Robot 1.0 çağında, aslında ilgilendiğimiz bu alanlardaki en iyi gelişme, araba montajı gibi nispeten küçük alanlardadır. Işıklandırma fabrikası aslında sadece araba montajı gibi küçük alanlarda iyi gelişiyor. Çoğu otomobil parçası için, üretimi robotlar tarafından yapılmaz, bu nedenle yalnızca çok küçük bir pazarda nispeten aktiftir. Bence biz Az önce bahsedilen teknik darboğazı çözmek için en önemli şey, insanların en iyi yaptıklarını yapmalarına izin vermek ve makinenin en iyi yaptığı şeyi yapmasına izin vermektir. .
Birbirini tamamlamak ve insan-makine işbirliğini tam olarak gerçekleştirmek için ikisinin avantajlarından tam olarak yararlanın. Bunun robotik endüstrisinin gelecekteki gelişimi için en elverişli olduğuna inanıyorum.
