텔레로보틱스

Telerobotics
크라쿠프에서 순찰하는 유스투스 보안 로봇

텔레로보틱스는 주로 텔레비전, 무선 네트워크(Wi-Fi, 블루투스, 딥 스페이스 네트워크 등) 또는 테더링된 연결을 사용하여 멀리서 반자율 로봇의 제어와 관련된 로봇 분야입니다.이는 텔레오퍼레이션과 텔레프레젠스라는2개의 주요 서브필드의 조합입니다.

원격 조작

원격 조작은 머신의 원거리 동작을 나타냅니다.이는 '리모트 컨트롤'이라는 문구와 유사하지만 연구, 학술 및 기술 환경에서 주로 볼 수 있습니다.이것은 일반적으로 로봇 및 모바일 로봇과 관련이 있지만 멀리 [1]있는 사람이 장치 또는 기계를 조작하는 모든 범위의 환경에 적용할 수 있습니다.

초기 텔레로보틱스(Rosenberg, 1992년) 미국 공군 - 가상 설비 시스템

원격 조작은 연구 및 기술 커뮤니티에서 원격 조작을 지칭하는 가장 표준적인 용어입니다.이는 원격 환경에서 작업자가 원격 로봇을 통해 자신의 존재를 투영할 수 있도록 몰입형 인터페이스로 구성된 텔레로보틱 시스템의 서브셋을 가리키는 "텔레프레젠스"와 반대됩니다.오퍼레이터가 시각, 소리, 촉각의 모든 주요 감각으로 원격 환경에서 존재감을 느낄 수 있게 한 최초의 텔레프레젠스 시스템 중 하나는 1990년대 초 미국 공군 연구소에서 개발된 가상 설비 시스템입니다.이 시스템은 조작자가 원격으로 [2][3][4]작업을 수행하는 로봇일 때 마치 페그를 삽입하는 것처럼 느낄 수 있도록 조작자가 손재주가 뛰어난 작업(구멍에 페그를 삽입)을 수행할 수 있도록 했습니다.

텔레매니퓰레이터(또는 텔레오퍼레이터)는 인간 조작자에 의해 원격으로 제어되는 장치입니다.단순한 경우, 무선 조종 모델 항공기나 테더로 연결된 심층 잠수 비행체처럼 제어 조작자의 명령 행동은 제어 장치의 동작에 직접 대응한다.통신 지연으로 인해 직접 제어가 불가능하거나(원격 유성 탐사 로봇과 같이) 오퍼레이터의 작업 부하를 줄이기 위해 필요한 경우, 장치는 직접 제어되지 않고 지정된 경로를 따르라는 명령을 받게 됩니다.고도화 수준이 높아지면 이 장치는 장애물 회피와 같은 문제에서 다소 독립적으로 작동할 수 있으며, 이는 유성 탐사로봇에도 일반적으로 사용됩니다.

오퍼레이터가 먼 거리에서 로봇을 제어할 수 있도록 설계된 장치를 텔레케릭 로보틱스라고 부르기도 합니다.

텔레로보틱스와 텔레프레젠스의 2가지 주요 컴포넌트는 비주얼 어플리케이션과 컨트롤 어플리케이션입니다.원격 카메라는 로봇의 시야를 시각적으로 표현합니다.직관적인 제어를 가능하게 하는 관점에서 로봇 카메라를 배치하는 것은 Science Fiction(로버트 A)에 기반을 둔 최신 기술입니다. 하인라인의 Waldo 1942)는 최근에서야 로봇 카메라를 의미 있게 제어할 수 있는 속도, 해상도, 대역폭이 충분해 성과가 없었다.헤드 마운트 디스플레이를 사용하면 아래 그림과 같이 헤드를 추적하여 카메라를 쉽게 제어할 수 있습니다.

이는 사용자가 시스템의 지연 시간, 움직임에 대한 반응의 지연, 시각적 표현에 익숙하다고 느끼는 경우에만 작동합니다.불충분한 해상도, 비디오 이미지의 지연, 움직임과 응답의 기계 및 컴퓨터 처리의 지연, 카메라 렌즈와 헤드 마운트 디스플레이 렌즈에 의한 광학 왜곡과 같은 모든 문제는 시각적으로 표현되는 전정 자극의 부족으로 인해 악화되는 사용자 '시뮬레이터 질병'을 일으킬 수 있습니다.운동.

등록 오류, 오버필터링으로 인한 이동 응답 지연, 작은 이동에 부적절한 해상도, 느린 속도 등의 사용자 모션이 이러한 문제의 원인이 될 수 있습니다.

동일한 기술로 로봇을 제어할 수 있지만, 그러면 눈-손 조정 문제가 시스템 전체에 훨씬 더 많이 퍼지고 사용자의 긴장이나 좌절로 인해 시스템 [citation needed]사용이 어려워질 수 있습니다.

로봇을 만드는 경향은 제어 문제를 줄이기 때문에 자유도를 최소화하는 것이었다.최근의 컴퓨터 개량에 의해, 보다 자유도가 높아져, 보다 지능적이고 인간적인 움직임을 보이는 로봇 디바이스가 가능하게 되었습니다.또한 사용자가 자신의 [5]모션으로 로봇을 제어할 수 있으므로 보다 직접적인 원격 작동이 가능합니다.

인터페이스

텔레로보틱인터페이스는 일반적인 MMK(monitor-mouse-keyboard) 인터페이스만큼 단순할 수 있습니다.이것은 몰입적이지는 않지만 저렴합니다.인터넷 접속에 의해 구동되는 텔레로보틱은 많은 경우 이런 유형입니다.MMK에 대한 중요한 수정 사항은 평면 로봇 이동을 위한 보다 직관적인 탐색 체계를 제공하는 조이스틱입니다.

전용 텔레프레젠스 설정에서는 싱글 아이 또는 듀얼 아이 디스플레이가 있는 헤드 마운트 디스플레이와 조이스틱 및 관련 버튼, 슬라이더, 트리거 컨트롤이 있는 인체공학적으로 일치하는 인터페이스를 사용합니다.

다른 인터페이스는 컴퓨터에서 생성된 [6]이미지 대신 완전히 몰입된 가상 현실 인터페이스와 실시간 비디오를 결합합니다.또 다른 예로는 사람이 걷거나 달리는 로봇에 의해 로봇이 운전되도록 몰입형 디스플레이 시스템을 갖춘 전방위 트레드밀을 사용하는 것입니다.적외선 열 이미징, 실시간 위협 평가 또는 장치 [citation needed]도식 등의 병합된 데이터 디스플레이가 추가 수정될 수 있습니다.

적용들

공간

NASA HERRO(실시간 로봇 조작을 이용한 인간 탐사) 텔레로봇 탐사 개념[7]

아폴로 프로그램을 제외하고, 대부분의 우주 탐사는 원격 우주 탐사선으로 수행되었다.예를 들어, 대부분의 우주 기반 천문학은 원격 망원경으로 수행되어 왔다.예를 들어, 러시아의 루노호드 1호는 지상의 인간 조작자에 의해 실시간으로(2.5초의 광속 지연으로) 주행되는 원격 구동 탐사선을 달에 착륙시켰다.로봇 행성 탐사 프로그램은 인간이 지상 정거장에서 프로그램한 우주선을 사용하며, 기본적으로 원격 로봇 작동의 장기 지연 형태를 달성합니다.최근의 주목할 만한 예로는 화성 탐사 로봇(MER)과 큐리오시티 탐사 로봇 등이 있다.MER 임무의 경우, 우주선과 탐사선은 저장된 프로그램으로 작동했으며, 지상에 있는 탐사선 운전자들은 매일의 작업을 프로그래밍했습니다.국제우주정거장(ISS)은 덱스트레라고 불리는 두 개의 팔을 가진 텔레매니퓰레이터를 사용한다.보다 최근에, 인간형 로봇[8] 로보넛이 원격 로봇 실험을 위해 우주 정거장에 추가되었다.

NASA는 미래의 행성 탐사를 위해 궤도에서 인간 탐사를 이용한 고성능 텔레로보틱[9] 시스템을 사용할 것을 제안했다.랜디스가 제안한 화성탐사 개념에서 화성 탐사는 인간이 화성에 승무원을 데려오지만 지표면에 착륙하기보다는 궤도에 머무르게 하고,[10] 고도의 능력을 갖춘 원격 로봇이 지표면에서 실시간으로 작동하는 방식으로 이뤄질 수 있다.이러한 시스템은 단순한 장기 지연 로봇 시스템을 넘어 지구상의 가상 원격 존재 체제로 이행할 것이다.이 개념에 대한 한 연구인 실시간 로보틱 오퍼레이션을 이용한 인간탐사(HERRO) 개념은 이러한 임무가 다양한 행성 [7]목적지를 탐험하는 데 사용될 수 있다고 제안했다.

텔레프레젠스 및 화상회의

iRobot Ava 500, 자율 로밍 텔레프레젠스 로봇.

모바일 기기, 태블릿 및 휴대용 컴퓨터를 사용한 고품질 화상회의가 보급됨에 따라 원격 존재감 로봇이 크게 성장하여 직접 갈 수 없는 사무실, 집, 학교 등에서의 커뮤니케이션과 협업을 위한 원격 존재감을 높일 수 있게 되었습니다.로봇 아바타는 원격 [11][12]사용자의 명령에 따라 움직이거나 주위를 둘러볼 수 있습니다.

디스플레이 상의 화상회의를 이용하는 접근방식은 주로 두 가지가 있습니다.

  • 데스크톱 텔레프레젠스 로봇은 일반적으로 전동 데스크톱 스탠드에 전화기 또는 태블릿을 장착하여 원격 사용자가 디스플레이를 이동 및 기울임으로써 원격 환경을 둘러볼 수 있도록 합니다.
  • 주행 가능한 텔레프레젠스 로봇에는 일반적으로 로밍 기반에 장착된 디스플레이(통합형 또는 별도의 전화기 또는 태블릿)가 포함되어 있습니다.보다 현대적인 로밍 텔레프레젠스 로봇에는 자율적으로 작동하는 기능이 포함될 수 있습니다.이 로봇들은 공간을 설계할 수 있고 방들과 도킹 [13]스테이션 사이를 운전하면서 장애물을 피할 수 있다.

종래의 화상 회의 시스템이나 텔레프레젠스 룸에서는, 통상, 원단 제어 기능이 있는 팬 틸트 줌 카메라를 제공하고 있습니다.원격 사용자가 회의 중에 기기의 머리를 돌려 자연스럽게 주위를 둘러볼 수 있는 기능은 종종 텔레프레젠스 로봇의 가장 강력한 특징으로 여겨진다.이러한 이유로 개발자들은 훨씬 더 저렴한 가격의 로봇을 만들기 위해 이 가장 강력한 기능에 집중하는 데스크톱 텔레프레젠스 로봇의 새로운 범주에 등장했습니다.'머리와 목의 [14]로봇'이라고도 불리는 데스크톱 텔레프레젠스 로봇은 사용자가 회의 중에 주위를 둘러볼 수 있도록 하며, 장소를 옮겨 다닐 수 있을 정도로 작기 때문에 원격 [15]내비게이션이 필요하지 않다.

일부 원격 존재 로봇들은 학교에 정기적으로 다닐 수 없었던 장기 질환을 앓고 있는 일부 아이들에게 매우 도움이 된다.최신의 혁신적인 기술은 사람들을 하나로 묶을 수 있고, 그것은 그들이 외로움을 극복하는 데 큰 도움을 준다.[16]

해상 응용 프로그램

해상 원격 조작 차량(ROV)은 잠수부에게 너무 깊거나 위험한 물에서 작업하는 데 널리 사용됩니다.그들은 해양 석유 플랫폼을 수리하고 침몰한 선박에 케이블을 연결하여 인양합니다.그것들은 보통 해상 선박의 관제 센터에 밧줄로 부착된다.타이타닉호의 난파선은 승무원이 조종하는 선박뿐 아니라 ROV에 의해 탐사되었다.

원격 의료

다음 항목도 참조하십시오.원격 수술 및 의료 로봇

또한 의료기기 및 최소 침습적 수술 시스템 분야에서 많은 원격 로봇 연구가 이루어지고 있습니다.로봇 수술 시스템으로 외과의사는 손을 안으로 넣기 위해 흉강을 열 필요 없이 조작자가 들어갈 수 있는 작은 구멍을 통해 몸 안에서 작업할 수 있다.

긴급대응 및 법집행 로봇

NIST는 비상 대응[17] 및 법 집행 텔레로보틱 [18][19]시스템에 사용되는 일련의 테스트 표준을 유지하고 있습니다.

기타 응용 프로그램

원격 조작기는 방사성 물질을 다루는 데 사용된다.

텔레로보틱스는 설치 미술품에 사용되고 있습니다.텔레가든은 웹을 통해 사용자가 로봇을 조작한 프로젝트의 한 예이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Corley, Anne-Marie (September 2009). "The Reality of Robot Surrogates". spectrum.ieee.com. Retrieved 19 March 2013.
  2. ^ 로젠버그, L.B. (1992)"가상 설비를 지각 오버레이로 사용하여 원격 환경에서 오퍼레이터의 성능을 향상시킵니다."기술 보고서 AL-TR-0089, USAF Armstrong Laboratory, Wright-Patterson AFB OH, 1992.
  3. ^ 로젠버그, L.B. (1993)"가상 설비:텔레로보틱 조작을 위한 지각 오버레이"입니다.IEEE 연차 규격의 Proc.에서 가상현실 심포지엄(1993년): 76-82페이지.
  4. ^ Rosenberg, Louis B. "텔레프레젠스 환경에서 오퍼레이터 성능을 향상시키는 도구로서의 가상 설비"텔레매니퓰레이터 테크놀로지와 공간 텔레로보틱스.(1993) doi:10.1117/12.129901.
  5. ^ 밀러, 네이쓴 등"관성감지로부터의 모션 캡쳐를 통해 구속되지 않은 인간형 원격 조작을 가능하게 합니다."휴머노이드 로봇, 2004년 제4회 IEEE/RAS 국제회의 개최.Vol. 2. IEEE, 2004.
  6. ^ Burdea, Grigore C. "초청 리뷰: 가상 현실과 로보틱스의 시너지." IEEE Transactions on Robotics and Automation (로봇과 자동화에 관한 거래) 15.3(1999) : 400-410.
  7. ^ a b 슈미트, G.R.;LandisG.A.;Oleson, SR."HERRO 사절단 화성과 금성을 이용한 Telerobotic 연구 개발에 세력권에서"(PDF).5월 13일 2013년에 있는 원본(PDF)에서 Archived.15일부터 11월 2012년 Retrieved.;또한:Oleson, SR.;LandisG.A.;맥과이어, M.;슈미트, G.R.(2012년)."HERRO 선교 화성을 이용한 Telerobotic 표면 연구 개발에 세력권에서"(PDF).저널이 영국 Interplanetary 협회의.172월 2013년에 있는 원본(PDF)에서., 그리고 HERRO(15일부터 11월 2012년에 액세스 할)Archived.
  8. ^ "Robonaut home page". Nasa. Retrieved 27 May 2011.
  9. ^ Adam Mann, "거의 도착: 우주 탐사의 미래가 생각과는 다른 이유", Wired, 11.12.12 (2012년 11월 15일 접속)
  10. ^ G.A. 랜디스, "화성 궤도로부터의 원격 작업: 인간 탐사를 위한 제안", 액타 우주 비행사, 제61, 제1권, 59-65페이지, 논문 IAC-04-IAA.3.7.2.05, 제55회 국제 우주 비행 연맹 대회, BC4-8, 밴쿠버.
  11. ^ Rick Lehrbaum - InfoWeek, "Attack of the Telepresence Robots", "InfoWeek", 01.11.13 (2013년 12월 8일 접속)
  12. ^ 제이콥 워드, "나는 로봇 보스", "파퓰러 사이언스", 10.28.13
  13. ^ Honig, Zach. "iRobot's Ava 500 telepresence-on-a-stick is rolling out now (update: $69,500!!)". Engadget. Retrieved 4 July 2014.
  14. ^ John Biggs, "Tech Crunch - Rotobotics, 목처럼 작동하는 원격 프리젠스 리그 Kubi 발표", "Tech Crunch", 2012년 12월
  15. ^ Sanford Dickert 및 David Maldow, ESQ, "Telepresence Options Magazine - Robotic Telepresence State of the Industry", "Telepresence Options", 2013년 여름(2013년 12월 8일 입수)
  16. ^ Telepresence robot, Long-term illness children. "Telepresence robots help chronically ill kids maintain social, academic ties at school". robohub. University of California, Irvine, September 2016. Retrieved 6 September 2019.
  17. ^ "Emergency response robots".
  18. ^ "Standard test methods for response robots". NIST Engineering Laboratory. Retrieved 4 June 2020.
  19. ^ "ASTM Subcommittee E54.09 standards for response robots".

외부 링크