Capitolo 1 : Robot umanoide
Un robot che ha una forma simile a quella del corpo umano è noto come robot umanoide. Il progetto potrebbe essere destinato a motivi pratici, come l'interazione con le apparecchiature umane e l'ambiente circostante, o potrebbe essere destinato a scopi sperimentali, come la ricerca sul movimento bipede, o potrebbe essere destinato a qualche altro scopo. I robot umanoidi sono tipicamente costituiti da un busto, una testa, due braccia e due gambe; Tuttavia, alcuni robot umanoidi possono duplicare solo una parte del corpo, ad esempio dalla vita in su. In generale, i robot umanoidi contengono queste parti. Alcuni robot umanoidi includono teste che hanno lo scopo di assomigliare alle caratteristiche facciali umane come occhi e labbra. Questi robot sono noti come imitatori facciali. Gli androidi sono robot umanoidi progettati per apparire e comportarsi proprio come gli esseri umani.
L'idea di un robot che assomiglia a un essere umano può essere fatta risalire a un'ampia varietà di civiltà in tutto il mondo. I miti greci e altra letteratura religiosa e filosofica proveniente dalla Cina hanno storie di automi umanoidi che risalgono al IV secolo a.C. Questi documenti datano alcuni dei primi resoconti del concetto di automi umanoidi. Più tardi, prototipi fisici di automi umanoidi furono costruiti in Medio Oriente, Italia, Giappone e Francia.
Secondo un certo numero di storie, Efesto, il dio greco dei fabbri, fu responsabile della creazione di una varietà di automi umanoidi. Efesto, il dio della lavorazione dei metalli e della costruzione di strumenti, è accreditato nell'Iliade di Omero per aver creato ancelle d'oro e averle dotate di voci umane in modo che potessero essere utilizzate come strumenti o strumenti parlanti.
Il concetto di automa umanoide è stato descritto per la prima volta per intero in un'opera filosofica taoista intitolata Liezi, che è stata scritta nel III secolo a.C. dal filosofo cinese Lie Yukou. Il libro fa riferimento a un ingegnere di nome Yan Shi che sviluppò un robot umanoide di dimensioni e proporzioni umane appositamente per il sovrano Mu, il quinto re della dinastia cinese Zhou.
Ismail al-Jazari, un ingegnere musulmano, fu responsabile della creazione di un certo numero di automi umanoidi nel XIII secolo. Progettò una cameriera robot in grado di servire i clienti, distribuire bevande da un serbatoio di liquidi ed emergere da dietro una porta automatizzata.
Nel 1400, Leonardo da Vinci concepì un sofisticato robot meccanico in grado di sedersi, stare in piedi e muovere autonomamente le braccia. Il robot era vestito con un'armatura ed era complicato. L'intero meccanismo del robot era controllato da una puleggia e da una rete di cavi.
Conosciuti come marionette karakuri, questi automi umanoidi furono costruiti dai giapponesi durante il XVII e XIX secolo. Queste marionette, che venivano utilizzate per il divertimento nei teatri, nelle case e nelle feste religiose, assomigliavano a bambole e venivano utilizzate in tutti e tre gli ambienti.
Jacques de Vaucanson, un inventore francese, è accreditato di aver creato un grande automa umanoide nel XVIII secolo a cui è stato dato il nome di Il suonatore di flauto. Questo robot di legno, che aveva all'incirca le dimensioni di una persona, aveva la capacità di suonare una varietà di canzoni al flauto. Era costituito da una serie di mantici, tubi, pesi e altri componenti meccanici e il suo scopo era quello di imitare i movimenti dei muscoli necessari per suonare il flauto.
Diversi sottocampi della scienza attualmente utilizzano robot umanoidi come strumenti per fare ricerca. Al fine di creare robot umanoidi, i ricercatori si concentrano sulla biomeccanica, che è lo studio della struttura e del comportamento dei corpi umani. D'altra parte, i tentativi di ricreare il corpo umano portano a una comprensione più profonda di quel corpo. Lo studio della cognizione umana è un sottocampo della psicologia che si occupa di come le persone acquisiscono nuove capacità percettive e motorie attraverso l'utilizzo delle informazioni che ricevono dai loro sensi. Queste informazioni vengono utilizzate per lo sviluppo di modelli computerizzati del comportamento umano, che hanno mostrato un costante miglioramento nel corso degli anni.
È stato ipotizzato che robot molto sofisticati renderebbero possibile alle persone normali di acquisire abilità sovrumane. Si prega di fare riferimento al transumanesimo.
I domini della medicina e della biotecnologia, oltre ad altre aree di studio come la biomeccanica e le scienze cognitive, possono trarre grandi benefici dall'uso di robot umanoidi.
Nonostante il fatto che l'obiettivo principale della ricerca umanoide fosse quello di migliorare le ortesi e le protesi per le persone, le informazioni sono state condivise tra i due campi. Alcuni esempi di questi tipi di protesi sono le protesi di gamba alimentate per le persone con disabilità neuromuscolari, le ortesi caviglia-piede, le protesi di gamba biologicamente realistiche e gli avambracci protesici.
Nella pratica e nello sviluppo di un'assistenza sanitaria su misura, i robot umanoidi possono essere utilizzati come cavie. In questa veste, possono fondamentalmente fungere da infermieri robotici per popolazioni come gli anziani. Gli umanoidi sono anche appropriati per alcuni lavori che comportano il seguire procedure passo dopo passo, come lavorare come amministratori della reception o sulle catene di montaggio per le automobili. Poiché sono in grado di utilizzare strumenti, nonché di controllare macchinari, strumenti e veicoli che sono stati creati per la forma umana, gli umanoidi sono teoricamente in grado di svolgere qualsiasi lavoro di cui una persona umana è capace, a condizione che dispongano del software appropriato. Tuttavia, il livello di difficoltà che comporta farlo è enorme.
Nel mondo dell'intrattenimento, i robot umanoidi hanno una storia lunga e illustre, a partire dalla nozione e dagli ideali presentati nel racconto di Prometeo e proseguendo attraverso l'applicazione e la costruzione fisica degli animatronici contemporanei utilizzati nei parchi a tema. Ci sono molti spettacoli nei parchi a tema Disney che fanno uso di robot animatronici che appaiono, si muovono e parlano in un modo molto simile a quello degli esseri umani. Sebbene questi robot abbiano un aspetto realistico, non sono in grado di cognizione o di muoversi in modo indipendente. Il documentario indipendente Plug & Pray, uscito nel 2010, si concentra su una varietà di robot umanoidi e sulle potenziali applicazioni che tali robot possono avere nella vita quotidiana.
Nonostante il fatto che i robot umanoidi abbiano un'ampia varietà di potenziali usi nel mondo reale, la loro funzione principale è quella di mostrare la tecnologia in via di sviluppo. È possibile che i robot umanoidi, in particolare quelli dotati di algoritmi di intelligenza artificiale, saranno utili per le future missioni di esplorazione spaziale che sono pericolose o estremamente lontane dalla Terra. Ciò eliminerà la necessità per l'equipaggio di tornare sulla Terra una volta terminata la missione.
Un dispositivo che monitora una certa qualità dell'ambiente esterno è noto come sensore. Il rilevamento è una componente essenziale dei paradigmi robotici, poiché è uno dei tre elementi costitutivi fondamentali della robotica (gli altri due sono la pianificazione e il controllo).
Esistono due modi diversi in cui i sensori possono essere classificati: uno si basa sul meccanismo fisico con cui funzionano e l'altro si basa sul tipo di informazioni di misurazione che generano. In questo caso particolare, è stata utilizzata la seconda strategia.
La posizione, la direzione e la velocità del corpo e delle articolazioni dell'umanoide, oltre ad altre variabili interne, possono essere rilevate dai sensori propriocettivi dell'umanoide. e persino sensori di velocità.
È possibile ottenere informazioni su ciò che è stato toccato utilizzando matrici di tactelli. La Shadow Hand è dotata di 34 tacelli, ognuno dei quali è nascosto dietro la pelle in poliuretano che ricopre ciascuna delle sue dita. Inoltre, i sensori tattili sono in grado di offrire dati sulle forze e le coppie comunicate tra il robot e altri oggetti.
L'elaborazione di input provenienti da qualsiasi modalità che utilizza lo spettro elettromagnetico per formare un'immagine è indicata come visione. Viene utilizzato nei robot umanoidi allo scopo di riconoscere gli oggetti e determinare le caratteristiche delle cose. I sensori di visione svolgono i loro compiti nel modo più simile a quello degli occhi umani. La maggior parte dei robot umanoidi utilizza telecamere CCD come tipo principale di sensore visivo.
La capacità dei robot umanoidi di sentire il parlato e i rumori circostanti è resa possibile dai sensori sonori, che funzionano in modo simile all'udito umano. Affinché i robot possano comunicare tra loro, vengono spesso utilizzati i microfoni.
I motori responsabili del movimento all'interno del robot sono chiamati attuatori.
La maggior parte dei robot umanoidi utilizza attuatori elettrici, il che li rende la forma più comune di attuatori in queste macchine.
Gli attuatori che utilizzano il fluido idraulico generano più energia rispetto agli attuatori elettrici o pneumatici e hanno anche un maggiore grado di controllo sulla coppia che generano rispetto agli attuatori che utilizzano altri tipi di fluido.
Gli attuatori pneumatici funzionano in base al principio che i gas possono essere compressi in un volume inferiore.
La pianificazione in robotica si riferisce all'atto di tracciare i movimenti e le traiettorie che il robot seguirà in futuro.
Un motivo ricorrente nella rappresentazione dei robot umanoidi...
