Robotyka

Jako pierwszy terminem „robot” posłużył się czeski pisarz Karel Čapek, który określił tym mianem maszynę wykonującą najcięższe oraz najbardziej uciążliwe dla człowieka zadania. Od tego czasu minęło przeszło 100 lat, zaś robotyka stała się jedną z najbardziej przyszłościowych dziedzin technologicznych.

Rs0CAl7G6FuSy1

Czarno-biała fotografia portretowa ukazująca postać Karela Čapka. Mężczyzna w garniturze z włosami zaczesanymi w swoją prawą stronę.

Sam termin robotykarobotykarobotyka określany jest jako połączenie kilku innych dziedzin, w tym chociażby inżynierii mechanicznej, elektrotechniki, automatyki oraz informatyki, których celem finalnym jest tworzenie robotów, czyli sterowalnych maszyn zdolnych do programowania.

Oprócz klasycznego wyobrażenia o robotach, upodabnianych na wizerunek człowieka (potrafiących chodzić, mówić oraz myśleć), codziennie mamy do czynienia z maszynami, które również noszą miano robotów – nawet jeśli ich nie przypominają.

Praktyczne zastosowania robotów

Najczęstszym przykładem wykorzystania robotów jest branża przemysłowa, gdzie w głównej mierze to właśnie maszyny odpowiadają m.in. za składanie komponentów w całość oraz za inne prace mechaniczne. Dzięki ich pracy, możliwe jest zwiększenie wydajności fabryk, a także polepszenie jakości produkowanego towaru.

Innym praktycznym wykorzystaniem robotów jest chociażby branża badawcza. Maszyny wykorzystywane są wówczas najczęściej przy pracy w niebezpiecznym dla człowieka środowisku (np. pod wodą lub w przestrzeni kosmicznej) albo podczas kontaktu z niebezpiecznymi środkami czy materiałami.

Roboty stosowane są również do celów militarnych – potrafią rozbrajać ładunki wybuchowe pod czujnym okiem sapera, który steruje nimi z bezpiecznej odległości.

Maszyny mogą też pełnić funkcję rozrywkową, chociażby w specjalnie dedykowanych do tego walkach robotów.

Mechatronika

Terminem sprzętu mechatronicznegomechatronikamechatronicznego określamy z kolei urządzenie mechaniczne, wspomagane elektroniką, zdolne do programowania i sterowania. Pomimo faktu, iż sama nazwa pochodzi od połączenia słów „mechanika” oraz „elektronika”, to za prawidłowe działanie podsystemów odpowiedzialne są również inne dziedziny, takie jak chociażby informatyka, automatyka czy wcześniej wspomniana robotyka.

Urządzenia mechatroniczne w swoim działaniu wyróżniają się:

• automatyką – po uprzednim zaprogramowaniu maszyny pracują samodzielnie,

• wysoką wydajnością pracy – mogą pracować nieustannie nawet w ciężkich warunkach,

• samouczącą się sztuczną inteligencją – niektóre urządzenia stale uczą się doskonalenia wykonywanych czynności.

Mechatronika użytkowa

Przykłady wykorzystania mechatroniki możemy dostrzec w życiu codziennym, nawet podczas tak prozaicznych zajęć jak wyjście do sklepu spożywczego. Automatycznie otwierane drzwi czy też taśmy przy kasach ułatwiają nam zrobienie zakupów.

Oprócz tego, mechatronika wykorzystywana jest między innymi:

• w celach przemysłowych – jako roboty wykonujące pracę mechaniczną w fabrykach,

• w celach medycznych – jako mechaniczne protezy lub sprzęt do wykonywania operacji na odległość (słynny robot „da Vinci”),

• do prawidłowego działania humanoidalnych robotów,

• w infrastrukturze miast – inteligentne sygnalizacje świetlne i tym podobne zastosowania technologii.

Przyszłością mechatroniki mogą okazać się również autonomiczne pojazdy, które będą potrafiły przemieszczać się bez jakiejkolwiek ingerencji człowieka.

Autonomiczne pojazdy

Bezzałogowe samochody

Pomysł wprowadzenia do użytku autonomicznych samochodów pojawił się w związku ze wzrostem wypadków drogowych, ale i opracowania technologii aut elektrycznych oraz innych komponentów z dziedziny mechatroniki. Popularyzacja bezzałogowych aut mogłaby bowiem nie tylko zredukować problem zwykłych kierowców, którzy potrzebują po prostu przemieścić się w szybkim czasie z punktu A do punktu B, ale również mogłaby znacząco podnieść bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego.

Obecnie większość stłuczek lub wypadków ma bowiem miejsce za sprawą błędów ludzkich, nie wspominając już o celowym łamaniu przepisów ruchu drogowego lub jazdy pod wpływem alkoholu.

W przypadku samochodów autonomicznych jedynym zagrożeniem wydają się zdarzenia losowe, takie jak chociażby wyjście pieszego na nieoznakowanej drodze, choć i w tej kwestii, dzięki wielu kamerom oraz specjalnym czujnikom, prawdopodobieństwo wypadku zdaje się być o wiele mniejsze.

Jak działają i kiedy wejdą do użytku?

Autonomiczne samochody wyposażone są w wiele czujników oraz technologii gwarantujących bezpieczną jazdę. Wśród elementów, które definiują funkcjonowanie aut bezzałogowych należy wymienić:

• system GPS, który na bieżąco przekazuje informacje o lokalizacji samochodu,

• radar – wykorzystujący fale radiowe do określenia położenia obiektów względem maszyny,

• lidar – łudząco przypominający w działaniu radar, lecz w tym przypadku urządzenie wykorzystuje światło lasera, zamiast mikrofal,

• technologia przetwarzania obrazu rzeczywistego na opis cyfrowy.

Na wprowadzenie aut autonomicznych do powszechnego użytku będziemy musieli jednak poczekać. Wciąż są przeprowadzane testy, a wypuszczanie bezzałogowych samochodów na drogi ma się odbyć według stopniowej zmiany, przedstawianej w trójpoziomowej skali:

• poziom 1 – częściowa automatyzacja, podczas której kierowca nadal musi zachowywać koncentrację na drodze – sama jazda bez ingerencji człowieka ma być możliwa jedynie na autostradach oraz szerokich, dobrze oznakowanych drogach,

• poziom 2 – wysoka automatyzacja, podczas której kierowca powinien być ostrożny jedynie w przypadku trudnych warunków na drodze (np. słabej widoczności lub wilgotnej nawierzchni),

• poziom 3 – pełna automatyzacja, podczas której kierowca nie musi zwracać uwagi na żaden wymieniony wcześniej aspekt.

Autonomiczne samoloty oraz drony

Choć nie zdajemy sobie z tego sprawy, autonomiczne samoloty są już w powszechnym użytku (czego przykładem jest chociażby samolot firmy Airbus, który sam startuje, leci oraz ląduje). Fakt występowania pilotów w kabinie takich maszyn jest raczej podyktowany społecznym lękiem przed oddaniem pełnej kontroli maszynie, aniżeli rzeczywistym przeciwskazaniami technologicznymi.

Obecnie rola pilotów takich maszyn ograniczona jest w zasadzie do reagowania na nieoczekiwane turbulencje lub zmiany pogodowe. Cała podróż samolotem odbywa się zazwyczaj na tzw. „autopilocie”.

Nawet w przypadku startu oraz lądowania – procesy te są w pełni automatyzowane i nie wymagają jakiejkolwiek ingerencji człowieka. 

Drony autonomiczne są wykorzystywane głównie w celach wojskowych – patrolują niebezpieczny teren. Obecnie prowadzone są również testy wprowadzenia do użytku dronów załogowych, które mogłyby pełnić funkcję „latających taksówek”. W tym wypadku największym przeciwskazaniem jest dostosowanie infrastruktury miejskiej pod kątem takiego rodzaju podróży, z uwagi chociażby na brak miejsc do lądowania lub zagrożenia spowodowanego kolizją z innym latającym obiektem (np. z ptakiem).

Słownik