Capitolo 1 : Robotica

Lo studio della robotica attinge da una varietà di campi, tra cui l'informatica e l'ingegneria. Lo studio della progettazione, della costruzione, del funzionamento e delle applicazioni dei robot è noto come robotica. L'obiettivo della robotica è quello di creare dispositivi che possano essere di servizio e di aiuto agli esseri umani. La robotica è un campo interdisciplinare che riunisce una varietà di discipline, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, ingegneria meccanica, ingegneria elettrica, ingegneria dell'informazione, meccatronica, elettronica, bioingegneria, ingegneria informatica, ingegneria di controllo, ingegneria del software e matematica.

La robotica è lo studio e lo sviluppo di robot progettati per svolgere compiti tradizionalmente svolti dalle persone. Ci sono una varietà di contesti in cui i robot possono essere utilizzati per una serie di motivi; Tuttavia, nel mondo di oggi, la maggior parte dei robot viene utilizzata in ambienti pericolosi (come l'ispezione di materiali radioattivi e il rilevamento e la disattivazione di bombe), processi di produzione o luoghi in cui gli esseri umani non possono sopravvivere (ad esempio nello spazio, sott'acqua, ad alto calore e pulizia e contenimento di materiali pericolosi e radiazioni). I robot sono in grado di assumere qualsiasi forma immaginabile; Tuttavia, alcuni sono progettati per avere un aspetto simile a quello umano. Si spera che ciò contribuisca all'accettabilità dei robot in alcune attività replicative che sono tipicamente svolte dagli esseri umani. Questi robot si sforzano di imitare le attività umane come camminare, sollevare, parlare, la cognizione e qualsiasi altro comportamento umano. Un numero significativo di robot di oggi trae la propria motivazione dai fenomeni naturali, il che aiuta a far progredire il tema della robotica bio-ispirata.

Il funzionamento di alcuni robot dipende dall'input dell'operatore, mentre altri robot possono svolgere i loro compiti in modo indipendente. Anche se l'idea di costruire robot in grado di operare da soli esiste fin dall'antichità, il XX secolo è stata la prima volta in cui c'è stato un aumento significativo dello studio sulle capacità dei robot e sulle loro potenziali applicazioni. Nel corso della storia, diversi ricercatori, inventori, ingegneri e tecnici hanno ripetutamente ipotizzato che i robot un giorno sarebbero stati in grado di comportarsi in modo simile agli esseri umani e di svolgere attività in modo analogo a come farebbero gli esseri umani. La ricerca, la progettazione e la costruzione di nuovi robot servono a una varietà di obiettivi pratici, sia a livello domestico, economico o militare. La robotica è una disciplina che oggi si sta espandendo a un ritmo rapido a causa dei continui progressi tecnologici. Esplorare miniere e relitti, disinnescare esplosivi, cercare sopravvissuti in rovine instabili e localizzare sopravvissuti in rovine instabili sono tutti esempi di occupazioni che gli esseri umani non dovrebbero fare, ma che i robot sono destinati a intraprendere. Come strumento didattico, la robotica può essere utilizzata anche nei campi di studio STEM (scienza, tecnologia, ingegneria e matematica).

Il termine robot è stato l'origine del campo di studio noto come robotica.

che è stato presentato al pubblico dallo scrittore ceco Karel Capek nella sua opera teatrale R.U.R.

(Rossum's Universal Robots), (Rossum's Universal Robots), Questo è stato rilasciato al pubblico nel 1920.

dove presentò per la prima volta l'idea che in seguito sarebbe diventata nota come "Le tre leggi della robotica".

Tuttavia, la prima edizione di "Liar!" è stata pubblicata dieci mesi prima di "Runaround", quando è stato pubblicato per la prima volta.

Pertanto, la prima spiegazione è quella che viene utilizzata più spesso.

Norbert Wiener propose le idee della cibernetica nell'anno 1948. Questi principi sono alla base della robotica pratica.

È stato solo nella seconda metà del 20° secolo che i robot completamente autonomi hanno fatto il loro debutto. Nel 1961, l'Unimate, che è stato il primo robot ad essere comandato e programmabile digitalmente, è stato sottoposto a un processo di pressofusione per rimuovere pezzi di metallo caldi dalla macchina e impilarli. I robot commerciali e industriali sono comuni nel mondo di oggi e vengono utilizzati per svolgere attività a un costo inferiore, con maggiore precisione e con maggiore affidabilità rispetto alle persone. Inoltre, vengono utilizzati in occupazioni troppo sporche, troppo pericolose o troppo noiose per essere fatte bene dalle persone. I robot hanno un uso diffuso in una varietà di campi, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo: estrazione mineraria, trasporti, esplorazione terrestre e spaziale, produzione, assemblaggio, imballaggio e imballaggio

I robot sono disponibili in un'ampia varietà di forme e dimensioni e le loro applicazioni e impostazioni sono tanto varie quanto i compiti che svolgono. Nonostante siano molto diversi tra loro in termini di applicazioni e forme, sono tutti costruiti utilizzando gli stessi tre componenti fondamentali:

Ogni tipo di robot ha una sorta di struttura meccanizzata, come un telaio, una forma o una forma sviluppata appositamente allo scopo di svolgere una determinata funzione. Ad esempio, i cingoli possono essere utilizzati su un robot che è stato costruito per attraversare terreni con molto fango o fango. La componente meccanica è per lo più la risposta del creatore per adempiere al lavoro che gli è stato affidato e per affrontare la fisica del mondo in cui si trova. In questo caso, la funzione determina la forma.

I componenti elettrici dei robot forniscono elettricità all'ingranaggio e ne determinano l'utilizzo. Ad esempio, il robot che si muove sui cingoli avrebbe bisogno di un certo tipo di elettricità per far muovere i cingoli. Questa energia viene erogata sotto forma di energia elettrica, che per funzionare correttamente deve passare attraverso un filo ed essere derivata da una batteria, che insieme costituiscono un circuito elettrico fondamentale. Anche i dispositivi che ottengono la maggior parte della loro energia dalla benzina hanno ancora bisogno di una corrente elettrica per avviare il processo di combustione. Questo è il motivo per cui la maggior parte delle apparecchiature a benzina, come le automobili, utilizza le batterie. I componenti elettrici dei robot vengono utilizzati per il movimento (attraverso i motori), il rilevamento (in cui gli impulsi elettrici vengono utilizzati per monitorare elementi come il calore, il suono, la posizione e lo stato energetico) e il funzionamento. I motori sono i componenti meccanici che consentono ai robot di muoversi (i robot hanno bisogno di un certo livello di energia elettrica fornita ai loro motori e sensori per attivare ed eseguire le operazioni di base)

Ogni robot incorpora un certo grado di codice informatico programmabile. Un robot utilizzerà il suo software per determinare quando e come svolgerà un compito. Nel caso del cingolo, un robot che deve viaggiare su una strada fangosa può avere la struttura meccanica appropriata e ottenere la quantità appropriata di energia dalla sua batteria, ma non andrebbe da nessuna parte a meno che non sia istruito a muoversi da un software. È possibile che un robot abbia un design meccanico ed elettrico eccezionale, ma se il suo programma viene creato in modo improprio, le prestazioni del robot sarebbero estremamente scarse. I programmi sono il componente fondamentale di un robot (o potrebbero non funzionare affatto). I programmi robotici possono essere suddivisi in tre categorie: controllo remoto, intelligenza artificiale e ibridi. Un robot programmato per funzionare tramite telecomando ha un elenco predeterminato di ordini che eseguirà solo se e quando riceve un segnale da una fonte di controllo, che spesso è una persona che aziona il robot tramite un dispositivo di controllo remoto. È possibile che il campo dell'automazione, e non della robotica, sia quello più adatto per applicare il termine "robotica" alle apparecchiature che sono controllate in gran parte da ordini umani. I robot che impiegano l'intelligenza artificiale sono in grado di interagire con l'ambiente circostante da soli, senza la necessità di una fonte di controllo esterna. Questi robot possono anche utilizzare la programmazione che già possiedono per decidere come rispondere agli oggetti e alle sfide che incontrano. Il termine "ibrido" si riferisce a uno stile di programmazione informatica che include elementi sia di intelligenza artificiale che di controllo remoto.

Questo tipo di categorizzazione sta diventando sempre più importante poiché ci sono sempre più robot costruiti per determinati lavori. Ad esempio, la maggior parte dei robot oggi sul mercato è destinata a compiti di assemblaggio, il che può renderli difficili da modificare per l'uso in contesti diversi. "Robot di assemblaggio" è il nome dato a queste macchine. Per la saldatura continua, alcuni fornitori offrono interi sistemi di saldatura che includono il robot, noto anche come attrezzatura di saldatura, nonché ulteriori strutture di movimentazione dei materiali come piattaforme girevoli, ecc. come unità integrata. Ciò consente di eseguire la saldatura continua. Questo tipo di sistema robotico integrato viene definito "robot di saldatura", nonostante il fatto che la singola unità di manipolazione al suo interno possa essere programmata per svolgere un'ampia gamma di lavori. Il termine "robot per impieghi gravosi" si riferisce alla categoria di macchine che sono state sviluppate espressamente allo scopo di spostare e manipolare oggetti di grandi dimensioni.

Di seguito sono riportati esempi di applicazioni attuali e proposte:

Robot utilizzati in ambito...