Robotyka to projektowanie, budowa, działanie i wykorzystanie robotów. Ale ta definicja jest raczej mało inspirująca. Co to jest robot? Co można zrobić z robotami? A jak można zbudować własny?

Ten artykuł pokaże Ci:

• jak zacząć pracę z robotyką
• gdzie znajdziesz pomysły, samouczki i materiały eksploatacyjne
• jak możesz stać się aktywnym uczestnikiem społeczności robotyki.

Krótka historia robotów

słowo „robot” zostało ukute w 1920 roku przez Josefa Capka. Jego brat, Karel, użył tego terminu w odniesieniu do fikcyjnego humanoida w sztuce R. U. R z 1920 roku .

roboty to maszyny, które mogą automatycznie wykonywać akcje (lub serie akcji). Termin ten obejmuje szeroką gamę urządzeń, ale ogólnie rzecz biorąc, mogą one:

• kontroluj ich działania
• otrzymuj informacje zwrotne sensoryczne
• informacje procesowe.

roboty są zazwyczaj programowalne. Mogą być prowadzone za pomocą urządzeń sterujących, które są zewnętrzne lub wbudowane w sam robot. Robot może być w pełni autonomiczny lub całkowicie podporządkowany mechanizmowi sterowania.

z czasem roboty stają się coraz bardziej złożone. Dzisiejsze roboty mają za zadanie zadania, które kiedyś były wykonywane przez ludzi, ale obecnie są uważane za zbyt powtarzalne, niebezpieczne lub występujące w środowiskach, które byłyby wrogie dla ludzi, takich jak kosmos lub na łóżkach morskich.

Co Potrafią Roboty?

istnieje wiele zastosowań dla robotów, a nie wszystkie są złożone — niektóre są po prostu zabawkami dla małych dzieci. Oto kilka przykładów zadań, które wykonują:

• Praca w ekstremalnych środowiskach: strefy wojny lub nuklearne, obszary podmorskie i przestrzeń kosmiczna są zbyt niebezpieczne dla ludzi do pracy. Roboty mogą wykonywać wiele niebezpiecznych zadań. Na przykład Drony pozwalają na rekonesans na obszarach okupowanych przez wroga w czasie wojny, ciekawość jest poza eksploracją Marsa, a Wally czołga się po podłodze lub oceanie.
• pomoc w domu: Zrobotyzowane urządzenia gospodarstwa domowego, takie jak Mopy i odkurzacze, wykonują pracę w imieniu swoich właścicieli.
• Kontroluj samochody autonomiczne: samochody autonomiczne były prototypowane od lat 20., ale najbardziej znanym moderatorem nowoczesnych badań nad autami samojezdnymi jest prawdopodobnie Google. Pojazdy, które same jeżdżą, stają się coraz mądrzejsze i choć nie stały się głównym nurtem, niektóre już wyruszyły na drogi.
• Czytaj i ucz się: naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego stworzyli Marge, „Literackiego” robota, który może czytać gazetę i uczyć się faktów. Jej „inteligencja” wywodzi się z jej oprogramowania, a badacze odpowiedzialni za nią próbują nauczyć ją umiejętności rozumowania występujących u ludzi.
• pomoc osobom ze schorzeniami lub niepełnosprawnościami: roboty mogą pomóc osobom niepełnosprawnym w wykonywaniu codziennych zadań. Na przykład wózki inwalidzkie przekształciły się w zmotoryzowane Maszyny wielofunkcyjne; na przykład mogą pomóc użytkownikom z ograniczonym użyciem rąk otworzyć drzwi lodówki i odzyskać posiłek. Przedmioty, takie jak protezy rąk i nóg, również stały się prostymi urządzeniami przypominającymi kołki, a „inteligentnymi” kończynami zdolnymi do komunikowania się z ludzkim mózgiem.

firmy robotyczne

możesz uzyskać dobry pomysł na przyszłość robotyki, patrząc na to, co firmy robotyczne robią dzisiaj.

Robotics Business Review, wiodące internetowe źródło wiadomości i informacji o robotyce, publikuje RBR50. To lista najbardziej godnych uwagi firm w branży robotyki. Firmy z tej listy zostały wybrane na podstawie ich innowacji, przełomowych zastosowań oraz sukcesu i potencjału komercyjnego. Zajmują się problematyką medyczną, logistyczną i lotniczą.

niektóre z bardziej znanych firm na RBR50 to:

• Honda Robotics
• Alfabet Google
• Intel
• LEGO A/S.

pierwsze kroki z robotami

nie wszystkie roboty są wysoce złożonymi maszynami. Niektóre mogą być dość proste, takie jak ta wprowadzająca Robotyka dla dzieci. Niebo jest granicą, jeśli chodzi o podstawowe projekty robotyki, więc oto kilka zasobów, które możesz skonsultować, aby uzyskać pomysły:

• Twój pierwszy Robot: Instructables oferuje listę 15 łatwych projektów robotycznych do wypróbowania, w tym słonecznego karalucha Virbobota i robota wyścigowego.
• Jak zbudować prostego robota: ten samouczek RobotShop uczy, jak zrobić niestandardowego robota w zaledwie dziesięciu krokach.
• Making Simple Robots: Explore Cutting-Edge Robotics with Everyday Stuff: ta książka wprowadzająca autorstwa Kathy Ceceri jest napisana w języku, który nie-inżynierowie zrozumieją. Uczy, jak budować proste roboty z materiałów, które prawdopodobnie już posiadasz.
• Jak zbudować robota za $10: Afrykańska sieć robotów wydała wyzwanie w 2012 roku: Zaprojektuj robota, który kosztuje $10 lub mniej. Nie wszystkie są super proste, ale te projekty są niedrogim sposobem na rozpoczęcie pracy.

materiały źródłowe

gdy już masz pomysły, być może będziesz musiał kupić dodatkowe materiały, takie jak komponenty elektroniczne i mikrokontrolery. Możesz je dostać w lokalnych sklepach ze sprzętem, hobby lub elektroniką, lub możesz zamówić je online u sprzedawców takich jak Amazon, Maker Shed, Parallax i Robot Shop.

Projektowanie i budowa robotów

nie ma wyznaczonego standardu dla tego, jak powinny wyglądać roboty, więc niebo jest granicą, jeśli chodzi o projektowanie. Projekty robotów mogą się wahać od ultra-funkcjonalnych (takich jak te używane na liniach produkcyjnych samochodów) do eleganckich maszyn, które są tak estetyczne, jak to możliwe, bez utraty funkcji (takich jak linia odkurzaczy iRobot).

podczas projektowania robota musisz zidentyfikować:

• cel Twojego robota
• wymagania dotyczące Twojego robota (takie jak rozmiar,kształt, źródło energii i tak dalej).

aby uzyskać szczegółowe informacje o tym, jak zaprojektować najlepszego robota dla swoich potrzeb, Zobacz proces projektowania Robotyki.

parametry, które określisz, będą miały wpływ na ostateczny projekt Twojego robota po jego skonstruowaniu.

sterowanie robotami

sterowanie jest jedną z największych rzeczy, nad którymi musisz popracować podczas projektowania i budowania robota.

istnieje wiele sposobów kontrolowania robotów, z których każdy oferuje sam robot inny stopień autonomii:

• na jednym końcu spektrum można zachować pełną kontrolę nad robotem, pozwalając mu poruszać się tylko wtedy, gdy otrzyma wyraźne instrukcje (np. za pomocą pilota).
• z drugiej strony, możesz zaprogramować robota, aby sam decydował o tym, jakie jego następne ruchy będą oparte na danych czuciowych (takich jak światło lub dźwięk), które otrzymuje.

sterowanie Zdalne i radiowe

podłączenie zewnętrznego kontrolera do robota to najprostszy sposób na rozpoczęcie pracy. Za pomocą kontrolera wydasz robotowi instrukcje, które następnie odpowiedzą na twoje polecenia. Robot sterowany w ten sposób zwykle ma niewielką inteligencję lub nie ma jej wcale.

aby pójść o krok dalej, możesz przełączyć się z Sterowania na uwięzi na sterowanie bezprzewodowe, co zmniejsza potrzebę fizycznego połączenia między osobą sterującą robotem a samym robotem. Takie wdrożenia zazwyczaj obejmują nadajniki i odbiorniki podczerwieni, co wymaga linii wzroku między nimi.

jeśli jednak nie chcesz tego rodzaju ograniczeń, możesz skorzystać z innych metod komunikacji, takich jak jednostki zdalnego sterowania (R/C) lub Bluetooth. Ten ostatni oferuje również dwukierunkową komunikację.

zasoby

• Instrukcja obsługi robota przewodowego Instructable
• RobotShop sprzedaje wybór bezprzewodowych pilotów
• Society of Robots oferuje samouczek na temat budowy zdalnie sterowanych robotów
• Trossen Robotics ma wybór zestawów do sterowania robotami.

Programowanie robota

dołączając mikrokontroler i Sterownik silnika do robota, możesz zaprogramować robota do wykonywania określonych zadań.

pomyśl o mikrokontrolerze jako małym komputerze zdolnym do odczytu i wykonania programu. Sterownik silnika działa jako pośrednik między mikrokontrolerem a robotem, ponieważ ten ostatni nie jest w stanie zapewnić wystarczającej mocy silnikom robota.

programując robota, możesz budować coraz bardziej autonomiczne maszyny. Sterowanie autonomiczne może być zaprogramowane tak, aby nie akceptowało sprzężenia zwrotnego, ograniczonego sprzężenia zwrotnego lub złożonego sprzężenia zwrotnego.

zasoby

• Naucz się programować z linią produktów LEGO Mindstorms.
• Raspberry Pi to mały, niedrogi komputer, którego można używać z robotami. Jest bardzo popularny i dlatego łatwo znaleźć wszelkiego rodzaju pomocne samouczki. Twórcy Raspberry Pi mają również solidny program nauczania, który jest doskonałym miejscem do rozpoczęcia.
• Robocode to gra programistyczna, w której możesz nauczyć się programować roboty w Javie lub przy użyciu. NET framework.
• Toptal jest wprowadzenie samouczek programowania robotów ma wiele przydatnych wskazówek.

dla młodych (i młodych w sercu)

jest mnóstwo robotów skierowanych do dzieci. To doskonałe produkty dla dorosłych szukających Delikatnego wprowadzenia do robotów:

• Engino: Engino produkuje modułowe Zestawy budowlane, które zawierają elementy robotów; możesz myśleć o jego przedmiotach jako o krzyżówce robotyki, LEGO i k ’ nex.
• LEGO: firma oferuje wiele produktów w dziedzinie robotyki. Oprócz znanej linii Mindstorms, LEGO wprowadza na rynek swój program Boost, który ma uczyć dzieci programowania i podstawowej robotyki.
• Ozobot: kieszonkowe roboty zaprojektowane, aby uczyć robotyki dzieci w wieku 6-14 lat.
• Robotis: Producent robotów i zestawów robotów od hobbystów i profesjonalistów. Mają kilka linii robotów; niektóre są odpowiednie dla dzieci w wieku 5 lat, podczas gdy seria Bioloid jest najczęściej używanym zestawem do zawodów robotycznych.

konferencje, spotkania i Targi

chociaż Robotyka może być działalnością solową, nie musi być. Konferencje i targi to świetny sposób na spotkanie z podobnie myślącymi hobbystami, naukowcami i innymi entuzjastami. Są również doskonałym sposobem na uzyskanie informacji o innowacjach:

• Robots for Roboticists prowadzi kalendarz wszystkich nadchodzących konferencji i wydarzeń robotycznych, choć większość wydarzeń jest skierowana do publiczności akademickiej lub zawodowej
• aby spotkać hobbystów i entuzjastów w Twojej okolicy, przejrzyj oferty na Meetup, Eventbrite lub Facebook
• Możesz również dołączyć do lokalnego klubu.

konkursy

jeśli chcesz spróbować swoich sił w zawodach robotyki, możesz zgłosić swoje prace do RoboCup, konkursu Pojazdów Autonomicznych SparkFun, RoboGames lub SRS Robothon.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące robotyki dla studentów