Robotica este proiectarea, construcția, operarea și utilizarea roboților. Dar această definiție este destul de neinspirată. Ce este un robot? Ce poți face cu roboții? Și cum poți să-ți construiești propriul?

acest articol vă va arăta:

• cum puteți începe cu robotica
• unde puteți găsi idei, tutoriale și consumabile
• cum puteți deveni un participant activ în comunitatea de robotică.

o scurtă istorie a roboților

cuvântul „robot” a fost inventat în 1920 de Josef Capek. Fratele său, Karel, a folosit termenul pentru a se referi la un umanoid fictiv în piesa din 1920 R. U. R.

roboții sunt mașini care pot efectua acțiuni (sau serii de acțiuni) automat. Termenul cuprinde o gamă largă de dispozitive, dar, în general, acestea pot:

• controlați acțiunile lor
• primiți feedback senzorial
• informații despre proces.

roboții sunt programabili. Acestea pot fi ghidate cu dispozitive de control care sunt externe sau încorporate în robotul însuși. Un robot poate fi complet autonom sau poate fi complet subordonat mecanismului său de control.

de-a lungul timpului, roboții au devenit din ce în ce mai complexi. Roboții de astăzi sunt însărcinați cu locuri de muncă care au fost efectuate odată de oameni, dar acum sunt considerate excesiv de repetitive, periculoase sau care apar în medii care ar fi ostile oamenilor, cum ar fi spațiul cosmic sau pe fundul mării.

Ce Pot Face Roboții?

există multe aplicații pentru roboți și nu toate sunt complexe — unele sunt pur și simplu jucării pentru copii mici. Iată doar câteva exemple ale sarcinilor pe care le îndeplinesc:

• lucrați în medii extreme: zonele de război sau nucleare, zonele submarine și spațiul cosmic sunt prea periculoase pentru ca oamenii să lucreze. Roboții pot îndeplini multe sarcini periculoase. De exemplu, dronele permit recunoașterea în zonele ocupate de inamici în timp de război, curiozitatea este în afara explorării planetei Marte, iar Wally se târăște pe podea sau pe ocean.
• ajutor în jurul casei: Aparatele de uz casnic robotizate, cum ar fi mopurile și aspiratoarele, efectuează lucrări în numele proprietarilor lor.
• controlul mașinilor autonome: mașinile autonome au fost prototipate încă din anii 1920, dar cel mai cunoscut facilitator al cercetării moderne a mașinilor autonome este probabil Google. Vehiculele care se conduc singure devin mai inteligente și, deși nu au devenit obișnuite, unele au luat deja drumurile.
• Citește și învață: cercetătorii de la Universitatea din Oxford au creat-o pe Marge, un robot „alfabetizat” care poate citi ziarul și se poate învăța fapte. „Inteligența” lui Marge este derivată din software-ul ei, iar cercetătorii responsabili de ea încearcă să o învețe abilitățile de raționament găsite la oameni.
• asistarea persoanelor cu afecțiuni sau deficiențe de sănătate: roboții îi pot ajuta pe cei cu dizabilități fizice să îndeplinească sarcinile de zi cu zi. De exemplu, scaunele cu rotile au evoluat în mașini multifuncționale motorizate; de exemplu, pot ajuta utilizatorii cu o utilizare limitată a brațelor să deschidă ușa frigiderului și să recupereze o masă. Elemente precum brațele și picioarele protetice au trecut, de asemenea, de la a fi simple dispozitive asemănătoare cu peg la membre „inteligente” capabile să comunice cu creierul uman.

companii de Robotică

puteți obține o idee bună pentru viitorul roboticii analizând ceea ce fac companiile de robotică astăzi.

Robotics Business Review, o sursă online de știri și informații despre robotică, publică RBR50. Este o listă cu cele mai remarcabile companii din industria roboticii. Companiile de pe această listă au fost selectate pe baza inovațiilor lor, a aplicațiilor inovatoare și a succesului și potențialului comercial. Ei abordează probleme în domeniul sănătății, logisticii și aviației.

unele dintre cele mai cunoscute companii de pe RBR50 includ:

• Honda Robotics
• alfabetul Google
• Intel
• LEGO a/S.

Noțiuni de bază cu roboți

nu toți roboții sunt mașini extrem de complexe. Unele pot fi destul de simple, cum ar fi această jucărie introductivă de robotică pentru copii. Cerul este limita atunci când vine vorba de proiecte elementare de robotică, așa că iată câteva resurse pe care le puteți consulta pentru idei:

• primul tău Robot: Instructables oferă o listă de 15 proiecte de robotică ușoară pe care să le încerci, inclusiv un Virbobot de gândac Solar și un robot de curse.
• cum să construiești un Robot simplu: acest tutorial RobotShop te învață cum să faci un robot personalizat în doar zece pași.
• realizarea de roboți simpli: explorați Robotica de ultimă oră cu lucruri de zi cu zi: această carte introductivă a lui Kathy Ceceri este scrisă într-un limbaj pe care non-inginerii îl vor înțelege. Vă învață cum să construiți roboți simpli folosind materiale pe care probabil le dețineți deja.
• cum să construiești un Robot de 10 dolari: rețeaua africană de robotică a lansat o provocare în 2012: proiectarea unui robot care costă 10 dolari sau mai puțin pentru a construi. Nu toate sunt super simple, dar aceste proiecte sunt un mod ieftin de a începe.

Materiale de aprovizionare

odată ce aveți ideile, poate fi necesar să achiziționați materiale suplimentare, cum ar fi componente electronice și microcontrolere. Le puteți obține la magazinele locale de hardware, hobby sau electronice sau le puteți comanda online de la comercianți cu amănuntul precum Amazon, Maker Shed, Parallax și Robot Shop.

proiectarea și construcția roboților

nu există un standard stabilit pentru modul în care ar trebui să arate roboții, deci cerul este limita atunci când vine vorba de proiectare. Proiectele de roboți pot varia de la ultra-funcționale (cum ar fi cele utilizate pe liniile de fabricație a automobilelor) până la mașini elegante, care sunt cât se poate de plăcute din punct de vedere estetic, fără a sacrifica funcția (cum ar fi linia de aspiratoare iRobot).

când proiectați robotul, va trebui să identificați:

• scopul robotului dvs.
• cerințele pentru robotul dvs. (cum ar fi dimensiunea, forma, sursa de energie și așa mai departe).

pentru un tratament aprofundat cu privire la modul de proiectare a celui mai bun robot pentru nevoile dvs., consultați procesul de proiectare a roboticii.

parametrii pe care îi identificați vor avea un impact asupra designului final al robotului dvs. după ce a fost construit.

controlul roboților

controlul este unul dintre cele mai mari lucruri prin care va trebui să lucrați atunci când proiectați și construiți un robot.

există multe modalități de a controla roboții, fiecare oferind robotului însuși un grad diferit de autonomie:

• la un capăt al spectrului, puteți menține controlul complet al robotului, permițându-i să se miște numai atunci când i se oferă instrucțiuni explicite (cum ar fi cu o telecomandă).
• la celălalt capăt, puteți programa robotul să decidă singur care vor fi următoarele mișcări pe baza intrărilor senzoriale (cum ar fi lumina sau sunetul) pe care le primește.

de asemenea, puteți găsi un echilibru între ambele abordări.

telecomenzi și Radio

conectarea unui controler extern la un robot este cel mai simplu mod de a începe. Folosind controlerul, veți emite instrucțiuni robotului, care va răspunde apoi la comenzile dvs. Un robot controlat în acest mod are de obicei puțină sau deloc inteligență.

pentru a face acest pas mai departe, puteți trece de la un control legat la unul wireless, ceea ce reduce necesitatea unei conexiuni fizice între persoana care controlează robotul și robotul însuși. Astfel de implementări implică de obicei emițătoare și receptoare în infraroșu, ceea ce necesită o linie de vedere între cele două.

cu toate acestea, dacă nu doriți aceste tipuri de limitări, puteți utiliza alte metode de comunicare, cum ar fi unități de control de la distanță (R/C) sau Bluetooth. Acesta din urmă oferă și comunicare bidirecțională.

resurse

• manualul robotului de Control cu fir Instructable
• RobotShop vinde o selecție de telecomenzi fără fir
• societatea roboților oferă un tutorial despre construirea roboților controlați la distanță
• Trossen Robotics are o selecție de kituri de control robot.

programarea robotului

prin includerea unui microcontroler și a unui controler motor în robot, puteți programa robotul să îndeplinească sarcini specifice.

gândiți-vă la un microcontroler ca la un mic computer capabil să citească și să execute un program. Controlerul motorului acționează ca intermediar între microcontroler și robot, deoarece acesta din urmă nu este capabil să furnizeze suficientă putere motoarelor robotului.

programându-vă robotul, puteți construi mașini din ce în ce mai autonome. Controlul autonom poate fi pre-programat pentru a nu accepta feedback senzorial, feedback senzorial limitat sau feedback senzorial complex.

resurse

• învață să programezi cu linia de produse Lego Mindstorms.
• Raspberry Pi este un computer mic, accesibil, pe care îl puteți utiliza cu roboții. Este foarte popular și, prin urmare, ușor de a găsi tot felul de tutoriale utile. Producătorii Raspberry Pi au, de asemenea, un curriculum solid, care este un loc minunat pentru a începe.
• Robocode este un joc de programare unde puteți învăța să programați roboți în Java sau folosind.NET framework.
• Toptal un tutorial introductiv de programare Robot are o mulțime de sfaturi utile.

pentru tineri (și tineri la inimă)

există o mulțime de roboți destinate copiilor. Sunt produse excelente și pentru adulții care caută o introducere blândă în roboți:

• Engino: Engino produce kituri modulare de construcție care încorporează componente ale roboților; vă puteți gândi la articolele sale ca la o încrucișare între robotică, LEGO, și k ‘ Nex.
• LEGO: compania oferă multe produse în arena roboticii. Pe lângă linia Mindstorms stabilită, LEGO își lansează Programul Boost, conceput pentru a preda programarea copiilor și robotica de bază.
• Ozobot: Roboți de buzunar concepuți pentru a preda robotica copiilor cu vârste cuprinse între 6 și 14 ani.
• Robotis: Un producător de roboți și truse de roboți de la pasionați și profesioniști STEM. Au mai multe linii de roboți; unele sunt potrivite pentru copii de până la cinci ani, în timp ce seria Bioloid este cel mai frecvent utilizat kit pentru competițiile de robotică.

conferințe, întâlniri și expoziții comerciale

în timp ce robotica poate fi o activitate solo, nu trebuie să fie. Conferințele și expozițiile comerciale sunt modalități excelente de a vă întâlni cu pasionați, cercetători și alți entuziaști cu aceeași idee. Sunt, de asemenea, modalități excelente de a obține informații despre inovații:

• Robots for Roboticiists menține un calendar al tuturor conferințelor și evenimentelor de robotică viitoare, deși majoritatea evenimentelor se adresează unui public academic sau profesional
• pentru a întâlni pasionați și entuziaști din apropierea dvs., consultați listele de pe Meetup, Eventbrite sau Facebook
• de asemenea, vă puteți alătura unui club local.

competiții

dacă doriți să vă încercați mâna la competiții de robotică, puteți introduce creațiile dvs. la RoboCup, SparkFun ‘ s Autonomous Vehicle Competition, RoboGames sau SRS Robothon.

Întrebări Frecvente despre robotică pentru studenți