Telerobotics

Telerobotics is the area of robotics concerned with the control of semi-autonomous robots from a distance, chiefly using television, wireless networks (like Wi-Fi, Bluetooth and the Deep Space Network) or tethered connections. It is a combination of two major subfields, which are teleoperation and telepresence.

Teleoperation indicates operation of a machine at a distance. It is similar in meaning to the phrase "remote control" but is usually encountered in research, academic and technical environments. It is most commonly associated with robotics and mobile robots but can be applied to a whole range of circumstances in which a device or machine is operated by a person from a distance.^[1]

Teleoperation is the most standard term, used both in research and technical communities, for referring to operation at a distance. This is opposed to "telepresence", which refers to the subset of telerobotic systems configured with an immersive interface such that the operator feels present in the remote environment, projecting their presence through the remote robot. One of the first telepresence systems that enabled operators to feel present in a remote environment through all of the primary senses (sight, sound, and touch) was the Virtual Fixtures system developed at US Air Force Research Laboratories in the early 1990s. The system enabled operators to perform dexterous tasks (inserting pegs into holes) remotely such that the operator would feel as if he or she was inserting the pegs when in fact it was a robot remotely performing the task.^[2][3][4]

A telemanipulator (or teleoperator) is a device that is controlled remotely by a human operator. In simple cases the controlling operator's command actions correspond directly to actions in the device controlled, as for example in a radio-controlled model aircraft or a tethered deep submergence vehicle. Where communications delays make direct control impractical (such as a remote planetary rover), or it is desired to reduce operator workload (as in a remotely controlled spy or attack aircraft), the device will not be controlled directly, instead being commanded to follow a specified path. At increasing levels of sophistication the device may operate somewhat independently in matters such as obstacle avoidance, also commonly employed in planetary rovers.

تُسمى الأجهزة المصممة للسماح للمشغل بالتحكم في الروبوت عن بعد أحيانًا بالروبوتات عن بعد.

يُعدّ كلٌّ من التطبيقات البصرية وتطبيقات التحكم عنصرين أساسيين في مجال الروبوتات عن بُعد والتواجد عن بُعد. توفر الكاميرا البعيدة تمثيلًا مرئيًا للمنظر من منظور الروبوت. ويُعتبر وضع كاميرا الروبوت في زاوية تسمح بالتحكم البديهي تقنية حديثة، ورغم أنها مستوحاة من الخيال العلمي ( قصة روبرت أ. هاينلاين القصيرة " والدو " الصادرة عام ١٩٤٢)، إلا أنها لم تُحقق نجاحًا يُذكر، إذ لم تكن السرعة والدقة وعرض النطاق الترددي كافيةً للتحكم بكاميرا الروبوت بشكلٍ فعّال إلا مؤخرًا. وباستخدام شاشة عرض مثبتة على الرأس ، يُمكن تسهيل التحكم بالكاميرا من خلال تتبع حركة الرأس، كما هو موضح في الشكل أدناه.

لا ينجح هذا إلا إذا شعر المستخدم بالراحة تجاه زمن استجابة النظام، وتأخر الاستجابة للحركات، والتمثيل المرئي. أي مشكلات، مثل عدم كفاية الدقة، أو تأخر صورة الفيديو، أو تأخر المعالجة الميكانيكية والحاسوبية للحركة والاستجابة، أو التشوه البصري الناتج عن عدسة الكاميرا وعدسات شاشة العرض المثبتة على الرأس، قد تُسبب للمستخدم " دوار المحاكاة " الذي يتفاقم بسبب نقص التحفيز الدهليزي المصاحب للتمثيل المرئي للحركة.

يمكن أن يساهم عدم التوافق بين حركات المستخدمين مثل أخطاء التسجيل، والتأخر في استجابة الحركة بسبب التصفية الزائدة، وعدم كفاية الدقة للحركات الصغيرة، والسرعة البطيئة في هذه المشاكل.

يمكن لنفس التقنية التحكم في الروبوت، ولكن بعد ذلك تصبح مشاكل التنسيق بين العين واليد أكثر انتشارًا في جميع أنحاء النظام، ويمكن أن يؤدي توتر المستخدم أو إحباطه إلى صعوبة استخدام النظام.

كان التوجه السائد في تصميم الروبوتات هو تقليل درجات الحرية، لأن ذلك يقلل من مشاكل التحكم. إلا أن التطورات الحديثة في مجال الحواسيب قد حولت التركيز إلى زيادة درجات الحرية، مما أتاح تصميم أجهزة روبوتية تبدو أكثر ذكاءً وأقرب إلى الحركة البشرية. كما يتيح ذلك إمكانية التحكم عن بُعد بشكل مباشر، حيث يمكن للمستخدم التحكم في الروبوت بحركاته الخاصة . ^{[ 5 ]}

يمكن أن تكون واجهة التحكم عن بُعد للروبوت بسيطةً كواجهة MMK (شاشة، فأرة، لوحة مفاتيح) الشائعة. ورغم أنها لا توفر تجربة غامرة، إلا أنها غير مكلفة. وغالبًا ما تكون الروبوتات التي تعمل عبر الإنترنت من هذا النوع. ومن الإضافات القيّمة لواجهة MMK عصا التحكم، التي توفر نظامًا أكثر سهولةً وبديهيةً لحركة الروبوت في الأسطح المستوية.

تستخدم أنظمة التواجد عن بعد المخصصة شاشة مثبتة على الرأس مع شاشة عرض أحادية أو ثنائية العين، وواجهة متوافقة من الناحية الهندسية مع عصا تحكم وأزرار ومنزلقات وأدوات تحكم أخرى ذات صلة.

تدمج واجهات أخرى واجهات الواقع الافتراضي الغامرة بالكامل مع الفيديو المباشر بدلاً من الصور المولدة بالحاسوب. ^{[ 6 ]} ومن الأمثلة الأخرى استخدام جهاز مشي متعدد الاتجاهات مع نظام عرض غامر بحيث يتم تحريك الروبوت بواسطة الشخص الذي يمشي أو يركض. وقد تشمل التعديلات الإضافية عروض بيانات مدمجة مثل التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، وتقييم المخاطر في الوقت الفعلي ، أو مخططات الأجهزة.

• تقنية الروبوتات الفلكية
• دراغون رانر ، روبوت عسكري مصمم للقتال في المناطق الحضرية
• لونوخود
• روبوت طبي
• روبوت عسكري
• مركبة يتم التحكم فيها عن بعد
• التلاعب عن بعد
• ذراع روبوتية
• روبوت
• جهاز ذكي
• مركبة سبيريت الجوالة
• روبوت كاسحة الثلج
• UWA Telerobot

• قائمة مراجع في مجال الروبوتات عن بعد والمعرفة عن بعد، جمعها كين غولدبيرغ لصالح ليوناردو/الجمعية الدولية لعلوم وتكنولوجيا الروبوتات عن بعد (ISAST).
• مقال بعنوان "الرئيس آلي، ويقترب منك من الخلف" بقلم جون ماركوف، نُشر في صحيفة نيويورك تايمز بتاريخ 4 سبتمبر 2010