Khái niệm sử dụng các dịch vụ cloud trong robot và Internet of Things (IoT) mở ra một Domain mới — Internet of Robotic Things, có thể là một phiên bản nâng cao của robot cloud và một phần mở rộng của IoT để tận dụng khả năng giám sát dữ liệu cho trí thông minh máy móc và tác nhân thông minh.
Đã có sự phát triển to lớn trong lĩnh vực robot và Internet of Things (IoT) trong vài năm qua. Cả hai đều dường như bổ sung để tăng hiệu quả, giảm chi phí và đạt được tự động hóa nói chung.
IoT là một hệ thống các thiết bị liên kết / kết nối với nhau có thể nhận dạng duy nhất. Thuật ngữ IoT lần đầu tiên được sử dụng bởi Kevin Ashton vào năm 1999 và Mark Weiser được cho là người đầu tiên hình thành ý tưởng này trong bài báo khoa học của mình có tựa đề ‘Máy tính cho thế kỷ 21’ vào năm 1991.
Những thứ ‘được kết nối’ trong IoT được sử dụng để thực hiện cảm biến từ xa, kích hoạt cũng như khả năng giám sát. Bất kỳ thực thể tự nhiên hoặc nhân tạo nào có thể được gán địa chỉ Giao thức Internet (IP) và có thể truyền dữ liệu qua mạng là một ‘thứ’ trên Internet of Things. IoT mở rộng khả năng thu thập và truyền tải thông tin và giao tiếp qua Internet hiện tại hoặc bất kỳ mạng tương thích nào của các đối tượng có thể giải quyết duy nhất này.
Nó mở rộng ảnh hưởng của Internet ngoài máy tính và điện thoại thông minh đến nhiều thiết bị khác, thiết bị cơ khí và kỹ thuật số, đồ vật, động vật hoặc con người, vật phẩm, quy trình và môi trường bằng cách sử dụng một số loại hệ thống nhúng như bộ xử lý, cảm biến và phần cứng truyền thông.
Quá trình truyền dữ liệu có thể xảy ra mà không cần tương tác giữa người với người hoặc người với máy tính. Bất kỳ liên hệ nào cũng thường cung cấp cho họ các lệnh cấp cao như thiết lập, lấy thông tin hoặc hướng dẫn họ diễn giải dữ liệu. Phân tích dữ liệu có thể xảy ra cục bộ hoặc sử dụng dịch vụ cloud .
Cho đến gần đây, việc tự động hóa robot, hoặc các hệ thống tự động khác, đã tương đối dễ dàng. Điều này không có nghĩa là bản thân thiết bị không phức tạp – nhưng các chức năng và trách nhiệm mà chúng thực hiện chủ yếu là đơn giản. Rốt cuộc, robot được chế tạo để thực hiện các hoạt động thường xuyên thường không phù hợp với công nhân con người. Tuy nhiên, nhờ IoT, điều đó đang phát triển nhanh chóng.
Khái niệm sử dụng các dịch vụ cloud trong lĩnh vực robot và IoT mở ra một Domain mới — Internet of Robotic Things, có thể là một phiên bản nâng cao của robot cloud và một phần mở rộng của IoT để tận dụng khả năng giám sát dữ liệu cho trí thông minh máy móc và các tác nhân thông minh để thực hiện nhiệm vụ nhất định một cách nhanh chóng và liên tục với hiệu quả.
Trong việc tạo ra các robot tự trị hoàn toàn, IoRT (Internet of Robotic Things) sẽ là một ý tưởng trung tâm sẽ giúp các doanh nghiệp và cá nhân có được cái nhìn sâu sắc hơn và kiểm soát các cấu trúc và môi trường. Và bằng cách đó, IoT cho phép các tổ chức và thực thể thực hiện công việc quan trọng hơn và cấp cao hơn trên toàn thế giới đồng thời giảm thiểu chi phí cho các hoạt động như bảo trì và nâng cấp.
Robot, khi được kết nối với các thiết bị IoT, mở rộng khả năng giám sát và cảm biến nhúng, ngoài dung lượng cảm biến tích hợp, và do đó, nó có thể tận dụng trí thông minh cục bộ và phân tán khi nó có quyền truy cập vào dữ liệu được phân tích và các mô hình được đào tạo trước từ dữ liệu được lưu trữ trên cloud cũng như phân tích dữ liệu thời gian thực. Dựa trên dữ liệu cảm biến và phân tích các sự kiện vật lý, các quyết định thông minh có thể được đưa ra về hành động cần thực hiện.
Kiến trúc của Internet of Robotic Things có thể được chia thành 5 lớp như:
Lớp phần cứng / robot
Các mô-đun cảm biến, robot, thiết bị, thiết bị cá nhân và vật lý khác nhau là một phần của lớp này.
Lớp mạng
Lớp này bao gồm các công nghệ truyền thông ngắn, trung bình và tầm xa, từ Bluetooth Low Energy đến 4G / LTE (tiến hóa dài hạn) và NFC (giao tiếp trường gần).
Lớp Internet
Nó bao gồm các giao thức như TCP (giao thức điều khiển truyền dẫn), HTTP (giao thức truyền siêu văn bản), MQTT (truyền tải đo từ xa xếp hàng tin nhắn), IPv4 (giao thức Internet phiên bản 4), v.v.
Lớp cơ sở hạ tầng
Nó bao gồm các nền tảng robot như ROS (hệ điều hành robot), RSNP (giao thức mạng dịch vụ robot) và ORiN (mạng giao diện robot / tài nguyên mở), nền tảng cloud M2M2A (máy-to-machine và machine-to-actuator), Big Data, v.v.
Lớp ứng dụng
Nó bao gồm các nơi ứng dụng như cửa hàng bách hóa, nhà kho, chăm sóc sức khỏe, v.v.
Ưu điểm của IoRT
IoT cho phép robot học
Hiệu quả của robot có thể được tăng lên theo thời gian bằng cách sử dụng các mô hình và chiến lược học máy (ML). Một con người sẽ không lặp lại sai lầm tương tự khi nhặt một vật thể nhẹ và thả đi thả lại nhiều lần. Theo cách tương tự, một robot có thể được lập trình để cải thiện hiệu suất của nó bằng cách sử dụng các bộ dữ liệu mà chúng thu thập và phân tích. Các thiết bị IoT có các cảm biến khác nhau có khả năng đăng ký thay đổi áp suất, chuyển động, nhiệt độ, ánh sáng, âm thanh, v.v. Do đó, ngay cả một phút thay đổi cũng có thể được ghi lại từ các cảm biến được đặt trên tàu cũng như trong môi trường xung quanh.
Robot cộng tác có thể giảm bớt nhiệm vụ
Cobots là robot cộng tác với con người trong các nhiệm vụ (được chia sẻ) của họ, mà không thay thế chúng hoàn toàn. Do đó, các nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi sự chăm sóc, hoặc các nhiệm vụ mà robot chưa được thiết kế, có thể được xử lý bởi con người, trong khi các nhiệm vụ tốn nhiều lao động và lặp đi lặp lại có thể được tự động hóa. Thiết lập này có thể hữu ích nhất trong các cửa hàng nhỏ và kho lớn.
Thiết bị IoT tạo ra nhiều dữ liệu
Cảm biến, bộ truyền động và hành động robot tạo ra rất nhiều dữ liệu và với sự tích hợp của các thuật toán Big Data, ML và AI, chúng ta có thể đi sâu hơn vào việc đưa ra quyết định sáng suốt, dự đoán xu hướng, tiếp thị, v.v. Các thiết bị IoRT sẽ là chủ đề đầu tư ầm ầm cho các đại gia sản phẩm và công nghệ trong những năm tới.
Nó cho phép đồng bộ hóa tối ưu. Khi máy móc có thể giao tiếp với nhau một cách liền mạch, có thể có vô số khả năng để khám phá. Đồng bộ hóa có thể ngăn ngừa các khiếm khuyết trong sản xuất hoặc thậm chí giúp đạt được độ chính xác cực cao. Thay vì chỉ một hệ thống hoặc một phần duy nhất, một môi trường hoặc quy trình tốt hơn và có chánh niệm hơn được tạo ra nói chung.
IoT sẽ nâng tầm robot hiện đại
Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu không chỉ chuyển đổi lĩnh vực robot mà còn sử dụng IoT trong các lĩnh vực khác.
Những thách thức chính trong lĩnh vực này bao gồm:
Vấn đề tính toán
Các khung kiến trúc hoàn toàn khác nhau và được suy nghĩ tốt là cần thiết có thể xử lý các vấn đề phức tạp và một lượng lớn dữ liệu.
Tối ưu hóa
Các chiến lược khác nhau phải được hình thành để tính toán hiệu quả như tính toán cá nhân, tính toán cộng tác, tính toán cloud hoặc mô hình lai.
Vấn đề bảo mật
Với kết nối mạng và robot tại nơi làm việc cho các nhiệm vụ quan trọng, bảo mật trở nên quan trọng và các phương pháp phát triển phải được thực hiện cho việc này.
Một ứng dụng chính sẽ có mặt trên thị trường thương mại điện tử. IoRT sẽ thúc đẩy chăm sóc sức khỏe, thiết bị gia dụng và phương tiện chủ yếu thông qua các thiết bị thông minh và robot thông minh. Tác động lớn nhất mà IoT đã mang lại cho nhân loại là khả năng phân tích và quyết định giám sát dữ liệu theo thời gian thực, và tích hợp liền mạch vào mạng con người và thông tin.
Tác giả : Tiến sĩ Rajiv Kumar Singh có bằng Tiến sĩ Kỹ thuật Điện tử của Viện Công nghệ Ấn Độ (BHU), Varanasi, và hiện đang làm việc tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ (IET), Lucknow, với tư cách là trợ lý giáo sư. Trước đây, ông được liên kết với BSNL.
