Podział robotyki

R1RM8uPj65ZXr

Zdjęcie przedstawia mężczyznę ubranego w odblaskową kamizelkę i kask. Stoi przed robotem o długim ramieniu. Wokół robota jest dużo jasnych punktów połączonych cienkimi liniami, co obrazuje ruchy wykonywane przez robota w różnych kierunkach.

Robotyka znajduje zastosowanie w wielu różnych dziedzinach:

• w nauce, gdzie spełnia cele badawcze, pomagające rozwijać działanie maszyn, a nawet rozumieć działanie człowieka;

• w przemyśle i produkcji, gdzie znajduje zastosowanie przy trudnych i niebezpiecznych pracach wykonywanych wcześniej przez człowieka;

• w medycynie i rehabilitacji, gdzie wykorzystane są wyspecjalizowane systemy diagnostyczne, precyzyjne roboty chirurgiczne,

• w codziennym życiu człowieka (wszelkiego rodzaju automaty, roboty sprzątające).

Historia robotyki

Pierwsze roboty w historii skonstruowane były przy zastosowaniu prostych mechanizmów: poruszały się, pływały lub wznosiły przez krótki czas w powietrzu. W latach czterdziestych XX wieku skupiono się na rozwijaniu przemysłu. Rozpoczęto więc prace nad różnego rodzaju manipulatoramimanipulatormanipulatorami i teleoperatoramiteleoperatorteleoperatorami, które można było wprowadzić do fabryk w celu przyśpieszenia produkcji.

RVcN3cr4aNapv

Ilustracja przedstawia stary projekt maszyny z datą tysiąc dziewięćset sześćdziesiątego pierwszego roku.

W roku 1960 Stanfordzki Instytut Badawczy w Kalifornii oraz Uniwersytet w Edynburgu w Szkocji rozpoczęły pracę nad zastosowaniem narzędzi wizyjnych w robotach. Do urządzeń dodano sprzężenie zwrotnesprzężenie zwrotnesprzężenie zwrotne siły oraz system wizyjny. Manipulatory mogły się więc dowolnie obracać, podnosić coraz większe ciężary oraz wykonywać szereg skomplikowanych czynności montażowych.

R1YuQ7HvaP0YP

Ilustracja przedstawia lądownik księżycowy. Stoi na stabilnym, ale jałowym gruncie. Lądownik ma w dolnej części trzy solidne podstawy. Powyżej są liczne elementy konstrukcji. W górnej części są dwa prostokątne panele.

RernoOvqUPiay1

Zdjęcie przedstawia robota przypominającego sylwetkę człowieka. Na tułowiu robota napis: Asimo, Honda.

Na uniwersytecie w Stanford stworzono pierwszy język do programowania robotów - WAVE, aby udoskonalić komunikację między użytkownikiem a maszyną. Odtąd robotyka została nierozerwalnie połączona z informatyką, a roboty, wyposażone w czujniki dotykowe i siłowe, stały się urządzeniami sterowalnymi komputerowo. W roku 1974 powstało Stowarzyszenie Robotyki Przemysłowej (Robotics Industries Association), monitorujące wszystkie technologiczne innowacje z dziedziny robotyki. W roku 1982, po raz pierwszy w historii, robot Pedesco został użyty do usunięcia skażonego materiału po wycieku paliwa radioaktywnego z elektrowni nuklearnej. Rozpoczęto również prace nad pierwszymi wersjami robotów humanoidalnychrobot humanoidalnyrobotów humanoidalnych, które miały wykonywać proste czynności, takie jak włączanie światła, otwieranie drzwi, przechodzenie z pomieszczenia do pomieszczenia itp. Odtąd robotyka, związana wcześniej wyłącznie ze światem nauki, zaczęła wkraczać do życia codziennego.

Zastosowania robotyki

Robotyka przydaje się wszędzie tam, gdzie potrzeba dokładności działań, ich niezawodności, szybkości reakcji i wytrzymałości tworzonych konstrukcji.

Z dziedziną tą związane są dwa pojęcia: machine learningmachine learningmachine learning i deep learningdeep learningdeep learning. Oznaczają one podatność robotów na naukę - zakładają, że maszyny potrafią „uczyć się na błędach”, a dzięki odpowiednim algorytmom jesteśmy w stanie sterować edukacją tych urządzeń.

Tworzenie specjalistycznych robotów wymaga znajomości zasad automatyki oraz programowania. Najczęściej roboty stosuje się w następujących dyscyplinach:

• energetyka (manipulatory wbudowane są w układy cieplne w elektrowniach i elektrociepłowniach),

• chemia i fizyka (systemy termodynamiczne),

• elektryka (sterowanie oświetleniem; tzw. inteligentne, ekologiczne domy korzystają właśnie z „umiejętności” robotów),

• mechanika (układy hamulcowe lub hydrauliczne sprawdzane są przy użyciu zautomatyzowanych urządzeń),

• hydraulika (np. pompy górnicze służące do wydobycia surowców czy też maszyny pneumatyczne),

• medycyna (zastosowanie kompresorów, protez, różnego rodzaju symulatorów).

R1DhS0EuTtuWY

Ilustracja przedstawia schemat. Ukazane są elementy: od koła z krzyżykiem strzałka do regulatora. Od regulatora strzałka do elementu wykonawczego, od elementu wykonawczego strzałka do obiektu regulacji, następnie strzałka do elementu pomiarowego i strzałka do koła z krzyżykiem.

Opracowany szczegółowo model urządzenia pozwala na zastosowanie sterowania do stworzenia układu zwanego regulatorem, sterownikiem albo kontrolerem. Układ ten ma za zadanie sterować danym obiektem, procesem lub układem tak, by ten zachowywał się w pożądany przez nas sposób. Układy sterowania składają się z obiektu sterowania i urządzenia sterującego. Spotykamy tu zwykle dwa połączone podukłady: regulator przetwarzający sygnały oraz wzmacniacz potęgujący sygnał regulatora.

Dzięki użyciu komputerowego oprogramowania, możemy ograniczyć czynnik ludzki w danym układzie, czyli sterującego człowieka zastąpić samosterującym robotem. Długotrwała praca może więc być zamieniona w krótszy proces. Praca fizyczna zostanie wykonana przez maszynę, a ryzyko popełnienia przez człowieka błędu – zminimalizowane dzięki nieomylności zaprogramowanego robota.

Przyszłość robotyki

RaTBTMQvxQkK31

Ilustracja przedstawia zarys ludzkiej głowy. W obszarze mózgu są liczne kółka, okręgi połączone liniami. Elementy są różnokolorowe.

Sztuczne sieci neuronowesieci neuronowesieci neuronowe to rozwiązania wykorzystujące sztuczną inteligencję do rozpoznawania wzorców i rozwiązywania typowych problemów z zakresu nowych technologii.  Dzięki sieciom neuronowym maszyny szybciej klasyfikują gromadzone informacje i sprawniej wykonują zlecone im zadania. Przykładowo, monitorując dany teren, są w stanie błyskawicznie wykryć potencjalne zagrożenie (np. pozostawioną na lotnisku walizkę mogą identyfikować jako potencjalny ładunek wybuchowy). Sieci neuronowe to pierwszy krok do wyposażenia robotów w sposoby ludzkiego myślenia oraz w cechy, których nie posiada człowiek: nadwzroczność (kamera termowizyjna), doskonały słuch (sonda podwodna) czy superpamięć (pojemne dyski z danymi).

Na razie w życiu codziennym bez trudu jesteśmy w stanie odróżnić, czy w danej interakcji mamy do czynienia z robotem czy z człowiekiem. Jednak coraz częściej w różnego rodzaju aplikacjach, infoliniach, kasach samoobsługowych czy asystentach głosowych (np. w autach) słyszymy nagrany głos botów instruujących nas krok po kroku, jak złożyć zamówienia w danym serwisie lub e‑sklepie, jak wypełnić wniosek w urzędzie, gdzie szukać teleporady z wybranej specjalizacji itp. Robotyka próbuje zastąpić czynnik ludzki tam, gdzie jest to naprawdę konieczne, zwłaszcza w trudnych, niebezpiecznych warunkach (np. drony sczytujące mapę niedostępnego terenu lub też zagrożonego ostrzałem, trzęsieniem ziemi itp.). Roboty wysyłane są również w przestrzeń kosmiczną bądź na duże głębokości w morzach i oceanach.

Słownik