Swarm Robotics'in Temel Prensipleri

Swarm robotları, otomatik olarak nasıl düşündüğümüz bir paradigma değişikliğini temsil ediyor. Tek bir, son derece yetenekli bir robot karmaşık bir görev yerine, bu alan yerel etkileşimler yoluyla işbirliği yapan fiziksel basit ajanlar gruplarına odaklanıyor. temel konsept doğrudan eusosyal böceklerden oluşuyor: bir koloni, bir foreman olmadan sofistike bir yuva ve gıda, ve bir bataklık görevi yerine, üç stantajlı oylama sürecinden itibaren yeni bir hiyerarşik bir şekilde ortaya çıkıyor.

Bu sistemler sıkı bir şekilde merkezi olmayan bir kontrol modeli altında çalışır. Tek bir birim küresel bir plan tutar; bunun yerine, her robot, yakın çevre ve komşu robotların durumuna göre karar verir.Bu yaklaşım büyük ölçekli endüstriyel operasyonlar için son derece arzu edilen birkaç özelliktir. Sistem, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte tekrarlanabilir [Döneticileri kontrol etmek için)

Bu ilkelerin ötesinde, batak robotların mühendisliği genellikle standart bağlantılarla ilgili olarak dikkatli bir şekilde dikkate alınmalıdır.Aksiyel devreler için her robotun veya servo motorların sabit devreleri kullanarak sabit olmayan sistemlere ihtiyacı vardır.

Multi-Robot Sistemlerinden Swarm Robotics Differs Nasıl

Lale robotları genel multi-robot sistemleri ile karıştırmak yaygındır, ancak ayrım benim için kritiktir, aksine, on binlerce ajandayı elde eden merkezi bir plancıya sahiptir.[0]homogeneity[Döneticiler için çalışır, 5 ila 10, kontrollü bir ortamda, yani robotiktir.

Büyük ölçekli mechatronic operasyonlarında, bu fark doğrudan ekonomik fizibiliteye çevirmektedir. 500 depolama robotları için merkezileştirilmiş bir sistem muazzam bant genişliği ve tek bir başarısızlık noktası gerektirecektir. Bluetooth Low Energy veya kızılötesi gibi basit kablosuz protokolleri kullanarak ve küçük ölçekli mikro kontrol kuralları ile kararlar yaparak, genellikle yüksek çözünürlükteki bilgisayar uygulamaları için mükemmel bir şekilde azaltılabilir.For mechatronic tasarımcıları için zorlayıcılar için zorlayıcılar için zor geçişler yapmak için zor bir şekilde çalışır.

Bir başka önemli ayrımı şöyledir:0) Görünüşe göre sağlamlık[Dönetici: 0). Çok-robot sisteminde, merkezi planlayıcının başarısızlığı felakettir.Yerel başarısızlıklara dayanabilen robotların tasarımında kritik değildir; bir sürü sensör veya sıkışıklık görevinden dolayı kendini terk edebilir.Bu özellik, özellikle de tehlikeli ortamlarda felaket yanıtı veya nükleer demasyon gibi değerlidir, robotun attrisyonda olduğu gibi, yerel başarısızlıklara dayanabilen tasarım robotları da gerektirir.

Swarm Mechatronics için enabling Technologies for Swarm Mechatronics

Endüstriyel ayarlardaki swarm robotlarının viability, birçok teknolojide çok ağır ilerlemelere bağlıdır. İlk, 03.D:0)miniaturized ve düşük maliyetli sensörler) önemli.Her robotun yakın dedektörlerine ihtiyacı var, sabit ölçüm birimlerine ve genellikle rudimentary vizyonuna sahip olması gereken her şey, yüzlerce mikro-elektromechanical sistemlere (MEMS) kadar otomatik olarak ağ oluşturma iznine izin vermek için yeterli olacaktır.

Üçüncü olarak, CUMH:0) Bilgisayar ve düşük enerji mikroişlemciler[Dönetici:0) Kurultay karar verme işlemine izin veren bir sistemdir.Bir ARM Cortex-M4 veya benzer mikro kontroller, minimum enerji tüketebilirken temel batak algoritmaları ve sensör füzyonu yapabilirler. Dördüncü, [[Döneticileri:2).

[FONT:0]Localization[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Üretim ve Assembly Hatları Uygulamaları

Üretim belki de benim için en olgun alandır. Geleneksel montaj hatları sabit iş istasyonları ve sert konveyörler ile tek bir ürünün kitlesel üretimi için tasarlanmıştır. Swarm robotikler, kalite kontrol konseptini tanıtmaktadır - ve montaj sıralarının bir filosunun yeniden şekillendirilmesi halinde, birden fazla robotun küçük bir alt setini gerçekleştirebileceği bir şekilde yeniden sipariş edilebilir.

Bu esneklik, bir sonraki görev için hangi montaj işlemlerinin tamamlandığını gösteren bir robotun, bir robotun başarısız olduğu durumlarda, bu tür bir robotun nasıl işlediğini ve daha sonra iş yüklerinin ne kadar iyi bir şekilde yapıldığını gösteriyor.

Robotlar, yüksek tekrarlanabilirliğe sahip olan bir zorluktur. Bu, elektriksel ve vakumlama, yumuşak parmaklar veya manyetik pedler aracılığıyla elde edilebilir olan robotların çeşitli birimlerini dikkate almalarını gerektirir. Mechatronic tasarımcıları ve malzemeleri farklı olarak ele geçirebilmeleri gerekir - sadece şarj edici, yumuşak parmaklar veya manyetik pedler için.

Bir başka umut verici uygulama şu:0) ölçeklendirmede yeniden satıcı üretimi). Küçük 3D baskı robotlarının bir yığınla çalışabileceği, bir tekne hull veya bina bileşeni gibi, aynı anda baskı süresini azaltır ve baskı sistemlerini kullanarak şantiyede inşaata izin verir.Her robotun bir baskı başı, maddi tedarik ve iyi bir konum sistemi ile donatılmış olması gerekir.

Tarım Otomasyonu Scale at Scale

Tarım, domuz robotları ile mükemmel bir şekilde uyum sağlayan eşsiz zorluklar sunar. Alanlar çok büyük, yapılandırılmamış ve hava ve mevsimlerle değişebilir. Tek büyük bir traktör veya hasat makinesi aynı anda hassas gübreyi kullanarak, sadece hassas meyvelerin dolarına sahip gübre uygulayabilir.Bu yaklaşım, her biri mikro-task için uzmandır, sürekli olarak araziyi kaplayabilir.

Swarm yöntemleri aynı zamanda 370 inçlik bir işlemden (Dönetici) haberdardır. Hiçbir robot kritik değildir, bu yüzden swarms insan gözetimi olmadan gece boyunca çalışır ve aynı toplama robotları gruplarını, bilgisayar vizyonu ve yumuşak tutmaları ile birlikte bir araya getirerek, bu derin makineleri kullanarak alanları kontrol edebilir.

[FONT:0]Soil ve arazi uyumsuzluğu[Dönetici:0] [Dönetici:0) Bu, yüksek zeminli motorlarda kritik bir zorluktır. Robotlar en az IP65'in IP puanlarını gerektiren bir başka kısıtlamadır; Çiftlikte tipik 8 saat çalışma veya zararlı bir çalışma, dört tekerlekli sandalye ve hafif bir şekilde çalışır ve muhtemelen yüksek zeminli yüksek performanslı makinelerde veya bataryalar, bir şekilde yeniden şekillendirilen bir yaklaşımla yeniden yapılandırılır.

Tarım bataklıkları için ekonomik durum zorlayıcı. Birçok bölgede iş sıkıntısı, büyük makineler için uygun olmayan alanları otomatik olarak üreterek, küçük aile çiftliklerinin büyük bir tarımdan faydalanmasını sağlayan pahalı traktörler için ihtiyacı azaltır.

İnşaat ve Altyapı Bakım

İnşaat endüstrisi, tehlikeli, tekrarlanan görevler için batak robotların potansiyelini görmeye başlıyor veya insan mürettebatlarının ötesinde bir ölçek gerektirir. kablo depoları ile donatılmış bir tuğla duvarı inşa etmek zaten öngörülebilir ama iş yoğun bir süreçtir.Bir bolaying robotları, geçici yapılar inşa etmek veya eğimlere göre tuğlaları yeniden kurmak için karmaşık bir yapıya sahip olabilir.

Altyapı bakımı için, swarm robotları, belirli bir sensörle donatılmış, çatlakların bozulması ve onarım köprüleri, boru hatlarının sürekli olarak belirlenmesi için bir yol sunar.Bir hata robotu manyetik tekerleklerle tırmanmak, her robotun belirli bir sensörle donatılmış, her robotun bozulması, çatlakların bozulması ve görsel muayene için kapaklı olması gerekir.Bu yaklaşım, yüksek maliyetli bir şekilde yapılan bir uygulama için sürekli olarak planlanan bir uygulama.Bu yöntem, yüksek maliyetli bir şekilde yapılır.

İnşaat bataklığı içinde mechatronic atılımlarından biri, alt-milli metre ile pozisyon tuğlaları uygulamaktır:0) Hava kaydırakları ve interlokasyon mekanizmaları) için, duvarların inşa edilmesi gereken mortar veya yapıştırıcıyı hassas bir şekilde uygulamak ve diğer sabit binalarda, sabit olmayan arazilerde, taşlanmış resimlerle birlikte gezinme yapmak zorunda kalır.

Başka bir heyecan verici sınır:0)post-disaster inşaatı Bir deprem veya kasırgadan sonra, küçük robotlardaki swarms hızla hasarları değerlendirebilir, temiz enkaz ve erect geçici barınaklar ve küçük boyutları, her robotun ortak aletlerle güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar ve kısmi avlamalar bu kadar mükemmel bir şekilde uyumsuz iletişim kurma süresini azaltır.

Lojistik ve Depo Operasyonları

Modern lojistik merkezleri, batarm robotları için kanıtlanan zemindir. Amazon'un yerine getirilmesi merkezleri zaten binlerce özerk mobil robotu (AMRs), ancak mimarlık hala büyük ölçüde merkezileştirilmiştir. Sistem hızla ölçeklenince, Yeni robotlar bu toparlama 7 istasyona kadar uzanabilir ve yerel yol çatışmalarını akran-to-peer iletişim yoluyla pazarlık eder. Bu özellikle tatil dönemlerinde büyük ölçüde yüksek oranda avantajlıdır.

Bir swarm tabanlı depoda, her robotun küçük bir stoku taşır ve komşular tarafından yönetilemez.Buradaki esnek konveyör kemerlerini astar ve bir robotun bataryası düşük olduğunda, bağımsız olarak şarj istasyonuna gidin ve iş yüklerine ihtiyaç duymazlar.

[FONT:0]Path planlama ve çarpışma kaçınma [Dönetici depolamalarında [Dönetici engeli” algoritmaları veya potansiyel alan yöntemleri, küresel planlayıcıların yollara uydurduğu merkezi sistemlerden farklı olarak, swarm robotları, her iki robotun birbirini bloke etmesi için yerel algılar kullanması gerekir.

Başka bir yenilik alanı ise, depo kaydıraklarında enerji yönetimidir (Döneticileri 1 ). Robotlar, bir robotun kesintiye uğramasına neden olmadan döngüleri şarj etmelidir. merkezi olmayan bir yaklaşım, şarj etmek için düşük bataryalar ile ilgili bir teklif kullanır: Daha düşük şarj için robotlar, diğerleriyle temas noktaları veya teslimiyetle temasa geçmek için, bu güvenli bir şekilde sabit bir şekilde sabitlenmiş robotlar, doğru bir şekilde şarj etmek için gerekli olan ve doğru bir şekilde şarj etmek için uygun bir şekilde çalışır.

Büyük-Scale Mechatronic Systems için Avantajları

Swarm robotları, donanımın elde edilmesinin ötesinde doğrudan 200 robota yönelik bir avantaj sunuyor. [FONTT:0]Scalability), en çok alıntılanan faydadır. 20 robotun üretim hattı veya çiftliği, ekipman satın almanın ötesinde, merkezi olmayan kontrol algoritmalarının her bir ünitesinde yürütülmesinin ötesinde, bu nedenle koordinasyonun sabitlenme noktalarının 100 $ 'lık bir süre içinde sabit kalması anlamına gelir.

[FONT=0]Cost-t-tüzücüklik[Dönetici][Dönetici:0)Kost-aktiflik[Döneticilik[Döneticileri) genellikle tüketici sınıfıdır, çünkü swarm bir robotun IMU raporları bir imkansız pozisyona göre, komşularının verileri aşırı derecede düşük maliyetli bir şekilde şarj edilebilir bir şekilde yapılır.[Döneticiler için kullanılabilir.[Döneticiler için)

Bir diğer sık göz ardı edilen avantaj ise şöyledir: 0,3. siber saldırı altında çok az bozulma vardır). Merkezileştirilmiş bir sistem savunmasızdır: tek bir uzlaşma, güvenli bir boot, iletişim ve tam koruyucular gibi donanım seviyesindeki tüm güvenlik özelliklerini alabilir. Bu dayanıklılık, hem de rastgele başarısızlıklar ve hedefli saldırılar için cazip bir şekilde azaltılabilir, bulutlu bir bakım sistemi oluşturmak gibi kritik bir bakım için cazip su parkı bakımı için cazip bir şekilde tasarlanmıştır.

Overcoming Communication and Koordinasyon Challenges

Sözcülüğe rağmen, swarm robotları hafif ve orta ölçekli bir teknik zorlukla karşı karşıyadır. Örneğin, bir depo swarm diğer ekipmanlarla karşı karşıya kalmak için görünür bir ışık iletişimi (VLC) kullanabilir. Açık bir akışlı sistemde, robotlar LoRa ağlarını susuz olarak veya çarpmalara neden olan diskotuklamalar ve transistöryel koordinasyonu sağlar.

Koordinasyon verimliliği başka bir engeldir. Gelişen davranış genellikle basit kurallardan ortaya çıkar, ancak istenen küresel sonuç elde etmek için bu kuralların düzeltilmesi, sık sık sık kapsamlı simülasyon ve evrimsel algoritmaları gerektirdiği bir problemdir. Örneğin, itkissiz devreler için geri dönüşüm parametreleri[Döneticileri) ayarlandığında, bu tür bir makine öğrenimine olanak sağlayan bazı hataların çözümü için kullanılan bir sistemle bir araya getirilmesi gerekir.

[[DÜDÜ:0)Latency ve bant genişliği[Döneticiler) aynı zamanda, her robotun acil komşularına yaptığı gibi, yüksek hızda depo toplamada küçük bir paket bile, 10 milisaniye altında latlamalar tasarlamalıdır. Bu genellikle bir ticaret-dönüşüm protokolleri, iletişimin ihtiyaç duyduğu ve bilginin çok hassas bir şekilde işlenmesi gerekir.

Bir başka meydan okuma: 0, küresel bir saat olmadan senkronizasyonu (FLT:1) gerektirir. Birçok koordinasyon algoritmaları (örneğin, uçan veya kooperatif kaldırma gibi) hassas zaman zaman çizelgesi gerektirir. Swarm robotları, ağ zamanı protokolü kullanarak, kablosuz olarak senkronize edilebilir, ancak geri dönüş güncellemeler arasında bir araya getirerek, geri dönüş noktalarının her biri için düşük güç yükü, genel yükleme sistemi ile hıza ulaşır.

Yapay Zeka ve Dijital Twins'in Rolü

Yapay zeka, gömülü GPU'lar üzerinde çalışan veya tespit edilen katalizör olarak hareket eder.Birey robot seviyesinde, derin öğrenme sağlam algılama sağlar - nesnelere göre, okuma metin veya anormallik tespit etmek - bazı robotlar daha yavaş veya farklı araçlar olmadan optimal koordinasyon stratejileri keşfetmesine izin verir.

Eleştirel olarak, bu AI modelleri eğitilir ve sadece robotlar değil, çevre, iletişim latencies, sensör ve mekanik başarısızlıklar.Bu iki katlı robotun fiziksel donanıma dağıtmadan önce binlerce senaryo çalıştırabilir.

Domuz robotları ile ilgili trafiğe giden özel bir AI tekniği, QMIX ve MAPPO gibi algoritmaları aynı anda öğrenemeyen modeller ile ilgilidir.

Dijital ikizler ayrıca, [[0) Tahmin edici bakım[Dönetici:0) Bir swarm ölçeğinde bulunan bir sabitlemede.Her robotun gücünü izlemek, motor ısısı, vibjektör imzası ve iletişim hatası oranı, bir bileşen başarısız olduğunda, robotun belirli tasarım seçeneklerine geri dönmelerini veya binlerce kullanıcının tekrar elde ettiği hataların tekrar tekrar tekrarlanmasını tavsiye eder.

Güvenlik, Standartlar ve İnsan-Swarm Interaction

Mobil robotların yerlerine dair ipuçları, insanlar tarafından paylaşılan, titiz güvenlik mühendisliği talep ediyor. Kafeter endüstriyel robotlardan farklı olarak, swarm robotları özgürce hareket eder ve bağımsız kararlar vermelidir. Mechatronic sistemleri birden çok güvenlik engeli içerir[Dönetici düzeyinde, her robot, bir insan tanımlanmış bir bölgeye girdiğinde sabitlenebilir veya yavaşlayabilir.

ISO gibi standartlar işbirliğine dayalı robot bataklıkları için kılavuzlar geliştiriyor, ancak düzenleyici manzara bir bütün olarak kabul edilmeli veya tek bir lider için düşünülemez bir robotun (ISO 10218, ISO 13849) bir tablet ve bir insan etkileşiminin bir başka aktif araştırma alanı olması için bir görevin belirlenmesi gerekir.

[FONT:0]Functional güvenlik[Dönetici seviyesindeki 8DÜDÜDÜSTR:0) Sistem seviyesindeki tek bir başarısızlık noktası tehlikeli harekete yol açmaz.Bir boksajda, bu, robotun kontrol kazaları için komşularla temasını kaybetmesi anlamına gelir (örneğin, düşük güvenli bir şekilde radyo bağlantı gibi) İletişim kaybı da mükemmel bir şekilde ele alınmalıdır: Robotlar, güçten korunmaya ve kontrol etmelerine izin vermeleri gerekir.

Bir insan-savaş etkileşiminin bir başka yönü de, niyetlerini işaret eden bir özelliktir: 0.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S

Vaka Çalışmaları: Real-World Deployments

Birkaç öncü proje, operasyonel alanlara yönelik laboratuvar banklarından gelen swarm robotları taşıdı.Anwerp Limanında, küçük teknelerin batması ve yok edilmesi için test edildi.Her tekne bir kayakçı ve çevreleme algoritması kullanıyor ve rüzgar ve mevcut değişim için adapte oldu. Mekanik tasarım, oyuncak robotları kullanarak ve düşük hacimli bir tedavi alanlarının üçte biri pil hayatını en iyi şekilde uyguluyor.

Üretimde, Airbus, metal flexing için sert bir mekatronik çözüm için ayak uydurdu ve aynı anda pervane robotlarını delmeye ve pervane etmeye, kablolama sistemlerini ve yerel kuvvet geri yüklemesini kullanarak deneyerek deneyerek, küçük robotların hassas bir mühendislik meydan okumasına bağlı olarak tüm bu vaka çalışmalarından birilerini aynı anda aydınlatmak için hızla ilerliyor.[0]

Başka bir önemli örnek, arsa sistemleri (şimdi Amazon Robotics) yaklaşımı, gerçek bir bataklık ile iletişim kurmaktan daha merkezi bir şekilde merkezileşmiştir. Ancak, yeni lojistik sağlayıcıların tamamen merkezi olmayan modelleri kabul eder. Örneğin, başlangıçtaki [[QUA3SwarmFarm Robotics) Avustralya'da, bu fomluların ve gerçek bilgisayarların bir araya gelmesiyle bağlantılı küçük otonom spreyler filosunu dağıtır.

[FONT:0]Inspection swarms[DDDK:1] de ticari olarak mevcut hale geliyor. Örneğin, şirket ).Skycatch) İnşaat site izleme için drone swarms kullanıyor, bu zorluklara rağmen, inşaat ve endüstriler aynı ilkelerin zemin tabanlı denetim için geçerli olduğunu gösteriyor.

Future Path and Long-Term Influence

İleriye baktığımızda, swarm robotları, yüksek ölçekli mechatronic operasyonlarının yeniden tanımlanması için diğer megalitlerle giderek daha fazla bir araya gelecekler. ”Qge AI hızlandırıcıları ile birlikte inşa edilmiş:0) 5G ve 6G ağları her robotun düşük maliyetli iletişimde, gerçek zamanlı nesne algılamasını ve bir şekilde tasarlanmış bir planla yeniden tasarlayabilmelerini sağlayacaktır.

Daha uzun bir ufukta, [[0)soft robotları , çalışsalar da, meyve veya yeniden kullanılabilir atıklar gibi, hafif uyumluluk mekanizmaları ile, [Döneticileri [Döneticileri], elektriksel robotların güneş enerjisi için kesintiye uğramasına izin verecek, ancak birlikte çalışırken, küresel olarak daha küçük bir bilgisayar kontrol sistemlerinin daha iyi bir şekilde entegre edilmesi ve daha verimli bir şekilde entegre edilmesi için daha düşük karbon ayak izi.

[FONT:0]Swarm-insan simbiosis[DÜT:1], işçileri değiştirmek yerine, yaralanabilir cihazların geri dönüşümleri insan yeteneklerinin geliştirilmesini sağlayacaktır. Örneğin, bir inşaat işçisi, insan-makinist arayüzlerle iletişim kurmasını gerektiren bir eski iskelet sistemi giyebilir, tıbbi tasarım ve güvenlik sertifikalarının belirlenmesini gerektirecektir.

Son olarak, uzay araştırmaları veya derin deniz madenciliği gibi uzun vadeli görevleri devrime uğratabilir.Bir sürü robotun yerel olarak mevcut malzemeleri zamanla geliştirmesi, bu yığınlama zorluklarının geliştirilmesi ve bireysel robot seviyesindeki üretim süreçlerinin tamamen iyileştirilmesi gibi.Örneğin, 3D yazıcılar ile robotlar, her biri için yerel olarak kullanılabilir parçaları üretebiliyor, kollektiflerin kapasitelerini artırmak için gerekli olan şeyleri artırmak için gerekli olan adımları atabilir.