Ρομποτική και αυτόνομα συστήματα: 13 σημαντικά στοιχεία

Θέμα συζήτησης: Ρομποτική και Αυτόνομα Συστήματα

Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε για τις βασικές ιδέες της ρομποτικής και των αυτόνομων συστημάτων με λίγες αντιλήψεις και μελέτες ιστορικού. Το άρθρο «Ρομποτική και Αυτόνομα Συστήματα» θα παρέχει επίσης τις απαντήσεις στα ακόλουθα θέματα.

  • Τι είναι το ρομπότ;
  • Το υπόβαθρο της ρομποτικής
  • Ο πατέρας της ρομποτικής
  • Τι είναι αυτόνομο σύστημα;
  • Πώς διαφέρει από ένα ρομπότ;
  • Σύγκριση μεταξύ ρομποτικής και αυτόνομων συστημάτων
  • Είναι όλα τα αυτόνομα ρομπότ σήμερα πραγματικά ρομπότ;
  • Υπάρχει κάτι που ένα ρομπότ δεν μπορεί να κάνει;
  • Ποιο είναι το κύριο μειονέκτημα της χρήσης ρομπότ;
  • Τα ρομπότ θα καταλάβουν τους ανθρώπους;
  • Ποιες είναι οι εφαρμογές της Ρομποτικής και των Αυτόνομων Συστημάτων;
  • Τύποι ρομπότ ανά εφαρμογή
  • Τύποι ρομπότ ανά μέσο αλληλεπίδρασης
  • Το μέλλον της ρομποτικής και των αυτόνομων συστημάτων

Τι είναι το ρομπότ;

A Το ρομπότ είναι μια μηχανή, συγκεκριμένα αυτή που οι άνθρωποι μπορούν να προγραμματίσουν χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή για να εκτελούν αυτόματα μια σειρά σύνθετων ενεργειών. Με άλλα λόγια, ένα ρομπότ είναι μια αυτόνομη μηχανή που έχει σχεδιαστεί και έχει κατασκευαστεί για να αναπαράγει ανθρώπινες κινήσεις.

Τα ρομπότ μπορεί να είναι ημι-αυτόνομα ή πλήρως αυτόνομα ανάλογα με την έκταση του ελέγχου που τους παρέχεται. Το πρώτο είδος ελέγχεται συνήθως από μια εντοπισμένη συσκευή ελέγχου εξωτερικά στο ρομπότ, ενώ το δεύτερο έχει συνήθως ενσωματωμένο το σύστημα ελέγχου. Ο κλάδος της τεχνολογίας που αντιπροσωπεύει την πλήρη ανάπτυξη ενός ρομπότ, ξεκινώντας από το σχεδιασμό του έως την ανάπτυξη της λειτουργικότητάς του, ονομάζεται ρομποτική.

Ρομποτική
Ανθρωποειδές ρομπότ, Πηγή εικόνας: Softbank Robotics EuropeΡομπότ NAO (bleu et rouge) CC BY-SA 4.0

Isaac Asimov, το 1942, εισήγαγε τρεις νόμους της ρομποτικής που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ως πρότυπο για να μας καθοδηγήσει στην ανάπτυξη ενός ρομπότ:

Το υπόβαθρο της ρομποτικής

Ο όρος 'ρομπότ» προέρχεται από μια σλαβική ρίζα, η οποία έχει έννοιες αναγνωρίσιμες μεεργασία». Ένα από τα πρώτα περιστατικά που είδαν την πρώιμη γέννηση της ρομποτικής ήταν η ανάπτυξη μιας μηχανικής συσκευής γύρω στο 3000 π.Χ., η οποία κατασκευάστηκε για να εκτελεί μια συγκεκριμένη φυσική εργασία με τακτικό τρόπο. Η δουλειά ήταν να χτυπήσει τα κουδούνια της ώρας στα αιγυπτιακά ρολόγια νερού και έχτισαν ανθρώπινα ειδώλια για το σκοπό αυτό.

Η εποχή του 400 π.Χ. σημείωσε περαιτέρω καινοτομία στη ρομποτική από τον εφευρέτη της τροχαλίας και του κοχλία, τον Archytas of Tarentum, ο οποίος ανέπτυξε ένα περιστέρι από ξύλο. Τα υδραυλικά που λειτουργούσαν αγάλματα το ακολούθησαν στην Ελληνική Αίγυπτο κατά τη διάρκεια του 200 π.Χ. Μια κούκλα που χτίστηκε από τον Πετρόνιους Αρμπίτερ το 100 π.Χ. ήταν η πρώτη εμφάνιση ενός ανθρωποειδούς ρομπότ. Ο Giovanni Torriani ήταν ο δημιουργός ενός ξύλινου ρομπότ που μπορούσε να πάρει το καθημερινό ψωμί του αυτοκράτορα από το κατάστημα το 1557.

Ο 19ος αιώνας επίσης γνώρισε πολλές ρομποτικές δημιουργίες, όπως η κούκλα ομιλίας του Edison και ένα ρομπότ ατμού από τους Καναδούς. Παρά αυτές τις ρίζες έμπνευσης για το σύγχρονο ρομπότ, η επιστημονική πρόοδος στη ρομποτική και τα αυτόνομα συστήματα που πραγματοποιήθηκαν τον 20ο αιώνα έχει υπερβεί τις προηγούμενες εξελίξεις σε τεράστιο βαθμό.

Ο πατέρας της ρομποτικής

Geroge C. Devol Ήταν εφευρέτης από το Louisville του Κεντάκι, ο οποίος δημιούργησε τα πρώτα ρομπότ που γνωρίζουμε, στις αρχές της δεκαετίας του 1950. Εφηύρε έναν επαναπρογραμματιζόμενο χειριστή και το κατοχύρωσε ως «Unimate, "Από το" Universal Automation ". Έκανε αρκετές προσπάθειες για να δημιουργήσει μια αγορά για το προϊόν του σε ρομποτική και αυτόνομα συστήματα κατά την επόμενη δεκαετία, αλλά απέτυχε.  Τζόζεφ Άνγκλεργκερ απέκτησε το ρομπότ του Devol στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Ήταν μηχανικός και επιχειρηματίας που το τροποποίησε σε βιομηχανικό ρομπότ και δημιούργησε μια εταιρεία που ονομάζεται Unimation για την παραγωγή και την πώληση των ρομπότ. Ο Angleberger ήταν επιτυχής στις προσπάθειές του και είναι γνωστός στη βιομηχανία ως «Πατέρας της Ρομποτικής».

Ο Shakey ήταν μια πρόοδος στο πρωτότυπο Unimate από το Ινστιτούτο Ερευνών του Στάνφορντ το 1958, το οποίο σχεδιάστηκε για εξειδικευμένες, βιομηχανικές εφαρμογές, αν και περιορίστηκε στον τομέα της ακαδημαϊκής κοινότητας. Ο Shakey είχε ένα βελτιωμένο επίπεδο αντίληψης χρησιμοποιώντας τα «μάτια» της τηλεόρασής του και είχε τροχούς κίνησης σε άγνωστο περιβάλλον. Θα μπορούσε επίσης να ανταποκριθεί στο περιβάλλον του σε κάποιο βαθμό. Το όνομα Shakey αποδόθηκε στην ασταθή και συγκλονιστική του κίνηση.

Σύγκριση μεταξύ ρομποτικής και αυτόνομων συστημάτων

Τι είναι αυτόνομο σύστημα; Πώς διαφέρει από ένα ρομπότ;

Ρομποτική και αυτόνομα συστήματα: Η αυτονομία είναι η ικανότητα ενός συστήματος να λαμβάνει τις δικές του αποφάσεις βάσει του πώς αντιλαμβάνεται το περιβάλλον. Η αυτονομία των ανθρώπων δημιουργεί την ικανότητα εκτέλεσης των πιο βασικών και ουσιαστικών εργασιών που αφορούν τα άκρα τους και άλλα εξωτερικά μέρη του σώματος. Μπορεί να κυμαίνεται από το περπάτημα και τη συζήτηση έως το φαγητό και την ανύψωση ειδών. Ως εκ τούτου, η αυτονομία είναι ένα χαρακτηριστικό του ίδιου του ρομπότ που αποφασίζει την έκταση του ελέγχου που μπορεί να έχει για να αντιδράσει στο αντιληπτό περιβάλλον.

3 σημεία Ρομποτικής και Αυτόνομων Συστημάτων

Οι τρεις έννοιες που παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη αυτόνομων ενεργειών σε ένα ρομπότ είναι αντίληψη, απόφαση και ενεργοποίηση.

Αντίληψη:

Οι πέντε βασικές αισθήσεις κατέχουν τη σημαντικότερη έμφαση όσον αφορά την αντίληψη στους ανθρώπους. Χρησιμοποιούμε τα μάτια, τα αυτιά, τη μύτη, τη γλώσσα και το δέρμα μας για να αντιληφθούμε το περιβάλλον μέσω της όρασης, της ακρόασης, της μυρωδιάς, της γεύσης και της αφής. Αυτά τα είδη αισθήσεων μεταφέρονται σε ένα ρομπότ χρησιμοποιώντας μια ευρεία γκάμα αισθητήρων που λειτουργούν ως συσκευές εισόδου του ρομπότ.

Στην πραγματικότητα, στη σημερινή εποχή της πληροφορίας, το ίδιο το Διαδίκτυο είναι μια θάλασσα δεδομένων που μπορούν να παρασχεθούν στη ρομποτική και τα αυτόνομα συστήματα ως πληροφορίες εισόδου. Αυτή η άυλη πηγή πληροφοριών διαφέρει από τους συμβατικούς αισθητήρες που βασίζονται σε υλικό. Για παράδειγμα, οι σαρωτές λέιζερ και οι κάμερες στερεοφωνικής όρασης μπορούν να λειτουργήσουν ως μάτια του ρομπότ, οι αισθητήρες πρόσκρουσης μπορούν να προσφέρουν την αντίληψη ισοδύναμη με το ανθρώπινο δέρμα και οι αισθητήρες δύναμης ροπής μπορούν να δώσουν έναν υπολογισμό της μυϊκής καταπόνησης.

Απόφαση:

Στους ανθρώπους, το νευρικό σύστημα στέλνει ένα σήμα στον εγκέφαλο σε κατάλληλες στιγμές που λαμβάνει τις περισσότερες αποφάσεις για το πώς το σώμα πρέπει να αντιδρά σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Ο εγκέφαλος ευθύνεται για τις πιο περίπλοκες από τις αποφάσεις που λαμβάνονται. Ωστόσο, μερικές φορές η αντανακλαστική συμπεριφορά σε ένα περιβάλλον που θέτει κίνδυνο είναι ένα παράδειγμα της σύνθετης ανατομίας μας να αναλάβει τον εγκέφαλο. Το ονομάζουμε κατάσταση «μάχης ή πτήσης». Ως εκ τούτου, το σώμα μας είναι αρκετά έξυπνο για να αποφασίσει τις ενέργειές μας για να μας κρατήσει ασφαλείς ακόμη και πριν ο εγκέφαλος κατανοήσει την υπόθεση κοντά σε επικίνδυνα στοιχεία.

Τα αυτόνομα ρομπότ μιμούνται ένα παρόμοιο σύστημα λήψης αποφάσεων. Ο υπολογιστής λειτουργεί ως ο εγκέφαλος του ρομπότ, το οποίο αντιλαμβάνεται το περιβάλλον, κατανοεί την αποστολή / σκοπό του και αναλαμβάνει τη δράση του. Η αυτονομία παρέχει στο ρομπότ τη δυνατότητα να προσθέσει ευφυΐα στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Είναι σαν να λειτουργεί ένα μηχάνημα σε ασφαλή λειτουργία. Ένα αυτόνομο ρομπότ θα είναι αρκετά έξυπνο για να αντιληφθεί τους κινδύνους γύρω του και είτε να σταματήσει είτε να τροποποιήσει την πορεία δράσης του. Η αυτονομία φέρνει την ισοδυναμία με ένα ανθρώπινο νευρολογικό σύστημα σε ρομπότ.

Ενέργειες:

Οι μυϊκοί ιστοί λειτουργούν ως ενεργοποιητές στον άνθρωπο. Λειτουργούν μέσω χημικών σημάτων που αποστέλλονται στον εγκέφαλο. Αυτοί οι μύες μπορούν να σχηματίσουν διάφορα είδη σχήματος σχετικά με τη λειτουργία που πρέπει να εκτελέσουν. Τα ρομπότ έχουν επίσης διαφορετικούς τύπους ενεργοποιητή, οι οποίοι λειτουργούν με κινητήρα και άπειρες παραλλαγές. Ο κινητήρας λειτουργεί ως η καρδιά του ενεργοποιητή. Αυτός ο ενεργοποιητής μπορεί να είναι υδραυλικός, πνευματικός και ακόμη και ηλεκτρικός. Οι υδραυλικοί ενεργοποιητές χρησιμοποιούν ρευστό, οι πνευματικοί ενεργοποιητές χρησιμοποιούν την πίεση του αέρα όπου ο τελευταίος χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να μετατρέψει την ενέργεια στην επιθυμητή κίνηση.

Είναι όλα τα αυτόνομα ρομπότ σήμερα πραγματικά ρομπότ;

Ο ορισμός του ρομπότ έχει αποσχιστεί πολλές φορές τα χρόνια για να τα καταστήσει πιο κατάλληλα για να ταιριάξουν στις τάσεις μάρκετινγκ. Ο όρος έχει εναλλάξιμα χρησιμοποιηθεί για προ-προγραμματισμένα μηχανήματα που χρησιμοποιούν υπολογιστή και επαναλαμβάνουν την ίδια διαδικασία επανειλημμένα που έχει τροφοδοτηθεί στο σύστημα ελέγχου τους.

Σήμερα, οι βιομηχανικοί ρομποτικοί βραχίονες που εκτελούν την κύρια λειτουργία «pick and place» είναι το πιο εξαιρετικό παράδειγμα τέτοιων προγραμματισμένων μηχανών που δεν διαθέτουν την ικανότητα να αντιλαμβάνονται ένα άγνωστο περιβάλλον. Για παράδειγμα, εάν ένα τέτοιο ρομπότ έχει μάθει να ταξιδεύει από τη μια τοποθεσία στην άλλη χωρίς εμπόδια στο μεταξύ, για την εκτέλεση μιας συγκεκριμένης εργασίας, θα μπορούσε να πραγματοποιήσει το ίδιο σε ένα τυχαίο περιβάλλον ακριβών συντεταγμένων τοποθεσίας αλλά γεμάτο εμπόδια; Λοιπόν όχι. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν μπορούν να καταλάβουν ένα τυχαίο περιβάλλον και να μάθουν από τις αβεβαιότητες του.

Από την άλλη πλευρά, η ρομποτική ηλεκτρική σκούπα Roomba είναι ένα πραγματικό ρομπότ, επειδή μπορεί να αντιληφθεί ένα περιβάλλον έξω από τη μνήμη του και να λάβει αποφάσεις για περαιτέρω πορεία δράσης. Με απλά λόγια, εάν ο Roomba βρήκε ένα παιχνίδι στο πάτωμα, θα είναι σε θέση να αλλάξει την κατεύθυνσή του και να προχωρήσει προς τον στόχο του.

Υπάρχει κάτι που ένα ρομπότ δεν μπορεί να κάνει;

Ακόμα κι αν το ρομπότ φτάσει στο επίπεδο νοημοσύνης ισοδύναμο με εκείνο ενός ανθρώπου, ένα πράγμα που θα λείπει πάντα είναι η ενσυναίσθηση. Ένα ρομπότ δεν μπορεί ποτέ να φροντίσει ένα παιδί σαν μητέρα. Επίσης, δεν θα είναι σε θέση να προσθέσει τη μαθησιακή διαδικασία και την ψυχική ανάπτυξη ενός παιδιού, που απαιτούν πραγματική ανθρώπινη αλληλεπίδραση.

Ανεξάρτητα από το πόσο προχωρούμε στην τελειοποίηση ενός chefbot (ένα ρομπότ που μπορεί να μαγειρεύει), δεν μπορεί ποτέ να είναι αρκετά έξυπνο για να κυριαρχήσει στην τέχνη του μαγειρέματος. Επειδή ένα ρομπότ δεν μπορεί να μυρίζει ή να δοκιμάζει, και ποτέ δεν θα αναπτύξει τη διαισθητική ικανότητα ανάμιξης και μέτρησης συστατικών που κάνει ένα άτομο σεφ.

Επίσης, ένα ρομπότ δεν μπορεί να αναπτύξει τη δημιουργική ικανότητα να γίνει καλλιτέχνης. Ως εκ τούτου, μπορούμε να αναγνωρίσουμε με ασφάλεια ότι υπάρχουν ορισμένες ιδιότητες στα ανθρώπινα όντα που δεν μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητά σε μια αυτόνομη μηχανή και που διατηρεί το ανθρώπινο είδος ξεχωριστό και από άλλους ζωντανούς οργανισμούς, πόσο μάλλον ένα ρομπότ.

Ποιο είναι το κύριο μειονέκτημα της χρήσης ρομπότ;

Απαίτηση και συντήρηση ισχύος:

Το είδος της ισχύος που καταναλώνει ένα ρομπότ για να λειτουργεί 24 × 7 σε εργοστάσια και βιομηχανίες αντιπροσωπεύει σημαντική επένδυση. Η έκταση της συντήρησης που απαιτείται και ο εξοπλισμός που χρειάζεται για επισκευή και συνεχή λειτουργία κοστίζουν το είδος των χρημάτων που μπορούν να αφαιρέσουν μια δουλειά από την ανθρώπινη εργασία. Σε περίπτωση βλάβης, θα αυξήσει μόνο τις οικονομικές απώλειες της εταιρείας.

Εξάρτηση προγράμματος:

Δεδομένου ότι τα ρομπότ τηρούν αυστηρά τα προγράμματα που τροφοδοτούνται στο σύστημά τους, συχνά χάνουν το σημάδι με το παραμικρό από τα λάθη και θέτουν ένα πρόβλημα στον ίδιο τον δημιουργό του.

Απώλεια εργασίας:

Τέλος, εάν τα ρομπότ αναλάβουν όλες τις δουλειές των ανθρώπων, αυτό θα επηρεάσει ένα ανθρώπινο σώμα λόγω της έλλειψης θεμελιωδών κινήσεων και άσκησης. Θα κάνει επίσης το ανθρώπινο μυαλό αδρανές.

Ποιο είναι το μέλλον των ρομπότ; Τα ρομπότ θα καταλάβουν τους ανθρώπους;

Ρομπότ εναντίον ανθρώπου

Ο ρομποτιστής Ken Goldberg λέει ότι πρέπει να σταματήσουμε να θεωρούμε τα ρομπότ ως πρόβλημα για την ανθρωπότητα, αλλά να τα αντιλαμβανόμαστε ως κάτι που μπορεί να συνεργαστεί με τον άνθρωπο για να κάνει τα πράγματα καλύτερα. Εάν ρωτήσουμε εάν τα ρομπότ θα αναλάβουν ποτέ ανθρώπινα όντα, τότε είναι καθησυχαστικά διαβεβαιώνοντας ότι δεν θα δούμε τέτοιου είδους εξέγερση ρομπότ σύντομα.

Αλλά δεν καταλαβαίνουμε σχεδόν ότι είναι πολύ περίπλοκο αυτό που κάνουμε εμείς, οι άνθρωποι. Και αυτό που τα ρομπότ μπόρεσαν να εκτελέσουν μέχρι σήμερα είναι αρκετά στοιχειώδες στη φύση. Ανεξάρτητα από το πόσο κοντά εμφανίζονται τα ρομποτικά ανθρωποειδή στην αισθητική, τα ρομποτικά και τα αυτόνομα συστήματα απέχουν πολύ από την πραγματικότητα που μιμούνται τα περίπλοκα μυϊκά αντανακλαστικά του ανθρώπινου σώματος. Έτσι, η ρομποτική και τα αυτόνομα συστήματα έχει τεράστια πρόοδο τα επόμενα χρόνια, αλλά τα ρομπότ που αναλαμβάνουν την ανθρωπότητα εξακολουθούν να είναι μια μακρινή πραγματικότητα.

Ποιες είναι οι εφαρμογές του Robot;

Η ρομποτική έχει λίγες τυπικές εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία όπως βαφή, κολλήσεις, συγκόλληση και επένδυση συναρμολόγησης. Αυτή η βιομηχανία χρησιμοποιεί κυρίως ρομπότ για τις επαναλαμβανόμενες εργασίες της στον τομέα της εφοδιαστικής και της κατασκευής. Τα ρομπότ έχουν εφαρμογές και σε άλλους τομείς εκτός της αυτοκινητοβιομηχανίας. Ως εκ τούτου, μια ευρεία ταξινόμηση μπορεί να γίνει στον τομέα της ρομποτικής και των αυτόνομων συστημάτων στις εφαρμογές της.

Τύποι ρομπότ από εφαρμογές:

τάξη εφαρμογών

Τα ρομπότ που προσανατολίζονται στην υπηρεσία, από την άλλη πλευρά, βοηθούν τους ανθρώπους στα καθήκοντά τους. Έχουμε διαβάσει νωρίτερα για την Roomba ως το ρομπότ οικιακής εξυπηρέτησης που προορίζεται για καθαρισμό κενού. Η άμυνα έχει IED (αυτοσχέδια εκρηκτική συσκευή) και αναγνώριση drone. Επίσης, ο ιατρικός τομέας έχει δει τη χρήση ρομποτικής και αυτόνομων συστημάτων στην εκπαίδευση και την αποκατάσταση.

Τύποι ρομπότ ανά μέσο αλληλεπίδρασης:

Ένας άλλος τρόπος ταξινόμησης ρομπότ σχετίζεται με το μέσο αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον.

τάξη αλληλεπίδρασης

Τα ρομπότ μπορούν ατμομηχανή στο περιβάλλον μέσω οποιουδήποτε μέσου της γης, αέρα ή νερού, ανάλογα με το οποίο μπορεί να είναι ρομπότ με πόδια ή τροχοφόρους, υποβρύχιο ρομπότ ή εναέριο όχημα. Ένα εναέριο όχημα μπορεί περαιτέρω να ταξινομηθεί σε αεροσκάφη σταθερών και περιστροφικών πτερύγων. Έχουμε επίσης αμφίβια ρομπότ που λειτουργούν τόσο στην ξηρά όσο και στο νερό. Οι επιστήμονες κάνουν συνεχώς άλματα στην ανάπτυξη ρομπότ παντός εδάφους επίσης. Στο παρακάτω σχήμα θα δούμε διαφορετικές εφαρμογές ρομποτικής και αυτόνομων συστημάτων όπως επίγειο ρομπότ, υδρόβιο ρομπότ και εναέριο ρομπότ. Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές της ρομποτικής και των αυτόνομων συστημάτων στη σύγχρονη εποχή.

Τα τροχοφόρα ρομπότ χρησιμοποιούνται εκτενώς σε μελέτες εκτός εδάφους. Ενώ έχουμε υποβρύχια ρομπότ που χρησιμοποιούνται ως καθαριστικά δαπέδων πισίνας ή ισοδύναμου υδατικού συστήματος. Ωστόσο, τα εναέρια ρομπότ έχουν εφαρμογές σε ένα ευρύτερο φάσμα τομέων, ξεκινώντας από τον αμυντικό τομέα έως τη βιομηχανία ψυχαγωγίας.

Για περισσότερα άρθρα κάντε κλικ εδώ

Διαβάστε επίσης:

Αφήστε ένα σχόλιο