Что такое облачная робототехника?

Девятнадцатый век ускорил внедрение широких промышленных процессов, таким образом, промышленная революция. В двадцатом веке скорость этих процессов была стимулирована технологической революцией, что позволило получить доступ к лабораториям и исследовательским институтам из дома. С новыми сферами электроники, автоматизации и вычислений мы достигли вершины нового технологического сдвига, Революции робототехники. Этот этап обязательно окажет огромное влияние на человеческие жизни.

Робототехническая революция представила роботов, которые могли выполнять задачи любого уровня. Хотя требуемое пространство и память, наряду со стоимостью, были дилеммой, которую еще предстояло решить. Именно тогда дебютировали облачные роботы!

Что такое облачная робототехника?

Термин «облачная робототехника» был придуман Джеймсом Каффнером из Google в 2010 году. Облачная робототехника — это пересечение робототехники, облачных вычислений, глубокого обучения, больших данных, Интернета вещей и других новых технологий. Это область робототехники, в которой роботы полагаются на интернет-сеть для выполнения своих функций. Скорее, робот, сенсоры и вычисления которого не интегрированы в единую систему, таким образом, у робота есть «расширенный или общий мозг». В результате роботы становятся не только умнее за счет подключения к облаку, но и дешевле и меньше!

Почему облачная робототехника?

Люди предполагали, что эта «заранее определенная концепция» роботов способна делать все автоматически. Эта расплывчатая концепция поощрялась несколькими фильмами, где робот может выполнять любую задачу, но это неправда. До тех пор, пока задача не будет предварительно запрограммирована в роботе, он не сможет ее выполнить. Но этот предел могут превысить облачные роботы!

До появления облачных вычислений для оптимизации задач требовалась целая команда экспертов. Ресурсы, серверы, все было довольно ограничено. Но с облачной робототехникой общий пул сетей и серверов является общим.

К этим услугам можно получить доступ в любое время без участия экспертов. Облачная робототехника также обеспечила быструю эластичность, благодаря которой ресурсы можно увеличивать и уменьшать в зависимости от спроса. Кроме того, хотя по сравнению с промышленными роботами предварительно запрограммированные роботы обладают высокой производительностью и точностью в реальном времени, но, когда дело доходит до столкновения с неизвестными экстремальными условиями, предварительно запрограммированные роботы не могут сводить концы с концами. Угадайте, что может? Правильно, облачные роботы!

Давайте копать глубже!

Вместо выполнения задач с использованием вычислений на устройстве облачные роботы выполняют ресурсоемкие вычислительные задачи и отправляют их в облако. Это очень примечательная характеристика Cloud Robotics.

Архитектура облачной робототехники состоит из двух основных частей:

• Облачная платформа вместе с ее оборудованием.
• Нижний объект.

Облачная платформа состоит из серверов с высокой производительностью и обширными базами данных. Нижний объект включает в себя всю технику, мобильных роботов и оборудование. Облачная робототехника реализована в нескольких операциях с несколькими роботами, которые оказались стандартными проектами облачной робототехники. В области операций с несколькими роботами интеграция облачных вычислений и робототехники в таких областях, как анализ изображений или видео, интеллектуальный анализ данных и многие другие, стимулировала развитие облачной робототехники. Таким образом, ключевыми особенностями архитектуры являются:

• Вычислительные задачи облачной инфраструктуры являются динамическими, а ресурсы доступны по запросу.
• «Мозг» облачной робототехники находится в облаке. Несмотря на то, что задачи обрабатываются индивидуально, результаты этих процессов можно получить с помощью сетевых технологий.
• Вычислительную задачу можно доверить облаку, что, в свою очередь, может привести к увеличению времени автономной работы и снижению нагрузки на робота.

Вы знали?

Вы знакомы с фильмом «Матрица»? Когда Нео спрашивает Тринити о вертолете на крыше: «Ты умеешь управлять этой штукой?» Она отвечает: «Еще нет». Но тут в ее мозг загружается «пилотная программа», и они оба улетают.

Что-то щелкнуло в ваших мозгах?

Узнайте о некоторых проектах облачной робототехники:

• SLAM : Исследователи из лаборатории ASORO в Сингапуре построили инфраструктуру облачных вычислений. Эта инфраструктура предназначена для создания 3D-моделей среды, изменяя местоположение среды и агента. Этот процесс можно выполнить намного быстрее в облаке, чем на бортовых компьютерах.
• GostaiNet : французская робототехническая фирма, известная как Gostai, построила эту инфраструктуру облачной робототехники — GostaiNet. Эта инфраструктура позволяет роботу выполнять удаленные задачи, такие как распознавание речи и распознавание лиц. Облако используется для записи видео и синтеза голоса.
• iCub : Джулио Сандини, профессор робототехники Итальянского технологического института, сказал: «Этот проект является «предшественником» идеи облачной робототехники». iCub — это гуманоидная платформа, которая работает как «контейнер поведения». Используя облачные технологии, можно разработать множество моделей поведения, таких как приготовление пиццы или приготовление блинов. Все, что мы будем делать, это добавить к роботу «поведенческое приложение», и он будет делать для вас пиццу и блины!

Слово для распространения!

Облачная робототехника отличается от общей автоматизации из-за использования технологии удаленного управления, а также ее зависимости от облачных технологий и будущих облачных бизнес-моделей, которые используют облачных роботов в качестве услуги. Ожидается, что технология Mobile Edge Computing (MEC) и технология 5GNR (New Radio), основанная на частотах миллиметровых волн, принесут пользу Cloud Robotics на похвальном уровне. Очевидно, что внимание к рынку облачной робототехники сначала привлечет правительство и промышленные заказчики, но позже предполагается, что оно привлечет внимание и потребителей.

Проблемы и открытые вопросы:

Облачная робототехника — это развивающаяся технология. Таким образом, остается много открытых вопросов и вызовов. Поскольку концепция облачной робототехники основана на требованиях реального времени, поддержание баланса между требованиями реального времени в различных ситуациях и точностью производительности является сложной задачей даже для памяти робота. Существует спрос на повышенную облачную безопасность, поскольку облачное хранилище означает удаленное хранение данных. Следовательно, будь то конфиденциальность, связанная с бизнесом или научными исследованиями, требование безопасности в облаке является обязательным. Кроме того, поддержание сетевого потока для определенной полосы пропускания необходимо для повышения эффективности работы в реальном времени.

Есть еще несколько технических проблем, которые, как правило, мешают эффективной работе облачных роботов:

• Быстрота : люди очень привыкли использовать приложения, которые быстро отображают результаты. Но когда дело доходит до облачной робототехники, скорость выходит на совершенно другой уровень. Например, ожидается, что быстрый робот будет двигать рукой со скоростью синапсов мозга, приземляясь в нужное время и в нужном месте. Чтобы решить эту проблему, сообщество разработчиков открытого исходного кода работает над двумя проектами Linux Foundation, а именно: ACRN и Zephyr. ACRN уделяет особое внимание низкому периоду покоя и хорошему периоду отклика. Zephyr стремится создать «безопасную, надежную и гибкую операционную систему в реальном времени» для роботов.
• Удаленность : могут быть случаи, когда роботы не могут подключиться к сети из-за соображений безопасности или физико-географических причин. В такие моменты робот должен предсказывать ближайшие результаты, а не полностью полагаться на облако. Именно здесь на сцену выходят граничные вычисления в качестве решения.
• Сеть : представьте, что робот теряет связь с сетью или облаком во время военной или хирургической миссии. Ситуация может стать смертельной. Решение этой дилеммы представлено в виде новой технологии, известной как 5G. 5G имеет улучшенную связь и резкое бездействие, благодаря чему проблемы с подключением и связью будут решены. Другим решением было бы создание сети мини-облаков, чтобы даже если робот потерял связь с сетью, он мог бы работать через эти кластеры ресурсов. Роевые роботы также используют эту же технику, и это очень интересно изучать.

Вы когда-нибудь пробовали использовать телефон без подключения к Интернету? Если вы заметили, телефон все еще можно использовать, но он выполняет только определенный набор заранее запрограммированных задач. Принимая во внимание, что при подключении к сети мобильный телефон может творить чудеса, вы наверняка это знаете!

Отрасль продолжает создавать новые решения для возникающих проблем и задач. Но можно ожидать, что облачная робототехника изменит целый ряд отраслей и представит в ближайшем будущем еще более способных роботов.