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【前沿】自動駁船?馬薩諸塞理工學院的水上機器人!

時間:2019-06-12 來源:機器人在線

通常,自主船只只是通過運河來運輸貨物和人的。而馬薩諸塞理工學院的研究人員給了駁船們新的能力,使他們的機器人船只艦隊能夠把目標和鎖定在另一個目標上。


在阿姆斯特丹的一個四分之一的面積是水,有165條管道繞著商城街。多年前,麻省理工學院和阿姆斯特丹高級大都市解決方案研究所(AMS研究所)就“Roboat”項目進行了培訓。目的是建立一條自主機器人船只的艦隊——長方形船只,配備傳感器、微型控制器、全球定位系統模塊、攝像機和其他硬件——這將是城市商業街的水上智能移動機器人提供的一條機械橋梁。



一個項目的目標是建立一個提供水上需求運輸的機器人單位。另一個目標是利用機器人單位自動形成“POP-Up”結構,如足橋、性能階段或甚至食品市場。然后,結構可以自動地分離,并對不同活動的目標結構進行改革。


此外,機器人單位可作為敏捷傳感器在城市基礎設施上收集數據,以及空氣和水質量等其他方面的數據。


在2016年,麻省理工學院的研究人員測試了一種機器人原型,在阿姆斯特丹的鴨子周圍巡邏,向前移動,向后移動,并沿著一條預先設計的路徑延伸。去年,研究人員優秀的設計降低了成本,還給機器人原型裝備了先進的軌跡跟蹤算法。


在國際機器人和自動化會議(ICRA)上提交的一份論文中,研究人員描述了機器人單位,該單位現在能夠識別并連接到碼頭站。


控制算法引導機器人到目標,在目標上,機器人自動連接到一個定制的毫米精密拉伸機制。再者,機器人的通告如果錯過了連接,退后,再試一次。


“在阿姆斯特丹,canals曾經被用于運輸,其他的東西現在被用于運輸。他們現在還有不少缺點,比如,噪音和污染——城市管理者希望canals能擁有更多的功能性。”路易斯·馬泰奧斯說


每個機器人都配備有沖洗機械,包括球和套筒部件,在前額、后面和側面。球組分是一種羽毛球,圓錐形狀,橡膠體與金屬球在末端。套筒組分是一個寬的通道,它將球組分引導到一個接收器。


在信道內,激光束動作如同一個安全系統,當球在接收器中交叉時檢測。這激活了一個三支手臂的機械,該機械環繞著球,并捕捉球,同時向兩個機器人發出反饋信號,使連接完成。


在軟件方面,機器人依靠定制的計算機視覺和控制技術運行。每艘機器人都有激光雷達系統和照相機,因此它們可以在運河周圍點對點地自主移動。每個擴展底座(通常是一個不移動的機器人)都有一張紙,上面印著一個名為Apriltag的增強現實標簽,類似于一個簡化的二維碼。Apriltags通常用于機器人應用,使機器人能夠檢測和計算其相對于標簽的精確三維位置和方向。


Apriltags和攝像頭都位于機器人的中心位置。當行駛中的機器人離靜止的APRILTAG大約一米或兩米遠時,機器人會計算其位置和到標簽的方向。通常,這會生成一個三維的船只運動地圖,包括橫搖、縱搖和橫擺(左和右)。


但是一個算法會去掉除偏航以外的所有東西。這就產生了一個易于計算的二維平面,可以測量機器人相機的距離以及標簽的左右距離。利用這些信息,機器人將自己轉向標簽。通過保持攝像頭和標簽完全對齊,Roboat能夠精確連接。


由于運河波相對較小,漏斗可以補償機器人縱搖(上下搖擺)和垂蕩(上下垂直)中的任何偏差。然而,如果機器人超出了其計算的距離,并且沒有收到來自激光束的反饋信號,它就知道它錯過了。



麻省理工學院的研究人員賦予了他們的自主“機器人”艦隊自動尋找彼此并嘗試連接的能力。


研究人員現在正在設計大約是當前迭代大小四倍的機器人單元,因此它們在水上更穩定。Mateos也在對漏斗進行更新,其中包括觸須狀的橡膠抓手,它們會緊緊圍繞著大頭針,就像烏賊抓住獵物一樣。這可能有助于讓機器人部隊在狹窄的運河中拖曳平臺或其他機器人時,獲得更多的控制權。


在這項工作中,還有一個在LCD顯示器上顯示Apriltags的系統,它改變代碼,向多個機器人單元發送信號,以按給定順序組裝。首先,所有的機器人單元將被賦予一個代碼,以保持精確一米的距離。然后,代碼更改為將第一個roboat指向閂鎖。之后,屏幕切換代碼以命令下一個機器人鎖定,依此類推。


就像電話游戲。不斷變化的代碼一次傳遞一條消息給一個機器人,一個個消息告訴他們該怎么做。


這項研究是由AMS研究所和阿姆斯特丹市資助的。

關鍵字: 機器人 市場動態
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