melyek a robotok fő összetevői?

az automaták — amelyeket a legtöbb ember jobban ismer, mint robotok — hosszú ideje az emberi kollektív tudattalan részei.

az ókori héberek és görögök egyaránt hivatkoztak gólemekre és gépészeti segédekre, hogy segítsék az embereket a törekvéseikben. A robot szó csak Karel Capek 1921-es “Rossum univerzális robotjai” című darabjában jelent meg az irodalomban.”1926-ban a “Metropolis” film lett az első mozgókép, amely emberi kinézetű robotot ábrázolt az ezüst képernyőn.

manapság a robotok a mindennapi életünk részét képezik. Még akkor is, ha nem keresztezzük egymást, robotok dolgoznak a raktárainkban és az összeszerelő üzemekben, távoli bolygókat fedeznek fel, segítenek nekünk az infrastrukturális helyszíneink ellenőrzésében, sőt vadonatúj építésében is.

de hogyan működnek a robotok? Melyek a robot fő összetevői, és hogyan járulnak hozzá az Általános funkcionalitáshoz? Itt egy gyorstalpaló a részek, amelyek a robotok kullancs.

1. Központi feldolgozó egység

a robot egyik fő alkotóeleme minden számítógép-vezérelt technológia fő alkotóeleme: a központi feldolgozó egység (CPU). A CPU a robot “agyaként” működik. Más szavakkal, a CPU az a robotkomponens, amely visszajelzést ad a külső ingereknek.

minden organizmus visszacsatolás segítségével működik és él túl. Ez az, ami miatt elkorbácsoljuk a kezünket, miután megérintettünk egy forró kályhát. A robot CPU-ja érzékelők segítségével veszi be a környezeti adatokat, majd felhívja programozását a megfelelő művelet végrehajtására.

a visszacsatolás egyik legkorábbi példája a gép vezérlésére 1745-ben nyúlik vissza, amikor Edmund Lee feltalálta az automatikus fantailt. Ez az eszköz egy nagyobb szélmalom tengelyéhez rögzített kisebb lapátokból állt, amelyek a széltől függően megváltoztatták a szélmalom irányát. Lehet, hogy ez az egyszerű rendszer messze van a mai CPU-któl, de a külső visszajelzések szerint működő alapötlet ugyanaz marad.

a CPU-k hasonlóan működnek, mint az emberi agy. Az adatok az érzékelőkön keresztül érkeznek, ahogy az információ az agy neuronjaihoz érkezik a test érzékein keresztül, majd a CPU ennek megfelelően értelmezi és cselekszik.

2. Érzékelők

ez minden robot következő kulcseleméhez vezet: érzékelők. Az érzékelők a robot visszacsatolási mechanizmusának erőműve. Úgy viselkednek, mint a “szemek” és a “fülek”, hogy segítsenek a robotnak információt szerezni a környezetéről. A robotok általában sokféle érzékelőt tartalmaznak, hogy segítsék őket munkájuk elvégzésében. Ezek a következők:

• fényérzékelők
• Hangérzékelők
• hőmérséklet-érzékelők
• érintkező érzékelők
• közelségérzékelők
• Távolságérzékelők
• nyomásérzékelők
• helymeghatározó érzékelők

a kontaktus-és közelségérzékelők segítségével a robotok magabiztosabban és biztonságosabban navigálhatnak, különösen akkor, ha emberi munkások mellett alkalmazzák őket. A nyomásérzékelők szabályozhatják a motoros robotkar tapadási szilárdságát, hogy az ne törje össze a feldolgozott árut.

a helymeghatározó érzékelők GPS-t, digitális mágneses iránytűket és egyéb eszközöket tartalmaznak a robot helyének közelítésére, akár beltéren, akár kültéren. Egyes robotok látásérzékelőkkel is navigálnak a környezetükben, amelyek szemként működnek. A kamerák vizuális információkat táplálnak, majd a gépi látás nevű mesterséges intelligencia (AI) folyamat elemzi a videofelvételeket, hogy felismerje az objektumokat, irányítva a robotot.

egy újabb, de egyre népszerűbb robotérzékelő a proprioceptív érzékelők. Ezek az alkatrészek figyelik a robot belső tényezőit, például a hőt, az elektromos áramot és az akkumulátor élettartamát. Mivel a robotok gyakran drágák, a vállalatoknak a karbantartásuk tetején kell maradniuk, és ez az információ segít nekik ebben.

3. Működtetők

ha az érzékelők a robot szemei és fülei, akkor a működtetők úgy működnek, mint az izmok. A működtetők kis motorok, amelyek közvetlenül a robot szerkezetéhez vannak rögzítve, amelyek megkönnyítik a mozgást. A leggyakoribb típusok közé tartozik:

• hidraulikus: olajat használ a mozgás megkönnyítésére.
• pneumatikus: Levegőt használ a mozgás megkönnyítésére.
• elektromos: elektromos áramot és mágneseket használ a mozgás megkönnyítésére.

a hidraulikus acuátorok általában nehézgépekben jelennek meg, beleértve a bányászati és építőipari berendezéseket is, mivel sok erőt termelnek és viszonylag könnyen karbantarthatók. A pneumatikus hajtóművek ugyanolyan előnyökkel rendelkeznek, és gyakran olcsóbbak, de érzékenyek a rezgésekre. Népszerű választás a gyártáshoz és más stabil, beltéri beállításokhoz.

az elektromos hajtóművek ma messze a leggyakoribb típusok. Nagyobb ellenőrzést biztosítanak, kevesebb környezeti veszélyt jelentenek, alig vagy egyáltalán nem zajosak, és könnyen programozhatók.

a legegyszerűbb robotok egy része alig több, mint egy kar, egy hajtómű és egy munkaeszköz. A bonyolultabb robotok működtetőket használhatnak a futófelületek, a kerekek vagy akár a lábak mozgatására.

amikor robotokat alkalmaznak finomságot és pontosságot igénylő kényes feladatok elvégzésére, lépcsőmotorok használhatók. Ezek különálló motortervek, amelyek meghatározott időközönként, nagyon megismételhető módon biztosítják a mozgást.

az a képesség, hogy folyamatosan jó minőségű eredményeket érjünk el robotokkal és léptetőmotorokkal, az egyik oka annak, hogy a robot összeszerelése az 1960-as években ilyen nagy mértékben elindult, és soha nem lassult le.

4. Végeffektorok

egy másik tulajdonság, amely a legtöbb robotban közös, a végeffektorok. Az “effektor” és az “end-effektor” kifejezéseket néha felcserélhetően használják. Mindkét kifejezés a robot fedélzetén lévő eszközökre vonatkozik — vagyis azokra az eszközökre, amelyek a tényleges munkát végzik, és kölcsönhatásba lépnek a környezettel vagy a munkadarabbal. Íme néhány példa:

• a gyári robotok olyan végeffektorokkal is rendelkezhetnek, mint a hegesztőpisztolyok, csavarhúzók, szegecspisztolyok és festékszórók.
• a mobil robotok általában manipulátorokkal és megfogókkal rendelkeznek tárgyak emelésére vagy veszélyes tárgyak megsemmisítésére.
• az olyan robotok, mint amilyeneket más bolygókra küldenek, hordozhatnak lapátot, fúrót, kalapácsot, kamerát, lámpát és más analitikai eszközt.

az egyszerűtől a komplexig az effektorok lehetővé teszik a robotok számára, hogy pontosan elvégezzék sajátos feladataikat. Például a legújabb robottechnológiák egy része apró szikéket, kezeket és kamerákat használ a karjuk végén a műtét elvégzéséhez. Ezek a precíz eszközök a robotok stabilitásával és mozgástartományával kombinálva biztonságosabbá és kevésbé invazívvá teszik a műtéteket. Egyes robotok csak 25 mm-es bemetszéssel végezhetnek műveleteket, ami túl kicsi lenne ahhoz, hogy egy ember működhessen.

5. Energiaellátás

ahogy az emberek fogyasztanak ételt, amikor energiára van szükségük, a robotoknak is energiára van szükségük a működéshez. Szinte minden robot villamos energiát kap.

a tápegységek azonban továbbra is sokféle formát ölthetnek. A helyhez kötött robotok, akárcsak a gyárakban, közvetlen energiát kapnak, mint bármely más készülék. A mobil robotok általában nagy kapacitású akkumulátorokat sportolnak, míg a robotszondák és a műholdak általában napelemekkel vannak felszerelve, hogy energiát nyerjenek a napból.

mivel az energiatakarékosság egyre sürgetőbb kérdéssé vált, sok robot ma energiatakarékos funkciókat tartalmaz. Egyesek használatuknak megfelelően automatikusan alacsony fogyasztású üzemmódra váltanak, mások egyedi mintákat használnak a mechanikai mozgás minimalizálása érdekében, mások pedig Zöld energiaforrásokat használnak. Ahogy ez a tendencia folytatódik, újszerű módszerek jelennek meg a robotok energiafogyasztásának csökkentésére.

6. A Program

a robot programozása nem fizikai összetevő, de még mindig lényeges része az egésznek. A robotok minden alkotóeleme, amelyet ma megvizsgáltunk, vagy ingereket vesz fel, vagy egyfajta visszajelzést ad. A roboton belüli program biztosítja azt a logikát, amely ezeket a viselkedéseket vezérli.

lehet, hogy ismeri az automatizálási recepteket, beleértve a “Ha ez akkor az” funkciót. Ez egy olyan koncepció, amelyet bárki felfedezhet okostelefonjaival és intelligens otthonaival. A robotok szintén tartalmaznak “logikai fákat”, amelyek összegyűjtik és elemzik a feladat-és környezeti adatokat, majd az inger alapján kiválasztják a megfelelő választ.

például — ha egy robot megközelít egy meredek leesést, automatikusan meghátrál. Egy másik világot kutató robotszonda aktiválhat egy másik eszközt attól függően, hogy a kamerái és érzékelői mit érzékelnek körülötte.

más robot programozási példák fejlettebbek. A legújabb robottechnológia gépi tanulást használ, amely utánozza az emberek tanulását. Ezek a robotok folyamatosan tudomásul veszik a különböző helyzeteket és helyzeteket, amelyekkel találkoznak, és tanulnak tőlük. Minél tovább működnek, annál többet tanulnak, egyre pontosabbá és segítőkészebbé válnak.

az önvezető autók a gépi tanulást használó robotrendszerek példái. Ahogy a vállalatok tesztelik ezeket a járműveket az úton, több akadályba ütköznek több körülmények között, megtanulva jobban azonosítani őket. Gépi tanulás nélkül ezek az autók nem ismerhetnek fel minden tárgyat, amellyel találkoznak, ami veszélyes lehet.

az emberi döntéshozatal elég gyorsan történik, hogy általában nem vagyunk tisztában a döntések pillanatnyilag történő meghozatalával. Ugyanez az általános koncepció vonatkozik arra is, hogy a robotok bizonytalan körülmények között végezzenek bizonyos feladatokat, mindezt sok vagy bármilyen emberi interakció nélkül.

a robotok és a haladás összefonódtak

a robotok már régóta a technológiai fejlődés menetének harangozói. A robotok korai kísérletei megállónak és ügyetlennek tűnnek, ha figyelembe vesszük a Boston Dynamics robotkutyájához hasonló “Spot” agilitását.”Ez a 74 500 dolláros robot messze nem játék, a Boston Dynamics szóvivői szerint “szinte korlátlan” alkalmazásokra képes, kezdve a nehéz terhek húzásától a magántulajdon automatizált felügyeletéig.

a menet folytatódik. Az elkövetkező években hamarosan a robotok még szélesebb formát ölthetnek, és sokkal több feladatot láthatnak el, mint manapság. A kisvállalkozások feladatainak elvégzésétől a világ legimpozánsabb struktúráinak felépítéséig és karbantartásáig, ha van valami, amit ellenőrizni, gyártani vagy szállítani lehet, valószínűleg van egy robot erre.