Moderné robotické technológie sú mimoriadne dynamickou vetvou vedy, ktorá sa rýchlo vyvíja a takmer každý rok prináša zaujímavé prelomové inovácie. Roboty sa bežne používajú v našom každodennom živote na všemožné úlohy. Stroje podobné človeku sa uplatňujú všade od medicíny po domácnosť a výrobu. Tieto roboty sa líšia svojimi vlastnosťami, funkciami a vzhľadom; niektoré siahajú od skôr primitívnej a jednoduchej konštrukcie až po veľmi zložité a takmer na nerozoznanie od ľudí. V súčasnosti je hlavným cieľom robotiky na celom svete vytvárať roboty, ktoré vyzerajú ako ľudia.
Roboty v reálnom živote
Roboty majú pomerne široké pole použitia. Môžu byť užitočné takmer v každej oblasti života.
Roboty v medicíne
Roboty sa už dlho používajú na pomoc a liečbu ľudí so zdravotným znevýhodnením. Najmä proces výroby moderných protéz a umelých končatín výrazne závisí od robotiky. Protézy, ktoré spĺňajú dnešné vysoké medicínske štandardy, sú pohyblivé, mobilné, flexibilné a slúžia ako kvalitná náhrada za stratené končatiny. Mnohé z týchto umelých častí tela sa ovládajú priamo elektrickými impulzmi pacientovho tela. No to nie je všetko, čo robotika môže ponúknuť – roboty nájdete v operačných oddeleniach aj v mnohých vzdelávacích inštitúciách pre lekárov a rozsah ich možných aplikácií iba rastie.
Roboty v letectve a kozmonautike
Nikto nebude spochybňovať, že roboty by si mali nájsť svoje miesto v budúcich misiách kozmického prieskumu ako neoddeliteľná súčasť posádok cestujúcich vesmírom. A keď sa pozrieme do histórie, vidíme, že väčšina kozmických prieskumov sa v skutočnosti vykonávala s pomocou robotov, takže ani táto myšlienka nie je nová. Máme množstvo mesačných roverov, marťanských roverov a avatar‑robotov, ktoré pracujú vo vesmíre za nás. Rozmanitosť týchto strojov sa však tým nekončí; existuje veľa rôznych typov robotov navrhnutých špeciálne do extrémnych podmienok vesmíru. Dokážu vykonávať úlohy neprístupné ľuďom alebo také, ktoré sú jednoducho príliš nebezpečné.
Nezávislé robotické bezpečnostné systémy
Nasadenie moderných robotov v oblasti bezpečnosti človeka sa ukázalo ako mimoriadne hodnotné. Napríklad existujú roboty, ktoré vedia lokalizovať a identifikovať potenciálne požiare a eliminovať ich, čím predchádzajú katastrofám ešte predtým, než nastanú.
A nemali by sme prehliadať roboty nasadené v armáde. Používajú sa na výcvik vojakov — hoci nie sú navrhnuté tak, aby pripomínali ľudí ako iné špičkové roboty, dokonale napodobňujú správanie a reakcie skutočnej osoby. Vďaka týmto strojom vytvára vojenské velenie situácie a podmienky, ktoré sú mimoriadne podobné reálnym bojovým podmienkam.
Roboty môžu vykonávať špionážne operácie na rôznych objektoch bez toho, aby na seba pútali pozornosť. Takto odbremeňujú príslušníkov poriadkových zložiek, aby sa mohli venovať iným dôležitým úlohám.
Robotické zariadenia v domácnostiach a vo výrobe
Je ťažké si predstaviť moderné výrobné prevádzky a výrobné závody bez všetkých robotov, ktoré sa tam používajú. Zvyčajne sú roboty zodpovedné za väčšinu práce vykonanej v týchto závodoch. Hovoríme o obrovskom množstve operácií vyžadujúcich maximálnu presnosť pohybu a početné opakovania zjednotené do jedného súvislého vysokorýchlostného procesu — čo je pre človeka nemožné. Nasadenie robotov môže zvýšiť produkčné tempo celých priemyselných odvetví, uvoľniť ruky ľudským zamestnancom a umožniť im prevziať ďalšie dôležité úlohy podniku.
Roboty sa často používajú aj v domácnostiach — pomáhajú majiteľom s varením, upratovaním a inými rutinnými prácami v domácnosti. Najčastejšie ide o robotické vysávače a robotické kosačky, existujú však aj stroje, ktoré zvládajú oveľa zložitejšie úlohy.
Roboty v zábavnom priemysle
Existujú aj roboty navrhnuté výhradne na pobavenie ľudí. Väčšinou ide o detské hračky, ktoré vedia zaspievať pesničku alebo predviesť pár tanečných pohybov, rádiom riadené autíčka a niektoré interaktívne hry. Na trhu sú dokonca aj takzvané „skutočné“ roboty, ktoré dokážu komunikovať pomocou naprogramovaných rečových vzorov, takže to vyzerá, že nie všetky sú určené len deťom. Jediný rozdiel medzi modelmi pre dospelých a tými pre deti je dizajn a veľkosť hračky.
Slávne roboty
Stovky spoločností po celom svete každý deň vyrábajú obrovské množstvá rôznych typov robotických mechanizmov. Aby váš robot vynikol spomedzi ostatných, musí byť skutočným klenotom v oblasti robotiky. Tu je niekoľko príkladov takýchto diel, preslávených svojimi jedinečnými funkciami.
Asimo
Tento japonský robot vyvinula spoločnosť Honda. Honda je v oblasti robotiky aktívnym hráčom už od 80. rokov. Ich špecialistom sa podarilo skonštruovať robota, ktorý si získal pozornosť celého robotického sektora vedy. Pri hmotnosti 50 kilogramov a výške 1,5 metra sa tento „chlapík“ dokázal samostatne pohybovať, vyhýbať sa rôznym prekážkam a vykonávať ďalšie naprogramované činnosti, ako napríklad podať človeku šálku kávy.
VGo
Tento robot je ovládaný cez Wi‑Fi sieť a ide o tzv. teleprezenčné zariadenie. Vie komunikovať cez mikrofón, rovnako počuť a vidieť svoje okolie, čo mu umožňuje voľne sa pohybovať. Mechanizmus bol vyvinutý špeciálne na pomoc ľuďom so zdravotným znevýhodnením, ktorí nedokážu samostatne plniť každodenné povinnosti. Ak by ste tento robot pripojili k určitým zariadeniam, mohol by sa používať ako samostatná prenosná kamera. Vďaka tejto technológii môžu deti, ktoré sa aktuálne vzdelávajú doma, počúvať školské hodiny zo svojich domovov.
Roboy
Tento robot bol vyvinutý špecialistami z Zürichu. Má pružné šľachy, čo mu dodáva antropomorfnejší vzhľad. Dizajnéri sa snažili vytvoriť tvár, ktorá by vyjadrovala emócie; spolu s mäkkým materiálom použitým ako koža pôsobí veľmi presvedčivo. Tento realistický robot bol pôvodne vytvorený ako spoločník pre osamelých ľudí, ktorí potrebujú trochu pozornosti zvonka.
Kuratas
Tento obrovský robot váži asi 4,5 tony a dosahuje fascinujúcu výšku 4 metre. Jeho pohyb ovláda pilot pomocou ovládača v špeciálnej kabíne — môže však byť riadený aj na diaľku. Dizajn robota okamžite pripomenie postavu z anime, čo je od japonských inžinierov celkom očakávané riešenie.
iCub
Jeden z najpokročilejších robotov bol postavený v Taliansku. Na pohľad už veľmi pripomína skutočného človeka. Ak sa však pozriete hlbšie na jeho funkčnosť, zistíte, že dokáže vybaviť si vlastné meno aj mená tých, s ktorými komunikuje, ako aj názvy rôznych predmetov. Navyše sa vie prispôsobiť svojmu okoliu a samostatne sa pohybovať.
Rollin’ Justin
Rollin’ Justin bol vyvinutý Nemeckým centrom pre letectvo a kozmonautiku. Ovláda sa technológiou teleprítomnosti, pričom program je na diaľku riadený operátorom cez obrazovku monitora. Robot sa dodáva v rôznych modelových úpravách, vrátane vzpriamene stojacej verzie.
Z čoho sú roboty vyrobené
Na stavbu robota sa používa pomerne veľa rôznych materiálov. Najčastejšie možnosti zahŕňajú:
- Hliník
- Oceľ
- Plexisklo
- Plast
- Uhlíkové vlákno
- Syntetická guma (používa sa na zobrazenie umelej kože a svalového tkaniva v realistických robotoch).
Voľba materiálov priamo závisí od konkrétnych funkcií robota a jeho pracovných podmienok. Čím horšie je prostredie, v ktorom bude robot pracovať, tým pevnejšie a odolnejšie by mali byť materiály , aby odolali opotrebovaniu.
Syntetické roboty
Konštrukcia syntetických alebo „mäkkých“ robotov je jedným z priorít moderného sektora robotiky zameraného na realistické roboty. Títo syntetickí humanoidi sa vo všeobecnosti vyznačujú hladkým povrchom, ktorý má pripomínať ľudskú kožu. Sú postavené na bionických princípoch a navrhnuté špeciálne na použitie na pracoviskách v úzkom kontakte s ľuďmi, keďže riziko zranenia je oveľa menšie než pri práci v blízkosti analógového mechanizmu z kovu a tvrdého plastu. Vďaka umelej koži a svalovému tkanivu použitým pri stavbe robotov je výsledok vysoko antropomorfný!
Roboty vs. androidy
Android‑roboty sú humanoidné roboty, ktoré vyzerajú presne ako skutoční ľudia alebo sú aspoň navrhnuté tak, aby ich vzhľadom a konaním pripomínali. Takéto modely v súčasnosti aktívne vyvíjajú mnohí známi poprední výrobcovia robotov po celom svete. Bežný robot naopak zvyčajne vyzerá menej „ľudsky“ a má oveľa menej funkcií.
Roboty sa osvedčili v situáciách, keď potrebujete rýchlo zvládnuť jednoduchú opakovanú prácu, vykonávať operácie s vysokou presnosťou alebo dvíhať ťažké predmety. Android je typ robota, ktorému môžete zveriť úlohy vyžadujúce intelekt; zvládne činnosti ako komunikácia alebo priama pomoc človeku v rôznych oblastiach života — jeho schopnosti sú podstatne pestrejšie v porovnaní s obyčajnými robotmi určenými na striktne naprogramovanú prácu.
Spoločnícky robot na osobnú interakciu
Roboti spoločníci sú navrhnutí tak, aby poskytovali užitočné, spoločensky vhodné interakcie v reálnom prostredí. Prvou a najdôležitejšou úlohou takého robota je slúžiť ľuďom a pomáhať im zvládať ich rutinu. Predovšetkým boli roboti spoločníci, ako už názov napovedá, navrhnutí pre ľudí, ktorí potrebujú, aby bol pri nich „niekto“ — pre osoby so špecifickými potrebami: seniorov, ľudí so zdravotným znevýhodnením či autizmom. Tieto roboty môžu byť pre potrebných veľkou pomocou.
V posledných rokoch sú humanoidne vyzerajúce roboty čoraz populárnejšie medzi nadšencami a tými, ktorí sú dosť zvedaví, aby si všimli tieto milé drobné roboty zdieľajúce niektoré ľudské črty a prirodzene vzbudzujúce sympatie. Hlavnou funkciou týchto robotov je udržiavať rozhovor s kýmkoľvek, kto sa s nimi rozpráva. Sú skvelým komunikačným prostriedkom pre bohatých ľudí, ktorí sa napriek tomu cítia osamelo a naliehavo potrebujú zdieľať svoje myšlienky.
Na trhu s robotmi sú k dispozícii aj roboti spoločníci, ktorí vyzerajú ako domáce zvieratá. Vo väčšine prípadov však slúžia iba ako „zdvihnutie morálky“ a majú malú praktickú hodnotu.
Čo je humanoid
Humanoidné roboty sú zariadenia, ktoré aspoň čiastočne navonok pripomínajú ľudí, aj keď nemusia mať žiadne špeciálne funkcie, ktoré by to podporovali. Väčšina z nich je vybavená rukami, nohami, hlavou a dokonca tvárou. Hoci koncept týchto robotov existuje už dávno, najvýraznejšie úspechy v tejto oblasti boli dosiahnuté počas poslednej dekády.
Skutočný humanoid by nemal iba zvonka pripomínať človeka, ale mal by mať aj rad autonómnych schopností, ako je voľný pohyb, počúvanie a samostatné rozprávanie. A azda najdôležitejšou črtou moderného humanoida je schopnosť zdokonaľovať svoje zručnosti počas vykonávania určitých činností, presne tak, ako by to robil skutočný človek.
Ako vyrobiť humanoidného robota
Všestranné, človeku podobné roboty sú mimoriadne zložité stroje, na zostavenie slušného modelu vyžadujúce veľa znalostí a skúseností. Konštrukcia takého robota musí zahŕňať pohybový aparát, mechanické končatiny, systémy rozpoznávania zvuku a prostredia, ako aj neurónovú sieť schopnú zbierať a spracúvať informácie z okolia. Prvky vzhľadu, ako koža a vlasy, nie sú nevyhnutné a slúžia skôr ako estetická časť celého mechanizmu — dajú sa vynechať.
Stavba humanoidného robota
Väčšina robotov má niekoľko spoločných znakov. V prvom rade ide o obratné telá, ktoré im umožňujú voľne sa pohybovať. Niektoré modely majú v tele viac pohyblivých prvkov, iné dokážu hýbať iba hlavnými časťami, no aj to musí stačiť, aby sa robot nepošmykol o prekážky. Zvyčajne sú časti tela vyrobené z kovu alebo plastu a navzájom prepojené sústavou kĺbov podobne ako ľudské kosti.
Roboty sa pohybujú harmonickým aktivovaním správnych pohonov v správnom čase. Udržať robota od pádu „na nos“ je ťažšie, než sa zdá, keďže musí zostať stáť na nohách neustále. Niektoré používajú elektromotory, lineárne aktuátory a solenoidy, iné využívajú hydraulické a pneumatické systémy.
Robot musí mať zdroj nabíjania, aby zostal aktívny. Väčšina robotov má integrované batérie, ktoré možno nabíjať zo siete. Hydraulické modely majú čerpadlá na vytváranie tlaku, zatiaľ čo pneumatické používajú tlakové nádoby so stlačeným vzduchom alebo špeciálne kompresory.
Všetky motory robota sú pripojené k napájacím sieťam, ktoré priamo napájajú elektrické motory a solenoidy. Všetko, čo je pripojené k sieti, riadi počítač, ktorý aktivuje potrebné prvky a ventily. Správanie robota možno ľahko zmeniť jednoducho úpravou programu nainštalovaného v jeho systéme.
Hoci niektoré modely dokážu počuť zvuky, vidieť obrazy, cítiť pachy a vnímať dotyky svojimi senzormi, nie každý robot má takéto systémy. Absolútnou nutnosťou moderného robota je však schopnosť pohybu — inak ho nemožno považovať za robota.
Budúce humanoidné roboty
V súčasnosti má robotika niekoľko rôznych vývojových smerov, ktoré môže nasledovať a ktoré sa podľa prognóz odborníkov v tejto oblasti môžu stať hlavnými trendmi v budúcnosti robotiky ako celku. Patria sem:
- Používanie nových materiálov, konkrétne nitridu gália (pri výrobe tranzistorov) a grafitu (pri výrobe pohonných jednotiek);
- Využívanie nových zdrojov energie, ako aj technológií jej zberu a ukladania;
- Interakcia robotov s ľuďmi, napríklad pri riadení prevádzky bezpilotných lietadiel;
- Pomoc robotom s navigáciou v extrémnych podmienkach;
- Zvyšovanie účinnosti neurónových sietí zvýšením zložitosti ich štruktúry a architektúry;
- Vytváranie možností na štúdium algoritmických postupov a využitie cloudových služieb na masové „vzdelávanie“ robotov;
- Používanie umelej inteligencie na zdokonaľovanie vzorov pohybu;
- Implementácia robotov do rôznych oblastí ľudského života s cieľom zvýšiť ich finančnú návratnosť;
- Sústredenie sa na rozvoj schopností a kvality senzorov.
Vzhľadom na to, že v súčasnosti prebieha vývoj vo všetkých vyššie uvedených oblastiach, je isté, že v najbližšej budúcnosti nás svet robotiky prekvapí špičkovými robotmi, aké sme doteraz nevideli.
Už dnes robia človeku podobné roboty veľa práce v mnohých oblastiach života. A do budúcna tieto počty zrejme len porastú. Spektrum úloh, na ktoré možno roboty použiť, sa bude rozširovať spolu s ich schopnosťami. Budú nasadzované na práce nebezpečné pre ľudí, na úlohy vyžadujúce precízne vykonávanie opakovaných činností, na starostlivosť o seniorov a deti, na vzdelávanie detí aj dospelých a na mnoho ďalších vecí, ktoré vedia roboty zvládnuť. A kým budú robiť všetky tieto práce pre ľudí, budú sa roboty ďalej vyvíjať, čo otvára stále viac perspektív pre budúcnosť robotiky.