로보틱스

Robotics
"로봇주의자"는 여기서 리다이렉트합니다.사이버네틱스트와 혼동하지 말 것.
사이버네틱스와 혼동하지 말 것.
섀도우 로봇 핸드 시스템

로봇 공학은 컴퓨터 과학과 [1]공학 분야의 한 분야입니다.로봇 공학은 로봇의 설계, 시공, 운영, 사용을 포함한다.로봇공학의 목표는 인간을 돕고 도울 수 있는 기계를 설계하는 것이다.로봇공학은 기계공학, 전기공학, 정보공학, 메카트로닉스, 전자공학, 생물공학, 컴퓨터공학, 제어공학, 소프트웨어공학, 수학 등의 분야를 통합합니다.

로봇 공학은 인간을 대체하고 인간의 행동을 복제할 수 있는 기계를 개발한다.로봇은 여러 가지 목적으로 여러 상황에서 사용될 수 있지만 오늘날에는 위험한 환경(방사능 물질 검사, 폭탄 탐지 및 비활성화 포함), 제조 공정 또는 인간이 생존할 수 없는(예: 우주, 수중, 고열), 위험 물질과 방사선의 청소 및 격납에 사용된다.로봇은 어떤 형태든 취할 수 있지만, 어떤 로봇은 외모가 인간과 닮아 있다.이것은 보통 사람에 의해 수행되는 특정 복제 행동에서 로봇을 수용하는 데 도움이 된다고 주장됩니다.그러한 로봇들은 걷기, 리프팅, 언어, 인지, 또는 다른 인간의 활동을 모방하려고 시도한다.오늘날 많은 로봇들이 자연에서 영감을 받아 생물에서 영감을 받은 로봇 분야에 기여하고 있습니다.

일부 로봇은 사용자가 조작해야 하지만 다른 로봇은 자율적으로 작동한다.자율적으로 작동할 수 있는 로봇을 만든다는 개념은 고전 시대로 거슬러 올라가지만, 로봇의 기능과 잠재적인 사용에 대한 연구는 20세기까지 크게 성장하지 못했다.역사를 통틀어, 다양한 학자, 발명가, 엔지니어, 그리고 기술자들에 의해 로봇이 언젠가 인간의 행동을 모방하고 인간과 같은 방식으로 일을 처리할 수 있을 것이라고 종종 추측되어 왔다.오늘날, 로봇 공학은 기술의 진보가 계속됨에 따라 빠르게 성장하는 분야입니다; 새로운 로봇을 연구하고, 설계하고, 만들고, 만드는 것은 국내, 상업 또는 군사적으로 다양한 실용적인 목적을 수행합니다.많은 로봇들이 폭탄 제거, 불안정한 폐허에서 생존자 찾기, 광산이나 난파선 탐험과 같이 사람에게 위험한 일을 하기 위해 만들어졌다.로봇 공학은 또한 STEM (과학, 기술, 공학, 수학)에서 교육 [2]보조 도구로 사용됩니다.

어원학

로봇이라는 단어는 체코 작가 카렐 차페크가 1920년에 [3]출판한 희곡 R.U.R.에서 대중에게 소개한 로봇이라는 단어에서 유래했다.로봇이라는 단어는 일/직업을 뜻하는 슬라브어로 로봇이라는 단어에서 유래했다.이 연극은 로봇이라 불리는 인공인간을 인간으로 오인할 수 있는 생물로 만드는 공장에서 시작된다. 이는 안드로이드의 현대적 생각과 매우 유사하다.카렐 차페크 자신은 그 말을 만들어내지 않았다.그는 옥스포드 영어 사전의 어원을 언급하며 짧은 편지를 썼는데, 이 책에서 그는 그의 동생 요제프 차펙을 실제 [3]원조로 지목했다.

옥스퍼드 영어사전에 따르면, 로봇이라는 단어는 아이작 아시모프에 의해 1941년 5월 아스타운딩 공상과학 소설에 출판된 그의 공상과학 단편 소설 "라이어!"에서 인쇄물로 처음 사용되었다.아시모프는 그가 이 용어를 만들고 있다는 것을 알지 못했다; 전기 장치의 과학과 기술이 전자 공학이기 때문에, 그는 로봇 공학이 이미 로봇의 과학과 기술을 언급했다고 추정했다.아시모프의 다른 작품들 중 일부에서, 그는 로보틱스라는 단어를 처음 사용한 것이 그의 단편 소설 Runaround (Astaking Science Fiction,[4][5] 1942년 3월)에서 그가 로봇학의 3가지 법칙에 대한 개념을 소개했다고 말한다.그러나 "거짓말!"의 원판은 "런어라운드"보다 10개월 앞서서 전자가 그 단어의 유래로 일반적으로 인용된다.

이력

다음 항목도 참조하십시오.로봇의 역사

1948년, 노버트 위너는 실용적인 로봇학의 기초인 사이버네틱스의 원리를 공식화했다.

완전 자율 로봇은 20세기 후반에야 등장했다.최초의 디지털 작동 및 프로그램 가능한 로봇인 Unimate는 다이캐스팅 기계에서 뜨거운 금속 조각을 들어 올려 쌓기 위해 1961년에 설치되었다.상업용 및 산업용 로봇은 오늘날 널리 보급되어 있으며 인간보다 더 저렴하고 정확하며 더 안정적으로 작업을 수행하는 데 사용됩니다.그들은 또한 인간에게 적합하기엔 너무 더럽고 위험하거나 따분한 직업에 고용되어 있다.로봇은 제조, 조립, 포장 및 포장, 광업, 운송, 지구와 우주 탐사,[6] 수술, 무기, 실험실 연구, 안전, 그리고 소비재와 [7]산업재의 대량 생산에 널리 사용된다.

날짜. 중요성 로봇명 발명가
기원전 3세기 이전 오토마타에 대한 가장 초기의 기술 중 하나는 주 무왕(기원전 1023-957년)과 '인공자'로 알려진 기계 기술자 연시( shi,)의 훨씬 이른 만남에 대한 리자(李子) 텍스트에 나온다.후자는 왕에게 그의 기계적인 [8]수공예품을 실물 크기의 사람 모양으로 선물했다고 한다. 옌시(중국어: 延西)
서기 1세기 이전 알렉산드리아의 헤론의 Informa와 Automata에서 소방차, 풍기관, 코인조작기, 증기엔진 등 100개 이상의 기계와 오토마타에 대한 설명 크테시비우스, 비잔티움의 필로, 알렉산드리아의 헤론, 기타
c. 420 B.c 나무로 된 증기로 추진되는 새는 날 수 있었다. 날아다니는 비둘기 타렌툼의 아치타
1206 초기 휴머노이드 오토마타, 프로그램 가능한 오토마톤[9] 밴드 생성 로봇 밴드, 손빨래 자동화,[10] 자동 이동[11] 공작 알자자리
1495 휴머노이드 로봇 디자인 기계 기사 레오나르도 다빈치
1560년대 (미지정) 걷는 모습을 흉내낸 예복 아래에 기계식 다리를 만든 기계식 승려.로봇의 눈, 입술, 머리는 모두 생생한 몸짓으로 움직인다. 메카니컬[12] 몽크 후안엘로 투리아노
1738 먹을 수 있고 날개를 퍼덕이며 배설할 수 있는 기계 오리 다이제스팅 덕 자크 드 보칸송
1898 니콜라 테슬라는 최초의 무선 조종 선박을 시연합니다. 텔레오토마톤 니콜라 테슬라
1903 레오나르도 토레스 이 퀘베도는 파리 과학 아카데미에서 텔레키노를 선보였는데, 이 텔레키노는 전자파에 [13][14]의해 전달되는 명령을 실행하는 로봇으로 구성되었다. 텔레키노 레오나르도 토레스 이 케베도
1912 레오나르도 토레스 이 퀘베도는 체스를 둘 수 있는 최초의 진정한 자율 기계를 만들었다.인간이 조작하는 The Turk and Ajeeb과 대조적으로, El Ajedrecista는 인간의 안내 없이 체스를 두는 자동 기계였다.3개의 체스 피스로 끝판왕을 치렀을 뿐인데, 자동으로 백왕과 루크를 움직여 인간 [15][16]적수가 움직이는 흑왕을 견제했다. 엘 아제드레키스타 레오나르도 토레스 이 케베도
1914 레오나르도 토레스 이 케베도는 1914년 발간된 논문 에세이에서 외부로부터 정보를 포착하는 센서, 무기처럼 외부 세계를 조종하는 부품, 배터리와 공기압과 같은 동력원, 그리고 가장 중요하고 포착된 정보와 과거 정보를 이용해 "판단"을 내리는 기계를 제안했다.외부 정보에 따라 생물처럼 반응을 조절하고 환경의 변화에 적응해 [17][18][19]행동을 바꿀 수 있는 부분으로 정의된다. 자동화에 관한 에세이 레오나르도 토레스 이 케베도
1921 "로봇"이라고 불리는 최초의 가공의 자동차들이 연극 R.U.R.에 등장한다. 로섬의 만능 로봇 카렐 차페크
1930년대 1939년과 1940년 세계 박람회에 전시된 휴머노이드 로봇 엘렉트로 웨스팅하우스 전기
1946 최초의 범용 디지털 컴퓨터 회오리바람 여러 사람
1948 생물학적[20] 행동을 보이는 단순한 로봇 엘시와 엘머 윌리엄 그레이 월터
1956 조지 데볼과 조셉 엥겔버거가 설립한 유니메이션사의 첫 번째 상용 로봇으로 데볼의[21] 특허를 기반으로 한다. 언라이메이트 조지 데볼
1961 산업용 로봇을 최초로 설치했습니다. 언라이메이트 조지 데볼
1967년부터 1972년까지 최초의 실물 크기의 휴머노이드 지능형 [22][23]로봇과 최초의 안드로이드.그것의 사지 제어 시스템은 촉각 센서를 사용하여 하지로 걸을 수 있게 하고 손으로 물체를 잡고 운반할 수 있게 했다.시력 시스템은 외부 수용체, 인공 눈, 귀를 사용하여 물체까지의 거리와 방향을 측정할 수 있게 했다.그리고 대화 시스템을 통해 인공 입으로 [24][25][26]일본어로 사람과 의사소통을 할 수 있었다. WABOT-1 와세다 대학
1973 6개의 전기 기계식[27][28] 축을 가진 최초의 산업용 로봇 파물루스 KUKA 로봇 그룹
1974 세계 최초의 마이크로컴퓨터 제어 전기 산업용 로봇인 ASEA의 IRB 6가 스웨덴 남부의 작은 기계 엔지니어링 회사에 납품되었다.이 로봇의 디자인은 이미 1972년에 특허를 받았다. IRB 6 ABB 로봇 그룹
1975 Unimation 제품인 프로그래밍 가능한 범용 조작 암 푸마 빅토르 샤인만
1978 최초의 객체 레벨 로봇 프로그래밍 언어로, 로봇이 객체 위치, 모양 및 센서 노이즈의 변화를 처리할 수 있습니다. Freddy I 및 II, RAPT 로봇 프로그래밍 언어 패트리샤 앰블러와 로빈 포플스톤
1983 로봇 제어에 사용되는 최초의 멀티태스킹 병렬 프로그래밍 언어.IBM/Series/1 프로세스 컴퓨터의 EDL(Event Driven Language)로, 로봇 [29]제어를 위한 프로세스 간 통신(WAIT/POST) 및 상호 제외(ENQ/DEQ) 메커니즘을 모두 구현했습니다. 아드리엘 1세 스테보 보지노프스키와 미하일 세스타코프

로보틱 측면

기계 구조
전기적 측면
프로그래밍 수준

로봇에는 많은 종류가 있다; 그것들은 많은 다른 환경과 다양한 용도로 사용된다.응용 분야와 형태는 매우 다양하지만 구조에 관한 한 세 가지 기본적인 공통점이 있습니다.

  1. 로봇들은 모두 특정한 임무를 수행하기 위해 고안된 일종의 기계적인 구조, 틀, 형태 또는 형태를 가지고 있다.예를 들어 무거운 흙이나 진흙을 가로질러 이동하도록 설계된 로봇은 캐터필러 트랙을 사용할 수 있습니다.기계적 측면은 대부분 할당된 작업을 완료하고 주변 환경의 물리학을 다루기 위한 크리에이터의 해결책입니다.형태는 기능을 따른다.
  2. 로봇에는 기계를 작동시키고 제어하는 전기 부품이 있습니다.예를 들어, 캐터필러 트랙이 있는 로봇은 트래커 트레드를 움직이려면 어떤 종류의 전원이 필요합니다.이 전력은 전기의 형태로 공급되며, 전기는 전선을 통과해야 하며 기본 전기 회로인 배터리에서 발생합니다.가솔린에서 주로 동력을 얻는 가솔린 기계조차도 연소 과정을 시작하기 위해 전류를 필요로 하기 때문에 자동차와 같은 대부분의 가솔린 기계에는 배터리가 있습니다.로봇의 전기적 측면은 이동(모터를 통해), 감지(전기 신호가 열, 소리, 위치 및 에너지 상태와 같은 것들을 측정하기 위해 사용됨) 및 작동(로봇이 기본 작동을 활성화하고 수행하기 위해 모터와 센서에 일정 수준의 전기 에너지가 공급되어야 함)에 사용됩니다.
  3. 모든 로봇에는 일정 수준의 컴퓨터 프로그래밍 코드가 포함되어 있습니다.프로그램은 로봇이 어떤 일을 언제, 어떻게 할지 결정하는 방법이다.캐터필러 트랙의 예에서 진흙길을 가로질러 이동해야 하는 로봇은 올바른 기계 구조를 가지고 있고 배터리로부터 적절한 양의 전력을 공급받지만 이동하라는 프로그램이 없으면 아무데도 가지 않습니다.프로그램은 로봇의 핵심 요소이기 때문에 기계적, 전기적 구조가 우수할 수 있지만 프로그램이 부실하게 구성되면 성능이 매우 저하되거나 전혀 작동하지 않을 수 있습니다.로봇 프로그램에는 세 가지 종류가 있다: 리모트 컨트롤, 인공지능, 하이브리드.원격 제어 프로그래밍을 사용하는 로봇에는 제어 소스(일반적으로 원격 제어 인간)로부터 신호를 수신할 때만 수행하는 기존 명령 집합이 있습니다.주로 인간의 명령에 의해 제어되는 장치를 로봇공학보다는 자동화 분야에 속하는 것으로 보는 것이 더 적절할 수 있다.인공지능을 사용하는 로봇은 제어 소스 없이 스스로 환경과 상호작용하며, 기존의 프로그래밍을 이용하여 그들이 마주치는 물체와 문제에 대한 반응을 판단할 수 있다.하이브리드는 AI와 RC 기능을 모두 통합한 프로그래밍 형태다.

적용들

점점 더 많은 로봇이 특정 작업에 맞게 설계됨에 따라, 이 분류 방법은 더욱 적절해졌습니다.예를 들어, 많은 로봇들이 조립 작업을 위해 설계되어 있어 다른 용도에 쉽게 적응하지 못할 수 있다.이들은 "조립 로봇"이라고 불립니다.일부 공급업체는 심 용접을 위해 로봇과 함께 완전한 용접 시스템을 제공합니다. 즉, 용접 장비는 턴테이블과 같은 기타 재료 취급 시설과 함께 통합 장치로 제공됩니다.이러한 통합 로봇 시스템은 비록 그것의 분리된 조작기 유닛이 다양한 작업에 적응할 수 있지만, "용접 로봇"이라고 불립니다.일부 로봇은 고부하 조작을 위해 특별히 설계되었으며 "고부하 로봇"[30]으로 분류됩니다.

현재 응용 프로그램 및 잠재적인 응용 프로그램:

  • 군용 로봇.
  • 산업용 로봇.로봇은 제조업에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다(1960년대 이후).미국로봇산업협회 자료에 따르면 2016년 자동차 산업은 산업용 로봇의 주요 고객으로 전체 [31]매출의 52%를 차지했다.자동차 업계에서는 노동력의 절반 이상을 차지할 수 있다.2003년에 [32]완전히 자동화되었던 텍사스의 IBM 키보드 제조 공장 같은 "라이트 오프" 공장도 있습니다.
  • 코봇(협동 로봇).[33]
  • 건설 로봇.건설 로봇은 세 가지 유형으로 나눌 수 있다: 전통적인 로봇, 로봇 팔,[34] 로봇 외골격.
  • 농업용 로봇(AgRobots).[35]농업에서의 로봇 사용은 AI에 의한 정밀 농업과 무인기 [36]사용의 개념과 밀접하게 관련되어 있다. 또한 1996-1998년 연구는 로봇이 목축 [37]작업을 수행할 수 있다는 것을 증명했다.
  • 다양한 종류의 의료 로봇(다빈치 수술 시스템, 호스피 등)
  • 주방 자동화주방 자동화의 상업적 예로는 플리피(버거), 주메 피자(피자), 카페 X(커피), 마크르 샤크르(칵테일), 프로봇(얼린 요거트), 샐리(샐리)[38] 등이 있다.가정용 예로는 로티매틱(플랫브레드 베이킹)[39]과 보리스(식기세척기 로딩)[40]가 있습니다.
  • 스포츠용 로봇 전투 – 취미 또는 스포츠 이벤트로, 두 개 이상의 로봇이 서로 무력화시키기 위해 경기장에서 싸웁니다.이것은 1990년대 취미에서 전세계 여러 TV 시리즈로 발전했다.
  • 독성 폐기물이나 핵시설 [41]등 오염지역의 정화.
  • 국산 로봇.
  • 나노로봇.
  • 군집 로봇.[42]
  • 무인항공기.
  • 스포츠 필드 라인 표시
  • 교육용 로보틱스.LEGO® Mindstorms와 Ozobots와 같은 로봇은 코딩, 수학, 그리고 창의적인 [43][44]기술을 가르치는 데 사용됩니다.

구성 요소들

전원

상세 정보:전원 장치 및 에너지 저장소
클린룸에 배치된 태양광 패널을 갖춘 InSight 랜더

현시점에서는, 대부분의 (납-산)배터리가 전원으로서 사용되고 있습니다.많은 다른 종류의 배터리가 로봇의 동력원으로 사용될 수 있다.납-산 배터리부터 다양합니다. 납-산 배터리는 안전하고 저장 수명이 비교적 길지만 부피가 훨씬 작고 현재 가격이 훨씬 비싼 은-카드뮴 배터리에 비해 다소 무겁습니다.배터리로 움직이는 로봇을 설계하려면 안전, 사이클 수명, 무게 등의 요소를 고려해야 합니다.발전기(종종 내연기관의 일종)도 사용할 수 있습니다.그러나 그러한 설계는 종종 기계적으로 복잡하고 연료가 필요하며 열 방산을 필요로 하며 상대적으로 무겁다.로봇을 전원 공급 장치에 연결하는 테더는 로봇에서 전원 공급 장치를 완전히 제거합니다.이를 통해 모든 발전 및 스토리지 구성 요소를 다른 곳으로 이동함으로써 무게와 공간을 절약할 수 있습니다.그러나 이러한 설계에는 항상 로봇에 케이블이 연결되어 있어 [45]관리가 어려울 수 있다는 단점이 있습니다.잠재적인 전원은 다음과 같습니다.

동작

주요 기사:액튜에이터
공기 근육으로 움직이는 로봇 다리

액추에이터는 로봇의 "근육"으로 저장된 에너지를 [46]움직임으로 변환하는 부품입니다.지금까지 가장 인기 있는 액튜에이터는 바퀴나 기어를 회전시키는 전기 모터와 공장에서 산업용 로봇을 제어하는 리니어 액튜에이터입니다.최근 전기, 화학 물질 또는 압축 공기로 구동되는 대체 유형의 액추에이터에 몇 가지 발전이 있습니다.

전기 모터

주요 기사:전기 모터

대부분의 로봇은 휴대용 로봇에서는 브러시 및 브러시 없는 DC 모터를 사용하며 산업용 로봇과 CNC 기계에서는 AC 모터를 사용합니다.이러한 모터는 부하가 가볍고 회전하는 형태의 모터가 주를 이루는 시스템에서 선호됩니다.

리니어 액추에이터

주요 기사: 리니어 액추에이터

다양한 유형의 선형 액추에이터는 회전하는 대신 안팎으로 이동하며, 특히 산업용 로봇과 같이 매우 큰 힘이 필요할 때 방향 변화가 더 빠른 경우가 많습니다.일반적으로 압축 및 산화 공기(공압 액추에이터) 또는 오일(유압 액추에이터)에 의해 구동되며 선형 액추에이터는 일반적으로 모터와 리드 스크루로 구성된 전기로도 구동될 수 있습니다.또 다른 일반적인 유형은 자동차의 랙이나 피니언과 같이 손으로 회전하는 기계식 선형 액추에이터입니다.

직렬 탄성 액추에이터

직렬 탄성 작동(SEA)은 강력한 힘 제어를 위해 모터 액추에이터와 부하 사이에 의도적인 탄성을 도입하는 아이디어에 의존합니다.결과적으로 반사된 관성이 낮아지기 때문에 로봇이 환경(예: 사람 또는 공작물)과 상호 작용할 때 또는 [47]충돌 중에 직렬 탄성 작동을 통해 안전성이 향상됩니다.또한 에너지 효율과 충격 흡수(기계적 필터링)를 제공하는 동시에 변속기 및 기타 기계 구성 요소의 과도한 마모를 줄여줍니다.이 접근법은 다양한 로봇, 특히 첨단 제조[48] 로봇과 걷는 휴머노이드 [49][50]로봇에 성공적으로 적용되어 왔다.

직렬 탄성 액추에이터의 컨트롤러 설계는 비정형 [51]환경과의 상호작용의 안전을 보장하기 때문에 수동성 프레임워크 내에서 가장 많이 수행됩니다.이 프레임워크는 뛰어난 안정성에도 불구하고 컨트롤러에 가해지는 엄격한 제한으로 인해 성능을 트레이드오프할 수 있습니다.리더는 SEA의 공통 컨트롤러 아키텍처와 대응하는 충분한 수동성 [52]조건을 정리한 다음 조사를 참조합니다.최근의 한 연구는 가장 일반적인 임피던스 제어 아키텍처 중 하나인 속도 소스 [53]SEA에 필요한 충분한 수동성 조건을 도출했다.이 작업은 SEA 체계에서 처음으로 비보수적 수동성 경계를 유도하여 제어 이득을 더 많이 선택할 수 있도록 하기 때문에 특히 중요하다.

공기 근육

주요 기사: 공압식 인공근육

공기근육으로도 알려진 공압 인공근육은 공기가 공기근육 안에 강제로 들어가면 팽창하는 특수관이다.일부 로봇 [54][55][56]애플리케이션에서 사용됩니다.

근육선

주요 기사:형상 기억 합금

형상 기억 합금, Nitinol® 또는 Flexinol® 와이어라고도 하는 근육 와이어는 전기가 공급될 때 수축되는 재료입니다(5% 미만).일부 소형 로봇 [57][58]용도로 사용되었습니다.

전기 활성 고분자

주요 기사:전기 활성 고분자

EAP 또는 EPAM은 전기로부터 실질적으로 수축할 수 있는 플라스틱 재료이며(최대 380%의 활성화 변형), 휴머노이드 [59]로봇의 얼굴 근육과 팔 등에 사용되었으며, 새로운 로봇이 부상,[60] 비행, 수영 또는 [61]걷기를 가능하게 합니다.

피에조 모터

주요 기사:압전 모터

DC 모터의 최근 대체품은 피에조 모터 또는 초음파 모터입니다.이것들은 근본적으로 다른 원리로 작용합니다. 즉, 초당 수천 번 진동하는 작은 피에조세라믹 요소들이 선형 또는 회전 운동을 일으킵니다.작동 메커니즘에는 여러 가지가 있습니다. 한 가지 유형은 피에조 요소의 진동을 사용하여 모터를 원 또는 [62]직선으로 밟습니다.또 다른 유형은 피에조 요소를 사용하여 너트를 진동시키거나 나사를 구동합니다.이러한 모터의 장점은 나노미터 분해능, 속도 및 크기에 [63]맞는 사용 가능한 힘입니다.이 모터는 이미 시판되고 있으며 일부 [64][65]로봇에 사용되고 있습니다.

탄성 나노튜브

상세정보 : 카본나노튜브

탄성 나노튜브는 초기 실험 개발에서 유망한 인공 근육 기술이다.탄소 나노튜브에 결함이 없기 때문에 이러한 필라멘트는 몇 퍼센트까지 탄성적으로 변형될 수 있으며, 금속 나노튜브의 경우 에너지 저장 수준은 약 10 J/cm입니다3.사람의 이두박근을 이 소재의 8mm 직경의 와이어로 대체할 수 있습니다.이러한 콤팩트한 "근육"은 미래의 로봇들이 인간을 [66]앞지르고 앞지르도록 할 것이다.

센싱

주요 기사: 로봇 감지 및 로봇 센서

로봇은 센서를 사용하여 환경 또는 내부 구성요소의 특정 측정에 대한 정보를 수신할 수 있습니다.이는 로봇이 작업을 수행하고 환경의 변화에 따라 적절한 반응을 계산하기 위해 반드시 필요합니다.로봇에 안전 또는 오작동에 대한 경고를 제공하고 수행 중인 작업에 대한 실시간 정보를 제공하기 위해 다양한 형태의 측정에 사용됩니다.

만지다

주요 기사:촉각 센서

현재의 로봇과 의수는 인간의 손보다 촉각 정보를 훨씬 적게 받는다.최근의 연구는 인간의 손가락 [67][68]끝의 기계적 특성과 촉각 수용체를 모방하는 촉각 센서 어레이를 개발했다.센서 어레이는 탄성체 피부에 포함된 전도성 유체로 둘러싸인 강성 코어로 구성됩니다.전극은 강성코어의 표면에 장착되며 코어 내의 임피던스 측정장치에 접속된다.인공피부가 물체에 닿으면 전극 주위의 유체 경로가 변형되어 물체로부터 받은 힘을 매핑하는 임피던스 변화가 발생합니다.연구원들은 이러한 인공 손가락 끝의 중요한 기능은 잡고 있는 물체에 대한 로봇 그립을 조절하는 것이 될 것으로 기대하고 있다.

몇몇 유럽 국가들과 이스라엘의 과학자들은 2009년에 진짜와 같은 기능을 하는 SmartHand라고 불리는 의수를 개발했는데, 이것은 환자들이 이 손으로 글을 쓰고, 키보드를 치고, 피아노를 치고, 다른 미세한 움직임을 할 수 있게 해준다.그 보철물에는 환자가 손끝에서 [69]실제 감정을 느낄 수 있게 해주는 센서가 있다.

비전.

주요 기사:컴퓨터 비전
다음 항목도 참조하십시오.비전 처리 장치

컴퓨터 비전은 보는 기계의 과학과 기술이다.과학 분야로서 컴퓨터 비전은 이미지에서 정보를 추출하는 인공 시스템 뒤에 있는 이론과 관련이 있다.이미지 데이터는 비디오 시퀀스 및 카메라의 보기와 같은 다양한 형태로 구성될 수 있습니다.

대부분의 실용적인 컴퓨터 비전 애플리케이션에서는 컴퓨터가 특정 작업을 해결하도록 미리 프로그래밍되어 있지만, 학습에 기초한 방법은 점점 더 보편화되고 있습니다.

컴퓨터 비전 시스템은 일반적으로 가시광선 또는 적외선 형태의 전자기 방사선을 감지하는 이미지 센서에 의존합니다.그 센서는 고체물리학을 사용하여 설계되었다.빛이 표면에서 전파되고 반사되는 과정은 광학을 사용하여 설명됩니다.정교한 이미지 센서는 심지어 이미지 형성 과정을 완전히 이해하기 위해 양자역학을 필요로 한다.로봇은 또한 환경의 깊이를 더 잘 계산하기 위해 여러 개의 시각 센서를 장착할 수 있다.인간의 눈과 마찬가지로 로봇의 "눈"도 특정 관심 영역에 초점을 맞출 수 있어야 하며 빛의 강도 변화에 적응할 수 있어야 한다.

컴퓨터 비전 내에는 다양한 복잡도 수준에서 인공 시스템이 생물학적 시스템의 처리와 동작을 모방하도록 설계된 하위 필드가 있습니다.또한 컴퓨터 비전 내에서 개발된 학습 기반 방법 중 일부는 생물학에 대한 배경이 있습니다.

다른.

로봇 공학에서 다른 일반적인 형태의 감지는 라이더, 레이더,[70] 음파 탐지기를 사용한다.라이다는 레이저광으로 대상을 비추고 센서로 반사광을 측정해 목표물까지의 거리를 측정한다.레이더는 전파를 사용하여 물체의 범위, 각도 또는 속도를 결정합니다.음파 탐지기는 소리 전파를 사용하여 수면 위 또는 수면 아래의 물체를 탐색, 통신 또는 탐지합니다.

조작

주조 공장에서 작동하는 KUKA 산업용 로봇
최초의 산업용 로봇 중 하나인 푸마
Rodney Brooks가 개발한 현대적이고 다재다능한 산업용 로봇 Baxter
왼손잡이, 최초의 체커 게임 로봇
상세 정보:모바일 조작기

Matt Mason은 로봇 조작의 정의를 다음과 같이 제시했습니다.조작이란 에이전트가 선택적 [71]접촉을 통해 환경을 제어하는 것을 말합니다.

로봇은 물체를 조작할 필요가 있다; 물건을 주우거나, 수정하거나, 파괴하거나, 또는 다른 방법으로 효과를 낼 필요가 있다.따라서 로봇 암의 기능적 엔드(손 또는 공구)는 종종 엔드 이펙터라고 하며, "암"[72][73]은 조작기라고 합니다.대부분의 로봇 암에는 교체 가능한 엔드 이펙터가 있어 각각 작은 범위의 작업을 수행할 수 있습니다.어떤 것은 교체할 수 없는 고정식 조작기를 가지고 있는 반면, 어떤 것은 매우 범용적인 조작기를 가지고 있다. 예를 들어 휴머노이드 [74]손이다.

기계적 그리퍼

엔드 이펙터의 가장 일반적인 유형 중 하나는 "그리퍼"입니다.가장 간단한 표현으로, 그것은 다양한 작은 물체들을 집고 놓기 위해 열고 닫을 수 있는 손가락 두 개로 구성되어 있다.예를 들어, 손가락은 [75]쇠사슬이 달린 체인으로 만들어질 수 있다.사람의 손과 비슷하고 더 비슷하게 작동하는 손에는 그림자 손과 로보넛 [76]손이 있다.중간 수준의 복잡한 [77][78]손에는 델프트 손이 포함됩니다.기계적 그립은 마찰 및 턱을 감싸는 등 다양한 유형이 있습니다.마찰 죠는 그리퍼의 모든 힘을 사용하여 마찰력을 사용하여 물체를 제자리에 고정합니다.턱을 감싸고 물체를 제자리에 고정시켜 마찰력을 줄입니다.

흡입 엔드 이펙터

진공 발생기로 구동되는 흡입 엔드 이펙터는 흡착을 보장할 수 있을 만큼 충분히 매끄러운 프리헨션 표면에서 매우 큰 부하를 견딜 수 있는 매우 단순한 마찰[79] 장치입니다.

전자 부품 및 자동차 윈드스크린과 같은 큰 물체를 위한 로봇을 선택하여 배치하는 경우, 종종 매우 단순한 진공 엔드 이펙터를 사용합니다.

흡인은 업계에서 많이 사용되는 엔드 이펙터 유형으로, 부분적으로는 소프트 석션 엔드 이펙터의 자연적 준수를 통해 로봇이 불완전한 로봇 인식에서 더욱 견고해질 수 있기 때문입니다.예: 로봇 비전 시스템의 경우 물병의 위치를 추정하지만 오차는 1cm입니다.이로 인해 단단한 기계적 그리퍼가 물통에 구멍을 낼 수 있지만, 부드러운 흡입 엔드 이펙터는 약간 구부러져 물병 표면의 모양과 일치할 수 있습니다.

범용 이펙터

섀도우 핸드, [80]마누스, 슝크 [81]손과 같은 몇몇 진보된 로봇들은 완전한 인간형 손을 사용하기 시작하고 있다.20도의 자유도와 수백 개의 촉각 [82]센서를 가진 매우 손재주가 뛰어난 조작기입니다.

이동

주요 기사 : 로봇 이동 및 모바일 로봇

롤링 로봇

나고야 로봇 박물관 세그웨이

단순성을 위해, 대부분의 모바일 로봇은 4개의 바퀴 또는 다수의 연속 트랙을 가지고 있다.일부 연구원들은 바퀴가 하나 또는 두 개뿐인 더 복잡한 바퀴 달린 로봇을 만들려고 노력해왔다.이러한 기능에는 효율성 향상 및 부품 감소와 같은 특정 이점이 있을 수 있을 뿐만 아니라 4륜 로봇이 할 수 없는 제한된 장소에서 로봇이 탐색할 수 있습니다.

이륜 균형 로봇

균형잡기 로봇은 일반적으로 자이로스코프를 사용하여 로봇이 얼마나 떨어지는지를 감지하고 바퀴를 같은 방향으로 비례적으로 구동하여 역진자의 [83]역학에 기초하여 초당 수백번씩 균형을 잡습니다.많은 다른 균형 로봇들이 디자인되었다.[84]세그웨이는 일반적으로 로봇으로 생각되지 않지만, 로봇의 부품으로 생각될 수 있으며, 세그웨이를 사용할 때는 RMP(Robotic Mobility Platform)라고 부른다.이러한 사용의 예로는 [85]세그웨이에 탑재된 나사의 로보넛이 있다.

외바퀴 균형 로봇
주요 기사:셀프밸런싱 외발자전거

외바퀴 균형 조정 로봇은 둥근 공을 유일한 바퀴로 사용하여 2D 방향으로 이동할 수 있도록 이륜 균형 조정 로봇의 연장선입니다.최근 카네기멜론대의 사람 키와 너비를 어림잡는 '볼봇', 도호쿠가쿠인대의 '볼IP'[86] 등 외바퀴 밸런스 로봇이 여러 개 설계되고 있다.길고 얇은 모양과 좁은 공간에서 조종할 수 있는 능력 때문에,[87] 그들은 사람이 있는 환경에서 다른 로봇들보다 더 잘 작동할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

구형 로봇
주요 기사:구형 로봇

공 [90][91]안의 무게를 [88][89]회전시키거나 구체의 바깥쪽 껍질을 회전시킴으로써 완전히 구형 공 안에 있는 로봇에서 여러 번의 시도가 있었다.이것들은[92] 오브봇 또는 볼봇이라고도 [93][94]불린다.

육륜 로봇

4륜 대신 6륜을 사용하면 바위투성이의 흙이나 잔디밭과 같은 야외 지형에서 트랙션이나 접지력이 향상됩니다.

추적 로봇
미국 육군이 사용하는 탈론 군사 로봇

탱크 트랙은 육륜 로봇보다 훨씬 더 많은 트랙션을 제공합니다.트랙된 바퀴는 마치 수백 개의 바퀴로 만들어진 것처럼 작동하기 때문에 야외 및 군사용 로봇에서 매우 흔하며, 로봇은 매우 거친 지형에서 운전해야 한다.그러나 카펫이나 매끄러운 바닥 등 실내에서는 사용하기 어렵습니다.예를 들어 나사의 어반 로봇 "어비"[95]가 있다.

로봇에 적용되는 보행

걷기는 어렵고 역동적인 문제이다.두 다리로 안정적으로 걸을 수 있는 로봇은 여러 개 만들어졌지만, 사람만큼 튼튼한 로봇은 아직 만들어지지 않았다.2008년 텍사스 A&M [96]대학 기계공학부에 의해 설립된 앰버 연구소와 같이 인간의 영감을 받은 보행에 대한 많은 연구가 있었다.이 로봇들이 [97][98]제작하기가 훨씬 더 쉽기 때문에, 두 개 이상의 다리로 걷는 많은 로봇들이 만들어졌다.걷는 로봇은 다른 이동 방법보다 더 나은 이동성과 에너지 효율을 제공할 수 있는 울퉁불퉁한 지형에 사용될 수 있다.일반적으로, 두 다리로 된 로봇은 평평한 바닥에서 잘 걸을 수 있고 때때로 계단을 올라갈 수 있다.아무도 바위가 많고 울퉁불퉁한 지형을 걸을 수 없다.시행된 방법 중 일부는 다음과 같습니다.

ZMP 기술
주요 기사 : 제로 모먼트 포인트

제로 모먼트 포인트(ZMP)는 혼다의 아시모(ASIMO)와 같은 로봇에 사용되는 알고리즘으로, 이 로봇에 탑재된 컴퓨터는 바닥 반력(바닥이 로봇 발에 밀리는 힘)과 정확히 반대되는 총 관성력(지구 중력과 보행 가속 및 감속도의 조합)을 유지하려고 합니다.이렇게 하면 두 힘이 상쇄되어 모멘트가 남지 않습니다(로봇이 회전하고 [99]넘어지는 힘).그러나, 이것은 인간이 걷는 방법이 아니고, 그 차이는 인간 관찰자에게 명백합니다.그들 중 일부는 아시모가 [100][101][102]마치 화장실을 필요로 하는 것처럼 걷는다고 지적했습니다.ASIMO의 워킹알고리즘은 스태틱하지 않고 다이내믹밸런싱이 사용됩니다(아래 참조).하지만, 여전히 걷기 위해서는 매끄러운 표면이 필요합니다.

깡충깡충 뛰다

MIT 다리 연구소의 Marc Raibert에 의해 1980년대에 만들어진 몇몇 로봇들은 매우 역동적인 걸음걸이를 성공적으로 보여주었다.처음에는 다리가 하나이고 발이 아주 작은 로봇은 깡충깡충 뛰는 것만으로 똑바로 설 수 있었다.포고 스틱에 있는 사람의 움직임과 똑같습니다.로봇이 한쪽으로 떨어지면,[103] 로봇이 자신을 잡기 위해 그 방향으로 약간 점프할 것이다.곧, 알고리즘은 두 다리와 네 다리로 일반화되었다.두 발로 걷는 로봇이 달리고 공중제비도 [104]하는 것이 시연되었다.보폭, 달리기, 보폭, [105]제자리걸음을 할 수 있는 네발자국도 시연됐다.이러한 로봇의 전체 목록은 MIT Leg Lab Robots [106]페이지를 참조하십시오.

다이내믹 밸런스(제어된 하강)

로봇이 걷는 보다 고급 방법은 로봇의 움직임을 지속적으로 모니터링하고 [107]안정성을 유지하기 위해 발을 놓기 때문에 제로 모먼트 포인트 기술보다 잠재적으로 더 강력한 동적 밸런싱 알고리즘을 사용하는 것입니다.이 기술은 최근 Anybots의 [108]Dexter Robot에 의해 시연되었는데, 매우 안정적이고 심지어 [109]점프도 할 수 있다.또 다른 예로는 TU 델프트 Flame이 있습니다.

패시브 다이내믹스
주요 기사: 패시브 다이내믹스

아마도 가장 유망한 접근 방식은 수동적 역학을 이용하는데, 수동적 역학은 팔다리를 흔드는 모멘텀을 사용하여 효율성을 높입니다.완전히 동력이 공급되지 않은 휴머노이드 메커니즘은 완만한 경사면을 걸을 수 있으며, 스스로 추진하기 위해 중력만을 사용할 수 있는 것으로 나타났다.이 기술을 사용하여, 로봇은 평지를 따라 걸을 때 적은 양의 모터 동력만 공급하거나 언덕을 올라갈 때 약간의 동력만 공급하면 된다.이 기술은 ASIMO와 [110][111]같은 ZMP 워커보다 적어도 10배 더 효율적인 보행 로봇을 만들어 줄 것이다.

기타 이동 방법

날다

현대 여객기는 기본적으로 하늘을 나는 로봇으로 두 사람이 조종한다.오토파일럿은 이륙, 정상 비행, [112]심지어 착륙을 포함한 여행의 각 단계에서 비행기를 조종할 수 있다.다른 비행 로봇들은 사람이 살지 않고 무인 항공기로 알려져 있다.그들은 인간 조종사가 탑승하지 않아도 더 작고 가벼워질 수 있고, 군사 감시 임무를 위해 위험한 지역으로 날아갈 수 있다.어떤 사람들은 심지어 지휘하는 목표물을 향해 발포할 수도 있다.인간의 명령 없이도 자동으로 목표물을 향해 발사할 수 있는 UAV도 개발되고 있다.다른 비행 로봇으로는 크루즈 미사일, 엔토몹터, 엡손 마이크로 헬리콥터 로봇이 있다.에어 펭귄, 에어 레이, 에어 젤리와 같은 로봇은 노에 의해 추진되고 음파탐지기에 의해 유도되는 공기보다 가벼운 몸을 가지고 있다.

스니킹
뱀 로봇 두 마리.왼쪽에는 64개의 모터(세그먼트당 2개의 자유도)가 있고 오른쪽에는 10개의 모터가 있습니다.

몇몇 뱀 로봇들이 성공적으로 개발되었습니다.실제 뱀이 움직이는 방식을 모방하여, 이 로봇들은 매우 좁은 공간을 항해할 수 있으며, 이는 언젠가 무너진 [113]건물에 갇힌 사람들을 찾는데 사용될 수도 있다는 것을 의미한다.일본의 ACM-R5 뱀 로봇은[114] 심지어 육지와 [115]물에서도 항해를 할 수 있다.

스케이트

소수의 스케이트 로봇이 개발되었는데, 그 중 하나가 멀티 모드 보행 및 스케이트 장치이다.그것은 4개의 다리와 동력 공급되지 않은 바퀴를 가지고 있는데, 바퀴는 걷거나 [116]굴릴 수 있다.또 다른 로봇인 플렌은 미니어처 스케이트보드나 롤러 스케이트를 사용할 수 있고,[117] 데스크탑을 가로질러 스케이트를 탈 수 있다.

카푸친, 등반로봇
등산

수직면을 오를 수 있는 능력을 가진 로봇을 개발하기 위해 몇 가지 다른 접근법이 사용되었습니다.하나의 접근법은 돌출부가 있는 벽 위의 인간 클라이머의 움직임을 모방한다; 질량의 중심을 조정하고 지렛대를 얻기 위해 각 사지를 차례대로 움직인다.이것의 한 예로 캘리포니아 스탠포드 대학의 루이샹 장 박사가 만든 카푸친이 [118]있다.또 다른 접근법은 수직 유리 등 매끄러운 표면에서 달릴 수 있는 벽 등반용 도마뱀붙이 전문 발가락 패드 방식을 사용한다.이 접근법의 예로는 Wallbot과 Stickybot이 [120]있습니다[119].

중국 기술일보는 2008년 11월 15일 리히우 양 박사와 그의 신개념 항공기(주하이) 연구팀이 "스피디 프리랜더"라는 이름의 생체 공학 도마뱀붙이 로봇을 성공적으로 개발했다고 보도했다.박사에 따르면도마뱀붙이 로봇인 Yeung은 다양한 건물 벽을 빠르게 오르내릴 수 있고, 땅과 벽의 틈을 헤치고, 천장을 거꾸로 걸을 수 있다.또한 부드러운 유리, 거칠고 끈적끈적하거나 먼지가 많은 벽면뿐만 아니라 다양한 종류의 금속 재료에도 적응할 수 있었다.또한 자동으로 장애물을 식별하고 우회할 수 있습니다.그것의 유연성과 속도는 천연 도마뱀붙이와 견줄만 했다.세 번째 접근법은 뱀이 [70]장대를 오르는 동작을 흉내내는 것이다.

수영(피신)

일부 물고기는 수영을 할 때 90% [121]이상의 추진 효율을 달성할 수 있는 것으로 계산되었습니다.게다가, 그들은 인간이 만든 보트나 잠수함보다 훨씬 더 잘 가속하고 조종할 수 있으며 소음과 물의 교란을 덜 일으킨다.따라서 수중 로봇을 연구하는 많은 연구자들이 이런 종류의 [122]이동을 모방하고 싶어한다.주목할 만한 예로는 에식스 대학 컴퓨터 사이언스 로보틱 피쉬 [123]G9과 필드 로보틱스 연구소가 만든 로봇 참치가 있는데, 이는 툰니폼 [124]운동을 분석하고 수학적으로 모델링하기 위해서이다.독일의 Festo가 디자인하고 만든 아쿠아 [125]펭귄은 펭귄의 앞부분 "물떼새"에 의해 유선형의 모양과 추진력을 모방했다.페스토는 쥐가오리의 이동을 모방한 아쿠아레이와 해파리도 만들었다.

로봇 물고기: iSplash-II

2014년 iSplash-II는 박사과정 학생인 Richard James Clapham과 Professor에 의해 개발되었습니다.Essex 대학의 Huosheng Hu.그것은 평균 최대 속도 (몸 길이/초)와 최고 속도를 [126]유지하는 지속 시간인 지구력 면에서 실제 강어형 물고기보다 더 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 최초의 로봇 물고기였다.이 구조는 11.6의 수영 속도를 달성했습니다.BL/s (즉, 3.7 m/s)[127]첫 번째 제작물인 iSplash-I(2014)는 전신 길이 쇄상 수영 동작을 적용한 최초의 로봇 플랫폼으로서, 후방 제한 [128]파형의 기존 접근 방식보다 수영 속도가 27% 향상되는 것으로 밝혀졌다.

항해
자율 요트 로봇 바이모스는

요트 로봇도 바다 표면에서 측정하기 위해 개발되었다.전형적인 범선로봇은 IFREMER와 ENSTA-Bretagne이 만든 바이모스입니다[129].요트 로봇의 추진은 바람을 이용하기 때문에 배터리의 에너지는 컴퓨터, 통신 및 액추에이터(키와 돛을 조정하는 데)에만 사용됩니다.만약 로봇에 태양 전지판이 장착되어 있다면, 이론적으로 로봇은 영원히 항해할 수 있을 것이다.범선로봇의 주요 대회는 유럽에서 매년 열리는 WRSC와 세일봇이다.

환경 상호작용 및 내비게이션

주요 기사: 로보틱 매핑 및 로보틱 내비게이션
레이더, GPS 및 Lidar를 모두 조합하여 적절한 내비게이션 및 장애물 회피 기능 제공 (2007년 DARPA Urban Challenge용으로 개발된 차량)

현재 가동 중인 로봇 중 상당수는 인간이 조종하거나 정적인 환경에서 작동하지만 동적 환경에서 자율적으로 작동할 수 있는 로봇에 대한 관심이 높아지고 있습니다.이 로봇들은 환경을 횡단하기 위해 내비게이션 하드웨어와 소프트웨어를 조합해야 합니다.특히 예상치 못한 사건(예: 정지하지 않은 사람 및 기타 장애물)은 문제나 충돌을 일으킬 수 있다.ASIMO와 Meinü 로봇과 같은 일부 첨단 로봇들은 특히 좋은 로봇 내비게이션 하드웨어와 소프트웨어를 가지고 있다.또한 Ernst Dickmanns의 무인 자동차와 DARPA Grand Challenge의 출품작들은 환경을 잘 감지하고 그 정보를 바탕으로 수많은 [42]자율 로봇을 포함한 내비게이션 결정을 내릴 수 있다.대부분의 로봇들은 중간 지점 사이의 더 나은 항해를 위해 레이더와 함께 중간 지점이 있는 GPS 내비게이션 장치를 사용합니다. 때때로 레이더, 비디오 카메라, 관성 유도 시스템과 같은 다른 감각 데이터와 결합됩니다.

인간과 로봇의 상호작용

주요 기사:인간과 로봇의 상호작용
키스멧은 다양한 표정을 지을 수 있다.

우리가 집에서 일하는 로봇이 바닥을 진공 청소하는 것을 넘어서기를 원한다면 로봇의 감각 지능의 최첨단 수준은 몇 가지 단계를 거쳐 발전해야 할 것이다.로봇이 가정과 다른 비산업 환경에서 효과적으로 작동하려면, 로봇이 그들의 일을 수행하도록 지시받는 방법, 그리고 특히 어떻게 멈추라고 지시받는지가 매우 중요할 것이다.그들과 상호작용하는 사람들은 로봇에 대한 훈련을 거의 받지 않았을 수도 있고, 따라서 어떤 인터페이스도 매우 직관적일 필요가 있습니다.공상과학 소설 작가들은 또한 로봇이 결국 명령줄 인터페이스보다는 말, 몸짓, 표정을 통해 인간과 소통할 수 있을 것이라고 추측한다.비록 말이 인간이 의사소통하는 가장 자연스러운 방법일지라도, 로봇에게는 부자연스러운 일이다.로봇이 가상의 C-3PO, 즉 차세대 스타트렉의 데이터처럼 자연스럽게 상호작용하기까지는 오랜 시간이 걸릴 것이다.비록 현재 로봇 공학이 공상 과학 소설에서 나온 로봇들의 표준을 충족시킬 수는 없지만,[130] 로봇 미디어 캐릭터(예: Wall-E, R2-D2)는 미래에 실제 로봇을 받아들이려는 사람들의 의지를 증가시키는 청중들의 공감을 이끌어 낼 수 있다.사람들이 적절한 조건에서 소셜 로봇을 만날 수 있다면 소셜 로봇의 수용도 증가할 것이다.연구들은 로봇과 상호 작용하기 전에 로봇을 보고, 만지고, 심지어 로봇과 상호작용하는 상상을 함으로써 일부 사람들이 [131]로봇과 상호작용하기 전에 가지고 있는 부정적인 감정을 줄일 수 있다는 것을 보여주었다.하지만, 기존의 부정적인 감정이 특히 강하다면, 로봇과 상호작용하는 것은 [131]로봇에 대한 부정적인 감정을 증가시킬 수 있다.

음성 인식

주요 기사: 음성 인식

사람으로부터 나오는 소리의 연속적인 흐름을 실시간으로 해석하는 것은 컴퓨터에게 어려운 작업이다. 왜냐하면 대부분 [132]말의 다양성이 크기 때문이다.같은 사람이 말하는 같은 단어는 현지 음향, 음량, 이전 단어, 스피커의 감기 여부 등에 따라 다르게 들릴 수 있습니다.말하는 사람의 [133]억양이 다르면 더 어려워진다.그러나 데이비스, 비둘프, 발라섹이 1952년 [134]단일 사용자가 말하는 10자리 숫자를 100% 정확하게 인식하는 음성 입력 시스템을 처음 개발한 이후 이 분야에서 큰 진전이 있었다.현재 최고의 시스템은 [135]분당 최대 160단어, 95%의 정확도로 자연스러운 연속 음성을 인식할 수 있습니다.인공지능의 도움으로, 요즘 기계들은 사람들의 목소리를 사용하여 만족하거나 [136]화가 나는 것과 같은 감정을 식별할 수 있다.

로봇 음성

로봇이 인간과 상호작용하기 위해 음성을 사용하도록 허용할 때 다른 장애물들이 존재한다.사회적 이유로, 합성 음성은 통신 [137]매체로서 차선이므로, 다양한 [138][139]기술을 통해 로봇 음성의 감정적 요소를 개발할 필요가 있다.이중음 분기 기능의 장점은 로봇이 음성 미디어에 미리 프로그래밍된 음성 테이프 또는 음소로 전달할 수 있도록 프로그래밍된 감정입니다.가장 초기의 예 중 하나는 마이클 [140][141]프리먼에 의해 1974년에 개발된 리아힘이라는 이름의 교육용 로봇이다.Leachim은 디지털 메모리를 사전 녹음된 컴퓨터 [142]디스크에서 기본적인 언어 음성으로 변환할 수 있었습니다.그것은 [142]뉴욕 브롱크스에서 학생들을 가르치도록 프로그램되었다.

제스처.

상세 정보:제스처 인식

미래에는 로봇 요리사에게 페이스트리 만드는 법을 설명하거나 로봇 경찰관에게 길을 물어보는 것을 상상할 수 있다.이 두 경우 모두, 손동작을 하는 것은 언어 묘사에 도움이 될 것이다.첫 번째 경우, 로봇은 인간의 제스처를 인식하고 확인을 위해 제스처를 반복할 것이다.두 번째 경우, 로봇 경찰관은 "도로 아래로 내려가서 오른쪽으로"를 표시하기 위해 몸짓을 할 것입니다.제스처는 인간과 [143]로봇 사이의 상호작용의 일부를 구성할 것 같다.인간의 [144]손동작을 인식하기 위해 매우 많은 시스템이 개발되어 왔다.

표정

상세 정보:감정인식

얼굴 표정은 두 사람 사이의 대화 진행에 대한 빠른 피드백을 제공할 수 있고, 곧 인간과 로봇에게도 같은 일을 할 수 있게 될 것이다.로보틱 페이스는 한손로보틱스가 고무 페이셜 코팅과 내장면 모터(서보)[145]의 탄성 고분자를 이용해 제작했다.코팅과 서보는 금속 해골 위에 제작되었습니다.로봇은 표정과 몸짓으로 판단해 인간에게 접근하는 방법을 알아야 한다.사람이 행복한지, 겁먹은지, 미친 것처럼 보이는지 여부는 로봇이 예상하는 상호 작용 유형에 영향을 미칩니다.마찬가지로 키스멧과 최근 추가된 넥시는[146] 다양한 표정을 만들어내 인간과 의미 있는 [147]사회적 교류를 할 수 있다.

인위적 감정

인위적인 감정 또한 일련의 표정이나 몸짓으로 구성될 수 있다.영화 파이널 판타지에서도 볼 수 있듯이: '내면의 정령'은 이러한 인위적인 감정의 프로그래밍이 복잡하고 많은 양의 인간 관찰을 필요로 합니다.영화 속 이 프로그래밍을 단순화하기 위해 프리셋이 특별한 소프트웨어 프로그램과 함께 만들어졌습니다.이것은 영화를 만드는 데 필요한 시간을 줄였다.이러한 사전 설정은 실제 로봇에 사용하기 위해 전송될 수 있습니다.인공 감정을 가진 로봇의 예로는 인공지능 기반의 피어 투 피어 상호작용을 사용하는 아르메니아 IT 회사인 Expper Technologies가 개발한 Robin the Robot이 있다.그것의 주된 임무는 감정적인 행복, 즉 스트레스와 불안을 극복하는 것이다.로빈은 얼굴 표정을 분석하고 상황에 따라 자신의 감정을 나타내기 위해 그의 얼굴을 사용하는 훈련을 받았다.이 로봇은 미국 클리닉에서 어린이들에 의해 실험되었고, 관찰 결과 로빈은 만나서 이야기를 [148]나눈 후 아이들의 식욕과 명랑함을 증가시켰다고 한다.

성격

공상과학 소설의 많은 로봇들은 개성을 가지고 있는데,[149] 이것은 미래의 상업용 로봇에서 바람직할 수도 있고 바람직하지 않을 수도 있다.그럼에도 불구하고, 연구원들은 [150][151]개성을 가진 것처럼 보이는 로봇을 만들기 위해 노력하고 있다: 즉, 소리, 얼굴 표정, 몸짓 언어를 사용하여 기쁨, 슬픔 또는 두려움일 수 있는 내적 상태를 전달하려고 한다.하나의 상업적 예는 몇 가지 명백한 [152]감정을 나타낼 수 있는 장난감 로봇 공룡인 플레오이다.

소셜 인텔리전스

조지아 공과대학의 Social Intelligent Machines Lab은 로봇과의 지도 교습의 새로운 개념을 연구합니다.이 프로젝트의 목적은 높은 수준의 개념에 대한 사전 지식 없이 인간의 시연으로부터 과제와 목표를 학습하는 소셜 로봇이다.이러한 새로운 개념은 감독되지 않은 학습을 통해 낮은 수준의 연속 센서 데이터를 기반으로 하며, 이후 과제 목표는 베이지안 접근방식을 사용하여 학습된다.이러한 개념을 사용하여 지식을 향후 작업에 전달할 수 있으므로 작업을 보다 빠르게 학습할 수 있습니다.그 결과는 냄비에서 파스타를 떠서 접시에 담고 소스를 [153]위에 올릴 수 있는 퀴리 로봇에 의해 입증되었다.

통제

복잡한 제어 시스템을 갖춘 로봇 조작 마리오네트인 Puppet Magnus.
2000년 영국 선덜랜드 대학에서 개발된 실험용 평면 로봇 팔과 센서 기반의 오픈 아키텍처 로봇 컨트롤러
RuBot II는 수동으로 루빅 큐브를 해결할 수 있습니다.
상세 정보:제어 시스템

작업을 [154]수행하려면 로봇의 기계적 구조를 제어해야 합니다.로봇의 제어에는 지각, 처리 및 행동(로봇 패러다임)[155]의 세 가지 뚜렷한 단계가 포함됩니다.센서는 환경 또는 로봇 자체에 대한 정보(예: 조인트 또는 엔드 이펙터의 위치)를 제공합니다.그런 다음 이 정보를 저장 또는 전송하고 적절한 신호를 액추에이터(모터)에 계산하기 위해 처리되며, 액추에이터(모터)는 기계 구조를 움직여 필요한 좌표 운동 또는 힘 동작을 달성합니다.

처리 단계는 복잡할 수 있습니다.반응 수준에서 원시 센서 정보를 액추에이터 명령으로 직접 변환할 수 있습니다(예: 샤프트의 필요한 토크/속도를 달성하기 위해 인코더 피드백 신호에 직접 기반하여 모터 파워 전자 게이트를 작동).센서 융접 및 내부 모델을 먼저 사용하여 노이즈가 많은 센서 데이터에서 관심 파라미터(예: 로봇의 그리퍼 위치)를 추정할 수 있습니다.이러한 추정으로부터 직접 태스크(예를 들어 근접 센서에 의해 물체가 검출될 때까지 그리퍼를 특정 방향으로 이동하는 것)를 유추할 수 있다.제어 이론의 기법은 일반적으로 높은 수준의 작업을 액추에이터를 구동하는 개별 명령으로 변환하는 데 사용되며, 대부분의 경우 기계적 [154][155][156]구조의 운동학적 및 동적 모델을 사용합니다.

시간이 길거나 더 정교한 작업을 수행할 경우 로봇이 "인지" 모델을 만들고 추론해야 할 수 있습니다.인지 모델은 로봇, 세계, 그리고 두 가지가 어떻게 상호작용하는지를 표현하기 위해 노력합니다.패턴 인식과 컴퓨터 비전을 사용하여 [154]물체를 추적할 수 있습니다.지도 제작 기술은 세계 지도를 만드는 데 사용될 수 있습니다.마지막으로, 모션 플래닝과 다른 인공지능 기술들은 어떻게 행동해야 하는지를 알아내기 위해 사용될 수 있다.예를 들어, 플래너는 장애물에 부딪히거나 넘어지지 않고 어떻게 일을 해낼 수 있는지 알아낼 수 있다.

최신 상용 로봇 제어 시스템은 매우 복잡하며, 여러 센서와 이펙터를 통합하고, 많은 상호 작용 자유도(DOF)를 갖추고 있으며, 운영자 인터페이스, 프로그래밍 도구 및 실시간 [155]기능이 필요합니다.이들은 종종 더 넓은 통신 네트워크에 상호 연결되어 있으며, 많은 경우 IoT를 지원하며 [157]모바일입니다.개방형 아키텍처, 계층형, 사용자 친화적, '지능형' 센서 기반 상호 연결 로봇으로의 진전은 플렉시블 제조 시스템(FMS)과 관련된 초기 개념에서 비롯되었으며, 로봇 제어 소프트웨어 및 하드웨어 개발자가 기존의 귀를 넘어서는 데 도움이 되는 몇 가지 '오픈 또는 하이브리드' 참조 아키텍처가 존재합니다.'닫힌' 로봇 제어 시스템의 개념들이 [156]제안되었다.개방형 아키텍처 컨트롤러는 시스템 개발자, 최종 사용자 및 연구 과학자를 포함한 광범위한 로봇 사용자의 증가하는 요구사항을 더 잘 충족할 수 있으며 산업 4.0과 [156]관련된 고급 로봇 개념을 전달할 수 있는 더 나은 위치에 있습니다.엔드 이펙터의 위치, 속도 및 힘 제어와 같은 로봇 컨트롤러의 많은 확립된 기능을 활용할 뿐만 아니라 IoT 상호 연결과 적응 제어, 퍼지 제어 및 인공 뉴럴 네트워크([156]ANN) 기반 제어를 포함한 보다 고급 센서 융합 및 제어 기술의 구현도 가능하게 합니다.이러한 기술은 실시간으로 구현될 때 제어 시스템이 [158]환경 변화를 학습하고 적응할 수 있도록 함으로써 알려지지 않거나 불확실한 환경에서 작동하는 로봇의 안정성과 성능을 잠재적으로 개선할 수 있다.로봇 컨트롤러에 대한 참조 아키텍처의 몇 가지 예가 있으며, 로봇 컨트롤러에서 개발된 실제 로봇 컨트롤러의 성공적인 구현 사례도 있습니다.일반적인 레퍼런스 아키텍처와 상호 연결된 오픈 아키텍처 로봇 및 컨트롤러 구현의 한 예는 2000년 마이클 쇼트(Michael Short)와 영국 선덜랜드 대학의 동료들에 의해 개발되었습니다(오른쪽 사진).[156] 이 로봇은 새롭고 지능적인 제어 및 환경 매핑 방법의 실시간 프로토타입 구현을 포함한 많은 연구개발 연구에 사용되었다.[158][159]

자율성 수준

휴머노이드 로봇 TOPIO가 도쿄 IREX [160]2009에서 탁구를 쳤다.

제어 시스템은 또한 다양한 수준의 자율성을 가질 수 있습니다.

  1. 직접 상호작용은 촉각 또는 원격 작동 장치에 사용되며, 사람이 로봇의 움직임을 거의 완벽하게 제어할 수 있습니다.
  2. 오퍼레이터 지원 모드에서는 오퍼레이터가 중간에서 높은 수준의 작업을 지시하고 로봇이 자동으로 [161]작업 수행 방법을 파악합니다.
  3. 자율 로봇은 오랜 시간 동안 인간의 상호작용 없이 지낼 수 있다.더 높은 수준의 자율성이 반드시 더 복잡한 인지 능력을 필요로 하는 것은 아니다.예를 들어 조립 공장의 로봇은 완전히 자율적이지만 고정된 패턴으로 작동합니다.

또 다른 분류는 인간의 통제와 기계 동작 사이의 상호작용을 고려한다.

  1. 원격 조작사람이 각 동작을 제어하고, 각 기계 액추에이터의 변화는 조작자에 의해 지정된다.
  2. 감독관사람이 일반적인 움직임 또는 위치 변화를 지정하고 기계는 액추에이터의 특정 움직임을 결정합니다.
  3. 작업 수준의 자율성작업자는 작업만 지정하고 로봇은 작업을 완료하도록 자체 관리합니다.
  4. 완전한 자율성기계는 사람의 조작 없이 모든 작업을 생성하고 완료합니다.

조사.

상세 정보:오픈 소스 로봇, 진화 로봇, 로봇 분야 및 로봇 시뮬레이터
두 명의 제트 추진 연구소 엔지니어가 세 대의 차량과 함께 서서 3 세대의 화성 탐사 로봇과 크기를 비교합니다.전면과 중앙은 1997년 화성 패스파인더 프로젝트의 일환으로 화성에 착륙한 최초의 화성 탐사선 소저너의 비행 스페어이다.왼쪽은 2004년 화성에 착륙한 스피릿과 오퍼튜니티의 형제인 화성탐사로버(MER) 시험용 차량이다.오른쪽은 2012년 큐리오시티를 화성에 착륙시킨 화성과학연구소용 테스트로봇입니다.
Sojourner의 길이는 65cm(2.13피트)입니다.화성 탐사 로봇 (MER)의 길이는 1.6 미터이다.오른쪽에 있는 큐리오시티의 길이는 3m(9.8피트)입니다.

로봇 공학 연구의 대부분은 특정 산업 작업이 아니라 새로운 유형의 로봇에 대한 조사, 로봇에 대해 생각하거나 설계하는 대안 방법, 그리고 로봇을 제조하는 새로운 방법에 초점을 맞추고 있다.MIT의 사이버 플로라 프로젝트와 같은 다른 조사들은 거의 전적으로 학술적이다.

로봇 디자인의 첫 번째 새로운 혁신은 로봇 프로젝트의 오픈 소싱입니다.로봇의 발전 수준을 설명하기 위해 "세대 로봇"이라는 용어를 사용할 수 있습니다.이 용어는 카네기 멜론 대학 로봇 연구소의 수석 연구 과학자인 한스 모라벡 교수가 로봇 기술의 가까운 미래 진화를 설명하는 데 사용한 것입니다.1997년 Moravec은 1세대 로봇들이 도마뱀에 필적하는 지적 능력을 갖추고 2010년에는 이용 가능할 것이라고 예측했다.하지만 1세대 로봇은 학습을 할 수 없기 때문에, Moravec은 2세대 로봇이 1세대보다 발전하여 2020년까지 사용할 수 있게 될 것이며, 지능은 쥐와 비슷할 것이라고 예측했다.3세대 로봇은 원숭이에 버금가는 지능을 가져야 한다.Moravec 교수는 인간의 지능을 가진 로봇인 4세대 로봇이 가능해지겠지만 2040년이나 [162]2050년 이전에는 이런 일이 일어날 것이라고 예상하지 않는다.

두 번째는 진화 로봇입니다.이것은 진화적 계산을 사용하여 로봇, 특히 신체 형태 또는 동작 제어기를 설계하는 데 도움을 주는 방법론입니다.자연 진화와 유사한 방법으로, 많은 수의 로봇들이 어떤 방식으로든 경쟁할 수 있도록 허용되거나, 그들의 작업 수행 능력은 피트니스 기능을 사용하여 측정된다.성적이 가장 나쁜 사람은 모집단에서 제외되고 우승자의 행동에 따라 새로운 행동이 나타나는 새로운 집합으로 대체됩니다.시간이 지남에 따라 모집단이 개선되고 결국 만족스러운 로봇이 나타날 수 있습니다.이것은 연구자들에 의한 로봇들의 직접적인 프로그래밍 없이 일어난다.연구자들은 이 방법을 [163]더 나은 로봇을 만드는 [164]것과 진화의 본질을 탐구하는 데 모두 사용한다.이 과정은 종종 여러 세대의 [165]로봇을 시뮬레이션해야 하기 때문에, 이 기술은 로봇 시뮬레이터 소프트웨어 패키지를 사용하여 전체 또는 대부분 시뮬레이션에서 실행되며, 진화된 알고리즘이 충분히 [166]좋아지면 실제 로봇에서 테스트됩니다.현재 세계에는 약 1000만 대의 산업용 로봇이 있으며, 일본은 제조업에 [citation needed]있어서 로봇 활용 밀도가 높은 나라 중 1위이다.

역학 및 운동학

상세정보 : Kinematics and Dynamics (메트릭기)
외부 비디오
video icon BB-8 Spero 장난감 구조

운동에 대한 연구는 운동학과 [167]역학으로 나눌 수 있다.직접 운동학 또는 전방 운동학은 해당 관절 값이 알려진 경우 엔드 이펙터의 위치, 방향, 속도 및 가속도를 계산하는 것을 말합니다.역운동학(Inverse Kinematics)은 경로 계획에서처럼 지정된 엔드 이펙터 값에 대해 필요한 접합 값이 계산되는 반대 경우를 말합니다.운동학의 일부 특별한 측면에는 중복성 처리(동일한 이동을 수행할 수 있는 다른 가능성), 충돌 회피 및 특이성 회피가 포함된다.운동학을 사용하여 모든 관련 위치, 속도 및 가속도를 계산한 후에는 역학 분야의 방법을 사용하여 이러한 움직임에 대한 힘의 영향을 연구합니다.다이렉트 다이내믹스는 가해진 힘을 알게 되면 로봇에서 가속도를 계산하는 것을 말합니다.로봇의 컴퓨터 시뮬레이션에는 직접 역학이 사용됩니다.역다이나믹스는 소정의 엔드 이펙터 가속을 생성하기 위해 필요한 액추에이터 힘을 계산하는 것을 말한다.이 정보를 사용하여 로봇의 제어 알고리즘을 개선할 수 있습니다.

상기 각 영역에서 연구자들은 새로운 개념과 전략을 개발하고 기존 개념과 전략을 개선하며 이들 영역 간의 상호작용을 개선하기 위해 노력하고 있다.이를 위해 "최적" 성능 기준과 로봇의 설계, 구조 및 제어를 최적화하는 방법을 개발하고 구현해야 한다.

바이오닉스 및 생체 모방

바이오닉스와 생체모방은 동물의 이동 생리와 방법을 로봇 설계에 적용한다.예를 들어, 바이오닉 캥거루의 디자인은 캥거루가 점프하는 방식에 바탕을 두고 있다.

양자 컴퓨팅

로봇 알고리즘이 디지털 컴퓨터보다 양자 컴퓨터에서 더 빨리 실행될 수 있는지에 대한 연구가 있었다.이 지역은 양자 [168]로봇이라고 불리고 있다.

교육 및 훈련

주요 기사:교육용 로봇 공학
SCORBOT-ER 4u 교육용 로봇

로봇 공학자는 로봇을 설계하고, 유지하며, 로봇을 위한 새로운 응용 프로그램을 개발하고,[169] 로봇의 잠재력을 확장하기 위한 연구를 수행합니다.로봇은 학생들 사이에서 프로그래밍, 인공지능, 로봇 공학에 대한 관심을 높이며, [170]특히 미국의 일부 학교에서 인기 있는 교육 도구가 되었다.

커리어 트레이닝

우스터 폴리테크닉 인스티튜트(WPI)와 같은 대학에서는 로봇 [171]공학 분야의 학사, 석사 및 박사 학위를 제공합니다.직업학교는 로봇학을 전공하기 위한 로봇 훈련을 제공한다.

인정.

RCSA(Robotics Certification Standards Alliance)는 다양한 산업 및 교육 관련 로봇 인증을 제공하는 국제 로봇 인증 기관입니다.

하계 로봇 캠프

몇몇 국립 여름 캠프 프로그램에는 로봇 공학이 핵심 커리큘럼의 일부로 포함되어 있다.또한, 청소년 여름 로봇 프로그램은 유명한 박물관과 기관에서 자주 제공됩니다.

로보틱스

주요 기사: 로봇 대회

전 세계에는 많은 대회가 있다.SeaPerch 커리큘럼은 모든 연령대의 학생들을 대상으로 한다.다음은 경쟁 사례의 간단한 목록입니다. 자세한 목록은 로봇 경합을 참조하십시오.

4세부터 9세까지의 어린이 경기

FIRST 단체는 어린 아이들을 위한 FIRST LEGO League Discover와 FIRST LEGO League Explorer 대회를 제공합니다.이 대회의 목표는 어린 아이들이 과학과 기술에 대해 배우기 시작할 수 있는 기회를 제공하는 것이다.이 대회에 참가한 어린이들은 레고 모델을 만들고 LEGO WeDo 로봇 키트를 사용할 수 있는 옵션이 있습니다.

9~14세 어린이 대회

9세에서 14세 사이의 학생들은 레고 리그 챌린지에 참가할 수 있다.여기서는 매년 중심 테마를 중심으로 자율적인 로봇 문제를 해결하기 위해 LEGO Mindstorms 또는 Spike Prime을 사용합니다.또한 연구팀은 연구 프로젝트, 로봇 설계 및 핵심 가치에 대해 평가합니다.

12~18세 학생 대상 경기

주요 기사: FIRST

FIRST Tech Challenge는 12~18세 학생을 대상으로 설계되었습니다.팀은 18인치 큐브에 맞는 로봇을 만들고, 자율 및 운전자 제어 기간과 함께 매년 새로운 게임과 도전을 통해 다른 두 팀과 제휴하여 경쟁합니다.팀은 로봇 설계, 커뮤니티 아웃리치 및 STEM 커뮤니티와의 연결성에 대해 추가로 평가됩니다.

FIRST Robotics Competition은 6주간의 짧은 시즌으로, 각 시즌마다 새로운 게임에서 경쟁할 더 큰 로봇을 만들기 위해 노력하고 있습니다.매치 플레이에서 로봇은 게임의 처음 15초 동안 자율적으로 움직이며(2019년의 딥 스페이스와 같은 특정 연도에 따라 이 규칙이 변경됨) 나머지 경기 동안 수동으로 작동됩니다.

고령 학생을 위한 대회

다양한 로보컵 대회에는 청소년과 대학생들로 구성된 팀이 포함되어 있다.이 대회들은 다양한 종류의 로봇과 함께 하는 축구 대회, 춤 대회, 그리고 도시 수색과 구조 대회에 초점을 맞추고 있다.이 대회에 참가하는 모든 로봇은 자율성이 있어야 한다.이 대회들 중 일부는 시뮬레이션된 로봇에 초점을 맞춘다.

AUVSI는 비행 로봇, 로봇 보트, 수중 로봇 대회를 운영한다.

Student AUV Competition[172] Europe(SAUC-E)에는 주로 학부 및 대학원생 팀이 참가합니다.AUVSI 경기와 마찬가지로 로봇은 대회에 참가하는 동안 완전히 자율적이어야 한다.

Microtransat Challenge는 대서양을 가로질러 배를 항해하는 대회이다.

누구나 참가할 수 있는 대회

로보게임즈는 50개 이상의 로봇 대회에서 경쟁하기를 원하는 모든 사람에게 열려 있다.

국제로봇축구연맹은 FIRA 월드컵을 개최한다.하늘을 나는 로봇 대회, 로봇 축구 대회, 그리고 다월과 CD로 만든 역도 바벨을 포함한 다른 도전들이 있다.

방과후 로봇 프로그램

전국의 많은 학교들이 방과 후 교육과정에 로봇 프로그램을 추가하기 시작하고 있다.방과 후 로봇공학을 위한 몇몇 주요 프로그램에는 FIRST Robotics Competition, Botball 및 B.E.S.T.[173] Robotics가 포함됩니다.로봇 경진대회에는 엔지니어링 및 설계뿐만 아니라 비즈니스 및 마케팅 측면도 포함됩니다.

이 레고 회사는 어린 [174]나이에 어린이들이 로봇 공학에 대해 배우고 흥미를 가질 수 있는 프로그램을 시작했습니다.

탈식민지 교육 로봇

데콜로닉 에듀케이션 로보틱스는 데콜로닉 테크놀로지(Decolonic Technology)와 데콜로닉 A.I.의 분사로, 세계 각지에서 실시되고 있습니다.[175]이 방법론은 억압받는 자들의 교육학이나 몬테소리 방법과 같은 교육학적 이론과 실천에 요약되어 있다.지역 문화에서 로봇학을 가르치고 기술 [176]지식을 다원화하고 혼합하는 것을 목표로 하고 있습니다.

고용.

로봇 기술자가 소형 전지형 로봇을 만듭니다.(쿠르티시:모바일 로봇 주식회사)
주요 기사:기술 실업

로봇 공학은 많은 현대 제조 환경에서 필수적인 구성요소입니다.공장의 로봇 사용이 증가함에 따라 로봇 관련 직업의 수가 증가하고 있으며 꾸준히 [177]증가하고 있는 것으로 관찰되고 있다.산업에서의 로봇 고용은 생산성과 효율성 절감을 증가시켰으며, 일반적으로 수익자를 위한 장기적인 투자로 간주됩니다.Michael Osborne과 Carl Benedikt Frey의 논문에 따르면 미국 일자리의 47%가 "불특정 수년에 걸쳐"[178] 자동화의 위험에 처해 있는 것으로 나타났습니다.AI가 아닌 사회정책이 [179]실업을 유발한다는 이유로 비판받아 왔다.가디언지의 2016년 기사에서 스티븐 호킹은 "공장의 자동화는 이미 전통적인 제조업의 일자리를 감소시켰으며 인공지능의 부상은 가장 사려 깊고 창의적이거나 감독적인 역할만 남은 중산층 깊숙이 이 일자리 파괴를 확대할 것 같다"[180]고 말했다.

GlobalData 2021년 9월 보고서에 따르면 로봇산업은 2020년에 450억 달러 규모였으며 2030년에는 복합 연간 성장률(CAGR) 29%에서 5680억 달러로 성장하여 로봇 및 관련 [181]산업의 일자리를 창출할 것으로 예상됩니다.

산업 안전 및 보건에 미치는 영향

주요 기사:작업장 로봇 안전

EU-OSHA가 작성한 토론 문서는 로봇 공학 확산이 어떻게 산업 안전 및 건강(OSH)[182]에 기회와 도전을 제공하는지를 강조한다.

로봇공학의 광범위한 사용으로 인한 가장 큰 OSH 혜택은 건강하지 않거나 위험한 환경에서 일하는 사람들을 대체하는 것이어야 한다.우주, 방위, 보안 또는 원자력 산업, 그러나 물류, 유지보수 및 검사에서도 자율 로봇은 더럽고 지루하거나 안전하지 않은 작업을 수행하는 인간 노동자를 대체하여 위험한 물질과 조건에 대한 노동자의 노출을 방지하고 물리적, 인체공학 및 심리사회적 위험을 줄이는 데 특히 유용하다.예를 들어 로봇은 이미 반복적이고 단조로운 작업을 수행하거나 방사성 물질을 다루거나 폭발적 대기에서 작업하는 데 사용되고 있다.미래에는 농업, 건설, 운송, 의료, 소방 또는 청소 [183]서비스와 같은 다양한 분야의 로봇에 의해 매우 반복적이고 위험하거나 불쾌한 많은 작업이 수행될 것이다.

게다가, 앞으로 한동안 인간이 기계보다 더 적합할 특정한 기술들이 있고 문제는 인간과 로봇 기술의 최상의 조합을 어떻게 달성할 것인가이다.로봇공학의 장점은 정확성과 반복성을 가진 무거운 일을 포함하지만, 인간의 장점은 창의성, 의사결정, 유연성, 적응성을 포함합니다.최적의 기술을 결합해야 하는 이러한 필요성으로 인해 협업 로봇과 인간은 공통의 작업 공간을 더욱 긴밀하게 공유하게 되었고, "인간-로봇 합병"의 안전을 보장하기 위한 새로운 접근법과 표준을 개발하게 되었다.일부 유럽 국가들은 국가 프로그램에 로봇을 포함시키고 더 나은 생산성을 달성하기 위해 로봇과 운영자 사이의 안전하고 유연한 협력을 촉진하려고 노력하고 있다.예를 들어, 독일연방산업안전보건연구소(BAuA)는 "인간-로봇 협업"이라는 주제에 대한 연례 워크숍을 개최한다.

미래에는 로봇이 자율성을 높이고 인간-로봇 협업이 완전히 새로운 형태로 발전하는 등 로봇과 인간 간의 협력이 다양해질 것이다.협업 로봇과 함께 일하는 위험으로부터 직원들을 보호하기 위한 현재의 접근법과 기술 표준을[184][185] 개정해야 할 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

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