Sodobne robotske tehnologije so izjemno dinamična veja znanosti, ki se hitro razvija in skoraj vsako leto prinaša zanimive prebojne inovacije. Roboti se v našem vsakdanjem življenju pogosto uporabljajo za vse mogoče naloge. Človeku podobne naprave najdemo povsod, od medicine do gospodinjstva in proizvodnje. Ti roboti se lahko razlikujejo po svojih lastnostih, funkcijah in videzu; nekateri segajo od precej prvinskih in preprostih konstrukcij do zelo zapletenih, skoraj nerazločnih od ljudi. Trenutno je glavni cilj robotike po svetu ustvariti robote, ki so videti kot ljudje.
Roboti v resničnem življenju
Roboti imajo zelo širok spekter uporabe. Koristni so lahko skoraj na vseh področjih življenja.
Roboti v medicini
Robote že dolgo uporabljamo pri obravnavi oseb z oviranostmi. Zlasti postopek izdelave sodobnih protez in umetnih okončin je močno odvisen od robotike. Proteze, ki izpolnjujejo današnje visoke medicinske standarde, so gibljive, mobilne, prožne in služijo kot kakovostna zamenjava za izgubljene okončine. Mnoge od teh umetnih delov telesa se upravljajo neposredno z elektronskimi impulzi pacientovega telesa. A to ni vse, kar lahko robotika ponudi – robote najdemo v operacijskih sobah ter številnih izobraževalnih ustanovah za zdravnike, njihov nabor možnih uporab pa le še raste.
Roboti v letalsko-vesoljski industriji
Nihče ne bo oporekal, da bi morali roboti najti svoje mesto v prihodnjih vesoljskih odpravah kot nepogrešljiv del posadk, ki potujejo v vesolje. In tudi če se ozremo v zgodovino, lahko vidimo, da je bila večina vesoljskih raziskovanj dejansko izvedena s pomočjo robotov, tako da ta ideja ni nič novega. Imamo številne lunarne in marsovske roverje ter robotske avatarje, ki v vesolju delajo za nas. Raznolikost teh strojev pa se tu ne konča; obstaja veliko različnih tipov robotov, zasnovanih posebej za ekstremne razmere v vesolju. Opravljajo lahko naloge, ki so ljudem nedostopne ali preprosto preveč nevarne.
Neodvisni robotski varnostni sistemi
Uporaba sodobnih robotov na področjih, ki zadevajo varnost ljudi, se je izkazala za izjemno dragoceno. Na primer, obstajajo roboti, ki lahko locirajo in prepoznajo potencialne požarne nevarnosti ter jih odpravijo, še preden pride do katastrof.
Ne smemo pa prezreti robotov v vojaški službi. Uporabljajo se za usposabljanje vojakov — čeprav niso oblikovani tako, da bi spominjali na ljudi kot nekateri vrhunski roboti, odlično posnemajo vedenje in odzive resnične osebe. Z uporabo teh strojev vojaško vodstvo ustvarja situacije in pogoje, ki so izjemno podobni pravim sovražnostim.
Roboti lahko izvajajo vohunske operacije na različnih objektih, ne da bi pritegnili pozornost. Na ta način razbremenijo organe pregona in jim omogočijo, da se posvetijo drugim pomembnim nalogam.
Robotske naprave v gospodinjstvih in proizvodnji
Težko si je predstavljati sodobne proizvodne obrate in tovarne brez vseh robotov, ki jih uporabljajo. Običajno so roboti odgovorni za večino opravljenega dela v teh obratih. Govorimo o ogromnem številu operacij, ki zahtevajo izjemno natančnost gibanja in številne ponovitve, združene v en neprekinjen visokohitrostni proces — scenarij, ki je za človeka nemogoč. Uvedba robotov lahko poveča proizvodne stopnje celotnih industrijskih sektorjev, razbremeni zaposlene in jim omogoči, da prevzamejo druge pomembne cilje podjetja.
Robote pogosto uporabljamo tudi v gospodinjstvih za pomoč lastnikom pri kuhanju, čiščenju in drugih rutinskih opravilih v domu. Najpogostejši so robotski sesalniki in robotske kosilnice, na voljo pa so tudi druge naprave, ki izvajajo precej bolj zapletene naloge.
Roboti v zabavni industriji
Obstajajo tudi roboti, zasnovani izključno za zabavo ljudi. Večinoma gre za otroške igrače, ki znajo zapeti pesem ali narediti nekaj plesnih gibov, radijsko vodene avtomobilčke ter nekatere interaktivne igre. Na trgu so celo t. i. pravi roboti, ki komunicirajo s pripravljenimi govornimi vzorci, tako da očitno niso vsi namenjeni le otrokom. Edina razlika med modeli za odrasle uporabnike in tistimi za otroke je v zasnovi in velikosti igrače.
Znani roboti
Na stotine podjetij po vsem svetu vsak dan proizvaja ogromne količine najrazličnejših robotskih mehanizmov. Da bi vaš robot izstopal, mora biti pravi dragulj v svetu robotike. Tukaj je nekaj primerov takih del, znanih po svojih edinstvenih funkcijah.
Asimo
Tega japonskega robota je razvilo podjetje Honda. Honda je od osemdesetih let precej dejavna na področju robotike. Njihovi strokovnjaki so uspeli skonstruirati robota, ki je pritegnil pozornost celotnega robotskega sektorja znanosti. S 50 kilogrami in višino 1,5 metra se je ta fant lahko samostojno gibal, izogibal različnim oviram in izvajal dodatno programirane akcije, kot je postrežba skodelice kave človeku.
VGo
Ta robot se upravlja prek omrežja Wi‑Fi in je tako imenovana naprava za teleprisotnost. Komunicira lahko prek mikrofona, hkrati pa sliši in vidi okolico, kar mu omogoča prosto gibanje. Mehanizem je bil razvit posebej za pomoč osebam z oviranostmi, ki ne morejo samostojno opravljati vsakodnevnih obveznosti. Če ta robot povežete z določenimi napravami, ga lahko uporabite kot samostojno prenosno kamero. S pomočjo te tehnologije lahko otroci, ki se trenutno šolajo na domu, poslušajo šolske ure od doma.
Roboy
Tega robota so razvili strokovnjaki iz Züricha. Ima prožne kite, kar mu daje bolj antropomorfen videz. Oblikovalci so poskušali ustvariti obraz, ki izraža čustva, in skupaj z mehkim materialom, uporabljenim kot koža, deluje prepričljivo. Ta realistični robot je bil sprva zasnovan kot spremljevalec za osamljene ljudi, ki potrebujejo nekaj pozornosti.
Kuratas
Ta velikanski robot tehta približno 4,5 tone in doseže fascinantne 4 metre višine. Njegovo gibanje upravlja krmilnik, ki je nameščen v posebni kabini — možno pa ga je upravljati tudi na daljavo. Zasnova robota takoj spomni na lik iz animeja, kar je od japonskih inženirjev kar pričakovano.
iCub
Enega najbolj naprednih robotov so izdelali v Italiji. Navzven že zelo spominja na pravo osebo. Če pa podrobneje pogledate njegovo funkcionalnost, boste ugotovili, da si ta robot zna zapomniti svoje ime in imena tistih, s katerimi govori, pa tudi imena različnih predmetov. Poleg tega se lahko prilagaja okolici in se samostojno giblje.
Rollin’ Justin
Rollin’ Justin je nastal v Nemškem centru za letalstvo in vesolje. Upravljajo ga s tehnologijo teleprisotnosti, pri čemer operater program na daljavo usmerja prek zaslona monitorja. Robot je na voljo v različnih izvedbah, vključno s pokončno različico.
Iz česa so roboti
Za izdelavo robota se uporablja kar nekaj različnih materialov. Najpogostejše možnosti so:
- aluminij
- jeklo
- pleksi steklo
- plastika
- ogljikova vlakna
- sintetična guma (uporablja se za prikaz umetne kože in mišičnega tkiva pri realističnih robotih).
Izbira materialov je neposredno odvisna od specifičnih funkcij robota in pogojev dela. Bolj kot so razmere, v katerih bo robot delal, zahtevne, bolj močni in trpežni morajo biti materiali , da zdržijo obrabo.
Sintetični roboti
Izdelava sintetičnih ali »mehkih« robotov je ena prednostnih smeri sodobnega robotskega sektorja, ki razvija realistične robote. Ti sintetični humanoidi so na splošno prepoznavni po gladki površini, namenjeni posnemanju človeške kože. Temeljijo na bioničnih načelih in so zasnovani za uporabo na delovnih mestih, kjer so v tesnem stiku z ljudmi, saj je možnost poškodb bistveno manjša kot pri delu v bližini podobnih mehanizmov iz kovine in trde plastike. Zahvaljujoč umetni koži in mišičnemu tkivu, uporabljenemu pri izdelavi robotov, je končni rezultat zelo antropomorfen!
Roboti proti androidom
Androidi so humanoidni roboti, ki so videti povsem kot pravi ljudje ali so vsaj zasnovani tako, da jih po videzu in ravnanju posnemajo. Takšni modeli so trenutno v aktivnem razvoju pri številnih vodilnih proizvajalcih robotov po vsem svetu. Običajen robot pa je po videzu običajno manj podoben človeku in ima precej manj funkcij.
Roboti so se izkazali za koristne v situacijah, ko je treba hitro opraviti preprosta ponavljajoča se dela, ko so potrebne zelo natančne operacije ali dvigovanje težkih predmetov. Android je vrsta robota, ki mu lahko zaupate opravila, ki zahtevajo inteligenco; spopade se lahko z nalogami, kot sta komunikacija ali neposredna pomoč človeku na različnih področjih življenja — njegove zmožnosti so bistveno širše v primerjavi z običajnimi roboti, zasnovanimi za strogo programirana dela.
Spremljevalni robot za osebno interakcijo
Roboti spremljevalci so zasnovani za zagotavljanje koristnih, družbeno primernih interakcij v resničnem okolju. Prva in najpomembnejša naloga takšnega robota je služiti ljudem in jim pomagati pri opravljanju rutinskih opravil. Predvsem so roboti spremljevalci, kot že ime pove, namenjeni ljudem, ki potrebujejo nekoga ob sebi, ljudem s posebnimi potrebami: starejšim, invalidom ali avtističnim osebam. Ti roboti so lahko v veliko pomoč tistim, ki pomoč potrebujejo.
V zadnjih letih postajajo človeku podobni roboti vse bolj priljubljeni med navdušenci in radovedneži, ki pritegnejo pozornost tem zabavnim malim robotom z nekaterimi človeškimi lastnostmi, ki naravno vzbujajo simpatije. Glavna funkcija teh robotov je, da vodijo pogovor s komerkoli, ki se z njimi pogovarja. So odlično komunikacijsko sredstvo za premožne ljudi, ki so kljub temu osamljeni in čutijo močno potrebo deliti svoje misli.
Na robotskem trgu so na voljo tudi roboti spremljevalci, ki so videti kot domače živali. Vendar pa najpogosteje služijo zgolj dvigu morale in imajo malo praktične uporabe.
Kaj je humanoid
Humanoidni roboti so naprave, ki vsaj deloma navzven spominjajo na ljudi, tudi če nimajo posebnih funkcij, ki bi to podpirale. Večina jih je opremljenih z rokami, nogami, glavo in celo obrazom. Čeprav je koncept teh robotov star že dolgo, so bili najvidnejši dosežki na tem področju doseženi v zadnjem desetletju.
Pravi humanoid ne bi smel le navzven spominjati na človeka, temveč mora imeti tudi niz avtonomnih sposobnosti, kot so prosto gibanje, poslušanje in samostojno govorjenje. Morda pa je najpomembnejša lastnost sodobnega humanoida sposobnost izpopolnjevanja svojih veščin med izvajanjem določenih dejanj — tako kot bi to storila prava oseba.
Kako izdelati humanoidnega robota
Vsestranski človeku podobni roboti so izjemno zapleteni stroji, za katere je potrebnega veliko znanja in izkušenj, da nastane spodoben model. Zasnova takšnega robota mora vključevati mišično-skeletni sistem, mehanske okončine, sisteme za prepoznavanje zvoka in okolja ter nevronsko omrežje, sposobno zbiranja in obdelave informacij iz okolja. Elementi videza, kot sta koža in lasje, niso nujni in služijo bolj estetiki celotnega mehanizma, zato se jim lahko tudi odrečemo.
Izdelava humanoidnega robota
Večina robotov si deli nekatere podobnosti. Najprej imajo okretna telesa, ki jim omogočajo prosto gibanje. Nekateri modeli imajo več gibljivih elementov v telesu, drugi lahko premikajo le glavne dele, a to mora zadostovati, da se robot ne spotika ob ovire. Običajno so deli telesa iz kovine ali plastike, med seboj povezani s sistemom sklepov, podobno kot človeške kosti.
Roboti se premikajo tako, da ob pravem času usklajeno aktivirajo prave pogonske enote. Preprečiti, da bi robot padel z nosom na tla, je težje, kot se zdi, saj mora ves čas ostati na nogah. Nekateri uporabljajo elektromotorje, linearne aktuatorje in elektromagnete (solenoide), drugi uporabljajo hidravlične in pnevmatske sisteme.
Robot mora imeti vir napajanja, da ostane aktiven. Večina robotov ima vgrajene baterije, ki jih je mogoče polniti iz električnega omrežja. Hidravlični modeli imajo črpalke za ustvarjanje tlaka, pnevmatski pa uporabljajo rezervoarje s stisnjenim zrakom ali posebne kompresorje.
Vsi motorji robota so povezani na napajalna omrežja, ki neposredno napajajo električne motorje in elektromagnete. Vse, kar je povezano na omrežje, nadzira računalnik, ki aktivira potrebne komponente in ventile. Vedenje robota je mogoče preprosto spremeniti z zamenjavo programa, nameščenega v njegovem sistemu.
Čeprav imajo nekateri modeli sposobnost slišati zvoke, videti slike, vohati predmete in zaznati dotik s svojimi senzorji, vsi roboti nimajo takih sistemov. Absolutna nuja za sodobnega robota pa je sposobnost gibanja — sicer ga ne moremo šteti za robota.
Prihodnji humanoidni roboti
Trenutno ima robotika več različnih razvojnih poti, ki jim lahko sledi in ki bodo, po napovedih strokovnjakov na tem področju, postale glavni trendi v prihodnosti robotike kot celote. Med njimi so:
- uporaba novih materialov, in sicer galijevega nitrida (pri izdelavi tranzistorjev) in grafita (pri izdelavi pogonskih enot);
- uporaba novih virov energije ter tehnologij za njeno zajemanje in shranjevanje;
- roboti, ki sodelujejo z ljudmi, na primer pri upravljanju prometa brezpilotnih letal;
- pomoč robotom pri navigaciji v ekstremnih razmerah;
- povečevanje učinkovitosti nevronskih omrežij z večjo kompleksnostjo njihove strukture in arhitekture;
- ustvarjanje možnosti za preučevanje algoritmičnih postopkov in uporabo oblačnih storitev za množično učenje robotov;
- uporaba umetne inteligence za izpopolnitev vzorcev gibanja;
- uvajanje robotov na različnih področjih človeškega življenja za povečanje finančne učinkovitosti;
- osredotočanje na razvoj zmožnosti in kakovosti senzorjev.
Ker razvoj na vseh zgoraj naštetih področjih že poteka, je dejstvo, da nas bo svet robotike v bližnji prihodnosti presenetil z vrhunskimi roboti, kakršnih še nismo videli.
Že zdaj človeku podobni roboti opravljajo veliko dela na številnih področjih življenja. V prihodnosti se bo to število le še povečevalo. Spekter nalog, za katere lahko uporabimo robote, bo rasel skupaj z njihovimi zmožnostmi. Uporabljali jih bomo za dela, nevarna za ljudi, za naloge, ki zahtevajo natančno ponavljanje opravil, za skrb za starejše in otroke, za izobraževanje otrok in odraslih ter za številne druge stvari, ki jih lahko opravijo roboti. Medtem ko bodo opravljali vsa ta dela za ljudi, se bodo roboti še naprej razvijali, kar odpira vedno več možnosti za prihodnost robotike.