care sunt principalele componente ale roboților?

automatele — mai bine cunoscute de majoritatea ca roboți — au făcut parte din inconștientul colectiv uman de mult timp.

vechii evrei și greci au făcut amândoi referiri la golemi și asistenți mecanici pentru a ajuta oamenii în căutările lor. Cuvântul robot nu a apărut în literatură până la piesa lui Karel Capek din 1921 ” roboții universali ai lui Rossum.”În 1926, filmul “Metropolis” a devenit prima imagine în mișcare care a înfățișat un robot cu aspect uman pe ecranul argintiu.

astăzi, roboții fac parte din viața noastră de zi cu zi. Chiar dacă nu ne intersectăm, roboții lucrează acum în depozitele și fabricile noastre de asamblare, explorând planete îndepărtate, ajutându-ne să inspectăm site-urile noastre de infrastructură și chiar să construim altele noi.

dar cum funcționează roboții? Care sunt principalele componente ale unui robot și cum contribuie la funcționalitatea sa generală? Iată un curs intensiv în părțile care fac roboții să bifeze.

1. Unitate centrală de procesare

una dintre componentele principale ale unui robot este o componentă principală în orice tehnologie bazată pe computer: unitatea centrală de procesare (CPU). CPU acționează ca “creierul” robotului. Cu alte cuvinte, un procesor este componenta robotului care oferă feedback stimulilor externi.

toate organismele funcționează și supraviețuiesc folosind feedback. Este ceea ce ne face să ne biciuim mâna după ce am atins o sobă fierbinte. Procesorul dintr-un robot preia date de mediu folosind senzori și apoi solicită programarea acestuia pentru a efectua acțiunea corespunzătoare.

unul dintre primele exemple de utilizare a feedback-ului pentru a controla o mașină datează din 1745, când Edmund Lee a inventat fantailul automat. Acest dispozitiv consta din palete mai mici atașate la axul unei mori de vânt mai mari care a schimbat direcția morii de vânt în funcție de vânt. Acest sistem simplu poate fi departe de procesoarele de astăzi, dar ideea de bază, care funcționează în funcție de feedback-ul extern, rămâne aceeași.

procesoarele funcționează similar cu creierul uman. Datele vin prin senzori la fel cum informațiile ajung la neuronii din creier prin simțurile corpului, apoi procesorul interpretează și acționează în consecință.

2. Senzori

care ne duce la următoarea componentă cheie a fiecărui robot: senzori. Senzorii sunt Centrul de putere al mecanismului de feedback al unui robot. Ei acționează ca “ochi” și “urechi” pentru a ajuta robotul să ia informații despre împrejurimile sale. Roboții încorporează de obicei o gamă largă de tipuri de senzori pentru a-i ajuta să-și îndeplinească munca. Acestea includ:

• senzori de lumină
• senzori de sunet
• senzori de temperatură
• senzori de Contact
• senzori de proximitate
• senzori de distanță
• senzori de presiune
• senzori de poziționare

senzorii de contact și de proximitate ajută roboții să navigheze mai încrezător și mai sigur, mai ales atunci când sunt desfășurați alături de lucrătorii umani. Senzorii de presiune pot controla puterea de prindere a unui braț robotic alimentat, astfel încât să nu zdrobească marfa pe care o procesează.

senzorii de poziționare includ GPS, busole magnetice digitale și alte instrumente pentru a aproxima locația unui robot, fie în interior, fie în exterior. Unii roboți navighează, de asemenea, prin intermediul senzorilor de vedere, care funcționează ca ochii. Camerele se hrănesc cu informații vizuale, apoi un proces de inteligență artificială (AI) numit machine vision analizează înregistrările video pentru a recunoaște obiectele, ghidând robotul.

un tip de senzor robotizat mai nou, dar din ce în ce mai popular, este senzorii proprioceptivi. Aceste componente monitorizează factorii interni ai unui robot, cum ar fi căldura, curentul electric și durata de viață a bateriei. Deoarece roboții sunt adesea scumpi, companiile trebuie să rămână la curent cu întreținerea lor, iar aceste informații îi ajută să facă acest lucru.

3. Actuatoare

dacă senzorii sunt ochii și urechile robotului, actuatoarele sale funcționează ca mușchii. Actuatoarele sunt motoare mici atașate direct la structura robotului care facilitează mișcarea. Unele dintre cele mai frecvente tipuri includ:

• hidraulic: folosește ulei pentru a facilita mișcarea.
• pneumatice: Folosește aerul pentru a facilita mișcarea.
• Electric: utilizează curent electric și magneți pentru a facilita mișcarea.

acuatoarele hidraulice apar de obicei în utilaje grele, inclusiv echipamente miniere și de construcții, deoarece produc multă forță și sunt relativ ușor de întreținut. Actuatoarele pneumatice au multe dintre aceleași beneficii și sunt adesea mai puțin costisitoare, dar sunt sensibile la vibrații. Sunt o alegere populară pentru producție și alte setări stabile, interioare.

actuatoarele electrice sunt de departe cel mai comun tip de astăzi. Acestea oferă mai mult control, au mai puține pericole pentru mediu, fac puțin sau deloc zgomot și sunt ușor de programat.

unii dintre cei mai simpli roboți constau din puțin mai mult decât un braț, un actuator și un instrument pentru efectuarea lucrărilor. Roboții mai complexi pot folosi actuatoare pentru a da în mișcare treptele, roțile sau chiar picioarele.

când roboții sunt implementați pentru a finaliza sarcini delicate care necesită finețe și precizie, pot fi utilizate motoare pas. Acestea sunt modele distincte de motoare care asigură mișcarea în intervale specifice într-un mod foarte repetabil.

capacitatea de a realiza în mod constant rezultate de înaltă calitate prin roboți și motoare pas este unul dintre motivele pentru care asamblarea robotică a decolat într-un mod atât de uriaș în anii 1960 și nu a încetinit niciodată.

4. Efectorii finali

o altă calitate pe care majoritatea roboților o au în comun este efectorii finali. Termenii ” efector “și” efector final ” sunt uneori folosiți în mod interschimbabil. Ambii termeni se referă la instrumentele de la bordul robotului — adică instrumentele care efectuează munca reală și interacționează cu mediul sau cu o piesă de lucru. Iată câteva exemple:

• roboții din fabrică pot avea efectori finali, cum ar fi torțe de sudură, șurubelnițe, pistoale cu nituri și pulverizatoare de vopsea.
• roboții mobili au de obicei manipulatoare și dispozitive de prindere pentru ridicarea obiectelor sau eliminarea ordonanțelor periculoase.
• roboții precum cei expediați pe alte planete pot transporta lopeți, burghie, ciocane, camere, lumini și alte instrumente analitice.

de la simplu la complex, efectorii permit roboților să-și îndeplinească sarcinile specifice cu precizie. De exemplu, unele dintre cele mai recente tehnologii robotizate folosesc scalpele mici, mâinile și camerele de la capătul brațelor pentru a efectua o intervenție chirurgicală. Aceste instrumente precise combinate cu stabilitatea roboților și gama de mișcare fac chirurgia mai sigură și mai puțin invazivă. Unii roboți pot efectua operații cu doar o incizie de 25 mm, care ar fi mult prea mică pentru ca un om să poată opera.

5. Sursa de alimentare

la fel cum ființele umane consumă alimente atunci când au nevoie de energie, roboții au nevoie de energie pentru a funcționa și ei. Aproape toți roboții își primesc puterea din electricitate.

sursele de alimentare pot lua totuși multe forme diferite. Roboții staționari, ca și cei din fabrici, primesc energie directă la fel ca orice alt aparat. Roboții mobili poartă de obicei baterii de mare capacitate, în timp ce sondele robotice și sateliții sunt în general echipați cu panouri solare pentru recoltarea energiei de la soare.

deoarece conservarea energiei a devenit o problemă mai presantă, mulți roboți de astăzi includ funcții de economisire a energiei. Unii trec automat la un mod de consum redus în funcție de utilizarea lor, alții folosesc modele unice pentru a minimiza mișcarea mecanică, iar alții folosesc surse de energie verde. Pe măsură ce această tendință continuă, vor apărea mai multe modalități noi de reducere a consumului de energie al roboților.

6. Un Program

programarea unui robot nu este o componentă fizică, dar este totuși o parte esențială a întregului. Fiecare dintre componentele roboților la care ne-am uitat astăzi fie preia stimuli, fie oferă o formă de feedback. Programul din cadrul unui robot oferă logica care conduce aceste comportamente.

este posibil să fiți familiarizați cu rețetele de automatizare, inclusiv funcționalitatea “dacă aceasta este atunci”. Este un concept pe care oricine îl poate explora cu smartphone-urile și casele inteligente. Roboții, de asemenea, conțin “arbori logici” care adună și analizează date despre sarcini și mediu și apoi aleg un răspuns adecvat bazat pe acel stimul.

de exemplu — dacă un robot se apropie de o cădere abruptă, acesta se va retrage automat. O sondă robotică care explorează o altă lume poate activa un instrument diferit în funcție de ceea ce camerele și senzorii săi detectează în jurul său.

alte exemple de programare robotică sunt mai avansate. Cea mai recentă tehnologie robotică folosește învățarea automată, care imită modul în care oamenii învață. Acești roboți iau în permanență notă de diferite situații și ouctomi pe care îi întâlnesc și învață de la ei. Cu cât operează mai mult, cu atât învață mai mult, devenind din ce în ce mai exacți și mai utili.

mașinile cu conducere automată sunt un exemplu de sisteme robotizate care utilizează învățarea automată. Pe măsură ce companiile testează aceste vehicule pe drum, întâmpină mai multe obstacole în mai multe condiții, învățând să le identifice mai bine. Fără învățarea automată, este posibil ca aceste mașini să nu recunoască fiecare obiect pe care îl întâlnesc, ceea ce ar putea fi periculos.

luarea deciziilor umane se întâmplă suficient de repede încât, de obicei, nu suntem conștienți de luarea deciziilor în acest moment. Același concept general se aplică pentru a determina roboții să îndeplinească sarcini specifice în circumstanțe incerte, toate fără prea multă interacțiune umană.

roboții și progresul s-au împletit

roboții au fost mult timp un clopot pentru marșul progresului tehnologic. Încercările timpurii ale roboților par opritoare și stângace acum, când luați în considerare agilitatea a ceva de genul câinelui robot Boston Dynamics”, ” Spot.”Departe de o jucărie, acest robot de 74.500 de dolari este capabil de aplicații “aproape nelimitate”, potrivit purtătorilor de cuvânt ai Boston Dynamics, variind de la tragerea de sarcini grele până la efectuarea supravegherii automate a proprietății private.

marșul continuă. În următorii ani, vom vedea în curând roboți care vor lua o varietate și mai mare de forme și vor îndeplini mult mai multe sarcini decât astăzi. De la îndeplinirea sarcinilor pentru întreprinderile mici până la construirea și întreținerea unora dintre cele mai impresionante structuri din lume, dacă există ceva de inspectat, fabricat sau transportat, există probabil un robot pentru asta.