robotik är design, konstruktion, drift och användning av robotar. Men denna definition är ganska oinspirerande. Vad är en robot? Vad kan du göra med robotar? Och hur kan du bygga din egen?

den här artikeln visar dig:

• hur du kan komma igång med robotics
• där du kan hitta ideer, handledning och förnödenheter
• hur du kan bli en aktiv deltagare i robotics community.

en kort historia av robotar

ordet ”robot” myntades 1920 av Josef Capek. Hans bror, Karel, använde termen för att hänvisa till en fiktiv humanoid i 1920-pjäsen R. U. R.

robotar är maskiner som kan utföra åtgärder (eller serier av åtgärder) automatiskt. Termen omfattar ett brett spektrum av enheter, men i allmänhet kan de:

• kontrollera deras handlingar
• ta emot sensorisk feedback
• processinformation.

robotar är vanligtvis programmerbara. De kan styras med styrenheter som är externa eller inbäddade i själva roboten. En robot kan vara helt autonom, eller den kan vara helt underordnad sin kontrollmekanism.

med tiden har robotar blivit mer och mer komplexa. Dagens robotar är uppdrag med jobb som en gång utfördes av människor men anses nu vara alltför repetitiva, farliga eller förekommande i miljöer som skulle vara fientliga mot människor, till exempel yttre rymden eller på havsbottnar.

Vad Kan Robotar Göra?

det finns många applikationer för robotar, och inte alla är komplexa — vissa är helt enkelt leksaker för småbarn. Här är bara några exempel på de uppgifter de utför:

• arbete i extrema miljöer: krig eller kärnzoner, havsområden, och yttre rymden, är alltför farligt för människor att arbeta. Robotar kan utföra många farliga uppgifter. Till exempel tillåter droner rekognosering i fiendens ockuperade områden i krigstider, nyfikenhet är av att utforska Mars och Wally kryper runt på golvet eller havet.
• hjälp i hemmet: Robotiska hushållsapparater, som Moppar och dammsugare, utför arbete på uppdrag av sina ägare.
• kontrollera autonoma bilar: autonoma bilar har prototypats sedan 1920-talet, men den mest kända underlättaren för modern självkörande bilforskning är förmodligen Google. Fordon som kör sig blir smartare, och även om de inte har blivit vanliga, har vissa redan tagit sig till vägarna.
• Läs och lär: University of Oxford forskare skapade Marge, en ”literate” robot som kan läsa tidningen och lära sig fakta. Marges ”intelligens” härrör från hennes programvara, och forskarna som ansvarar för henne försöker lära henne de resonemangsfärdigheter som finns hos människor.
• Hjälp människor med hälsotillstånd eller funktionsnedsättningar: robotar kan hjälpa dem med fysiska funktionshinder att utföra vardagliga uppgifter. Till exempel, rullstolar har utvecklats till motoriserade multi-purpose maskiner; till exempel, de kan hjälpa användare med begränsad användning av sina armar öppna kylskåpsdörren och hämta en måltid. Föremål som protetiska armar och ben har också gått från att vara enkla peg-liknande enheter till ”smarta” lemmar som kan kommunicera med den mänskliga hjärnan.

robotföretag

du kan få en bra uppfattning om robotikens framtid genom att titta på vad robotföretag gör idag.

Robotics Business Review, en ledande online-källa till nyheter och information om robotik, publicerar RBR50. Det är en lista över de mest anmärkningsvärda företagen inom robotindustrin. Företag på denna lista valdes utifrån deras innovationer, banbrytande applikationer och kommersiell framgång och potential. De hanterar frågor inom hälso-och sjukvård, Logistik och luftfart.

några av de mer kända företagen på RBR50 inkluderar:

• Honda Robotics
• Googles alfabet
• Intel
• LEGO A/S.

komma igång med robotar

inte alla robotar är mycket komplexa maskiner. Vissa kan vara ganska enkla, till exempel denna inledande robotleksak för barn. Himlen är gränsen när det gäller elementära robotprojekt, så här är några resurser du kan konsultera för ideer:

• din första Robot: Instructables erbjuder en lista med 15 enkla robotprojekt för dig att prova, inklusive en sol kackerlacka Virbobot och en Robot Racer.
• hur man bygger en enkel Robot: denna RobotShop-handledning lär dig hur man gör en anpassad robot i bara tio steg.
• göra enkla robotar: utforska banbrytande robotik med vardagliga saker: Denna introduktionsbok av Kathy Ceceri är skriven på språk som icke-ingenjörer kommer att förstå. Det lär dig hur man bygger enkla robotar med material som du förmodligen redan äger.
• hur man bygger en $ 10 Robot: African Robotics Network utfärdade en utmaning 2012: designa en robot som kostar $10 eller mindre att bygga. Inte alla är super enkla, men dessa projekt är ett billigt sätt att komma igång.

Sourcing Material

när du har ideerna kan du behöva köpa ytterligare material, till exempel elektronikkomponenter och mikrokontroller. Du kan få dessa på din lokala hårdvara, hobby eller elektronikaffärer, eller du kan beställa dem online från återförsäljare som Amazon, Maker Shed, Parallax och Robot Shop.

robotdesign och konstruktion

det finns ingen standard för hur robotar ska se ut, så himlen är gränsen när det gäller design. Robotdesign kan sträcka sig från ultrafunktionella (som de som används på biltillverkningslinjer) till snygga maskiner som är så estetiskt tilltalande som möjligt utan att offra funktionen (som iRobots dammsugare).

när du utformar din robot måste du identifiera:

• syftet med din robot
• kraven för din robot (såsom storlek, form, energikälla, och så vidare).

för en djupgående behandling om hur du utformar den bästa roboten för dina behov, se Robotics Design Process.

parametrarna du identifierar kommer att påverka den slutliga utformningen av din robot efter att den har konstruerats.

styra robotar

kontroll är en av de största sakerna du måste arbeta igenom när du utformar och bygger en robot.

det finns många sätt att styra robotar, var och en erbjuder roboten själv en annan grad av autonomi:

• i ena änden av spektrumet kan du behålla full kontroll över roboten genom att låta den röra sig endast när den ges uttryckliga instruktioner (t.ex. med en fjärrkontroll).
• i andra änden kan du programmera roboten för att själv bestämma vad dess nästa drag kommer att baseras på den sensoriska ingången (som ljus eller ljud) som den tar emot.

du kan också hitta en balans mellan båda metoderna.

fjärr-och radiokontroller

att ansluta en extern styrenhet till en robot är det enklaste sättet att komma igång. Med hjälp av regulatorn kommer du att utfärda instruktioner till roboten, som sedan svarar på dina kommandon. En robot som styrs på detta sätt har vanligtvis liten eller ingen intelligens.

för att ta detta ett steg längre kan du växla från en bunden kontroll till en trådlös, vilket minskar behovet av en fysisk koppling mellan personen som styr roboten och själva roboten. Sådana implementeringar involverar vanligtvis infraröda sändare och mottagare, vilket kräver siktlinje mellan de två.

men om du inte vill ha dessa typer av begränsningar kan du använda andra kommunikationsmetoder, till exempel fjärrkontrollenheter (R/C) eller Bluetooth. Den senare erbjuder också tvåvägskommunikation.

resurser

• Instructables Trådbundna Kontrollrobotmanual
• RobotShop säljer ett urval av trådlösa fjärrkontroller
• Society of Robots erbjuder en handledning om att bygga fjärrstyrda robotar
• Trossen Robotics har ett urval av robotstyrningssatser.

programmera din Robot

genom att inkludera en mikrokontroller och motorstyrenhet i din robot kan du programmera din robot för att utföra specifika uppgifter.

Tänk på en mikrokontroller som en liten dator som kan läsa in och köra ett program. Motorstyrenheten fungerar som mellanhand mellan mikrokontroller och roboten eftersom den senare inte kan ge tillräcklig kraft till robotens motorer.

genom att programmera din robot kan du bygga alltmer autonoma maskiner. Autonom kontroll kan förprogrammeras för att inte acceptera sensorisk feedback, begränsad sensorisk feedback eller komplex sensorisk feedback.

resurser

• lär dig att programmera med Legos Mindstorms-produktlinje.
• Raspberry Pi är en liten, prisvärd dator som du kan använda med dina robotar. Det är mycket populärt och därför lätt att hitta alla typer av användbara tutorials. Skaparna av Raspberry Pi har också en solid läroplan som är ett bra ställe att börja.
• Robocode är ett programmeringsspel där du kan lära dig att programmera robotar i Java eller använda.NET framework.
• Toptal är en inledande robotprogrammering handledning har massor av användbara tips.

för unga (och unga i hjärtat)

det finns gott om robotar riktade till barn. De är utmärkta produkter för vuxna som letar efter en mild introduktion till robotar också:

• Engino: Engino producerar modulära byggsatser som innehåller robotkomponenter; du kan tänka på dess föremål som ett kors mellan robotik, LEGO och k ’ NEX.
• LEGO: företaget erbjuder många produkter inom robotikarenan. Förutom den etablerade Mindstorms-linjen lanserar LEGO sitt Boost-program, utformat för att lära barnprogrammering och grundläggande robotik.
• Ozobot: Fickstora robotar utformade för att lära robotik till barn i åldrarna 6-14.
• Robotis: En tillverkare av robotar och robotpaket från hobbyister och STEM-proffs. De har flera rader robotar; vissa är lämpliga för barn så unga som fem, medan Bioloid-serien är det vanligaste kitet för robotkonkurrenser.

konferenser, möten och mässor

medan robotik kan vara en soloaktivitet behöver det inte vara. Konferenser och mässor är bra sätt att träffa likasinnade hobbyister, forskare, och andra entusiaster. De är också bra sätt att få information om innovationer:

• Robots for Roboticists upprätthåller en kalender över alla kommande robotikkonferenser och evenemang, även om en majoritet av händelserna riktar sig till en akademisk eller professionell publik
• för att träffa hobbyister och entusiaster nära dig, Titta igenom listor på Meetup, Eventbrite eller Facebook
• du kan också gå med i en lokal klubb.

tävlingar

Om du vill prova på robotics tävlingar, kan du ange dina skapelser till RoboCup, SparkFun autonoma fordon konkurrens, RoboGames, eller SRS Robothon.

Vanliga frågor om robotik för studenter