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每个家庭都有机器人

物联网可能会使机器人无处不在,但它们可能看起来不像你的预期。有些人甚至可能无法看到。

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比尔盖茨在2006年的科学美国文章中描述了他对未来的愿景,“每个家中的机器人”。

不过,很难预测技术的发展会如此之快。从那时起,无线技术取得了长足的进步。微电子学也是如此——如果你用摩尔定律的话,它几乎有24个数量级。因此,2006年构思的机器人现在更像是一堆互联网灰尘颗粒,通过下一代NFC/RFID/ZigBee/蓝牙远程控制物联网设备,使用我们希望是完全安全的无线链路。

不过,2015年的愿景看起来截然不同,而不是拥有一堆特定功能的机器人。RACO无线公司总裁约翰·霍恩(John Horn)说:“你将能够将这种连接嵌入我们生活中的任何事情。”“我们看到数千种产品可以实时交流,它们的模块小到可以戴在狗项圈或手表上。”

在可预见的未来,机器人可以是任何东西——移动的或固定的,具有嵌入式智能。他们甚至可能是"互联网尘埃“,肉眼看不见。虽然没有机器人的艰难和快速定义,但通常被称为对象必须移动,操纵和感知他们的环境,控制某种肢体,或展示某种智能,直观的行为。今天的特定实施之外并不大部分是商业或工业制造自动化和仓储,而今天IOT几乎没有。但考虑到未来的物联网将包括什么,机器人几乎肯定会起着巨大的作用。

机器人行为,从仓库到物联网
一段时间以来,“智能”机器人最发达的领域之一一直是仓储。这些应用已经成为工业机器人使用各种交互式、自主控制系统的一个良好的测试平台。展望未来,随着工业计算机控制系统的不断缩小和复杂性的增加,这些机载或集成计算机将有更强的能力来作出自己的决定。事实证明,在仓储领域运行良好的这种模式对物联网也有一定的适用性。

有趣的是,机器人行为的原型是对仓储的未来最有趣的,并且对IOT中类似的非线性应用表现出极大的潜力,这是“蜂拥而至”的巨大潜力,特别是蚁群中的“蜂拥而至”。已经开发了模拟此类觅食行为的算法,并且被调整为在机器人群中创建特定功能。最终,通过WLAN互连,此类机器人将同时与“群”中的其他机器人通信,并且实时地在分布式自组织体系结构网络中。他们还将重新回到集中式计算机系统,用于父母函数。

为什么这种特殊的方法适用于物联网呢物联网物体的功能就像一个有特定任务的物体的蚁群。许多将是多余的,其他多少是独特的。但总的来说,大部分功能都是小组的一部分。资源将被组织成池来创建蜂群。一旦这样的蜂群被创造出来,它就可以与其他蜂群联网来创造“超级蜂群”。群的管理者可以控制群中每个资源的访问级别(数据生产、消费或两者)。其他对象可以具有层次监督控制,让对象产生或消费,或同时产生由群中其他对象产生的数据。

这是一个相当前瞻性的这一例子来自麻省理工学院。最近,有揭幕的研究人员'm-block.这些机器人可以自行组装成不同的形状,完成一系列基本任务,无需人类控制器的输入。例如,一个基于m - blocks的水下机器人可以让自己变窄,以便能够穿过深海裂缝,或者一个小团队的医疗机器人可以将自己平躺在一起,以堵塞人类心脏的一个缺口。

这个平台的更复杂的版本可以被证明在任何数量的其他应用程序中都是有用的。这些移动的立方体可以在紧急情况下临时修复桥梁或建筑,或者为建筑项目提升和重新配置脚手架。它们可以根据需要组装成不同类型的家具或重型设备。它们可以成群结队地进入对人类不利或难以接近的环境,诊断问题,并自我重组以提供解决方案(见注释1)。

要使所有这项工作都需要相对论复杂和复杂的智能子系统。开发商一直在致力于这一点,这是一段时间,这一领域的进展情况很大机器人智能内核(RIK),由爱达荷国家实验室开发(见注释2),以及机器人操作系统(ROS),由开源机器人基金会开发(见注释3)。

机器人智力
RIK非常像众所周知的7层OSI模式,但更少于复杂。它由四个独特的层组成(见图1)。两个底层,通用机器人架构和通用机器人抽象组合为该讨论的一层,因为它们密切地互补为框架和架构。它们提供从输入源收集数据的API,例如传感器或执行器,包装,并将其传递给机器人行为层,该层由刻意和无功机器人行为组成。认知胶水层接口特定应用任务的行为的异步射击。顶层,动态自主权是人类输入的接口,并交织在RIK行为的运作中。

图1
图1:RIK套件的感知,行为和认知能力的示意图。由Inl提供。

这个内核既可移植又可重新配置。这意味着它可以在需要行为、推理和感知功能的应用程序中使用,也可以在各种平台、条件和环境中使用。RIK集成了用于感知、世界建模、自适应通信、动态任务和导航、搜索和检测的行为的算法和硬件。

RIK的另一个关键参数是,有一定程度的安全性。INL RIK技术的设计使得这种机器人可信赖,独立,协作者,而不是需要信任其他安全层的被动对象。所有这一切使得这一内核对各种物联网设备非常高兴,特别是在安全领域,微粒,以及自主分散的任务。

机器人操作系统
ROS在各种机器人平台上发现广泛的验收。与任何操作系统一样,它包含在高级机器人环境中实现的所有工具,库和运行时环境,包括低级设备控制,硬件抽象,包管理,常用功能的实施以及传递进程之间的消息。

ROS是一系列独立节点的汇编,通过发布/订阅消息模型彼此通信。这种方法使ROS硬件无关。它可以通过各种计算子系统和体系结构实现。

ROS的“老板”被称为ROS的主人。主节点设置协议,以便所有其他ROS节点可以发现并相互通信(见图2)。这使得它平台独立,因为一旦节点设置,它们可以简单地称为节点(x),并进行通信。

图2
图2:ROS的示意图。礼貌:清除路径机器人。

这使得ROS对象适用于物联网。这种基于ros的设备可以跨硬件平台和子系统连接,这一事实使得它对许多物联网应用程序非常有吸引力。再加上RIK,甚至还有一些天生的安全感。


未来的物联网将会有大量的机器人,但不一定是科幻小说作家天才头脑中出现的那种,尽管最终肯定会存在控制论生物。

但就目前而言,机器人专用的操作系统和硬件正在快速发展。就某些更复杂的物联网应用和物体所需要的高级智能而言,这方面的很多技术仍处于起步阶段。不幸的是,即使有可信的关联,机器人操作系统也有与任何其他基于unix的系统相同的安全问题。ROS是一个类似“UNIX”的操作系统(支持Ubuntu版本),与其他UNIX变体具有“实验性”兼容性。它还与Java兼容。这意味着任何在UNIX或Java系统上运行的威胁或利用也可能在ROSes上运行。

根据机器人,其功能,互连和能力,提高机器人的安全标志可能比物联网的一些其他段更为重要。可以想象,如果我们认为商业机器人具有移动性(例如,例如,室比真空的更复杂的版本),则攻击这种机器人可以具有可怕的后果)。在外围实施方面,可以提高类似的担忧。具体而言,这将是如何看待的。

然而,与往常一样,在硬件级别上同化安全性可以减轻这些问题中的大多数。

笔记:

  1. http://newsoffice.mit.edu/2013/simple-scheme-for-self-assembling-robots-1004
  2. https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt/community/robot_intelligence_kernel/457
  3. http://www.ros.org/contact/


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