Svět robotiky je velmi široký, a proto jsou vyvíjeny různé typy robotů. Seznamte se s různými TYPY ROBOTŮ, kteří provádějí procesy jako každý člověk, nejen v průmyslu, ale i doma.
Typy robotů
Než začneme klasifikovat typy robotů, které existují, nejprve definujeme, co je robot. Robot je zařízení navržené z mechanických, elektronických a dalších částí, které jsou řízeny vnitřním programováním, schopné porozumět svému prostředí a provádět akce, které mu umožňují plnit úkoly, pro které je určen. První aplikace, které robotická technologie Bylo to pro automatizaci průmyslových procesů, která jim umožnila hromadnou výrobu v kratším čase, aniž by vykořisťovala jejich zaměstnance. Dnes se aplikace robotů liší od zemědělství po cestování vesmírem.
co je robotika
Robotická technologie je kombinací různých akademických oborů, jako je mimo jiné mechanika, elektronika, systémy. Tato technologie přispívá k plnění náročných pracovních úkolů, které jsou prováděny lidskou rukou a které je nutné provést rychle a s minimem chyb.
Robotika je pak věda, která se zaměřuje na výzkum, návrh a vývoj robotů s cílem vyrábět tato mechatronická zařízení schopná nahradit nebo poskytnout podporu lidské bytosti v úkolech, u kterých je nezbytná automatizace, přesnost a preciznost.
Rozdíly mezi robotem a robotem
Je snadné zaměnit pojmy robot a robot, ale nejvýraznějším rozdílem mezi nimi je to, že robot je hmatatelný, zatímco robot nikoli. Jednou z komponent, které charakterizují robota, je jeho rám nebo jeho fyzická struktura. Místo toho je bot programování nebo software, který běží přes internet.
Které země instalují více robotů na světě
V XNUMX. letech XNUMX. století využívaly roboty především automobilové továrny v Japonsku a Spojených státech. Poté, v XNUMX. letech minulého století, se Japonsko umístilo jako světový lídr ve výzkumu, designu a vývoji robotických technologií. Od toho okamžiku, typy průmyslových robotů a jejich aplikace S rostoucí technologií se diverzifikovaly.
V současnosti jsou z hlediska robotů nejrozvinutější země: Spojené státy americké, Čína, Japonsko, Jižní Korea a Německo. Čína je však dnes vedoucí zemí podle Mezinárodní federace robotiky nebo IFR pro její zkratku v angličtině, která odhaduje, že Čína bude mít do roku 2021 XNUMX robotů na XNUMX XNUMX obyvatel.
Evoluce umělé inteligence a robotiky
Roboti se vyvíjeli a stávali se více automatizovanými, pokud jde o rozhodování, aniž by záviseli na operátorovi, který je bude ovládat. Bylo to možné, protože jejich programování a materiály nebo součásti, ze kterých se roboti skládají, se vyvinuly. Tento vývoj umělé inteligence a robotiky byl rozdělen do čtyř generací, kterým se budeme věnovat později. Tyto čtyři generace také klasifikují jaké typy robotů existují.
K čemu je robot?
Rozvoj technologií byl ideální hnací silou pro pokrok robotiky a jejích různých aplikací v oblastech, jako je zemědělství, rybolov, těžba, průzkum, doprava, vzdělávání, medicína, geografie, životní prostředí, sociální vztahy a další.
Hlavním účelem existence různých typů robotů je však minimalizace těžkých a dokonce nebezpečných úkolů pro člověka. Vliv robotů v moderním světě vedl k přehodnocení jeho vnitřních zásad pro pokrok a udržitelnost vývoje robotů.
Robotické a mechatronické inženýrství
Akademické kariéry, které přímo studují design a konstrukci robotů, jsou mechatronické inženýrství nebo robotika. Tyto kariéry kombinují mimo jiné vědu mechaniky, elektroniky, systémů, výpočetní techniky.
Původ a historie robotů a prvních automatů
První představy o robotech pocházejí z XNUMX. století př. n. l. Stovky návrhů popsaných Ktesibiem Alexandrijským, Filónem Byzantským, Herónem Alexandrijským a dalšími ukazovaly různá zařízení schopná provádět akce automaticky. Jeden zahájil svou akci pomocí ohně, další pomocí větru a další pomocí mince.
Právě vynálezy navržené španělským inženýrem Leonardem Torresem Quevedem se používají ke slovu „automatický“. Bezdrátové dálkové ovládání, automatický šachista a první raketoplán jsou některé z jeho nejpozoruhodnějších vynálezů.
A nemůžeme mluvit o robotech, aniž bychom zmínili Alana Turinga, je to on, kdo postavil základy robotiky a umělé inteligence. Jeho nejvýznamnější prací bylo dekódování nacistických kódů stroje Enigma. Tato událost byla jedním z nejdůležitějších prvků, které zaručily vítězství ve druhé světové válce a také umožnily pokrok v programovacích jazycích, které změnily technologii, jak ji známe dnes.
V dobách druhé světové války to bylo, když svět vědy a techniky pokročil exponenciálně díky výzkumu, který byl prováděn za účelem vývoje nových zbraní, léků a technologií, které poskytovaly technická řešení problémů, kterým v té době čelili. .
Původ a etymologie slova robot
Slovanské slovo „robota“ pokřtilo roboty, které označuje práci vykonávanou vynuceným způsobem. Byl to Karel Čapek, kdo natočil hru RUR, což je zdrobnělina Rossumových Univerzálních robotů. V tomto díle byla interpretována společnost, která vyráběla umělé lidi, pracující jako dělníci.
Jaký byl první skutečný robot v historii?
První robot, který existoval, byl představen v roce 1936 a jmenoval se Elektro. Robot Elektro měl fyzickou stavbu podobnou jako muž s výškou přibližně dva metry a vážil sto dvacet kilo. Uměl také mluvit až sedm set slov a chodit.
Tři zákony robotiky Isaaca Asimova
Isaac Asimov byl spisovatel sci-fi a bylo to ve svém románu „Začarovaný kruh“, kde napsal Tři zákony robotiky, kde zjistil, že:
- Člověku to nemůže ublížit.
- Musí plnit příkazy dané lidskou bytostí, pokud neublíží žádnému jinému člověku.
- Musí zajistit svou existenci, pokud není v rozporu s prvním a druhým zákonem.
Tyto zákony byly přeneseny ze sci-fi do skutečného života a dnes se roboti řídí těmito třemi zákony.
George Charles Davol, vynálezce průmyslové robotiky
George Charles Davol je celosvětově uznáván jako tvůrce prvního průmyslového robota. Spolu s Josephem F. Engelbergerem založil v roce 1948 inovativní robotickou společnost, kde byl vyvinut první programovatelný stroj v historii. Tento robot byl adaptabilní a mohl vykonávat různé práce a sloužil jako základ pro vytvoření budoucích robotů s průmyslovými aplikacemi.
Typy robotů a jejich klasifikace
Roboti mají dva způsoby klasifikace buď podle jejich časové osy, nebo podle jejich fyzické struktury. Začneme vaše řady podle vaší časové osy:
1. generace: Manipulační roboti
Jsou to roboti, kteří jsou řízeni člověkem, kteří plní jednoduché funkce, jako je držení a pohyb předmětů. Ve slavném filmu „Willy Wonka a továrna na čokoládu“ se v továrně na zubní pastu objevuje robot, který měl na starosti umístění víčka na tuby zubní pasty. Je to dokonalý příklad jednoho z typy robotických manipulátorů.
Existuje další typ manipulačního robota, který se používá při studiu SAR neboli specifické míry absorpce. V tomto testu je kapalina s chemickým složením, které simuluje složení lidské bytosti, umístěna do nádoby, která má tvar muže. Poté se mobilní telefon umístí do ucha jednotlivce a provede se hovor na tento mobilní telefon.
Operátor pověřený prováděním tohoto testu uvádí pomocí kartézské roviny přesné body, kde musí robot, v tomto případě ve formě mechanického ramene, provádět měření. Robot přijímá pokyny prostřednictvím speciálního programu a pokračuje v provádění uvedených pohybů a měření.
Tato studie umožňuje určit účinky způsobené neionizujícím zářením na lidské bytosti, které jsou jim vystaveny po dlouhou dobu, jako jsou ty, které generuje mobilní telefon během telefonního hovoru. V tomto případě plní robot základní funkci, protože je vyžadována extrémní přesnost a v době měření nedochází k žádným změnám, jako by tomu bylo v případě pulsu lidské bytosti.
2. generace: Učící se roboti
Tito roboti mají schopnost pozorovat, zapamatovat si a ukládat získané zkušenosti do databáze pro pozdější použití v budoucnu. Roboti mají různé způsoby učení a tyto způsoby učení přímo souvisí s vnitřním programováním robota.
učení napodobováním
Roboti mají různé způsoby učení, jedním z nich je imitace. Robot má senzory, které mu umožňují pozorovat operátora, zaznamenávat jeho pohyby a ukládat tyto informace do vnitřní paměti, aby se je mohl později pokusit replikovat.
zesílené učení
Stejně jako se zvířata cvičí odměňováním, když úspěšně provedou daný příkaz, jsou posilováni roboti. Robot provede svůj první příkaz a jakmile získá pozitivní výsledky, zlepší se jeho rozhodování. Jeho posílením je dosažení cíle, například vítězství v šachu.
hluboké učení
Hluboké učení spočívá v napodobování nervového chování mozku. Když přirozené senzory těla zachytí událost, první neuron interpretuje přijatou informaci a okamžitě iniciuje sekvenci neuronů, které mezi nimi vytvoří spojení, aby na událost reagovaly.
V případě robotů senzory posílají informace a ty jsou analyzovány po částech. Například robot, který má rozpoznávání obličeje, první věc, kterou dělá, je vizualizovat obličej. Tím její kyberneuronální síť zahájí analýzu barev, které tvoří tuto tvář, pak dešifruje geometrické obrazce, které ji tvoří, a nakonec rozdělí obličej na tisíce snímků nebo pixelů, aby se ponořila do detailů.
Strom rozhodnutí
Rozhodovací strom je logické schéma, které postupuje tak, jak jsou poskytovány odpovědi. Například, když vstoupíte do systému odstraňování problémů při selhání služby, první otázka systému zní: „Je vaše zařízení zapnuto? V opačném případě". Při indikaci odpovědi je vytvořen odkaz na jiné logické schéma a tak dále, dokud není problém vyřešen.
Výpočtové algoritmy, které jsou naprogramovány v mozku robota, fungují stejným způsobem. Když dojde k události, robot začne provádět různá schémata a uloží získané výsledky. Nakonec, když je řešení nebo cíl úspěšně dosažen, robot uloží rozhodnutí nebo akce, které vedly k úspěchu, což mu umožní rychleji reagovat, když příště dojde ke stejné události. Dá se tedy říci, že se robot naučil a zapamatoval si své zkušenosti.
3. generace: Roboti se senzorickým ovládáním
Tito roboti reagují podle informací, které vnímají ze svých senzorů. Jeho ovladač nebo interní počítač indikuje akce, které má robot provést, podle informací získaných z těchto senzorů. Kromě toho mají tito roboti schopnost se přeprogramovat, aby se přizpůsobili svému prostředí.
Jak je vidět, tyto roboty hodně závisí na svých senzorech pro provádění programování vnitřního řízení. Jinými slovy, když zachycují informace ze svých senzorů, je to tehdy, když provádění jejich programování začíná provádět pohyby a správně reagovat, aby se přizpůsobily svému prostředí.
Jednoduchým příkladem těchto robotů je vozidlo sledující černou čáru. Infračervené senzory, které má integrované, zachycují černou barvu, což způsobuje, že jeho programování přikazuje pokračovat v postupu. V okamžiku odchýlení od černé čáry přestanou infračervené senzory detekovat černou barvu a jejich vnitřní programování nařídí korekci kurzu.
4. generace: Inteligentní roboti
Tyto roboty jsou neustále ve zpětné vazbě mezi robotem a jeho řídicím systémem, což znamená rychlejší a přesnější rozhodování a tím i reakce robota, jak událost postupuje.
Chytří roboti mají obvykle sofistikovanější senzory a složitější vnitřní programování než roboti třetí generace. V podstatě se tito roboti dokážou přizpůsobit a učit se z prostředí kolem nich.
Typy robotů: Polyartikulární
Struktura robotů je definována jejich pohyblivostí nebo příbuzností s živými bytostmi. V tomto případě jsou ty roboty, které nemají výtlak nebo, pokud to není možné, je minimální, takže jsou ideální pro provádění vysoce opakujících se zásadních úkolů, které pokrývají velmi širokou oblast a vyžadují velkou přesnost.
Tyto roboty se také používají k přepravě nebo provádění přesných prací ve stísněných prostorách. Existují dokonce polyartikulární roboty, které se podílejí na konstrukci elektronických karet, protože jsou velkou pomocí, protože zkracují výrobní čas a umožňují hromadnou výrobu.
Typy robotů: Mobilní
Tyto roboty plní funkci vytváření velkých přemístění. Mobilní roboty se běžně používají pro průzkum a přepravu. V případě sesuvů půdy nebo přírodních jevů jsou tito roboti využíváni k průzkumu pod troskami při hledání lidských životů, viděli jsme je i v rizikových oblastech a dokonce je berou na průzkum jiných planet. Jejich technologická úroveň je poměrně vysoká a jsou schopni interpretovat své prostředí tak, aby se mu přizpůsobili.
Nejuznávanějším mobilním robotem je robot Curiosity, který se aktuálně nachází na povrchu planety Mars. Jeho posláním je detekovat biologické složky a procesy, které umožňují život, jako je uhlík, kyslík, vodík, fosfor, dusík a síra.
Stejně jako zjišťování chemického složení povrchu a procesů eroze a formování terénu, hodnocení koloběhu vody a detekce radiace na planetě.
Tuto průzkumnou misi umožňuje mobilní robot Curiosity. Je nepopiratelné, že vykonávání tohoto úkolu lidskou bytostí by zahrnovalo extrémní riziko, protože by bylo vystaveno neznámým silám prostředí a činitelům této planety. Jediný způsob, jak poznat tyto podmínky, je však právě prozkoumávání terénu, kdy je použití robota nezbytné.
Typy robotů: Android
Jsou to roboti, kteří se vzhledově nejvíce podobají lidským bytostem, ale zároveň se snaží napodobit chování, procesy učení a logiku, kterou člověk přirozeně vykonává.
Nejvyspělejší zemí v robotice je dnes Japonsko, které v Národním muzeu rozvíjejících se věd a inovací v Tokiu představuje nejskutečnější a nejslavnější androidy na světě.
Obecným cílem androidích robotů je fyzicky a behaviorálně napodobovat lidskou bytost. To zahrnuje co nejvíce podobné motorické pohyby typické pro člověka a také napodobování chování lidského mozku, aby bylo možné vyhodnotit a reagovat autonomně jako člověk.
I když však androidi v určitých dovednostech, jako je rychlé řešení matematických problémů, překonávají lidi, chybí jim něco, co je pro lidi charakteristické, a to vědomí.
Vezmeme-li «Wall-E» jako fiktivní příklad, je vidět, že to, čím se Wall-E liší od ostatních robotů, je právě schopnost mít pocity, protože je vyvinul dobrovolně, a ne proto, že byly součástí jeho programování. Dokázal cítit empatii, uvědomovat si vlastní existenci a potřeby. To vše bylo možné, protože Wall-E měl svědomí.
První robot Android byl veřejnosti představen v roce 2005 v Japonsku. Byl to androidí robot ženského vzhledu nebo také nazývaný gynoid, který byl schopen dělat gesta jako dýchání, mrkání, hýbat rukama a hýbat hlavou. Poté byl v Jižní Koreji představen Ever-1, který mohl pohybovat svými rty synchronizovaně se slovy, která robot říkal, a také navázat oční kontakt během rozhovoru.
Typy robotů: Zoomorfní
V tomto případě jsou podobní Androidům, ale s tím rozdílem, že se snaží napodobovat biomechaniku živých bytostí nebo pohyby zvířat.
DARPA je americká agentura, která se zaměřuje na financování, výzkum a vývoj robotických technologií zaměřených na obranu. Mezi tyto projekty patří AlphaDog, což je robot, jehož posláním je unést náklad až sto osmdesát kilogramů na třicet kilometrů, to vše při cestování náročným terénem, jako je led, skály, nerovnosti a další, a jakoby to nestačili, následovat svého vojáka. Kromě toho má schopnost znovu získat rovnováhu, skákat nebo se vyhýbat překážkám, lézt po schodech a vstávat po pádu, aniž by generoval velký hluk.
Všechny tyto vlastnosti AlphaDog se snaží připomínat chování a postoje psa nebo muly.
Typy robotů: Hybridy
Všechno jsou to roboti, kteří kombinují více než jednu z výše uvedených vlastností.
Výhody robotů a robotiky
Dále budou představeny některé z nejdůležitějších výhod používání robotů ve výrobním procesu:
- Snižte náklady na výrobní lince.
- Procento výroby se zvyšuje.
- Kvalita produktu se zlepšuje.
- Operátoři se vyhýbají vysoce rizikovým úkolům.
- Jedná se o umělou obsluhu, která na přání může pracovat nepřetržitě 24 hodin, aniž by si musela dělat přestávky nebo způsobit únavu.
- Přestože je investice drahá, návratnost investice je obvykle rychlá a od té chvíle nevyžaduje žádnou mzdu, pouze náklady na údržbu.
- Za jejich práci se zatím žádné další daně neplatí.
Nevýhody robotů
Roboti nahrazují pracovníky ve strategických bodech systému, který umožňuje automatizaci
Počáteční investice do systému, který zahrnuje roboty, je obvykle velmi vysoká.
Preventivní údržba je nezbytná pro prodloužení jeho životnosti, což znamená ekonomické náklady a zastavení výroby během údržby.
Je nutné najmout a vyškolit personál, který se bude starat o potřeby robotů a garantovat jejich provoz.
Automatizace a průmyslová robotika
Průmyslovou automatizaci lze definovat jako proces integrace prvků, jako jsou roboty, které automaticky provádějí opakovanou práci. Průmyslové roboty je však třeba zaměňovat s roboty, kteří poskytují služby.
Typy robotů podle jejich funkce
Dále budou představeni roboti klasifikovaní podle oblasti, na kterou jsou aplikováni.
Typy robotů: Průmyslové
Průmyslové roboty jsou ty, které provádějí úkoly v rámci výrobní linky pro automatizaci procesů. Obecně se jedná o automatické pohyby v bodech složitosti nebo opakování. Tyto roboty jsou multifunkční a lze je přeprogramovat a jsou umístěny v kontrolovaném prostředí, jako je teplota, aby se zabránilo poškození robota.
Typy robotů: Servisní
Jsou to obvykle mobilní roboti, to znamená, že se mohou pohybovat. Na rozdíl od průmyslových robotů se servisní roboti často nacházejí v kontrolovaných prostředích a někdy mohou pracovat i v drsných prostředích. V rámci servisních robotů se dělí podle následující klasifikace:
- Domácí: Tito roboti jsou zodpovědní za plnění domácích prací a běžných úkolů. V této kategorii jsou také roboti pro bezpečnostní a sledovací systémy. Jedním z nejčastěji používaných domácích robotů je Roomba od společnosti iRobot.
- Výzkum: Tento robot se nachází především ve výzkumných centrech nebo laboratořích, kde se vyvíjejí inovativní projekty. Mají různé morfologie a obvykle se jedná o velmi specifické roboty nebo dokonce o stejné výzkumné projekty.
- Průzkum: Jak jsme již zmínili, existují roboti, kteří jsou vysláni k provádění průzkumných operací a studií prostředí. Příkladem je robot Curiosity, který je dnes na povrchu planety Mars.
Typy robotů: Vojenský
Spojené státy americké jsou jednou z hlavních zemí, které zkoumají a vyvíjejí roboty za účelem použití na bitevních polích, aby poskytovali určitý druh výhody proti nepříteli. Již dříve jsme zmínili projekt AlphaDog, který se skládá ze zoomorfního robota, který se používá jako nákladní robot. Obecně, toto Typy technologií Používá se především ve vojenské oblasti, a proto je možná řada robotů, kteří dnes mohou existovat, neznámých.
Typy robotů: Lékaři
Tito roboti jsou těmi, kteří plní úkoly v oblasti medicíny. Mohou například provádět přesné operace jako v případě chirurgů, kteří mají robotické paže, které na dálku ovládají lékaři.
Jsou to také roboti, kteří slouží jako lidské protézy, které lze ovládat neurálními pulzacemi, tedy myslí.
Dalším příkladem robotů v oblasti lékařství jsou nanoroboti, kteří jsou vyrobeni z molekulárních prvků nebo jsou v nanometrovém měřítku. Tyto roboty lze implantovat do lidské bytosti nitrožilně, aby mohli bojovat s nemocemi nebo napomáhat regeneraci organických tkání.
vzdělávací robotické hračky
Tito roboti zábavnou formou podporují vzdělávací procesy dětí. Mezi nejznámější vzdělávací roboty patří řada Lego Mindstroms. Hlavním cílem této řady je poskytnout dětem základní znalosti robotiky.
Technologická výzva budoucnosti
Další výzvou, kterou musí roboti překonat, je umělá inteligence. Ve skutečnosti je její význam takový, že společnosti jako Tesla, Google a Amazon závodí o zvládnutí této technologie.