jaké jsou hlavní komponenty robotů?

automaty — většinou známé jako roboti-jsou již dlouhou dobu součástí lidského kolektivního nevědomí.

starověcí Židé i Řekové odkazovali na golemy a mechanické asistenty, aby pomohli lidem v jejich pronásledování. Slovo robot se v literatuře objevilo až ve hře Karla Čapka “Rossumovi univerzální Roboti” z roku 1921.”V roce 1926 se film “Metropolis” stal prvním pohyblivým obrazem, který na stříbrném plátně vylíčil člověka vypadajícího robota.

dnes jsou roboti součástí našeho každodenního života. I když nepřekročíme cesty, roboti nyní pracují v našich skladech a montážních závodech, zkoumají vzdálené planety, pomáhají nám kontrolovat místa naší infrastruktury a dokonce stavět zcela nové.

ale jak vlastně roboti fungují? Jaké jsou hlavní součásti robota a jak přispívají k jeho celkové funkčnosti? Zde je rychlokurz v částech, které dělají roboty klíště.

1. Centrální procesorová jednotka

jednou z hlavních součástí robota je hlavní součást jakékoli počítačové technologie: centrální procesorová jednotka (CPU). CPU funguje jako “mozek” robota. Jinými slovy, CPU je součást robota, která poskytuje zpětnou vazbu vnějším podnětům.

všechny organismy fungují a přežívají pomocí zpětné vazby. To je to, co nás nutí bičovat ruku poté, co jsme se dotkli horkého sporáku. CPU v robotu přijímá data o životním prostředí pomocí senzorů a poté vyzývá své programování k provedení příslušné akce.

jeden z prvních příkladů použití zpětné vazby k ovládání stroje pochází z roku 1745, kdy Edmund Lee vynalezl automatickou fantail. Toto zařízení sestávalo z menších lopatek připevněných k nápravě většího větrného mlýna, které měnily směr větrného mlýna v závislosti na větru. Tento jednoduchý systém může být daleko od dnešních procesorů, ale základní myšlenka, fungující podle vnější zpětné vazby, zůstává stejná.

procesory fungují podobně jako lidský mozek. Data přicházejí prostřednictvím senzorů, stejně jako informace přicházejí do neuronů ve vašem mozku prostřednictvím smyslů vašeho těla, pak CPU interpretuje a podle toho jedná.

2. Senzory

, které nás zavedou k další klíčové součásti každého robota: senzory. Senzory jsou hnací silou mechanismu zpětné vazby robota. Chovají se jako ” oči ” a “uši”, aby robotovi pomohli získat informace o svém okolí. Roboti obvykle obsahují širokou škálu typů senzorů, které jim pomáhají vykonávat jejich práci. Patří mezi ně:

• světelné senzory
• zvukové senzory
• teplotní senzory
• kontaktní senzory
• přibližovací senzory
• senzory vzdálenosti
• tlakové senzory
• polohovací senzory

kontaktní a přibližovací senzory pomáhají robotům navigovat sebejistěji a bezpečněji, zejména pokud jsou nasazeny po boku lidských pracovníků. Tlakové senzory mohou řídit sílu uchopení poháněného robotického ramene, takže nedrtí zboží, které zpracovává.

polohovací senzory zahrnují GPS, digitální magnetické kompasy a další nástroje pro přiblížení polohy robota, ať už uvnitř nebo venku. Někteří roboti také navigují své okolí pomocí senzorů zraku, které fungují jako oči. Kamery se živí vizuálními informacemi, pak proces umělé inteligence (AI) nazvaný machine vision analyzuje videozáznam, aby rozpoznal objekty a vedl robota.

novějším, ale stále populárnějším druhem robotického senzoru jsou proprioceptivní senzory. Tyto komponenty monitorují vnitřní faktory robota, jako je teplo, elektrický proud a výdrž baterie. Vzhledem k tomu, že roboty jsou často drahé, musí společnosti zůstat na vrcholu své údržby a tyto informace jim to pomáhají.

3. Akční členy

pokud jsou senzory očima a ušima robota, fungují jeho akční členy jako svaly. Pohony jsou malé motory připojené přímo ke struktuře robota, které usnadňují pohyb. Některé z nejběžnějších typů zahrnují:

• hydraulický: používá olej k usnadnění pohybu.
• Pneumatický: Používá vzduch k usnadnění pohybu.
• elektrický: používá elektrický proud a magnety pro usnadnění pohybu.

hydraulické acuátory se obvykle objevují v těžkých strojích, včetně těžebních a stavebních zařízení, protože produkují hodně síly a jsou relativně snadno udržovatelné. Pneumatické pohony mají mnoho stejných výhod a jsou často levnější, ale jsou citlivé na vibrace. Jsou oblíbenou volbou pro výrobu a další stabilní vnitřní nastavení.

elektrické pohony jsou dnes zdaleka nejběžnějším typem. Poskytují větší kontrolu, mají méně rizik pro životní prostředí, vytvářejí malý až žádný hluk a snadno se programují.

některé z nejjednodušších robotů se skládají z více než ramene, ovladače a nástroje pro provádění práce. Složitější roboti mohou pomocí pohonů kopat běhouny, kola nebo dokonce nohy do pohybu.

jsou-li roboti nasazeni k plnění choulostivých úkolů, které vyžadují jemnost a přesnost, mohou být použity krokové motory. Jedná se o odlišné konstrukce motorů, které zajišťují pohyb v určitých intervalech vysoce opakovatelným způsobem.

schopnost realizovat trvale vysoce kvalitní výsledky prostřednictvím robotů a krokových motorů je jedním z důvodů, proč robotická montáž vzlétla v 60. letech tak obrovským způsobem a nikdy se nezpomalila.

4. Koncové efektory

další vlastností, kterou má většina robotů společného, jsou koncové efektory. Termíny “efektor” a “koncový efektor” se někdy používají zaměnitelně. Oba pojmy se týkají nástrojů na palubě robota-tedy nástrojů, které provádějí skutečnou práci a interagují s prostředím nebo obrobkem. Zde je několik příkladů:

• tovární roboti mohou mít koncové efektory, jako jsou svařovací hořáky, šroubováky, nýtovací pistole a postřikovače barev.
• mobilní roboti mají obvykle manipulátory a chapadla pro zvedání předmětů nebo likvidaci nebezpečných věcí.
• roboti jako ti vyslaní na jiné planety mohou nést lopaty, vrtačky, kladiva, kamery, světla a další analytické nástroje.

od jednoduchých až po složité, efektory umožňují robotům provádět své specifické úkoly s přesností. Například některé z nejnovějších robotických technologií používají malé skalpely, ruce a kamery na konci svých paží k provedení operace. Tyto přesné nástroje v kombinaci se stabilitou robotů a rozsahem pohybu činí chirurgii bezpečnější a méně invazivní. Někteří roboti mohou provádět operace pouze s řezem 25 mm,což by bylo příliš malé na to, aby člověk mohl pracovat.

5. Napájení

stejně jako lidé konzumují jídlo, když potřebují energii, roboti potřebují energii, aby fungovali stejně. Téměř všichni roboti dostávají energii z elektřiny.

napájecí zdroje však mohou mít stále mnoho různých podob. Stacionární roboti, stejně jako v továrnách, dostávají přímou energii stejně jako jakékoli jiné zařízení. Mobilní roboti obvykle sportují vysokokapacitní baterie, zatímco robotické sondy a satelity jsou obecně vybaveny solárními panely pro sběr energie ze slunce.

vzhledem k tomu, že úspora energie se stala naléhavějším problémem, mnoho robotů dnes obsahuje funkce pro úsporu energie. Někteří se automaticky přepnou do režimu s nízkou spotřebou energie podle svého použití, jiní používají jedinečné konstrukce k minimalizaci mechanického pohybu a jiní používají zelené zdroje energie. Jak tento trend pokračuje, objeví se další nové způsoby, jak snížit spotřebu energie robotů.

6. Program

programování robota není fyzickou součástí, ale stále je nezbytnou součástí celku. Každá ze složek robotů, na které jsme se dnes podívali, buď přijímá podněty, nebo poskytuje formu zpětné vazby. Program v rámci robota poskytuje logiku, která řídí toto chování.

možná znáte automatizační recepty, včetně funkce” pokud je to tak”. Je to koncept, který může každý prozkoumat se svými smartphony a inteligentními domy. Roboti také obsahují “logické stromy”, které shromažďují a analyzují data úkolů a prostředí, a poté na základě tohoto podnětu zvolí vhodnou odpověď.

například-pokud se robot přiblíží k prudkému poklesu, automaticky ustoupí. Robotická sonda zkoumající jiný svět může aktivovat jiný nástroj v závislosti na tom, co její kamery a senzory detekují kolem něj.

další příklady robotického programování jsou pokročilejší. Nejnovější robotická technologie využívá strojové učení, které napodobuje, jak se lidé učí. Tito roboti neustále berou na vědomí různé situace a ouctomy, se kterými se setkávají, a učí se od nich. Čím déle pracují, tím více se učí, jsou stále přesnější a užitečnější.

samořiditelná auta jsou příkladem robotických systémů, které využívají strojové učení. Jak společnosti testují tato vozidla na silnici, setkávají se s více překážkami za více podmínek a učí se je lépe identifikovat. Bez strojového učení nemusí tato auta rozpoznat každý objekt, se kterým se setkají, což by mohlo být nebezpečné.

lidské rozhodování se děje natolik rychle, že si obvykle neuvědomujeme rozhodování v daném okamžiku. Stejný obecný koncept platí pro to, aby roboti prováděli konkrétní úkoly za nejistých okolností, vše bez velké nebo jakékoli lidské interakce.

roboti a pokrok se prolínají

roboti jsou již dlouho zvoncem pochodu technologického pokroku. První pokusy o roboty vypadají nyní zastaveně a neohrabaně, když vezmete v úvahu agilitu něčeho jako robotický pes Boston Dynamics, ” Spot.”Daleko od hračky je tento robot za 74 500 dolarů schopen “téměř neomezených” aplikací, podle mluvčích Boston Dynamics, od tahání těžkých břemen až po provádění automatizovaného dohledu nad soukromým majetkem.

pochod pokračuje. V nadcházejících letech brzy uvidíme roboty, kteří budou mít ještě širší škálu forem a budou plnit mnohem více úkolů než dnes. Od plnění úkolů pro malé podniky až po budování a údržbu některých z nejpůsobivějších struktur na světě, pokud je něco, co je třeba zkontrolovat, vyrobit nebo nosit, pravděpodobně na to existuje robot.