En introduksjon til Robotics

Roboter er studiet av bruksområder, design og produksjon av roboter. Mens det er ingen universelt avtalt definisjon, er roboter generelt ansett for å være kunstig mekaniske midler. Det finnes mange forskjellige typer av roboter, for eksempel robotarmer som brukes i industrien, serviceroboter som ofte er mobile, kirurgiske roboter, hjul mobile roboter, ubemannede kjøretøyer og robotleker.

Ancient History

Ideer om roboter vises gjennom historien av menneskelig sivilisasjon, fra roboter i den antikke verden, til Leonardo da Vincis pansrede humanoid robot, til de automatiserte verktøy for å forbedre veving produksjon under den industrielle revolusjon. Flere automatiserte klokker og musikalske maskiner ble også bygget. Selv om det er uklart hvor mange av designene ble også forsøkt, er det tydelig at mannen hadde alltid drømt om automatiserte maskiner.

Modern History

Ordet "robot" ble skapt av tsjekkiske dramatikeren, Karel Capek, i hans spill RUR (Rossum er Universal Robots). Ideen ble popularisert enda mer av science fiction-forfatteren Isaac Asimov. Med bruk av digitale datamaskiner i 1950, har roboter blir stadig mer komplekse. Den første industrielle arm robot, Unimate, ble innført i 1962 for å utføre rutineoppgaver på en General Motors samlebåndet. I 1966, Stanford Research Institute opprettet Shakey, den første automatiske mobil robot. Robot leker, for eksempel RB5X og Hero-serien, ble populær på 1980-tallet og har fått stadig mer komplekse, som fører til Furby, Sony Aibo og Lego MINDSTORMS. Litteratur og filmer har ofte omtalt roboter som hovedhandlingen punkter, for eksempel Johnny 5 i Short Circuit, de replicants av Blade Runner og Transformers-serien.

Typer av roboter

Roboter kan være enkle mekaniske armer, holdt på plass, og er utformet for å utføre repetitive oppgaver, for eksempel samlebånd arbeid. Et eksempel på dette er PUMA robot, oppfunnet av Victor Scheinman. De kan også være mobile, Hjul roboter, som for eksempel Dante jeg og Dante II, og NASAs Mars-rovere. Det er kirurgiske roboter, for eksempel Da Vinci system; automatiserte kjøretøy, for eksempel ubemannede fly; mobile tjenesteleverandører roboter, som Nursebot og ASIMO; og robot dyr som maur roboter og Sonys Aibo. Robotene av science fiction pleier å være humanoid, som C3PO av Star Wars-serien, eller Data i Star Trek. En annen populær type fiktive robot er nanorobot, en mikroskopisk robot stand til å utføre oppgaver på et mikroskopisk nivå, for eksempel helbrede sykdommer ved å angripe invaderende mikrober.

Komponenter og struktur

Roboter kan lages av et stort utvalg av materialer og drevet på mange forskjellige måter. De kan være konstruert av tung og solid stål eller lettvektsplast eller en kombinasjon av materialer. Robotarmer og kirurgiske roboter kan ha enkle roterende ledd, drevet av elektriske motorer eller hydraulikk, eller langsgående skjøter flyttet av roterende skruer. Noen mobile roboter har mange hjul som kan operere på forskjellige plan, mens noen kan gå om variert terreng på flere ben. Noen roboter har sensing mekanismer, som for eksempel kameraer for å operere som øynene, eller trykk sensorer for å kunne føle miljøet. Robot aktivering kan forekomme i en seriell kjede eller i parallelle lenkemekanismer.

Anvendt matematikk

Mye av robot design er basert på anvendt matematikk, spesielt lineær algebra. Ved å representere de relative orienteringer av suksessive ledd i en serie robotarm som 4x4 matriser, er det en enkel sak å multiplisere matrisene for å bestemme posisjonen og orienteringen av et gitt felles. Utformingen av roboter avhenger i stor grad på de involverte i banen planlegging, robot arbeidsplass og de relative hastigheter og akselerasjoner av ledd matematikk. Jacobian matriser og determinanter blir også brukt til å hjelpe til med disse problemene.

Future Outlook

Roboter brukes ofte i dag for repetitive oppgaver eller farlige eller skitne oppgaver, som ville være uheldig for et menneske å gjøre. De kan brukes til å søke og kartlegge områder utilgjengelige for mennesker, for eksempel slagmarkene eller andre planeter. Roboter kan også brukes til å utføre menneskelige oppgaver med større presisjon. Som et resultat, er roboter i økende grad brukt i operasjoner og har nå blitt brukt i hjerte, gynekologisk, urologisk, vaskulær og ortopedisk kirurgi. Roboter i fremtiden kan være i stand til å utføre disse oppgavene med lite eller ingen menneskelig kontroll. Noen ser for seg hærer laget utelukkende av automatiserte mobile roboter.