Robot

Robot – autonomiczne lub półautonomiczne urządzenie mechaniczne zdolne do wykonywania zadań fizycznych lub logicznych, które tradycyjnie wymagałyby interwencji człowieka. Roboty łączą w sobie elementy mechaniki, elektroniki, informatyki oraz sztucznej inteligencji. Termin ten wywodzi się z języka czeskiego i po raz pierwszy pojawił się w dramacie R.U.R. autorstwa Karela Čapka w 1920 roku.

Etymologia

Słowo robot pochodzi od czeskiego robota – „praca przymusowa, niewolnictwo”. Czeskie słowo zostało zapożyczone do języka polskiego w latach 30. XX wieku w kontekście rozwoju automatyzacji przemysłowej.

Historia

Pierwsze prototypy automatycznych maszyn pojawiały się już w starożytności (np. automaty Herona z Aleksandrii). Jednak współczesna koncepcja robota rozwinęła się dopiero w XX wieku.

1900‑1930 – powstanie pierwszych inteligentnych maszyn, m.in. Tesla (Tesla’s automaton) oraz prace Norberta Wienera nad cybernetyką.
1954 – w Nowym Jorku George Devol opatentował pierwszą programowalną manipulację mechaniczną, nazwaną Unimate.
1956 – firma Unimation zbudowała pierwszy komercyjny robot przemysłowy, który w Ford Motor Company w Detroit podjął produkcję w 1959 roku.
1970‑1980 – rozwój robotów mobilnych i pierwsze roboty serwisowe, m.in. Stanley w Stanley II.
1990‑2000 – wprowadzenie robotów humanoidalnych (np. ASIMO) oraz robotów medycznych, takich jak Da Vinci.
2010‑2020 – gwałtowny rozwój robotyki współpracującej (cobot) oraz robotów autonomicznych (np. Boston Dynamics).

Klasyfikacja robotów

Roboty można podzielić według różnych kryteriów:

Ze względu na zastosowanie

Roboty przemysłowe – manipulatory montażowe, spawalnicze, malarskie.
Roboty serwisowe – sprzątające (np. Roomba), gastronomiczne, hotelarskie.
Roboty medyczne – chirurgiczne, rehabilitacyjne, diagnostyczne.
Roboty wojskowe – drony, pojazdy bezzałogowe, systemy rozpoznania.
Roboty humanoidalne – o budowie przypominającej człowieka (np. Pepper).

Ze względu na stopień autonomii

Roboty zdalnie sterowane – kontrolowane w czasie rzeczywistym przez operatora.
Roboty półautonomiczne – posiadające wbudowane algorytmy omijania przeszkód.
Roboty w pełni autonomiczne – korzystające z SI, uczenia maszynowego i sensorów do samodzielnego podejmowania decyzji.

Ze względu na formę fizyczną

Manipulator – ramiona robotyczne o kilku stopniach swobody.
Mobilny platform – pojazdy z kołami, gąsienicami lub stopami.
Stacjonarny – roboty umieszczone w stałym miejscu (np. roboty chirurgiczne).
Miękkie roboty (soft robotics) – wykonane z elastycznych materiałów, zdolne do adaptacji kształtu.

Podstawowe elementy robota

Układ napędowy – silniki (elektryczne, hydrauliczne, pneumatyczne), przekładnie.
Układ sterowania – mikroprocesory, komputery przemysłowe, sterowniki PLC.
System czujników – kamery, lidar, radar, czujniki dotyku, siły, przyspieszenia.
Algorytmy – oprogramowanie sterujące ruchem, planowaniem trasy, rozpoznawaniem obiektów.
Interfejsy użytkownika – panele operatorskie, ekrany dotykowe, kontrolery ręczne.

Wyzwania i zagrożenia

Rozwój robotyki niesie ze sobą szereg wyzwań technicznych i społecznych:

Bezpieczeństwo – konieczność opracowania systemów bezpieczeństwa chroniących ludzi przed kolizjami.
Etyka – debata nad zastosowaniem robotów w wojnie, opiece nad osobami starszymi oraz w przemyśle przy jednoczesnym ryzyku utraty miejsc pracy.
Prywatność – systemy monitorujące i zbierające dane osobowe.
Standaryzacja – potrzebne są międzynarodowe normy (np. ISO 10218), które ułatwią integrację robotów w różnych środowiskach.

Przyszłość robotyki

Prognozy wskazują, że do 2030 roku w gospodarstwach domowych będzie obecny przynajmniej jeden robot serwisowy, a w przemyśle roboty przejmą do 80 % powtarzalnych procesów produkcyjnych. Rozwój sztucznej inteligencji, Internetu rzeczy (IoT) oraz technologii edge computing umożliwi jeszcze większą integrację robotów z otoczeniem oraz zwiększy ich zdolność adaptacyjną.

Powiązane pojęcia

Robotyka, automatyka, sztuczna inteligencja, cyborg, mechatronika, technologia.

Źródła i literatura

Isaac Asimov, Robotyka – Trzy reguły, 1942.
James K. Robotics: Modelling, Planning and Control, 2011.
J. R. Szczepaniak, Historia robotyki, wyd. PWN, 1998.

Patrz także

Cyborg, Inteligentny system, Algorytm genetyczny, Rozszerzona rzeczywistość.