Robot - Robot

I robot di saldatura articolati utilizzati in una fabbrica sono un tipo di robot industriale
Il robot militare quadrupede Cheetah , un'evoluzione di BigDog (nella foto), è stato classificato come il robot con le gambe più veloci del mondo nel 2012, battendo il record stabilito da un robot bipede del MIT nel 1989.

Un robot è una macchina, soprattutto programmabile da un computer, in grado di eseguire automaticamente una serie complessa di azioni. Un robot può essere guidato da un dispositivo di controllo esterno o il controllo può essere incorporato all'interno. I robot possono essere costruiti per evocare la forma umana , ma la maggior parte dei robot sono macchine per l'esecuzione di compiti, progettate con un'enfasi sulla funzionalità rigida, piuttosto che sull'estetica espressiva.

I robot possono essere autonomo o semi-autonomo e vanno da umanoidi come la Honda 's Advanced Step in mobilità innovativa ( ASIMO ) e TOSY ' s TOSY Ping Pong Giochi di Robot ( Topio ) per robot industriali , robot operativi medici , pazienti assist robot, cane robot terapia, programmati collettivamente sciame robot , UAV fuchi come Generale Atomics MQ-1 Predator , e anche microscopici robot nano . Imitando un aspetto realistico o automatizzando i movimenti, un robot può trasmettere un senso di intelligenza o pensiero proprio. Si prevede che le cose autonome prolifereranno nel prossimo decennio, con la robotica domestica e l' auto autonoma come alcuni dei principali driver.

Il ramo della tecnologia che si occupa della progettazione, costruzione, funzionamento e applicazione dei robot, nonché dei sistemi informatici per il loro controllo, feedback sensoriale ed elaborazione delle informazioni è la robotica . Queste tecnologie si occupano di macchine automatizzate che possono prendere il posto degli esseri umani in ambienti o processi produttivi pericolosi o assomigliare agli esseri umani nell'aspetto, nel comportamento o nella cognizione. Molti dei robot odierni sono ispirati dalla natura contribuendo al campo della robotica bio-ispirata . Questi robot hanno anche creato un nuovo ramo della robotica: la robotica morbida .

Dal tempo dell'antica civiltà , ci sono stati molti resoconti di dispositivi automatizzati configurabili dall'utente e persino automi simili a umani e altri animali, progettati principalmente come intrattenimento. Con lo sviluppo delle tecniche meccaniche durante l'era industriale , sono apparse applicazioni più pratiche come macchine automatizzate, telecomando e telecomando senza fili .

Il termine deriva da una radice slava, robot- , con significati associati al lavoro. La parola "robot" fu usata per la prima volta per indicare un umanoide immaginario in un gioco in lingua ceca del 1920 RUR (Rossumovi Univerzální Roboti - Rossum's Universal Robots) di Karel Čapek , sebbene fosse il fratello di Karel, Josef Čapek , il vero inventore della parola. L'elettronica si è evoluta nella forza trainante dello sviluppo con l'avvento dei primi robot elettronici autonomi creati da William Gray Walter a Bristol, in Inghilterra nel 1948, così come le macchine utensili a controllo numerico computerizzato (CNC) alla fine degli anni '40 da John T. Parsons e Frank L. Stulen .

Il primo robot digitale e programmabile moderno è stato inventato da George Devol nel 1954 e ha generato la sua azienda di robotica seminale, Unimation . Il primo Unimate è stato venduto a General Motors nel 1961, dove ha sollevato pezzi di metallo caldo dalle macchine di pressofusione presso l' Inland Fisher Guide Plant nella sezione West Trenton di Ewing Township, nel New Jersey .

I robot hanno sostituito gli umani nell'esecuzione di compiti ripetitivi e pericolosi che gli umani preferiscono non svolgere, o non sono in grado di svolgere a causa di limiti di dimensioni, o che si svolgono in ambienti estremi come lo spazio o il fondo del mare. Ci sono preoccupazioni per il crescente utilizzo dei robot e per il loro ruolo nella società. I robot sono accusati dell'aumento della disoccupazione tecnologica poiché sostituiscono i lavoratori in un numero crescente di funzioni. L'uso dei robot nel combattimento militare solleva preoccupazioni etiche. Le possibilità dell'autonomia dei robot e le potenziali ripercussioni sono state affrontate nella finzione e potrebbero essere una preoccupazione realistica in futuro.

Robot umanoide Shalu - Robot umanoide sociale multilingua indiano, artificiale , fatto in casa, costituito da materiali di scarto , che può parlare 47 lingue, ovvero 9 indiane e 38 lingue straniere.

Riepilogo

KITT (un robot immaginario) è mentalmente antropomorfo.
iCub è fisicamente antropomorfo.

La parola robot può riferirsi sia ai robot fisici che agli agenti software virtuali , ma questi ultimi sono generalmente indicati come bot . Non c'è consenso su quali macchine si qualificano come robot, ma c'è un accordo generale tra gli esperti e il pubblico sul fatto che i robot tendono a possedere alcune o tutte le seguenti abilità e funzioni: accettare la programmazione elettronica, elaborare elettronicamente dati o percezioni fisiche , operare in modo autonomo in una certa misura, si muovono, azionano parti fisiche di se stessi o processi fisici, percepiscono e manipolano il loro ambiente e mostrano comportamenti intelligenti, in particolare comportamenti che imitano gli umani o altri animali. Strettamente connesso al concetto di robot è il campo della Biologia Sintetica , che studia entità la cui natura è più paragonabile agli esseri che alle macchine.

Storia

L'idea degli automi ha origine nelle mitologie di molte culture in tutto il mondo. Ingegneri e inventori di antiche civiltà, tra cui l' antica Cina , l' antica Grecia e l'Egitto tolemaico , tentarono di costruire macchine a funzionamento automatico, alcune delle quali assomigliavano ad animali e umani. Le prime descrizioni degli automi includono le colombe artificiali di Archita , gli uccelli artificiali di Mozi e Lu Ban , un automa "parlante" di Eroe di Alessandria , un automa da lavabo di Filone di Bisanzio e un automa umano descritto nel Lie Zi .

Primi inizi

Molte antiche mitologie e la maggior parte delle religioni moderne includono persone artificiali, come i servitori meccanici costruiti dal dio greco Efesto ( Vulcano per i romani), i golem di argilla della leggenda ebraica e i giganti di argilla della leggenda norrena, e Galatea , la mitica statua di Pigmalione che ha preso vita. Dal 400 aC circa, i miti di Creta includono Talos , un uomo di bronzo che proteggeva l'isola dai pirati.

Nell'antica Grecia, l'ingegnere greco Ctesibio (c. 270 aC) "applicò una conoscenza della pneumatica e dell'idraulica per produrre i primi organi e orologi ad acqua con figure in movimento". Nel IV secolo aC, il matematico greco Archita di Taranto ipotizzò un uccello meccanico a vapore che chiamò "Il piccione". Eroe di Alessandria (10-70 d.C.) , matematico e inventore greco, creò numerosi dispositivi automatizzati configurabili dall'utente e descrisse macchine alimentate a pressione dell'aria, vapore e acqua.

Al-Jazari – Un giocattolo musicale

Il Lokapannatti dell'XI secolo racconta di come le reliquie del Buddha fossero protette da robot meccanici (bhuta vahana yanta), del regno di Roma visaya (Roma); finché non furono disarmati dal re Ashoka .

Nell'antica Cina, il testo del Lie Zi del 3° secolo descrive un resoconto di automi umanoidi, che coinvolge un incontro molto precedente tra l'imperatore cinese, il re Mu di Zhou e un ingegnere meccanico noto come Yan Shi, un "artefice". Yan Shi ha presentato con orgoglio al re una figura a grandezza naturale a forma umana della sua "opera d'arte" meccanica fatta di pelle, legno e organi artificiali. Ci sono anche resoconti di automi volanti nell'Han Fei Zi e in altri testi, che attribuiscono al filosofo mohista del V secolo aC Mozi e al suo contemporaneo Lu Ban l'invenzione di uccelli di legno artificiali ( ma yuan ) che potevano volare con successo.

La torre dell'orologio astronomico di Su Song che mostra le figurine meccaniche che scandivano le ore.

Nel 1066, l'inventore cinese Su Song costruì un orologio ad acqua a forma di torre che presentava figurine meccaniche che scandivano le ore. Il suo meccanismo aveva una drum machine programmabile con pioli ( camme ) che urtavano piccole leve che azionavano strumenti a percussione. Il batterista potrebbe essere in grado di suonare diversi ritmi e diversi pattern di batteria spostando i pioli in posizioni diverse.

Samarangana Sutradhara , untrattato sanscrito di Bhoja (XI secolo), include un capitolo sulla costruzione di congegni meccanici ( automi ), tra cui api e uccelli meccanici, fontane a forma di umani e animali, e bambole maschili e femminili che riempivano lampade a olio, danzavano , suonava strumenti e rievocava scene della mitologia indù.

Lo scienziato musulmano del XIII secolo Ismail al-Jazari ha creato diversi dispositivi automatizzati. Ha costruito pavoni mobili automatizzati guidati dall'energia idroelettrica. Ha anche inventato i primi cancelli automatici conosciuti, che erano azionati dall'energia idroelettrica, ha creato porte automatiche come parte di uno dei suoi elaborati orologi ad acqua . Uno degli automi umanoidi di al-Jazari era una cameriera che poteva servire acqua, tè o bevande. La bevanda è stata conservata in un serbatoio con un serbatoio da cui la bevanda gocciola in un secchio e, dopo sette minuti, in una tazza, dopo di che la cameriera appare da una porta automatica che serve la bevanda. Al-Jazari ha inventato un automa per il lavaggio delle mani che incorpora un meccanismo di scarico ora utilizzato nei moderni WC con sciacquone . È dotato di un automa umanoide femminile in piedi vicino a un bacino pieno d'acqua. Quando l'utente tira la leva, l'acqua defluisce e l'automa femmina riempie il bacino.

Mark E. Rosheim riassume i progressi nella robotica fatti dagli ingegneri musulmani, in particolare al-Jazari, come segue:

A differenza dei disegni greci, questi esempi arabi rivelano un interesse, non solo per l'illusione drammatica, ma anche per la manipolazione dell'ambiente per il comfort umano. Quindi, il più grande contributo che gli Arabi hanno dato, oltre a preservare, diffondere e costruire sull'opera dei Greci, è stato il concetto di applicazione pratica. Questo era l'elemento chiave che mancava nella scienza robotica greca.

Modello del robot di Leonardo con lavorazioni interne. Forse costruito da Leonardo da Vinci intorno al 1495.

Nell'Italia rinascimentale , Leonardo da Vinci (1452-1519) disegnò i piani per un robot umanoide intorno al 1495. I taccuini di Da Vinci, riscoperti negli anni '50, contenevano disegni dettagliati di un cavaliere meccanico ora noto come il robot di Leonardo , in grado di sedersi, agitare il suo braccia e muovere la testa e la mascella. Il progetto era probabilmente basato su ricerche anatomiche registrate nel suo Uomo vitruviano . Non è noto se abbia tentato di costruirlo. Secondo l' Enciclopedia Britannica , Leonardo da Vinci potrebbe essere stato influenzato dagli automi classici di al-Jazari.

In Giappone, tra il XVII e il XIX secolo furono costruiti complessi automi animali e umani, molti dei quali descritti nel XVIII secolo Karakuri zui ( Illustrated Machinery , 1796). Uno di questi automi era il karakuri ningyō , un burattino meccanizzato . Esistevano diverse varianti dei karakuri: i Butai karakuri , che venivano usati in teatro, gli Zashiki karakuri , che erano piccoli e usati nelle case, e i Dashi karakuri che erano usati nelle feste religiose, dove i burattini venivano usati per eseguire rievocazioni di spettacoli tradizionali miti e leggende .

In Francia, tra il 1738 e il 1739, Jacques de Vaucanson espose diversi automi a grandezza naturale: un suonatore di flauto, un suonatore di flauto e un'anatra. L'anatra meccanica poteva sbattere le ali, allungare il collo e ingoiare il cibo dalla mano dell'espositore, e dava l'illusione di digerire il cibo espellendo la materia immagazzinata in uno scomparto nascosto.

Sistemi telecomandati

Il siluro Brennan , uno dei primi "missili guidati"

I veicoli telecomandati furono dimostrati alla fine del XIX secolo sotto forma di diversi tipi di siluri telecomandati . I primi anni 1870 videro siluri telecomandati da John Ericsson ( pneumatico ), John Louis Lay (guidato elettrico) e Victor von Scheliha (guidato elettrico).

Il siluro Brennan , inventato da Louis Brennan nel 1877, era alimentato da due eliche controrotanti che venivano fatte ruotare estraendo rapidamente i fili dai tamburi avvolti all'interno del siluro . La velocità differenziale sui cavi collegati alla stazione di terra ha permesso al siluro di essere guidato verso il suo bersaglio, rendendolo "il primo missile guidato pratico al mondo ". Nel 1897 l'inventore britannico Ernest Wilson ottenne il brevetto per un siluro controllato a distanza da onde "Hertzian" (radio) e nel 1898 Nikola Tesla dimostrò pubblicamente un siluro controllato senza fili che sperava di vendere alla Marina degli Stati Uniti .

Archibald Low , noto come il "padre dei sistemi di guida radio" per il suo lavoro pionieristico su razzi e aerei guidati durante la prima guerra mondiale . Nel 1917 dimostrò un aereo telecomandato al Royal Flying Corps e nello stesso anno costruì il primo razzo a guida filo.

Origine del termine "robot"

"Robot" è stato applicato per la prima volta come termine per gli automi artificiali nel gioco RUR del 1920 dello scrittore ceco Karel Čapek . Tuttavia, Josef Čapek è stato nominato da suo fratello Karel come il vero inventore del termine robot. La stessa parola "robot" non era nuova, essendo stata in lingua slava robota (lavoro forzato), un termine applicato ai contadini obbligati al servizio obbligatorio nel sistema feudale (vedi: Robot Patent ). La storia di fantasia di Čapek postulava la creazione tecnologica di corpi umani artificiali senza anima, e il vecchio tema della classe feudale dei robota si adattava eloquentemente all'immaginazione di una nuova classe di lavoratori artificiali e fabbricati.

La pronuncia inglese della parola si è evoluta relativamente rapidamente dalla sua introduzione. Negli Stati Uniti tra la fine degli anni '30 e l'inizio degli anni '40 la seconda sillaba veniva pronunciata con una "O" lunga come "barca a remi". Tra la fine degli anni '50 e l'inizio degli anni '60, alcuni lo pronunciavano con una "U" corta come "riga-ma", mentre altri usavano una "O" più morbida come "riga-comprato". Negli anni '70, la sua pronuncia attuale "row-bot" era diventata predominante.

I primi robot

WH Richards con "George", 1932

Nel 1928, uno dei primi robot umanoidi, Eric , fu esposto alla mostra annuale della Model Engineers Society a Londra, dove tenne un discorso. Inventato da WH Richards, il telaio del robot consisteva in un'armatura in alluminio con undici elettromagneti e un motore alimentato da una fonte di alimentazione a dodici volt. Il robot poteva muovere le mani e la testa e poteva essere controllato tramite telecomando o controllo vocale. Sia Eric che suo "fratello" George hanno girato il mondo.

Westinghouse Electric Corporation costruì Televox nel 1926; era un ritaglio di cartone collegato a vari dispositivi che gli utenti potevano accendere e spegnere. Nel 1939, il robot umanoide noto come Elektro fece il suo debutto all'Esposizione Universale di New York del 1939 . Alto sette piedi (2,1 m) e del peso di 265 libbre (120,2 kg), poteva camminare a comando vocale, pronunciare circa 700 parole (usando un giradischi a 78 giri ), fumare sigarette, far esplodere palloncini e muovere la testa e le braccia . Il corpo era costituito da un ingranaggio in acciaio, una camma e uno scheletro del motore ricoperti da una pelle di alluminio. Nel 1928, il primo robot giapponese , Gakutensoku , fu progettato e costruito dal biologo Makoto Nishimura.

Robot autonomi moderni

I primi robot elettronici autonomi con un comportamento complesso furono creati da William Gray Walter del Burden Neurological Institute di Bristol , in Inghilterra, nel 1948 e nel 1949. Voleva dimostrare che ricche connessioni tra un piccolo numero di cellule cerebrali potevano dare origine a comportamenti molto complessi - essenzialmente che il segreto di come funzionava il cervello stava nel modo in cui era collegato. I suoi primi robot, chiamati Elmer ed Elsie , furono costruiti tra il 1948 e il 1949 e furono spesso descritti come tartarughe a causa della loro forma e della loro lenta velocità di movimento. I robot tartaruga a tre ruote erano capaci di fototassi , con i quali potevano trovare la strada per una stazione di ricarica quando la batteria era scarica.

Walter ha sottolineato l'importanza di utilizzare l' elettronica puramente analogica per simulare i processi cerebrali in un momento in cui i suoi contemporanei come Alan Turing e John von Neumann si stavano tutti rivolgendo verso una visione dei processi mentali in termini di calcolo digitale . Il suo lavoro ha ispirato generazioni successive di ricercatori di robotica come Rodney Brooks , Hans Moravec e Mark Tilden . Le moderne incarnazioni delle tartarughe di Walter possono essere trovate sotto forma di robotica BEAM .

Brevetto USA 2.988.237, rilasciato nel 1961 a Devol .

Il primo robot a funzionamento digitale e programmabile fu inventato da George Devol nel 1954 e alla fine fu chiamato Unimate . Questo alla fine ha gettato le basi della moderna industria della robotica. Devol ha venduto la prima Unimate a General Motors nel 1960, ed è stata installata nel 1961 in uno stabilimento a Trenton, nel New Jersey, per sollevare pezzi di metallo caldi da una macchina di pressofusione e impilarli. Il brevetto di Devol per il primo braccio robotico programmabile ad azionamento digitale rappresenta le fondamenta della moderna industria della robotica.

Il primo robot di pallettizzazione è stato introdotto nel 1963 dalla Fuji Yusoki Kogyo Company. Nel 1973, un robot con sei assi azionati elettromeccanicamente è stato brevettato dalla robotica KUKA in Germania e il braccio di manipolazione universale programmabile è stato inventato da Victor Scheinman nel 1976 e il progetto è stato venduto a Unimation .

I robot commerciali e industriali sono ora ampiamente utilizzati e svolgono lavori in modo più economico o con maggiore precisione e affidabilità rispetto agli umani. Sono anche impiegati per lavori troppo sporchi, pericolosi o noiosi per essere adatti all'uomo. I robot sono ampiamente utilizzati nella produzione, assemblaggio e imballaggio, trasporti, esplorazione della terra e dello spazio, chirurgia, armi, ricerca di laboratorio e produzione di massa di beni di consumo e industriali.

Sviluppo futuro e tendenze

Video esterno
icona video Atlas, la prossima generazione

Sono emerse varie tecniche per sviluppare la scienza della robotica e dei robot. Un metodo è la robotica evolutiva , in cui vengono sottoposti a test un certo numero di robot diversi. Quelli che si comportano meglio vengono usati come modello per creare una successiva "generazione" di robot. Un altro metodo è la robotica evolutiva , che tiene traccia dei cambiamenti e dello sviluppo all'interno di un singolo robot nelle aree di risoluzione dei problemi e altre funzioni. Di recente è stato introdotto un altro nuovo tipo di robot che funge sia da smartphone che da robot e si chiama RoboHon.

Man mano che i robot diventano più avanzati, alla fine potrebbe esserci un sistema operativo standard per computer progettato principalmente per i robot. Robot Operating System è un insieme di programmi open source in fase di sviluppo presso la Stanford University , il Massachusetts Institute of Technology e l' Università tecnica di Monaco , in Germania, tra gli altri. ROS fornisce modi per programmare la navigazione e gli arti di un robot indipendentemente dall'hardware specifico coinvolto. Fornisce inoltre comandi di alto livello per elementi come il riconoscimento delle immagini e persino l'apertura di porte. Quando ROS si avvia sul computer di un robot, otterrebbe dati su attributi come la lunghezza e il movimento degli arti dei robot. Trasmetterebbe questi dati ad algoritmi di livello superiore. Microsoft sta anche sviluppando un sistema "Windows per robot" con il suo Robotics Developer Studio, disponibile dal 2007.

Il Giappone spera di avere una commercializzazione su vasta scala dei robot di servizio entro il 2025. Gran parte della ricerca tecnologica in Giappone è guidata da agenzie governative giapponesi, in particolare dal Ministero del Commercio.

Molte applicazioni future della robotica sembrano ovvie per le persone, anche se sono ben oltre le capacità dei robot disponibili al momento della previsione. Già nel 1982 le persone erano fiduciose che un giorno i robot avrebbero: 1. Pulire le parti rimuovendo il flash di stampaggio 2. Verniciare a spruzzo le automobili senza alcuna presenza umana 3. Imballare le cose in scatole, ad esempio, orientare e annidare le caramelle al cioccolato nelle scatole di caramelle 4. Realizzare cablaggi elettrici 5. Caricare camion con scatole: un problema di imballaggio 6. Maneggiare merci morbide, come indumenti e scarpe 7. Tosare pecore 8. protesi 9. Cucinare fast food e lavorare in altre industrie di servizi 10. Robot domestico.

Generalmente tali previsioni sono eccessivamente ottimistiche in termini di tempi.

Nuove funzionalità e prototipi

Nel 2008, Caterpillar Inc. ha sviluppato un dumper che può guidare da solo senza alcun operatore umano. Molti analisti ritengono che i camion a guida autonoma potrebbero alla fine rivoluzionare la logistica. Nel 2014, Caterpillar disponeva di un dumper a guida autonoma che dovrebbe cambiare notevolmente il processo di estrazione mineraria. Nel 2015, questi camion Caterpillar sono stati utilizzati attivamente nelle operazioni minerarie in Australia dalla società mineraria Rio Tinto Coal Australia . Alcuni analisti ritengono che nei prossimi decenni la maggior parte dei camion sarà a guida autonoma.

Un alfabetizzato o "robot che legge" di nome Marge ha un'intelligenza che deriva dal software. Può leggere i giornali, trovare e correggere le parole errate, conoscere banche come Barclays e capire che alcuni ristoranti sono posti migliori per mangiare di altri.

Baxter è un nuovo robot introdotto nel 2012 che apprende grazie alla guida. Un lavoratore potrebbe insegnare a Baxter come eseguire un'attività muovendo le mani nel movimento desiderato e facendo in modo che Baxter le memorizzi. Sul braccio di Baxter sono disponibili quadranti, pulsanti e controlli aggiuntivi per una maggiore precisione e funzionalità. Qualsiasi lavoratore normale potrebbe programmare Baxter e richiede solo pochi minuti, a differenza dei normali robot industriali che richiedono programmi e codici estesi per essere utilizzati. Ciò significa che Baxter non ha bisogno di alcuna programmazione per funzionare. Non sono necessari ingegneri del software. Ciò significa anche che a Baxter può essere insegnato a svolgere più attività più complicate. Sawyer è stato aggiunto nel 2015 per compiti più piccoli e precisi.

Sono stati sviluppati prototipi di robot da cucina che potrebbero essere programmati per la preparazione autonoma, dinamica e regolabile di pasti discreti.

Etimologia

Una scena dell'opera teatrale RUR (Rossum's Universal Robots) di Karel Čapek del 1920 , che mostra tre robot

La parola robot è stata introdotta al pubblico dallo scrittore ceco tra le due guerre Karel Čapek nella sua opera teatrale RUR (Rossum's Universal Robots) , pubblicata nel 1920. La commedia inizia in una fabbrica che utilizza un sostituto chimico del protoplasma per fabbricare persone viventi e semplificate chiamate robot . Il gioco non si concentra nei dettagli sulla tecnologia alla base della creazione di queste creature viventi, ma nel loro aspetto prefigurano idee moderne di androidi , creature che possono essere scambiate per umani. Questi lavoratori prodotti in serie sono descritti come efficienti ma privi di emozioni, incapaci di pensiero originale e indifferenti all'autoconservazione. La questione è se i robot vengano sfruttati e le conseguenze della dipendenza umana dal lavoro mercificato (soprattutto dopo che un certo numero di robot appositamente formulati raggiungono l'autocoscienza e incitano i robot di tutto il mondo a ribellarsi agli umani).

Karel Čapek stesso non ha coniato la parola. Ha scritto una breve lettera in riferimento ad un etimo nella Oxford English Dictionary , in cui diede il nome di suo fratello, il pittore e scrittore Josef Čapek , come il suo vero e proprio creatore.

In un articolo sulla rivista ceca Lidové noviny nel 1933, spiegò che originariamente aveva voluto chiamare le creature laboři ("operai", dal latino labor ). Tuttavia, non gli piaceva la parola e chiese consiglio a suo fratello Josef, che gli suggerì "roboti". La parola robota significa letteralmente " corvée ", "lavoro della gleba", e figurativamente "fatica" o "duro lavoro" in ceco e anche (più in generale) "lavoro", "lavoro" in molte lingue slave (es: bulgaro , russo , serbo , slovacco , polacco , macedone , ucraino , ceco arcaico e robot in ungherese ). Tradizionalmente il robota ( robot ungherese ) era il periodo di lavoro che un servo ( corvée ) doveva dare per il suo signore, tipicamente 6 mesi all'anno. L'origine della parola è l' antico slavo ecclesiastico ( antico bulgaro ) rabota "servitù" ( "lavoro" in bulgaro contemporaneo e russo), che a sua volta deriva dal Proto-Indo-European radice * orbh- . Robot è affine alla radice tedesca Arbeit (lavoro).

La parola robotica , usata per descrivere questo campo di studi, è stata coniata dallo scrittore di fantascienza Isaac Asimov . Asimov ha creato le " Tre leggi della robotica " che sono un tema ricorrente nei suoi libri. Da allora sono stati usati da molti altri per definire le leggi usate nella narrativa. (Le tre leggi sono pura finzione, e nessuna tecnologia ancora creata ha la capacità di comprenderle o seguirle, e in effetti la maggior parte dei robot serve a scopi militari, che sono abbastanza contrari alla prima legge e spesso alla terza legge. "La gente pensa a quella di Asimov. leggi, ma sono stati istituiti per sottolineare come un semplice sistema etico non funziona. Se leggi i racconti, ognuno parla di un fallimento e sono totalmente impraticabili ", ha affermato la dott.ssa Joanna Bryson dell'Università di Bath.)

Robot moderni

Una macchina per chirurgia robotica laparoscopica

Robot mobile

I robot mobili hanno la capacità di muoversi nel loro ambiente e non sono fissati in una posizione fisica. Un esempio di robot mobile oggi di uso comune è il veicolo a guida automatica o veicolo a guida automatica (AGV). Un AGV è un robot mobile che segue marcatori o cavi nel pavimento o utilizza la visione o i laser. Gli AGV sono discussi più avanti in questo articolo.

I robot mobili si trovano anche negli ambienti industriali, militari e di sicurezza. Appaiono anche come prodotti di consumo, per l'intrattenimento o per eseguire determinate attività come l'aspirapolvere. I robot mobili sono al centro di una grande quantità di ricerche attuali e quasi tutte le principali università hanno uno o più laboratori che si concentrano sulla ricerca sui robot mobili.

I robot mobili vengono solitamente utilizzati in ambienti strettamente controllati come le linee di assemblaggio perché hanno difficoltà a rispondere a interferenze impreviste. Per questo motivo, la maggior parte degli umani incontra raramente i robot. Tuttavia, i robot domestici per la pulizia e la manutenzione sono sempre più comuni dentro e intorno alle case dei paesi sviluppati. I robot possono essere trovati anche in applicazioni militari .

Robot industriali (manipolazione)

Un robot pick and place in una fabbrica

I robot industriali di solito sono costituiti da un braccio articolato (manipolatore multi-collegato) e un effettore finale fissato a una superficie fissa. Uno dei tipi più comuni di effettore finale è un gruppo pinza .

L' Organizzazione internazionale per la standardizzazione fornisce una definizione di robot industriale manipolatore nella norma ISO 8373 :

"un manipolatore controllato automaticamente, riprogrammabile, multiuso, programmabile su tre o più assi, che può essere fisso o mobile per l'uso in applicazioni di automazione industriale."

Questa definizione è utilizzata dalla Federazione internazionale di robotica , dalla rete europea di ricerca sulla robotica (EURON) e da molti comitati nazionali per gli standard.

Robot di servizio

Più comunemente i robot industriali sono bracci robotici fissi e manipolatori utilizzati principalmente per la produzione e la distribuzione di merci. Il termine "robot di servizio" è meno definito. La Federazione Internazionale di Robotica ha proposto una definizione provvisoria: "Un robot di servizio è un robot che opera in modo semi- o completamente autonomo per eseguire servizi utili al benessere degli esseri umani e delle attrezzature, escluse le operazioni di produzione".

Robot educativi (interattivi)

I robot sono usati come assistenti educativi per gli insegnanti. Dagli anni '80, robot come le tartarughe sono stati utilizzati nelle scuole e programmati utilizzando il linguaggio Logo .

Esistono kit di robot come Lego Mindstorms , BIOLOID , OLLO di ROBOTIS o BotBrain Educational Robots che possono aiutare i bambini a conoscere matematica, fisica, programmazione ed elettronica. La robotica è stata introdotta anche nella vita degli studenti delle scuole elementari e superiori sotto forma di gare di robot con la società FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology). L'organizzazione è la base per le competizioni FIRST Robotics Competition , FIRST LEGO League , Junior FIRST LEGO League e FIRST Tech Challenge .

Ci sono stati anche robot come il computer didattico Leachim (1974). Leachim è stato un primo esempio di sintesi vocale utilizzando il metodo di sintesi Diphone . 2-XL (1976) era un gioco/giocattolo didattico a forma di robot basato sulla ramificazione tra tracce udibili su un registratore a 8 tracce , entrambi inventati da Michael J. Freeman . Successivamente, l'8 tracce è stato aggiornato alle cassette a nastro e poi al digitale.

Robot modulare

I robot modulari sono una nuova generazione di robot progettati per aumentare l'uso dei robot modularizzando la loro architettura. La funzionalità e l'efficacia di un robot modulare è più facile da aumentare rispetto ai robot convenzionali. Questi robot sono composti da un unico tipo di moduli identici, diversi tipi di moduli identici, o moduli di forma simile, che variano nelle dimensioni. La loro struttura architettonica consente l'iper-ridondanza per i robot modulari, poiché possono essere progettati con più di 8 gradi di libertà (DOF). La creazione della programmazione, della cinematica inversa e della dinamica per i robot modulari è più complessa rispetto ai robot tradizionali. I robot modulari possono essere composti da moduli a forma di L, moduli cubici e moduli a forma di U e H. La tecnologia ANAT, una prima tecnologia robotica modulare brevettata da Robotics Design Inc., consente la creazione di robot modulari da moduli a forma di U e H che si collegano in una catena e vengono utilizzati per formare sistemi di robot modulari eterogenei e omogenei. Questi "robot ANAT" possono essere progettati con "n" DOF poiché ogni modulo è un sistema robotico motorizzato completo che si piega relativamente ai moduli collegati prima e dopo di esso nella sua catena, e quindi un singolo modulo consente un grado di libertà. Più moduli sono collegati tra loro, più gradi di libertà avrà. I moduli a forma di L possono anche essere progettati in catena e devono diventare sempre più piccoli all'aumentare delle dimensioni della catena, poiché i carichi utili fissati all'estremità della catena sollecitano maggiormente i moduli più lontani dalla base. I moduli ANAT a forma di H non soffrono di questo problema, poiché il loro design consente a un robot modulare di distribuire la pressione e gli impatti in modo uniforme tra gli altri moduli collegati, e quindi la capacità di carico utile non diminuisce all'aumentare della lunghezza del braccio. I robot modulari possono essere riconfigurati manualmente o automaticamente per formare un robot diverso, che può eseguire applicazioni diverse. Poiché i robot modulari dello stesso tipo di architettura sono composti da moduli che compongono diversi robot modulari, un robot a braccio di serpente può combinarsi con un altro per formare un robot a braccio doppio o quadrato, oppure può dividersi in più robot mobili e i robot mobili possono dividersi in più piccoli o combinati con altri in uno più grande o diverso. Ciò consente a un singolo robot modulare la capacità di essere completamente specializzato in un singolo compito, nonché la capacità di essere specializzato per eseguire più compiti diversi.

La tecnologia robotica modulare viene attualmente applicata nei trasporti ibridi, nell'automazione industriale, nella pulizia e nella movimentazione dei condotti. Anche molti centri di ricerca e università hanno studiato questa tecnologia e hanno sviluppato prototipi.

Robot collaborativi

Un robot collaborativo o cobot è un robot in grado di interagire in modo sicuro ed efficace con i lavoratori umani durante l'esecuzione di semplici attività industriali. Tuttavia, gli end-effector e altre condizioni ambientali possono creare pericoli e, in quanto tali, le valutazioni dei rischi dovrebbero essere eseguite prima di utilizzare qualsiasi applicazione di controllo del movimento industriale.

I robot collaborativi più utilizzati oggi nelle industrie sono prodotti da Universal Robots in Danimarca.

Rethink Robotics, fondata da Rodney Brooks , in precedenza con iRobot, ha introdotto Baxter nel settembre 2012; come un robot industriale progettato per interagire in sicurezza con i lavoratori umani vicini ed essere programmabile per eseguire compiti semplici. I Baxter si fermano se rilevano un essere umano sulla via dei loro bracci robotici e hanno interruttori di spegnimento prominenti. Destinati alla vendita alle piccole imprese, sono promossi come l'analogo robotico del personal computer. A partire da maggio 2014, 190 aziende negli Stati Uniti hanno acquistato Baxters e vengono utilizzate commercialmente nel Regno Unito.

Robot nella società

TOPIO , un robot umanoide , ha giocato a ping pong alla Tokyo International Robot Exhibition (IREX) 2009

Circa la metà di tutti i robot del mondo si trova in Asia, il 32% in Europa e il 16% in Nord America, l'1% in Australasia e l'1% in Africa. Il 40% di tutti i robot del mondo si trova in Giappone, il che rende il Giappone il paese con il maggior numero di robot.

Autonomia e questioni etiche

Un androide , o un robot progettato per assomigliare a un essere umano, può sembrare confortante ad alcune persone e inquietante ad altre

Man mano che i robot sono diventati più avanzati e sofisticati, esperti e accademici hanno esplorato sempre più le domande su quale etica potrebbe governare il comportamento dei robot e se i robot potrebbero essere in grado di rivendicare qualsiasi tipo di diritto sociale, culturale, etico o legale. Un team scientifico ha affermato che è possibile che esista un cervello robotico entro il 2019. Altri prevedono scoperte nell'intelligenza dei robot entro il 2050. I recenti progressi hanno reso il comportamento robotico più sofisticato. L'impatto sociale dei robot intelligenti è oggetto di un film documentario del 2010 chiamato Plug & Pray .

Vernor Vinge ha suggerito che potrebbe arrivare un momento in cui computer e robot saranno più intelligenti degli umani. Lo chiama " la Singolarità ". Suggerisce che potrebbe essere in qualche modo o forse molto pericoloso per l'uomo. Questo è discusso da una filosofia chiamata singolaritarismo .

Nel 2009, gli esperti hanno partecipato a una conferenza ospitata dall'Associazione per l'avanzamento dell'intelligenza artificiale (AAAI) per discutere se computer e robot potrebbero essere in grado di acquisire una qualche autonomia e quanto queste abilità potrebbero rappresentare una minaccia o un pericolo. Hanno notato che alcuni robot hanno acquisito varie forme di semi-autonomia, inclusa la capacità di trovare da soli fonti di energia e la possibilità di scegliere autonomamente i bersagli da attaccare con le armi. Hanno anche notato che alcuni virus informatici possono eludere l'eliminazione e hanno raggiunto "l'intelligenza degli scarafaggi". Hanno notato che l'autoconsapevolezza come rappresentata nella fantascienza è probabilmente improbabile, ma che c'erano altri potenziali pericoli e insidie. Varie fonti di media e gruppi scientifici hanno notato tendenze separate in aree diverse che potrebbero insieme portare a maggiori funzionalità e autonomia robotiche e che pongono alcune preoccupazioni intrinseche. Nel 2015, i robot Nao alderen hanno dimostrato di avere una capacità di autoconsapevolezza. I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute AI e Reasoning Lab di New York hanno condotto un esperimento in cui un robot è diventato consapevole di se stesso e ha corretto la sua risposta a una domanda una volta che se ne è reso conto.

Robot militari

Alcuni esperti e accademici hanno messo in dubbio l'uso di robot per il combattimento militare, specialmente quando a tali robot vengono dati un certo grado di funzioni autonome. Ci sono anche preoccupazioni per la tecnologia che potrebbe consentire ad alcuni robot armati di essere controllati principalmente da altri robot. La US Navy ha finanziato un rapporto che indica che, man mano che i robot militari diventano più complessi, dovrebbe esserci maggiore attenzione alle implicazioni della loro capacità di prendere decisioni autonome. Un ricercatore afferma che i robot autonomi potrebbero essere più umani, poiché potrebbero prendere decisioni in modo più efficace. Tuttavia, altri esperti lo mettono in dubbio.

Un robot in particolare, l' EATR , ha suscitato preoccupazioni nell'opinione pubblica sulla sua fonte di carburante, poiché può continuamente rifornirsi utilizzando sostanze organiche. Sebbene il motore dell'EATR sia progettato per funzionare con biomassa e vegetazione specificatamente selezionate dai suoi sensori, che può trovare sui campi di battaglia o in altri ambienti locali, il progetto ha affermato che può essere utilizzato anche il grasso di pollo.

Manuel De Landa ha notato che i "missili intelligenti" e le bombe autonome dotate di percezione artificiale possono essere considerati robot, poiché prendono alcune delle loro decisioni in modo autonomo. Crede che questo rappresenti una tendenza importante e pericolosa in cui gli umani stanno affidando decisioni importanti alle macchine.

Rapporto con la disoccupazione

Per secoli, le persone hanno previsto che le macchine avrebbero reso obsoleti i lavoratori e aumentato la disoccupazione , anche se di solito si pensa che le cause della disoccupazione siano dovute alla politica sociale.

Un recente esempio di sostituzione umana riguarda la società tecnologica taiwanese Foxconn che, nel luglio 2011, ha annunciato un piano triennale per sostituire i lavoratori con più robot. Attualmente l'azienda utilizza diecimila robot, ma li aumenterà a un milione di robot in un periodo di tre anni.

Gli avvocati hanno ipotizzato che una maggiore prevalenza di robot sul posto di lavoro potrebbe portare alla necessità di migliorare le leggi sui licenziamenti.

Kevin J. Delaney ha affermato che "I robot stanno prendendo posti di lavoro umani. Ma Bill Gates crede che i governi dovrebbero tassare l'uso che ne fanno le aziende, come un modo per rallentare almeno temporaneamente la diffusione dell'automazione e per finanziare altri tipi di occupazione". La tassa sui robot aiuterebbe anche a pagare un salario di sussistenza garantito ai lavoratori sfollati.

La Banca Mondiale 's World Development Report 2019 mette fuori prove che dimostrano che, mentre spiazza automazione dei lavoratori, l'innovazione tecnologica crea più nuove industrie e posti di lavoro in equilibrio.

Usi contemporanei

Un robot multiuso funge da guida durante il giorno e da guardia di sicurezza di notte.

Al momento, esistono due tipi principali di robot, in base al loro utilizzo: robot autonomi generici e robot dedicati.

I robot possono essere classificati in base alla loro specificità di scopo. Un robot potrebbe essere progettato per svolgere un compito particolare in modo estremamente efficace o per una serie di compiti meno bene. Tutti i robot per loro natura possono essere riprogrammati per comportarsi in modo diverso, ma alcuni sono limitati dalla loro forma fisica. Ad esempio, un braccio robotico di fabbrica può eseguire lavori come tagliare, saldare, incollare o fungere da giostra, mentre un robot pick-and-place può popolare solo circuiti stampati.

Robot autonomi generici

I robot autonomi generici possono svolgere una varietà di funzioni in modo indipendente. I robot autonomi generici in genere possono navigare in modo indipendente in spazi noti, gestire le proprie esigenze di ricarica, interfacciarsi con porte e ascensori elettronici ed eseguire altre attività di base. Come i computer, i robot generici possono collegarsi a reti, software e accessori che ne aumentano l'utilità. Possono riconoscere persone o oggetti, parlare, fornire compagnia, monitorare la qualità ambientale, rispondere agli allarmi, raccogliere forniture ed eseguire altre attività utili. I robot generici possono svolgere una varietà di funzioni contemporaneamente o possono assumere ruoli diversi in momenti diversi della giornata. Alcuni di questi robot cercano di imitare gli esseri umani e possono anche assomigliare alle persone in apparenza; questo tipo di robot è chiamato robot umanoide. I robot umanoidi sono ancora in una fase molto limitata, poiché nessun robot umanoide può ancora navigare in una stanza in cui non è mai stato. Pertanto, i robot umanoidi sono davvero piuttosto limitati, nonostante i loro comportamenti intelligenti nella loro ben nota ambienti.

Robot di fabbrica

Produzione di automobili

Negli ultimi tre decenni, le fabbriche di automobili sono state dominate dai robot. Una tipica fabbrica contiene centinaia di robot industriali che lavorano su linee di produzione completamente automatizzate, con un robot ogni dieci lavoratori umani. In una linea di produzione automatizzata, il telaio di un veicolo su un nastro trasportatore viene saldato , incollato , verniciato e infine assemblato in una sequenza di stazioni robotiche.

Confezione

I robot industriali sono anche ampiamente utilizzati per la pallettizzazione e l'imballaggio di manufatti, ad esempio per prelevare rapidamente cartoni per bevande dall'estremità di un nastro trasportatore e inserirli in scatole o per caricare e scaricare centri di lavoro.

Elettronica

I circuiti stampati (PCB) prodotti in serie sono prodotti quasi esclusivamente da robot pick-and-place, in genere con manipolatori SCARA , che rimuovono minuscoli componenti elettronici da strisce o vassoi e li posizionano sui PCB con grande precisione. Tali robot possono posizionare centinaia di migliaia di componenti all'ora, superando di gran lunga un essere umano in termini di velocità, precisione e affidabilità.

Veicoli a guida automatica (AGV)

Un AGV intelligente deposita le merci senza bisogno di linee o beacon nell'area di lavoro.

I robot mobili, che seguono marcatori o cavi nel pavimento o utilizzano la visione o i laser, vengono utilizzati per trasportare merci intorno a grandi strutture, come magazzini, porti per container o ospedali.

I primi robot in stile AGV

Limitato a compiti che potevano essere definiti con precisione e dovevano essere eseguiti allo stesso modo ogni volta. Era richiesto pochissimo feedback o intelligenza e i robot avevano bisogno solo degli esterocettori (sensori) di base. I limiti di questi AGV sono che i loro percorsi non sono facilmente modificabili e non possono alterare i loro percorsi se gli ostacoli li bloccano. Se un AGV si guasta, potrebbe interrompere l'intera operazione.

Tecnologie AGV provvisorie

Sviluppato per implementare la triangolazione da beacon o griglie di codici a barre per la scansione sul pavimento o sul soffitto. Nella maggior parte delle fabbriche, i sistemi di triangolazione tendono a richiedere una manutenzione da moderata a elevata, come la pulizia quotidiana di tutti i beacon o codici a barre. Inoltre, se un pallet alto o un veicolo di grandi dimensioni blocca i fari o un codice a barre è danneggiato, gli AGV potrebbero andare persi. Spesso tali AGV sono progettati per essere utilizzati in ambienti privi di persone.

AGV intelligenti (i-AGV)

Come SmartLoader, SpeciMinder, ADAM, Tug Eskorta e MT 400 con Motivity sono progettati per spazi di lavoro a misura di persona. Navigano riconoscendo le caratteristiche naturali. Scanner 3D o altri mezzi di rilevamento dell'ambiente in due o tre dimensioni contribuiscono ad eliminare cumulativi errori in dead-reckoning calcoli posizione attuale del AGV. Alcuni AGV possono creare mappe del loro ambiente utilizzando laser a scansione con localizzazione e mappatura simultanee (SLAM) e utilizzare tali mappe per navigare in tempo reale con altri algoritmi di pianificazione del percorso e di prevenzione degli ostacoli. Sono in grado di operare in ambienti complessi ed eseguire attività non ripetitive e non sequenziali come il trasporto di fotomaschere in un laboratorio di semiconduttori, campioni negli ospedali e merci nei magazzini. Per le aree dinamiche, come i magazzini pieni di pallet, gli AGV richiedono strategie aggiuntive utilizzando sensori tridimensionali come telecamere a tempo di volo o stereovisione .

Attività sporche, pericolose, noiose o inaccessibili

Ci sono molti lavori che gli umani preferirebbero lasciare ai robot. Il lavoro può essere noioso, come la pulizia domestica o la marcatura di linee di campi sportivi , o pericoloso, come esplorare l'interno di un vulcano . Altri lavori sono fisicamente inaccessibili, come esplorare un altro pianeta , pulire l'interno di un lungo tubo o eseguire interventi di chirurgia laparoscopica .

Sonde spaziali

Quasi ogni sonda spaziale senza equipaggio mai lanciata era un robot. Alcuni sono stati lanciati negli anni '60 con abilità molto limitate, ma la loro capacità di volare e atterrare (nel caso di Luna 9 ) è un'indicazione del loro status di robot. Ciò include le sonde Voyager e le sonde Galileo, tra le altre.

Telerobot

Un tecnico del Corpo dei Marines degli Stati Uniti si prepara a utilizzare un telerobot per far esplodere un ordigno esplosivo improvvisato sepolto vicino a Camp Fallujah , in Iraq.

I robot teleoperati , o telerobot, sono dispositivi azionati a distanza da un operatore umano anziché seguire una sequenza predeterminata di movimenti, ma che hanno un comportamento semi-autonomo. Vengono utilizzati quando un essere umano non può essere presente sul posto per svolgere un lavoro perché pericoloso, lontano o inaccessibile. Il robot può trovarsi in un'altra stanza o in un altro paese, oppure può essere su una scala molto diversa dall'operatore. Ad esempio, un robot per chirurgia laparoscopica consente al chirurgo di lavorare all'interno di un paziente umano su una scala relativamente ridotta rispetto alla chirurgia a cielo aperto, riducendo notevolmente i tempi di recupero. Possono anche essere utilizzati per evitare di esporre i lavoratori a spazi pericolosi e ristretti come nella pulizia dei condotti . Quando si disattiva una bomba, l'operatore invia un piccolo robot per disattivarla. Diversi autori hanno utilizzato un dispositivo chiamato Longpen per firmare libri a distanza. Gli aerei robot teleoperati, come il Predator Unmanned Aerial Vehicle , sono sempre più utilizzati dai militari. Questi droni senza pilota possono cercare il terreno e sparare sui bersagli. Centinaia di robot, come iRobot 's PackBot e la Foster-Miller TALON vengono utilizzati in Iraq e in Afghanistan da parte del militare degli Stati Uniti per disinnescare bombe o ordigni esplosivi improvvisati (IED) in cosiddetta attività di bonifica di ordigni esplosivi (EOD).

Macchine automatiche per la raccolta della frutta

I robot vengono utilizzati per automatizzare la raccolta della frutta nei frutteti a un costo inferiore a quello dei raccoglitori umani.

Robot domestici

Il robot aspirapolvere domestico Roomba svolge un solo lavoro umile

I robot domestici sono semplici robot dedicati a un singolo compito di lavoro nell'uso domestico. Sono utilizzati in lavori semplici ma spesso sgraditi, come l' aspirapolvere , il lavaggio dei pavimenti e la falciatura del prato . Un esempio di robot domestico è Roomba .

Robot militari

I robot militari includono il robot SWORDS che è attualmente utilizzato nei combattimenti a terra. Può usare una varietà di armi e si discute sul dargli un certo grado di autonomia nelle situazioni di battaglia.

I veicoli aerei da combattimento senza pilota (UCAV), che sono una forma aggiornata di UAV , possono svolgere un'ampia varietà di missioni, incluso il combattimento. Gli UCAV sono stati progettati come i BAE Systems Mantis che avrebbero la capacità di volare da soli, di scegliere la propria rotta e il proprio obiettivo e di prendere la maggior parte delle decisioni da soli. Il BAE Taranis è un UCAV costruito dalla Gran Bretagna che può volare attraverso i continenti senza pilota e dispone di nuovi mezzi per evitare il rilevamento. Le prove di volo dovrebbero iniziare nel 2011.

L' AAAI ha approfondito questo argomento e il suo presidente ha commissionato uno studio per esaminare questo problema.

Alcuni hanno suggerito la necessità di costruire "l' intelligenza artificiale amichevole ", il che significa che i progressi che stanno già avvenendo con l'intelligenza artificiale dovrebbero includere anche uno sforzo per rendere l'intelligenza artificiale intrinsecamente amichevole e umana. Secondo quanto riferito, esistono già diverse misure di questo tipo, con paesi pesanti come il Giappone e la Corea del Sud che hanno iniziato a approvare regolamenti che richiedono che i robot siano dotati di sistemi di sicurezza e possibilmente serie di "leggi" simili alle Tre leggi della robotica di Asimov . Un rapporto ufficiale è stato pubblicato nel 2009 dal Robot Industry Policy Committee del governo giapponese. Funzionari e ricercatori cinesi hanno pubblicato un rapporto che suggerisce una serie di regole etiche e una serie di nuove linee guida legali denominate "Robot Legal Studies". È stata espressa una certa preoccupazione per la possibile presenza di robot che raccontano apparenti falsità.

Robot minerari

I robot minerari sono progettati per risolvere una serie di problemi attualmente affrontati dall'industria mineraria, tra cui la carenza di competenze, il miglioramento della produttività dovuto al calo dei gradi di minerale e il raggiungimento degli obiettivi ambientali. A causa della natura pericolosa dell'attività mineraria, in particolare dell'estrazione sotterranea , la prevalenza di robot autonomi, semi-autonomi e telecomandati è notevolmente aumentata negli ultimi tempi. Un certo numero di produttori di veicoli fornisce treni, camion e caricatori autonomi che caricheranno il materiale, lo trasporteranno nel sito della miniera a destinazione e lo scaricheranno senza richiedere l'intervento umano. Una delle più grandi società minerarie del mondo, Rio Tinto , ha recentemente ampliato la sua flotta di camion autonomi alla più grande del mondo, composta da 150 camion Komatsu autonomi , che operano nell'Australia occidentale . Allo stesso modo, BHP ha annunciato l'espansione della sua flotta di perforatrici autonome alle 21 perforatrici autonome Atlas Copco più grandi del mondo .

Le macchine di perforazione, longwall e spaccaroccia sono ora disponibili anche come robot autonomi. Il sistema di controllo dell'impianto di perforazione Atlas Copco può eseguire autonomamente un piano di perforazione su un impianto di perforazione , spostando l'impianto di perforazione in posizione utilizzando il GPS, impostando l'impianto di perforazione e perforando a profondità specificate. Allo stesso modo, il sistema Transmin Rocklogic può pianificare automaticamente un percorso per posizionare un demolitore in una destinazione selezionata. Questi sistemi migliorano notevolmente la sicurezza e l'efficienza delle operazioni minerarie.

Assistenza sanitaria

I robot nel settore sanitario hanno due funzioni principali. Quelli che aiutano un individuo, come chi soffre di una malattia come la sclerosi multipla, e quelli che aiutano i sistemi globali come farmacie e ospedali.

Domotica per anziani e disabili

L'AMICO Robot che si prende cura di te

I robot utilizzati nella domotica si sono evoluti nel tempo da semplici assistenti robotici di base, come Handy 1 , fino a robot semi-autonomi, come FRIEND, che possono assistere anziani e disabili con compiti comuni.

La popolazione sta invecchiando in molti paesi, in particolare in Giappone, il che significa che c'è un numero crescente di anziani di cui prendersi cura, ma un numero relativamente minore di giovani a cui prendersi cura di loro. Gli esseri umani sono i migliori assistenti, ma dove non sono disponibili, i robot vengono gradualmente introdotti.

FRIEND è un robot semi-autonomo progettato per supportare le persone disabili e anziane nelle loro attività quotidiane, come preparare e servire un pasto. AMICO rendono possibile per i pazienti che sono paraplegico , hanno malattie muscolari o gravi paralisi (a causa di ictus, ecc), per eseguire le attività senza l'aiuto di altre persone come terapeuti o personale infermieristico.

farmacie

Script Pro produce un robot progettato per aiutare le farmacie a riempire le prescrizioni che consistono in solidi orali o farmaci in forma di pillola. Il farmacista o il tecnico della farmacia inserisce le informazioni sulla prescrizione nel proprio sistema informativo. Il sistema, dopo aver determinato se il farmaco è o meno nel robot, invierà le informazioni al robot per il riempimento. Il robot ha 3 fiale di dimensioni diverse da riempire determinate dalla dimensione della pillola. Il tecnico, l'utente o il farmacista del robot determina la dimensione necessaria della fiala in base al tablet quando il robot è rifornito. Una volta riempita la fiala, viene portata su un nastro trasportatore che la consegna a un supporto che fa ruotare la fiala e attacca l'etichetta del paziente. Successivamente viene posizionato su un altro trasportatore che consegna la fiala del farmaco del paziente a una fessura etichettata con il nome del paziente su un LED di lettura. Il farmacista o il tecnico quindi controlla il contenuto della fiala per assicurarsi che sia il farmaco corretto per il paziente corretto, quindi sigilla le fiale e lo invia davanti per essere prelevato.

Robot RX di McKesson è un altro prodotto di robotica sanitaria che aiuta le farmacie a dispensare migliaia di farmaci ogni giorno con errori minimi o nulli. Il robot può essere largo dieci piedi e lungo trenta piedi e può contenere centinaia di diversi tipi di farmaci e migliaia di dosi. La farmacia risparmia molte risorse come i membri del personale che altrimenti non sarebbero disponibili in un settore con scarse risorse. Utilizza una testa elettromeccanica accoppiata a un sistema pneumatico per catturare ogni dose e consegnarla alla sua posizione di stoccaggio o dispensazione. La testa si muove lungo un unico asse mentre ruota di 180 gradi per tirare i farmaci. Durante questo processo utilizza la tecnologia del codice a barre per verificare che stia prelevando il farmaco corretto. Quindi consegna il farmaco a un contenitore specifico per il paziente su un nastro trasportatore. Una volta che il contenitore è stato riempito con tutti i farmaci di cui un particolare paziente ha bisogno e che il robot immagazzina, il contenitore viene quindi rilasciato e restituito sul nastro trasportatore a un tecnico in attesa di caricarlo in un carrello per la consegna al pavimento.

Robot di ricerca

Mentre la maggior parte dei robot oggi è installata in fabbriche o case, eseguendo lavori di manodopera o salvavita, molti nuovi tipi di robot vengono sviluppati nei laboratori di tutto il mondo. Gran parte della ricerca in robotica si concentra non su compiti industriali specifici, ma su indagini su nuovi tipi di robot, modi alternativi di pensare o progettare robot e nuovi modi per fabbricarli. Si prevede che questi nuovi tipi di robot saranno in grado di risolvere i problemi del mondo reale quando saranno finalmente realizzati.

Robot bionici e biomimetici

Un approccio alla progettazione di robot è basarli sugli animali. BionicKangaroo è stato progettato e realizzato studiando e applicando la fisiologia e i metodi di locomozione di un canguro.

Nanorobot

La nanorobotica è il campo tecnologico emergente della creazione di macchine o robot i cui componenti sono pari o vicini alla scala microscopica di un nanometro (10 -9 metri). Conosciuti anche come "nanobot" o "naniti", sarebbero costruiti da macchine molecolari . Finora, i ricercatori hanno prodotto principalmente solo parti di questi sistemi complessi, come cuscinetti, sensori e motori molecolari sintetici , ma sono stati realizzati anche robot funzionanti come i partecipanti al concorso Nanobot Robocup. I ricercatori sperano anche di essere in grado di creare interi robot piccoli come virus o batteri, in grado di svolgere compiti su piccola scala. Le possibili applicazioni includono la microchirurgia (a livello delle singole cellule ), la nebbia di utilità , la produzione, le armi e la pulizia. Alcune persone hanno suggerito che se ci fossero nanobot in grado di riprodursi, la terra si trasformerebbe in " polvere grigia ", mentre altri sostengono che questo ipotetico risultato non ha senso.

Robot riconfigurabili

Alcuni ricercatori hanno studiato la possibilità di creare robot in grado di alterare la loro forma fisica per adattarsi a un compito particolare, come l'immaginario T-1000 . Tuttavia, i robot reali non sono affatto così sofisticati e sono costituiti principalmente da un piccolo numero di unità a forma di cubo, che possono muoversi rispetto ai loro vicini. Sono stati progettati algoritmi nel caso in cui tali robot diventino realtà.

Operatori di laboratorio robotizzati e mobili

Nel luglio 2020 gli scienziati hanno segnalato lo sviluppo di un robot chimico mobile e hanno dimostrato che può aiutare nelle ricerche sperimentali. Secondo gli scienziati, la loro strategia era automatizzare il ricercatore piuttosto che gli strumenti, liberando tempo per i ricercatori umani per pensare in modo creativo, e identificare miscele di fotocatalizzatori per la produzione di idrogeno dall'acqua che erano sei volte più attive delle formulazioni iniziali. Il robot modulare può azionare strumenti di laboratorio, lavorare quasi 24 ore su 24 e prendere autonomamente decisioni sulle sue prossime azioni in base ai risultati sperimentali.

Robot dal corpo morbido

I robot con corpi in silicone e attuatori flessibili ( muscoli d'aria , polimeri elettroattivi e ferrofluidi ) hanno un aspetto e una sensazione diversi dai robot con scheletri rigidi e possono avere comportamenti diversi. I robot morbidi, flessibili (e talvolta anche morbidi) sono spesso progettati per imitare la biomeccanica degli animali e di altre cose presenti in natura, il che sta portando a nuove applicazioni in medicina, assistenza, ricerca e soccorso, manipolazione e produzione di alimenti ed esplorazione scientifica .

Robot dello sciame

Ispirati da colonie di insetti come formiche e api , i ricercatori stanno modellando il comportamento di sciami di migliaia di minuscoli robot che insieme svolgono un compito utile, come trovare qualcosa di nascosto, pulire o spiare. Ogni robot è abbastanza semplice, ma il comportamento emergente dello sciame è più complesso. L'intero set di robot può essere considerato come un unico sistema distribuito, allo stesso modo una colonia di formiche può essere considerata un superorganismo , che esibisce l' intelligenza dello sciame . Gli sciami più grandi finora creati includono lo sciame iRobot, il progetto SRI/MobileRobots CentiBots e lo sciame Open-source Micro-robotic Project, che vengono utilizzati per ricercare comportamenti collettivi. Gli sciami sono anche più resistenti al fallimento. Mentre un grande robot può fallire e rovinare una missione, uno sciame può continuare anche se diversi robot falliscono. Questo potrebbe renderli attraenti per le missioni di esplorazione spaziale, dove il fallimento è normalmente estremamente costoso.

Robot con interfaccia aptica

La robotica trova applicazione anche nella progettazione di interfacce di realtà virtuale . I robot specializzati sono ampiamente utilizzati nella comunità di ricerca aptica . Questi robot, chiamati "interfacce aptiche", consentono l'interazione dell'utente abilitata al tocco con ambienti reali e virtuali. Le forze robotiche consentono di simulare le proprietà meccaniche di oggetti "virtuali", che gli utenti possono sperimentare attraverso il senso del tatto .

Arte contemporanea e scultura

I robot sono utilizzati da artisti contemporanei per creare opere che includono l'automazione meccanica. Esistono molti rami dell'arte robotica, uno dei quali è l' arte dell'installazione robotica , un tipo di arte dell'installazione programmata per rispondere alle interazioni dello spettatore, tramite computer, sensori e attuatori. Il comportamento futuro di tali installazioni può quindi essere alterato dall'input dell'artista o del partecipante, il che differenzia queste opere d'arte da altri tipi di arte cinetica .

Le Grand Palais di Parigi ha organizzato una mostra "Artists & Robots", con opere d'arte create da più di quaranta artisti con l'aiuto di robot nel 2018.

Robot nella cultura popolare

Robot giocattolo in mostra al Museo del Objeto del Objeto di Città del Messico.

Letteratura

Personaggi robotici, androidi (uomini/donne artificiali) o ginoidi (donne artificiali) e cyborg (anche " uomini/donne bionici ", o umani con significativi miglioramenti meccanici) sono diventati un caposaldo della fantascienza.

Il primo riferimento nella letteratura occidentale ai servi meccanici appare nell'Iliade di Omero . Nel Libro XVIII, Efesto , dio del fuoco, crea una nuova armatura per l'eroe Achille, assistito da robot. Secondo la traduzione di Rieu , "Ancelle d'oro si affrettarono ad aiutare il loro padrone. Sembravano donne vere e non solo potevano parlare e usare le loro membra, ma erano dotate di intelligenza e addestrate nel lavoro manuale dagli dei immortali". Le parole "robot" o "androide" non sono usate per descriverli, ma sono comunque dispositivi meccanici dall'aspetto umano. "Il primo uso della parola Robot è stato nell'opera teatrale di Karel Čapek RUR (Rossum's Universal Robots) (scritta nel 1920)". Lo scrittore Karel Čapek è nato in Cecoslovacchia (Repubblica Ceca).

Forse l'autore più prolifico del ventesimo secolo è stato Isaac Asimov (1920-1992) che ha pubblicato oltre cinquecento libri. Asimov è probabilmente ricordato soprattutto per le sue storie di fantascienza e in particolare per quelle sui robot, in cui ha posto i robot e la loro interazione con la società al centro di molte delle sue opere. Asimov considerò attentamente il problema dell'insieme ideale di istruzioni che i robot potrebbero essere dati per ridurre il rischio per gli esseri umani, e arrivò alle sue Tre leggi della robotica : un robot non può ferire un essere umano o, attraverso l'inazione, consentire a un essere umano di venire danneggiare; un robot deve obbedire agli ordini impartitigli da esseri umani, tranne quando tali ordini sarebbero in conflitto con la Prima Legge; e un robot deve proteggere la propria esistenza fintanto che tale protezione non è in conflitto con la Prima o la Seconda Legge. Questi sono stati introdotti nel suo racconto del 1942 "Runaround", anche se prefigurato in alcune storie precedenti. Successivamente, Asimov aggiunse la Legge Zero: "Un robot non può danneggiare l'umanità o, per inazione, consentire all'umanità di subire danni"; il resto delle leggi viene modificato in sequenza per riconoscerlo.

Secondo l' Oxford English Dictionary, il primo passaggio del racconto di Asimov " Bugiardo! " (1941) che menziona la Prima Legge è il primo uso registrato della parola robotica . Asimov inizialmente non ne era consapevole; presumeva che la parola esistesse già per analogia con la meccanica, l' idraulica e altri termini simili che denotavano rami della conoscenza applicata.

Film

I robot appaiono in molti film. La maggior parte dei robot nel cinema sono immaginari. Due dei più famosi sono R2-D2 e C-3PO del franchise di Star Wars .

Robot del sesso

Il concetto di robot sessuali umanoidi ha attirato l'attenzione del pubblico e ha suscitato un dibattito sui loro presunti benefici e sui potenziali effetti sulla società. Gli oppositori sostengono che l'introduzione di tali dispositivi sarebbe socialmente dannosa e umiliante per donne e bambini, mentre i sostenitori citano i loro potenziali benefici terapeutici, in particolare nell'aiutare le persone con demenza o depressione .

Problemi descritti nella cultura popolare

Film italiano L'uomo meccanico (1921), il primo film ad aver mostrato una battaglia tra robot.

I timori e le preoccupazioni sui robot sono stati ripetutamente espressi in un'ampia gamma di libri e film. Un tema comune è lo sviluppo di una razza superiore di robot consapevoli e altamente intelligenti, motivati ​​a conquistare o distruggere la razza umana. Frankenstein (1818), spesso chiamato il primo romanzo di fantascienza, è diventato sinonimo del tema di un robot o di un androide che avanza oltre il suo creatore.

Altri lavori con temi simili includono The Mechanical Man , The Terminator , Runaway , RoboCop , i Replicatori in Stargate , i Cylon in Battlestar Galactica , i Cybermen e Daleks in Doctor Who , The Matrix , Enthiran and I, Robot . Alcuni robot immaginari sono programmati per uccidere e distruggere; altri acquisiscono intelligenza e abilità sovrumane aggiornando il proprio software e hardware. Esempi di media popolari in cui il robot diventa malvagio sono 2001: Odissea nello spazio , Pianeta rosso e Enthiran .

Il gioco del 2017 Horizon Zero Dawn esplora i temi della robotica nella guerra, l' etica dei robot e il problema del controllo dell'IA , nonché l'impatto positivo o negativo che tali tecnologie potrebbero avere sull'ambiente.

Un altro tema comune è la reazione, a volte chiamata la " valle misteriosa ", di disagio e persino di repulsione alla vista di robot che imitano troppo da vicino gli umani.

Più di recente, le rappresentazioni fittizie di robot artificialmente intelligenti in film come AI Artificial Intelligence ed Ex Machina e l'adattamento televisivo del 2016 di Westworld hanno suscitato la simpatia del pubblico per i robot stessi.

Guarda anche

Concetti specifici di robotica

Metodi e categorie di robotica

Robot e dispositivi specifici

Altri articoli correlati

Riferimenti

Ulteriori letture

link esterno