Μπορείτε να σκεφτείτε το ρομπότ σαν μια μηχανή που λειτουργεί με μια εφαρμογή υπολογιστή. Τα μέρη του ρομπότ σχηματίζουν δύο μεγάλες ομάδες: το υλικό και το λογισμικό.
Υλικό
Το υλικό ενός ρομπότ περιλαμβάνει το σώμα, τους κινητήρες και τους αισθητήρες.
Το σχήμα του σώματος εξαρτάται από τον τύπο του ρομπότ ή το πεδίο εφαρμογής. Μερικά παραδείγματα ενός σώματος ρομπότ περιλαμβάνουν ανθρωποειδή ρομπότ, ρομπότ μόνο με βραχίονες, ρομπότ μόνο με πόδια και τροχοφόρα ρομπότ. Το σώμα καλύπτεται κυρίως από μέταλλο, πλαστικό ή κάποιο άλλο υλικό (όπως ίνες άνθρακα) που προστατεύει το εσωτερικό του ρομπότ. Μια σημαντική πτυχή του προστατευτικού είναι ότι με κάθε επιπλέον γραμμάριο, πρέπει να προσαρμόζονται οι κινητήρες και η κατανάλωση ενέργειας.
Οι κινητήρες μετακινούν το ρομπότ και τα μέρη του. Υπάρχουν διάφοροι τύποι κινητήρων που εφαρμόζονται στη ρομποτική, συμπεριλαμβανομένων των διπολικών βηματικών κινητήρων, των περιστροφικών κινητήρων, των αντλιοκινητήρων και των κινητήρων-δονητών. Αν το ρομπότ έχει σύνθετο σώμα, πρέπει να συγχρονιστούν πολλοί κινητήρες. Ο συγχρονισμός των κινητήρων εκτελείται συνήθως σε μικροκλίμακα. Αυτό σημαίνει ότι ο έλεγχος των κινητήρων για συγκεκριμένες ενέργειες, όπως ένα βήμα προς τα εμπρός με το αριστερό πόδι ή το ανασήκωμα του δεξιού χεριού, είναι προκαθορισμένος. Όταν το ρομπότ εκτελεί σύνθετες εργασίες, μια ακολουθία αυτών των προκαθορισμένων εργασιών εκτελείται με προσαρμοσμένη σειρά – έτσι, το ρομπότ πηγαίνει από το Α στο Β ή πιάνει κάποιο αντικείμενο και το μεταφέρει στην περιοχή-στόχο.
Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή δεδομένων για το περιβάλλον, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία από τον υπολογιστή ούτως ώστε να μπορεί να κατανοεί το περιβάλλον και να προβαίνει στις αντίστοιχες ενέργειες. Ένα ευρύ φάσμα αισθητήρων μπορεί να ενσωματωθεί σε ρομπότ, όπως, μεταξύ άλλων, κάμερες, μικρόφωνα, αισθητήρες πίεσης, θερμόμετρα, υγρασιόμετρα, αισθητήρες θέσης, αισθητήρες ταχύτητας, αισθητήρες τοποθεσίας και αισθητήρες αφής.
Το ρομπότ χρειάζεται ενέργεια – χωρίς αυτή, το ρομπότ δεν μπορεί να κινηθεί ή να σκεφτεί, το οποίο στην πράξη σημαίνει να εκτελέσει αλγορίθμους στον υπολογιστή. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι συνήθως η πηγή ενέργειας, από το ηλεκτρικό δίκτυο μέσω καλωδίων, από ενσωματωμένη μπαταρία ή από ηλιακή ενέργεια. Μερικές φορές, τα ρομπότ λειτουργούν με αέριο. Ο σκοπός του ρομπότ συνήθως καθορίζει ποια επιλογή είναι καλύτερη.
Λογισμικό
Το λογισμικό ελέγχει το ρομπότ. Χωρίς λογισμικό, το ρομπότ δεν μπορεί να λειτουργήσει. Συχνά, το λογισμικό του ρομπότ έχει παραμέτρους που μπορούν να ρυθμιστούν μέσω,για παράδειγμα, μιας εφαρμογής smartphone ή μιας ειδικής συσκευής εισόδου, όπως κουμπιά.
Το λογισμικό μπορεί να αποτελεί μια ενσωματωμένη αυτοματοποιημένη λύση που δεν μπορεί να αλλάξει αργότερα. Τα μεγαλύτερα ή απλούστερα ρομπότ χρησιμοποιούν συνήθως αυτήν την προσέγγιση. Σε πιο βελτιωμένες λύσεις, το λογισμικό μπορεί να ενημερωθεί ή να αναβαθμιστεί από απόσταση μέσω του διαδικτύου. Ο ιδιοκτήτης του ρομπότ μπορεί να μην παρατηρήσει καν την αναβάθμιση. Το να υπάρχει η δυνατότητα ενημέρωσης ή αναβάθμισης του λογισμικού από απόσταση, βοηθά τον προγραμματιστή του ρομπότ να εισάγει νέες λειτουργίες, να βελτιώνει την υπηρεσία ή να διορθώνει πιθανά σφάλματα. Ένας τρίτος τύπος λογισμικού επιτρέπει μικρές ή μεγάλες τροποποιήσεις, ή ακόμη καθιστά δυνατή την ανάπτυξη του λογισμικού από την αρχή όσον αφορά ρομπότ γενικής χρήσης, όπως συζητήθηκε προηγουμένως.
Ρομποτική και Τεχνητή Νοημοσύνη
Η τεχνητή νοημοσύνη γίνεται μια κυρίαρχη τεχνολογία λογισμικού και θα διαδραματίσει, χωρίς αμφιβολία, σημαντικό ρόλο στο μέλλον της ρομποτικής. Οι πιθανοί τομείς εφαρμογής της ρομποτικής είναι τόσο ευρείς που διαφορετικά ρομπότ μπορεί να απαιτούν διαφορετικές μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης.
Η όραση υπολογιστή με βάση την τεχνητή νοημοσύνη έχει ήδη αποδείξει την αποτελεσματικότητά της σε πολλούς τομείς. Τα ρομπότ που έχουν κάμερες μπορεί πιθανώς να χρησιμοποιήσουν την τεχνητή νοημοσύνη για την ανάλυση εικόνας και βίντεο. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την ανίχνευση αντικειμένων στις εικόνες, τη μέτρηση αποστάσεων, την αναγνώριση αντικειμένων και ανθρώπων και την πρόβλεψη της κίνησης τους, την ανίχνευση κινδύνων και τη βελτίωση της ποιότητας εικόνας της κάμερας.
Η επεξεργασία ήχου και ομιλίας είναι ένας άλλος τομέας της τεχνητής νοημοσύνης που έχει διερευνηθεί διεξοδικώς. Συνεπώς, αν το ρομπότ διαθέτει μικρόφωνο ή μικρόφωνα, μπορεί να καταγραφεί και να αναλυθεί ο ήχος και η ομιλία του περιβάλλοντος με αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης. Ανάλογα με τον τομέα εφαρμογής, οι εργασίες μπορεί να περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, ανίχνευση φωνής, αναγνώριση ομιλίας, αναγνώριση ήχου και συμβάντων και μέτρηση του λόγου σήματος προς θόρυβο. Τα ρομπότ με ηχεία μπορούν να χρησιμοποιούν τεχνολογίες κειμένου σε ομιλία για να ενημερώνουν τους χρήστες με φωνή όπως αυτή του ανθρώπου.
Τα ρομπότ, ιδιαίτερα τα κοινωνικά ρομπότ, χρησιμοποιούν κάμερα, μικρόφωνο και ηχεία για να κατανοούν το περιβάλλον τους. Με προηγμένους αλγόριθμους επεξεργασίας της φυσικής γλώσσας και τεχνολογίες ομιλίας, τα ρομπότ μπορούν να επικοινωνούν με τους ανθρώπους, μερικές φορές ακόμη και με τρόπο που μοιάζει με γενική νοημοσύνη. Επειδή αυτοί οι προηγμένοι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης απαιτούν μια τεράστια ποσότητα επεξεργαστικής ισχύος υπολογιστών, μερικά ρομπότ εκτελούν αυτούς τους αλγόριθμους στο cloud.
Τα ρομπότ που συλλέγουν δεδομένα από αισθητήρες (απόσταση, ισχύ, ρεύμα, τάση, θερμοκρασία ή υγρασία, ακόμη και κάμερες και μικρόφωνα) μπορούν να χρησιμοποιούν αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης για να ανιχνεύουν τις πρώτες ενδείξεις πιθανών αστοχιών. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα ρομπότ μπορούν να διακόψουν τη δραστηριότητα για την πρόληψη αστοχιών ή μπορούν να επισημάνουν ότι απαιτείται συντήρηση προτού εμφανιστούν σημαντικότερα προβλήματα (αναφέρεται επίσης ως προληπτική συντήρηση). Και οι δύο προσεγγίσεις είναι απαραίτητες στη μεταποίηση και τη γεωργία προκειμένου να αποφεύγονται ελαττωματικά προϊόντα και αγαθά ή μεγαλύτεροι χρόνοι διακοπής λειτουργίας.
Η κίνηση και η σταθερότητα των ρομπότ μπορούν επίσης να βελτιστοποιηθούν χρησιμοποιώντας αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης για καλύτερη προσαρμοστικότητα όσον αφορά το περιβάλλον όπου το ρομπότ πλοηγείται και τα αντικείμενα με τα οποία αλληλεπιδρά. Μερικές φορές αυτό μπορεί να γίνει ακόμη και σε ένα περιβάλλον προσομοίωσης πριν από τη χρήση του ρομπότ, και στη συνέχεια το λογισμικό που δημιουργείται σε αυτό το περιβάλλον προσομοίωσης, προσαρμόζεται στον πραγματικό κόσμο.
Αυτές είναι οι γενικές λύσεις για τη ρομποτική και την τεχνητή νοημοσύνη, ωστόσο οι δυνατότητες εκτείνονται πέρα από αυτά τα παραδείγματα. Καθώς η ρομποτική και η τεχνητή νοημοσύνη είναι και οι δύο αναδυόμενες τεχνολογίες, πιθανώς θα αναπτυχθούν άλλες συναρπαστικές έξυπνες λύσεις στο μέλλον.
