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Un'introduzione alla robotica

Un'introduzione alla robotica


La robotica è lo studio degli usi, progettazione e produzione di robot. Mentre ci è universalmente accordato su definizione, robot generalmente sono considerati da agenti meccanici artificiali. Ci sono molti diversi tipi di robot, come bracci robotici utilizzati nella produzione, robot di servizio che sono spesso robot mobile, chirurgico, ruote robot mobili, veicoli senza equipaggio e giocattoli robotici.

Storia antica

Idee di robot appaiono in tutta la storia della civiltà umana, da automi del mondo antico, al robot umanoide corazzato di Leonardo da Vinci, per gli strumenti automatizzati per il miglioramento della produzione tessitura durante la rivoluzione industriale. Diversi automatizzato orologi e macchine musicali inoltre sono state costruite. Mentre non è chiaro come molti dei disegni sono stati persino tentati, è evidente che l'uomo aveva sempre sognato di macchine automatizzate.

Storia moderna

La parola "robot" è stata coniata dallo scrittore ceco, Karel Capek, nel suo gioco R.U.R. (Rossum Universal Robots). L'idea è stato reso ancora più popolare scrittore di fantascienza Isaac Asimov. Con l'avvento dei computer digitali nel 1950, i robot sono diventati sempre più complessi. Il primo robot industriale braccio, Unimate, è stata introdotta nel 1962 per eseguire compiti ripetitivi su una linea di assemblaggio di General Motors. Nel 1966, l'Istituto di ricerca di Stanford creato Shakey, il primo robot mobile automatizzato. Robot giocattoli, come RB5X e l'eroe della serie, è diventato popolari nel 1980 e sono diventati sempre più complessi, che conduce il Furby, alla Sony Aibo e Lego MINDSTORMS. Letteratura e film hanno spesso caratterizzato il robot come punti di trama principale, come Johnny 5 in corto circuito, i replicanti di Blade Runner e la serie Transformers.

Tipi di robot

Robot può essere semplice bracci meccanici, tenuto in posizione e progettato per eseguire le attività ripetitive, come il lavoro in catena di montaggio. Un esempio di questo è il robot PUMA, inventato da Victor Scheinman. Possono anche essere mobili, a ruote robot, ad esempio il Dante I e II di Dante e Mars Rover della NASA. Ci sono i robot chirurgici, come il sistema Da Vinci; veicoli automatici, come velivoli senza pilota; robot di servizio mobile, come Nursebot e ASIMO; e animali robotici come robot di formica e Aibo di Sony. I robot della fantascienza tendono ad essere umanoide, come C3PO della serie Star Wars, o dati di Star Trek. Un altro tipo popolare di robot immaginario è il nanorobot, un robot microscopico capace di svolgere compiti a livello microscopico, come curare malattie attaccando i microbi d'invasione.

Componenti e struttura

Robot può essere effettuata in una vasta varietà di materiali e guidato in molti modi diversi. Essi possono essere costruiti da pesante, robusta plastica acciaio o leggero, o una combinazione di materiali. Bracci robotici e robot chirurgici possono avere semplici incastri rotazionale, azionate da motori elettrici o idraulici, o giunti longitudinali spostati ruotando le viti. Alcuni robot mobile hanno numerose ruote che possono operare su diversi piani, mentre alcuni possono camminare su terreni di variato su gambe più. Alcuni robot sono dotate di meccanismi di rilevamento, quali telecamere ad operare come gli occhi, o toccare i sensori per poter sentire l'ambiente. Azionamento robotizzato può verificarsi in una catena di serie o in paralleli collegamenti.

Matematica applicata

Gran parte del design del robot è basato sulla matematica applicata, specialmente algebra lineare. Rappresentando gli orientamenti relativi dei giunti successivi in un braccio robotico seriale come 4x4 matrici, è una semplice questione di moltiplicazione delle matrici per determinare la posizione e l'orientamento di qualsiasi articolazione dato. La progettazione di robot dipende in gran parte la matematica coinvolta nella pianificazione del percorso, area di lavoro del robot e la relativa velocità e accelerazioni delle articolazioni. Determinanti e matrici Jacobiane sono utilizzati anche per aiutare con questi problemi.

Prospettive future

Robot sono spesso utilizzati al giorno d'oggi per compiti ripetitivi, o attività pericolose o sporca, che sarebbe auspicabile per un essere umano da fare. Essi può essere utilizzati per cercare e mappare le aree inaccessibili all'uomo, come campi di battaglia o altri pianeti. Robot è utilizzabile anche per eseguire compiti umani con maggiore precisione. Di conseguenza, robot sono sempre più utilizzati negli ambulatori e ora sono stati utilizzati nel cuore, chirurgia ginecologica, urologica, vascolare e ortopedica. Robot del futuro potrebbe essere in grado di eseguire queste attività con poco o nessun controllo umano. Alcuni immaginare eserciti realizzati interamente automatizzato robot mobili.