jakie są główne elementy robotów?

automaty-lepiej znane przez większość jako roboty — od dawna są częścią ludzkiej zbiorowej nieświadomości.

starożytni Hebrajczycy i Grecy nawiązywali do golemów i mechanicznych asystentów, aby pomóc ludziom w ich poszukiwaniach. Słowo robot pojawiło się w literaturze dopiero w sztuce Karela Capka “Rossum’ s Universal Robots.”W 1926 roku film “Metropolis” stał się pierwszym ruchomym obrazem przedstawiającym wyglądającego na człowieka robota na srebrnym ekranie.

dzisiaj roboty są częścią naszego codziennego życia. Nawet jeśli nie spotykamy się ze sobą, roboty pracują teraz w naszych magazynach i zakładach montażowych, badając odległe planety, pomagając nam sprawdzać nasze obiekty infrastrukturalne, a nawet budować zupełnie nowe.

ale jak właściwie działają roboty? Jakie są główne elementy robota i w jaki sposób przyczyniają się do jego ogólnej funkcjonalności? Oto crash course w częściach, które sprawiają, że roboty tykają.

1. Jednostka centralna

jeden z głównych komponentów robota jest głównym komponentem w każdej technologii komputerowej: jednostka centralna (CPU). Procesor działa jak “mózg” robota. Innymi słowy, procesor jest elementem robota, który dostarcza sprzężenia zwrotnego na bodźce zewnętrzne.

wszystkie organizmy funkcjonują i przeżywają dzięki sprzężeniu zwrotnemu. To powoduje, że wyciągamy rękę po dotknięciu gorącego pieca. Procesor w robocie pobiera dane środowiskowe za pomocą czujników, a następnie wzywa swoje Programowanie do wykonania odpowiednich działań.

jeden z najwcześniejszych przykładów wykorzystania sprzężenia zwrotnego do sterowania maszyną pochodzi z 1745 roku, kiedy Edmund Lee wynalazł automatyczną fantail. Urządzenie to składało się z mniejszych łopatek przymocowanych do osi większego wiatraka, które zmieniały kierunek wiatraka w zależności od wiatru. Ten prosty system może być daleki od dzisiejszych procesorów, ale podstawowa idea, działająca zgodnie z zewnętrznymi opiniami zwrotnymi, pozostaje taka sama.

Procesory działają podobnie do ludzkiego mózgu. Dane przychodzą przez czujniki tak jak informacje docierają do neuronów w mózgu poprzez zmysły ciała, wtedy procesor interpretuje i działa odpowiednio.

2. Czujniki

to przenosi nas do następnego kluczowego elementu każdego robota: czujników. Czujniki są siłą napędową mechanizmu sprzężenia zwrotnego robota. Działają jak “oczy” i “uszy”, aby pomóc robotowi w zbieraniu informacji o jego otoczeniu. Roboty zazwyczaj zawierają szeroką gamę typów czujników, aby pomóc im wykonywać swoją pracę. Należą do nich:

• Czujniki Światła
• Czujniki dźwięku
• Czujniki temperatury
• Czujniki stykowe
• czujniki Zbliżeniowe
• Czujniki odległości
• czujniki ciśnienia
• Czujniki pozycjonowania

czujniki stykowe i zbliżeniowe pomagają robotom poruszać się pewniej i bezpieczniej, zwłaszcza gdy są stosowane razem z ludźmi. Czujniki ciśnienia mogą kontrolować siłę chwytu zasilanego ramienia robota, aby nie zmiażdżyć przetwarzanego towaru.

czujniki pozycjonowania obejmują GPS, cyfrowe kompasy magnetyczne i inne narzędzia do przybliżania lokalizacji robota, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Niektóre roboty poruszają się po otoczeniu za pomocą czujników wizyjnych, które działają jak oczy. Kamery przekazują informacje wizualne, a następnie proces sztucznej inteligencji (AI) zwany widzeniem maszynowym analizuje materiał wideo w celu rozpoznania obiektów, prowadząc robota.

nowszym, ale coraz bardziej popularnym rodzajem czujników robotycznych są czujniki proprioceptywne. Komponenty te monitorują wewnętrzne czynniki robota, takie jak ciepło, prąd elektryczny i żywotność baterii. Ponieważ roboty są często drogie, firmy muszą być na bieżąco z konserwacją, a te informacje pomagają im w tym.

3. Siłowniki

jeśli czujniki są oczami i uszami robota, jego siłowniki działają jak mięśnie. Siłowniki to małe silniki przymocowane bezpośrednio do konstrukcji robota, które ułatwiają ruch. Niektóre z najczęstszych typów to:

• hydrauliczny: wykorzystuje olej do ułatwienia ruchu.
• : Wykorzystuje powietrze do ułatwienia ruchu.
• elektryczny: wykorzystuje prąd elektryczny i magnesy w celu ułatwienia ruchu.

akuatory hydrauliczne zwykle pojawiają się w ciężkich maszynach, w tym w sprzęcie górniczym i budowlanym, ponieważ wytwarzają dużą siłę i są stosunkowo łatwe w utrzymaniu. Siłowniki pneumatyczne mają wiele takich samych zalet i często są tańsze, ale są wrażliwe na wibracje. Są popularnym wyborem do produkcji i innych stabilnych ustawień wewnętrznych.

Siłowniki elektryczne są zdecydowanie najczęstszym typem dzisiaj. Zapewniają większą kontrolę, mają mniej zagrożeń dla środowiska, robią niewiele lub nie hałasują i są łatwe do zaprogramowania.

niektóre z najprostszych robotów składają się z niewiele więcej niż ramienia, siłownika i narzędzia do wykonywania pracy. Bardziej złożone roboty mogą używać siłowników do kopania bieżników, kół, a nawet nóg w ruch.

gdy roboty są wdrażane do wykonywania delikatnych zadań, które wymagają dokładności i dokładności, można użyć silników krokowych. Są to odrębne konstrukcje silników, które zapewniają ruch w określonych odstępach czasu w wysoce powtarzalny sposób.

zdolność do osiągania niezmiennie wysokiej jakości wyników za pomocą robotów i silników krokowych jest jednym z powodów, dla których montaż robotów rozpoczął się w tak ogromny sposób w latach 60.i nigdy nie zwalniał.

4. Efektory końcowe

Inną cechą wspólną większości robotów są efektory końcowe. Terminy ” efektor “i” efektor końcowy ” są czasami używane zamiennie. Oba terminy odnoszą się do narzędzi na pokładzie robota — to znaczy narzędzi, które wykonują rzeczywistą pracę i wchodzą w interakcje z otoczeniem lub przedmiotem obrabianym. Oto kilka przykładów:

• roboty fabryczne mogą być wyposażone w efektory końcowe, takie jak palniki spawalnicze, śrubokręty, nitownice i opryskiwacze farb.
• roboty mobilne zwykle mają manipulatory i chwytaki do podnoszenia przedmiotów lub usuwania niebezpiecznych przedmiotów.
• roboty takie jak te wysyłane na inne planety mogą przenosić łopaty, wiertarki, młoty, kamery, światła i inne narzędzia analityczne.

od prostych po złożone, efektory umożliwiają robotom precyzyjne wykonywanie określonych zadań. Na przykład, niektóre z najnowszych technologii robotycznych używają maleńkich skalpeli, rąk i kamer na końcu ramion do wykonywania operacji. Te precyzyjne Narzędzia w połączeniu ze stabilnością robotów i zakresem ruchu sprawiają, że operacja jest bezpieczniejsza i mniej inwazyjna. Niektóre roboty mogą wykonywać operacje tylko z nacięciem 25 mm, które byłoby zbyt małe, aby człowiek mógł w nim operować.

5. Zasilanie

podobnie jak ludzie spożywają żywność, gdy potrzebują energii, roboty również potrzebują energii do działania. Prawie wszystkie roboty otrzymują swoją moc z elektryczności.

zasilacze mogą jednak przybierać różne formy. Roboty stacjonarne, jak te w fabrykach, otrzymują bezpośrednie zasilanie, jak każde inne urządzenie. Roboty mobilne zazwyczaj wyposażone są w baterie o dużej pojemności, podczas gdy robotyczne sondy i satelity są zazwyczaj wyposażone w panele słoneczne do zbierania energii ze słońca.

ponieważ oszczędzanie energii stało się bardziej palącym problemem, wiele robotów oferuje dziś funkcje oszczędzania energii. Niektóre automatycznie przełączają się w tryb niskiego zasilania w zależności od ich użycia, inne wykorzystują unikalne projekty, aby zminimalizować ruch mechaniczny, a inne wykorzystują zielone źródła energii. W miarę utrzymywania się tego trendu pojawią się nowe sposoby zmniejszania zużycia energii przez roboty.

6. Program

programowanie robota nie jest składnikiem fizycznym, ale wciąż jest istotną częścią całości. Każdy z komponentów robotów, na które dziś patrzyliśmy, albo pobiera bodźce, albo dostarcza informacji zwrotnej. Program wewnątrz robota dostarcza logiki, która napędza te zachowania.

możesz znać przepisy automatyzacji, w tym funkcję “jeśli to, to tamto”. To koncepcja, którą każdy może poznać za pomocą smartfonów i inteligentnych domów. Podobnie roboty zawierają “drzewa logiczne”, które gromadzą i analizują dane zadaniowe i środowiskowe, a następnie wybierają odpowiednią reakcję na podstawie tego bodźca.

inne przykłady programowania robotów są bardziej zaawansowane. Najnowsza technologia robotyczna wykorzystuje uczenie maszynowe, które naśladuje sposób, w jaki ludzie się uczą. Roboty te nieustannie odnotowują różne sytuacje i sytuacje, które napotykają, i uczą się od nich. Im dłużej działają, tym więcej się uczą, stają się coraz bardziej dokładne i pomocne.

samochody samojezdne są przykładem systemów zrobotyzowanych wykorzystujących uczenie maszynowe. W miarę jak firmy testują te pojazdy na drodze, napotykają więcej przeszkód w większej liczbie warunków, ucząc się lepiej je identyfikować. Bez uczenia maszynowego samochody te mogą nie rozpoznawać każdego napotkanego obiektu, co może być niebezpieczne.

Ludzkie podejmowanie decyzji dzieje się na tyle szybko, że zwykle nie jesteśmy świadomi podejmowania decyzji w danej chwili. Ta sama ogólna koncepcja odnosi się do nakłaniania robotów do wykonywania określonych zadań w niepewnych okolicznościach, a wszystko to bez dużej lub jakiejkolwiek interakcji z ludźmi.

Roboty i postęp przeplatają się

roboty od dawna są prekursorem marszu postępu technologicznego. Wczesne próby robotów wyglądają na wstrzymujące i niezgrabne teraz, gdy weźmiemy pod uwagę zwinność czegoś takiego jak robotyczny pies Boston Dynamics”, Spot.”Daleko od Zabawki, ten robot za 74,500 dolarów jest zdolny do” niemal nieograniczonych ” zastosowań, według rzeczników Boston Dynamics, od ciągnięcia ciężkich ładunków po prowadzenie zautomatyzowanego nadzoru własności prywatnej.

Marsz trwa. W nadchodzących latach zobaczymy roboty przybierające jeszcze większą różnorodność form i wykonujące o wiele więcej zadań niż obecnie. Od wykonywania zadań dla małych firm po budowanie i utrzymywanie najbardziej imponujących struktur na świecie, jeśli jest coś do sprawdzenia, sfabrykowania lub przenoszenia, prawdopodobnie jest do tego robot.