Robot, Roboti, Robotika

18 Kvě

Při vyslovení slova robot asi každého Čecha (který má zvládnutou aspoň povinnou četbu) zahřeje u srdce. Slovo robot totiž bylo vymyšleno v Čechách spisovatelem Karlem Čapkem. Samozřejmě že se při vhodné příležitosti rádi cizincům pochlubíme, že jsme světu také dali slovo, které se používá i mezinárodně a je ve slovnících tak globálních jazyků, jakým je angličtina. Naše radost trochu pomine, když se dotyčný cizinec, jemuž jsme se chlubili, zeptá, ve které části Balkánu Čechy vlastně leží. Ale to nás nesmí rozladit, protože na toto čím dál tím víc frekventované slovo můžeme být právem hrdí. Tvůrce tohoto pojmu zaslouží pár slov. Karel Čapek byl prozaikem, dramatikem, novinářem, filmovým libretistou, básníkem a překladatelem, literárním, divadelním a výtvarným kritikem, estetikem a filozofem, zkrátka mužem mnoha talentů. Byl vším možným, jen ne robotikem, kybernetikem či aspoň strojním konstruktérem. Narodil se 9. 1. 1890 a zemřel 25. 12. 1938. Ale jak sám říká, vším byl rád.

Lapidárně o robotech

Slovo robot vymyslel Karel Čapek podle slova robota, což je jeden z typů feudální pozemkové renty: bezplatná práce poddaných pro vrchnost.
Jak tedy roboti vypadají a co je to robot? Obecná představa o věcech bývá většinou mylná. V tomto případě si pod slovem robot nejspíš představíme Arnolda Schwarzeneggera ve filmu Terminátor, když si sundal z ruky rukavici barvy a tvaru kůže a odhalil své součástky. To však není docela pravda. Jako terminátor Arnold samozřejmě robotem je, ale jsou i jiní roboti než ti chodící takzvaně „po dvou“ a různými způsoby zabíjející co největší množství lidí v co nejkratším čase. K robotům se počítají i například pilotovaná i nepilotovaná vozítka jezdící po Měsíci nebo Marsu nebo roboti používaní policií k likvidování bomb. Takže jak bylo řečeno výše: co je to robot? Nejlepší definice bude asi ta, kterou používají robotikové (lidé stavící roboty), a ta říká: robot je něco, co má přeprogramovatelný mozek, který hýbe tělem robota. Tato definice může být trochu složitá, ale zahrnuje všechny roboty. Z této definice vyplývá, že roboty nemůžeme sjednotit do jednoho základního tvaru.

Celkově vzato má robot s člověkem hodně společného, pokud jde o funkce či stavbu těla, což se samozřejmě nemyslí vzhledově. Robot je pokus člověka o nahrazení lidí nebo zvířat technikou.

ČLOVĚK

  • Pohybové ústrojí
  • Svaly – zaručují mimo jiné funkci pohybového ústrojí
  • Systém smyslů – zkoumají okolí
  • Zdroj energie – k aktivování pohybového ústrojí a smyslů
  • Mozek – vše řídí a koriguje

ROBOT

  • Pohybové ústrojí – to znamená nohy, kola, pásy, atd.
  • Motor – zaručuje pohyb ať již kol nebo nohou atd.
  • Systém smyslů – stejně jako člověk může i robot vidět
  • Zdroj energie – většinou baterie nebo dynamo
  • Počítač – nahrazuje mozek
    Základní pravidla robotiky

Tato pravidla sestavil už v roce 1942 Isaac Asimov – zase literát – v povídce Já, robot (pozorný čtenář už spojuje Asimova s filmem zmiňovaným v úvodu). Podle těchto pravidel by se měl každý robot řídit.

  1. Robot nesmí škodit životu a zdraví lidí svou činností nebo nečinností.
  2. Robot se musí podřídit každému příkazu člověka s výjimkou těch, které by vedly k porušení pravidla číslo 1.
  3. Robot se musí bránit každému ohrožení své existence, jestliže obrana nevede k porušení zákona číslo 2.

O smyslech

Nejsilnějším smyslem u robotů je pohyb, byť to zní nesmyslně. Pomocí tohoto smyslu si robot umí zjistit a kontrolovat vlastní pohyb. Kromě pár výjimek se v robotice ke zjišťování pohybu používají drážkovaná kolečka, která jsou přichycena ke kloubům u robota. Skrz drážky na kolečku svítí paprsek světla vysílaný svítivou diodou (LED) do přijímače na druhé straně. Když robot pohne danou končetinou, tak se pohybuje kloub a s ním i kolečko. Pohybující se kolečko přeruší paprsek světla a přijímač pošle do počítače, který robota ovládá, informaci o tom, že už nedostává světlo. Jestliže se kloub pohne o větší část, tak zase začne do přijímače proudit světlo. Takto počítač pozná, o kolik se kloub pohnul. Podobný systém nalezneme například u počítačových myší. Ostatní smysly nejsou zastoupeny u každého robota, protože ne každý robot je potřebuje.

O pohybu těla

Roboti se pohybují pomocí koleček a pásů nebo pomocí pohyblivých částí spojených klouby. Tyto části jsou vyrobeny z kovu nebo plastu.
Části v těle robota jsou spojeny klouby a musejí mít nějaké motorické jednotky, které jimi budou pohybovat. U člověka a dalších zvířat tuto funkci zajišťují svaly. Ale roboti svaly zatím nemohou mít, takže je musí něčím nahradit. Touto náhradou jsou u některých robotů elektromotory, u některých elektromagnety, někteří využívají hydraulického nebo pneumatického systému. Někteří roboti využívají všechny systémy dohromady.
Avšak k ovládání těchto jednotlivých „mašin“ je potřeba energie. Proto je většina robotů vybavena bateriemi nebo se jednoduše zastrkuje do zásuvky. Pro roboty využívající hydrauliku je potřeba pump. K robotům s pneumatickým systémem musí být vzduchový kompresor. Tyto součástky jsou zásobovány energií ať už z baterie nebo ze zásuvky, stejně tak elektromotorky.

Nepřemísťující se roboti

Tímto pojmem se myslí roboti, kteří nemění svoje umístění, neboli nemají ani kolečka, ani pásy, ani nohy. Pracují na místě. Příkladem takového typu – a téměř jediným – je robotické rameno. Rameno je nejčastějším typem robota a také nejjednodušším z masivně používaných v průmyslu. Skládá se totiž pouze ze sedmi kovových dílů a šesti kloubů a je v podstatě simulací lidské ruky, většinou o něco větší. Rameno je ovládáno počítačem, tedy pracuje přesně podle předem zadaného programu a pohyb zaručují krokové motory. U každého kloubu je motor nezávislý na ostatních. Větší ramena využívají hydraulických nebo pneumatických systémů. Výhodou krokových motorů je, že se mohou pohnout velice přesně o malý kousek. Proto se u takovýchto ramen dá spolehnout na přesnost, s kterou bude robotické rameno opakovat určitou činnost znovu a znovu a znovu pořád stejně. A takto se dostáváme k výhodě robotů u mechanických linek oproti lidem. Robot se totiž neunaví ani neznudí po dlouhém dni. Roboti vrtají, přehýbají nebo přiklápějí vaničky s margarínem stále stejnou silou a na stále stejné místo. A navíc jim nemusíte platit mzdu. Robotické rameno je vybaveno tlakovými senzory, takže robot ví, jakou silou tlačí nebo tiskne, a proto vám například nepromáčkne víčko skrz margarín až ke dnu.

Přemísťující se roboti

Problémem u pohybujících se robotů je jejich samotný pohybový systém. Kolečka jsou fajn a jednoduchá, ale při jízdě po nerovném terénu začínají problémy. Proto mají živočichové kráčející nohy a ne kolečka (kromě ryb, prvoků a plazů – těm příroda nenadělila ani kolečka).
Jak známo, příroda je geniální a člověk se ji jen snaží napodobit. A tak se většina robotiků obrací k přírodě a kouká přitom na nohy. Dvě nohy jsou dosti nestabilní, a pokud není cílem postavit humanoidního robota, tak je lepší mít nohou šest, jako má hmyz. K nohám robota jsou přichyceny hydraulické nebo pneumatické písty jako svaly u člověka a ty pak hýbou robotem. Avšak než se začne s chůzí, musí robotik své „dítko“ naučit správně chodit. Proto vypracuje správnou kombinaci pohybů tak, aby robot po dvou krocích nepřepadl takzvaně „na čumák“, a tuto kombinaci pohybů pak nahraje do robotova počítače. Dále se pak robotům dodávají další pomocné systémy (například setrvačník), které robotovi říkají, kdy si má zkontrolovat postavení nohou. Někteří roboti jsou pod lidskou kontrolou přes ovladač, jako například auta na dálkové ovládání. Operátor prostě zadá robotu, kam má jet, a robot si najde nejlepší cestu sám. Tyto přemísťující se roboti jsou hlavně užíváni k prozkoumávání míst, která jsou pro člověka nebezpečná, jako například krátery sopek, zaminovaná území nebo povrch Marsu.

Nezávislost a svoboda pohybu

Samostatní roboti patří k těm nejlepším robotům dneška. Nejjednodušší charakteristika je: samostatným robotem je ten, který je schopný reagovat na vnější stimuly bez cizího příkazu. K objasnění si řekneme malé příklady. Řekněme, že máme úplně jednoduchého robota, který po spuštění jede přímo vpřed a vepředu má jednoduchý nárazový senzor. Tak tedy robot se řítí vpřed, až narazí na překážku. Náraz aktivuje senzor a ten vyšle signál do počítače. Podle předem zadaného programu vydá počítač příkaz k zacouvání a k otočení doleva. Robot příkaz vykoná a jede znovu dopředu, dokud opět nenarazí a nezatočí doleva. Existují však mnohem vyspělejší roboti používající například sonar jako netopýři nebo paprsek světla a chovají se podle vyhodnoceného odrazu, například zatočí, když je vpředu stěna. Roboti například mohou používat systém kamer okolo sebe nebo zvukové senzory. Roboti vysílaní na jiné planety používají nejvyspělejší a samozřejmě nejdražší systém. Pomocí svých senzorů zanalyzují terén před sebou a vytvoří si 3D mapu krajiny. Když se jim cesta z nějakého důvodu nelíbí, tak prostě jedou jinou cestou. Další a mnohem jednodušší způsob reakce je, že když se robot nějakým způsobem zasekne, například když narazí na kámen, tak zkouší všechny naučené operace, dokud se nedostane přes překážku. Někteří samostatní roboti dokážou pracovat pouze ve známém prostředí, například úklidový robot umí pracovat pouze v budově, od které má ve svém počítači plán. Nebo robot sekající trávník je schopen pracovat pouze na území vyznačeném vysílači.

Leave a Reply