robotika je návrh, konstrukce, provoz a použití robotů. Ale tato definice je poněkud neinspirující. Co je to robot? Co můžete dělat s roboty? A jak si můžete vytvořit svůj vlastní?

tento článek vám ukáže:

• jak můžete začít s robotikou
• kde najdete nápady, návody a zásoby
• jak se můžete stát aktivním účastníkem robotické komunity.

Stručná historie robotů

slovo „robot“ vytvořil v roce 1920 Josef Čapek. Jeho bratr Karel použil tento termín k označení fiktivního humanoida ve hře R .U. R. z roku 1920.

roboti jsou stroje, které mohou provádět akce (nebo série akcí) automaticky. Termín zahrnuje širokou škálu zařízení, ale obecně mohou:

• řídit jejich akce
• přijímat smyslovou zpětnou vazbu
• informace o procesu.

roboti jsou typicky programovatelní. Mohou být vedeny pomocí řídicích zařízení, která jsou externí nebo vložená do samotného robota. Robot může být plně autonomní, nebo může být zcela podřízen svému řídícímu mechanismu.

postupem času se roboti stávají stále složitějšími. Dnešní roboti mají za úkol úkoly, které kdysi prováděli lidé, ale nyní jsou považováni za příliš opakující se, nebezpečné nebo se vyskytují v prostředích, která by byla nepřátelská vůči lidem, jako je vesmír nebo na mořských lůžkách.

Co Mohou Roboti Dělat?

existuje mnoho aplikací pro roboty a ne všechny jsou složité-některé jsou prostě hračky pro batolata. Zde je jen několik příkladů úkolů, které provádějí:

• práce v extrémních prostředích: válečné nebo jaderné zóny, podmořské oblasti a vesmír jsou pro lidi příliš nebezpečné. Roboti mohou provádět mnoho nebezpečných úkolů. Například drony umožňují průzkum v oblastech okupovaných nepřáteli v době války, zvědavost je mimo zkoumání Marsu a Wally se plazí po podlaze nebo oceánu.
• pomoc v domácnosti: Robotické domácí spotřebiče, jako jsou mopy a vysavače, vykonávají práci jménem svých majitelů.
• ovládání autonomních automobilů: autonomní automobily byly prototypovány od dvacátých let, ale nejznámějším zprostředkovatelem moderního výzkumu aut s vlastním pohonem je pravděpodobně Google. Vozidla, která jezdí sama, jsou stále chytřejší, a i když se nestala hlavním proudem, některá se již vydala na silnice.
• číst a učit se: vědci z Oxfordské univerzity vytvořili Marge, „gramotného“ robota, který dokáže číst noviny a učit se fakta. Margeina „inteligence“ je odvozena z jejího softwaru, a vědci odpovědní za ni se ji pokoušejí naučit rozumovým dovednostem nalezeným u lidí.
• pomáhat lidem se zdravotním stavem nebo postižením: roboti mohou pomoci osobám s tělesným postižením provádět každodenní úkoly. Například, invalidní vozíky se vyvinuly v motorizované víceúčelové stroje; například, mohou pomoci uživatelům s omezeným použitím jejich paží otevřít dveře chladničky a získat jídlo. Položky, jako jsou protetické paže a nohy, také přešly z jednoduchých kolíkových zařízení na „chytré“ končetiny schopné komunikovat s lidským mozkem.

robotické společnosti

můžete získat dobrý nápad pro budoucnost robotiky tím, že se podíváte na to, co robotické společnosti dnes dělají.

Robotics Business Review, přední online zdroj robotických zpráv a informací, vydává rbr50. Je to seznam nejpozoruhodnějších společností v robotickém průmyslu. Společnosti na tomto seznamu byly vybrány na základě jejich inovací, průkopnické aplikace, a komerční úspěch a potenciál. Řeší problémy ve zdravotnictví, logistice a letectví.

některé z více známých společností na RBR50 patří:

• Honda Robotics
• Abeceda Google
• Intel
• LEGO a / s

Začínáme s roboty

ne všichni roboti jsou vysoce složité stroje. Některé mohou být docela jednoduché, jako je tato úvodní robotická hračka pro děti. Obloha je limit, pokud jde o elementární robotické projekty, takže zde jsou některé zdroje, které můžete konzultovat s nápady:

• váš první Robot: Instructables nabízí seznam 15 jednoduchých robotických projektů, které můžete vyzkoušet, včetně solárního švába Virbobota a robotického závodníka.
• Jak postavit jednoduchého robota: tento tutoriál RobotShop vás naučí, jak vytvořit vlastního robota v pouhých deseti krocích.
• výroba jednoduchých robotů: Prozkoumejte špičkovou robotiku s každodenními věcmi: tato úvodní kniha Kathy Ceceri je napsána v jazyce, kterému neinženýři rozumějí. Naučí vás, jak stavět jednoduché roboty pomocí materiálů, které již pravděpodobně vlastníte.
• Jak postavit robota 10$: Africká robotická síť vydala výzvu v roce 2012: navrhnout robota, který stojí 10 $nebo méně. Ne všechny jsou super jednoduché, ale tyto projekty jsou levným způsobem, jak začít.

Sourcing Materials

jakmile budete mít nápady, možná budete muset zakoupit další materiály, jako jsou elektronické komponenty a mikrokontroléry. Můžete je získat v místním obchodě s hardwarem, hobby nebo elektronikou, nebo si je můžete objednat online od maloobchodníků, jako je Amazon, Maker Shed, Parallax a Robot Shop.

design a konstrukce robotů

není stanoven standard pro to, jak by roboti měli vypadat, takže obloha je limit, pokud jde o design. Návrhy robotů se mohou pohybovat od ultrafunkčních (jako jsou ty, které se používají na výrobních linkách automobilů) až po elegantní stroje, které jsou co nejvíce esteticky příjemné bez obětování funkce (jako je řada vysavačů iRobot).

při navrhování robota budete muset identifikovat:

• účel vašeho robota
• požadavky na vašeho robota (například velikost ,tvar, zdroj energie atd.).

podrobné informace o tom, jak navrhnout nejlepšího robota pro vaše potřeby, Viz proces návrhu robotiky.

parametry, které určíte, ovlivní konečný návrh vašeho robota poté, co byl zkonstruován.

ovládání robotů

ovládání je jednou z největších věcí, které budete muset při navrhování a stavbě robota zpracovat.

existuje mnoho způsobů ovládání robotů, z nichž každý nabízí samotnému robotu jiný stupeň autonomie:

• na jednom konci spektra můžete udržovat plnou kontrolu nad robotem tím, že mu umožníte pohybovat se pouze tehdy, když dostanete výslovné pokyny (například pomocí dálkového ovladače).
• na druhém konci můžete naprogramovat robota, aby sám rozhodl, jaké jeho další pohyby budou založeny na smyslovém vstupu (jako je světlo nebo zvuk), který obdrží.

můžete také najít rovnováhu mezi oběma přístupy.

dálkové a rádiové ovládání

připojení externího ovladače k robotu je nejjednodušší způsob, jak začít. Pomocí ovladače vydáte robotovi pokyny, které pak budou reagovat na vaše příkazy. Robot ovládaný tímto způsobem má obvykle malou nebo žádnou inteligenci.

Chcete-li to udělat o krok dále, můžete přepnout z uvázaného řízení na bezdrátové, což snižuje potřebu fyzického spojení mezi osobou ovládající robota a samotným robotem. Takové implementace obvykle zahrnují infračervené vysílače a přijímače, což vyžaduje přímou viditelnost mezi nimi.

pokud však nechcete tyto druhy omezení, můžete využít jiné způsoby komunikace, jako jsou jednotky dálkového ovládání (R/C) nebo Bluetooth. Ten také nabízí obousměrnou komunikaci.

zdroje

• Instructable ‚ s Wired Control Robot Manual
• RobotShop prodává výběr bezdrátových dálkových ovladačů
• společnost robotů nabízí návod na budování dálkově ovládaných robotů
• Trossen Robotics má výběr řídicích sad robotů.

programování robota

zahrnutím mikrokontroléru a regulátoru motoru do robota můžete naprogramovat robota tak, aby vykonával specifické úkoly.

myslete na mikrokontrolér jako na malý počítač schopný číst a provádět program. Regulátor motoru funguje jako prostředník mezi mikrokontrolérem a robotem, protože ten není schopen poskytnout dostatečný výkon motorům robota.

naprogramováním robota můžete vytvářet stále autonomnější stroje. Autonomní řízení může být předprogramováno tak, aby nepřijímalo žádnou smyslovou zpětnou vazbu, omezenou smyslovou zpětnou vazbu nebo komplexní smyslovou zpětnou vazbu.

zdroje

• Naučte se programovat s řadou produktů LEGO Mindstorms.
• Raspberry Pi je malý, cenově dostupný počítač, který můžete použít se svými roboty. Je velmi populární, a proto snadno najít všechny druhy užitečných výukových programů. Tvůrci Raspberry Pi mají také solidní osnovy, které jsou skvělým místem pro začátek.
• Robocode je programovací hra, kde se můžete naučit programovat roboty v Javě nebo pomocí. NET framework.
• Toptal je úvodní Robot programování Tutorial má spoustu užitečných tipů.

pro mladé (a mladé v srdci)

existuje spousta robotů zaměřených na děti. Jsou to vynikající produkty pro dospělé, kteří hledají jemný úvod do robotů, také:

• Engino: Engino vyrábí modulární stavebnice, které obsahují komponenty robotů; jeho položky můžete považovat za kříženec mezi robotikou, LEGO a k ‚ NEX.
• LEGO: společnost nabízí mnoho produktů v robotické aréně. Kromě zavedené řady Mindstorms, LEGO zahajuje svůj program Boost, určený k výuce programování dětí a základní robotiky.
• Ozobot: kapesní roboty určené k výuce robotiky pro děti ve věku 6-14 let.
• Robotis: Výrobce robotů a robotických souprav od fandů a profesionálů STEM. Mají několik řad robotů; některé jsou vhodné pro děti ve věku pěti let, zatímco série Bioloid je nejčastěji používanou sadou pro robotické soutěže.

konference, setkání a veletrhy

zatímco robotika může být sólovou činností, nemusí to být. Konference a veletrhy jsou skvělé způsoby, jak se setkat s podobně smýšlejícími fandy, vědci, a další nadšenci. Jsou to také skvělé způsoby, jak získat informace o inovacích:

• Roboti pro robotiky udržuje kalendář všech nadcházejících konferencí a akcí robotiky, ačkoli většina akcí je zaměřena na akademické nebo profesionální publikum
• Chcete-li se setkat s fandy a nadšenci ve vašem okolí, podívejte se na výpisy na Meetup, Eventbrite nebo Facebook
• můžete se také připojit k místnímu klubu.

soutěže

pokud si chcete vyzkoušet robotické soutěže, můžete zadat své výtvory do Robocupu, soutěže autonomních vozidel SparkFun, RoboGames nebo SRS Robothon.

Časté dotazy týkající se robotiky pro studenty