Robotika je znanstveno područje koje se bavi strojevima koji obavljaju zadatke na temelju prethodno utvrđenih i prilagodljivih programa i algoritama na automatski ili poluautomatski način. Tim strojevima, koji se često nazivaju roboti, ili upravljaju ljudi ili u cijelosti rade pod nadzorom računalne aplikacije i algoritama. Robotika je sveobuhvatni koncept koji uključuje izgradnju, planiranje i programiranje robota. Ti su roboti u izravnom kontaktu s fizičkim svijetom, a često se koriste za obavljanje jednoličnih i ponavljajućih zadataka umjesto ljudi. Roboti se mogu podijeliti prema veličini, području primjene ili namjeni, a o tome ćemo govoriti kasnije.
Razlike između robotike i automatizacije
Automatizacija je mnogo širi koncept od robotike. To znači da se određeni dijelovi procesa ili čitavi proces vrši bez posredstva ljudi. Naime, procesom upravljaju samo prethodno definirane ili prilagodljive računalne aplikacije i električni ili mehanički strojevi. Prethodno definirane aplikacije odnose se na algoritme u kojima su sve radnje unaprijed definirane te se izvode samostalno, neovisno o bilo kojim nepredviđenim promjenama u okolini. Prilagodljiva automatizacija znači da algoritam može mijenjati svoje ponašanje u skladu s promjenama procesa ili okoline.
Robotika ide ruku pod ruku s automatizacijom, jer su roboti u većini slučajeva dio automatiziranog sustava. Iako se roboti ponekad koriste uz malo automatizacije ili čak bez automatizacije, a postoji i automatizacija bez robotike, ta dva pojma su poput blizanaca koji imaju mnogo toga zajedničkog, ali svaki ima svoju vlastitu osobnost.
Ako postoje strojevi koji obavljaju zadatke umjesto nas, zašto uopće radimo? Činjenica je da su sposobnosti robota ograničene. Premda roboti izgledaju pametno, ti su strojevi obično dobri samo u jednom vrlo uskom području primjene. Čak i da koristimo vojsku robota za obavljanje brojnih zadataka u svojem životu, ta područja se ne preklapaju tako da čine cjelovit sustav koji može u potpunosti zamijeniti ljude.
Drugim riječima, budući da ti roboti mogu raditi samo u vrlo ograničenom području, a nismo ni blizu dostizanja opće inteligencije strojeva, ne morate se bojati zlih robota ili njihove dominacije.
Vrste robota
Roboti se mogu klasificirati na različite načine. Razmotrit ćemo četiri glavne metode kategorizacije:
Veličina,
Područje primjene,
Namjena,
Broj.
Veličina
Kada govorimo o veličini, postoje sljedeće kategorije:
Nanoroboti ili nanoboti: nanoroboti su napravljeni od nanomaterijala, a njihova veličina varira od 0,1 do 10 mikrometara (da biste dobili predodžbu o toj veličini, uzmite u obzir da ljudska crvena krvna stanica ima oko 5-10 mikrometara). Nanoboti su u ranim fazama istraživanja. Uglavnom se razmatra njihova uporaba u medicini, a potrebno je još mnogo godina napornog rada da bi takvi roboti postali moguće rješenje. Jedna ideja koja se tiče nanorobota je da se ubrizgaju u tijelo bolesnika kako bi prepoznali i liječili bolesti.
Mikroboti, miliboti i miniboti: ovi su roboti vrlo maleni, ali su ipak veći od nanobota i zapravo već postoje. Mikroboti su manji od 1 mm, miliboti su manji od 1 cm, a miniboti su manji od 10 cm.Najmanji robot koji leti je RoboBee, s rasponom krila od 1,2 cm i težinom od 80 miligrama. Krila mogu zamahnuti 120 puta u sekundi, a robotom se može upravljati na daljinu. Cilj takvih malih uređaja je stvoriti leteći roj za traganje i spašavanje ili za umjetno oprašivanje.
Mali i srednji roboti: ovi su roboti obično manji od 100 cm (mali) ili su otprilike čovjekove veličine (100 – 200 cm, srednji). Te je veličine većina kućanskih robota, igračaka i društvenih robota, humanoida (roboti koji nalikuju ljudima – uobičajen primjer su Transformeri iz stripova i filmova) i digitalni osobni asistenti. Mali i srednji roboti su oni koje najčešće vidimo i susrećemo u filmovima i stvarnom životu.
Veliki roboti: takvi roboti su veći od nas. Puno veći. Postoje i neki veliki humanoidni roboti, veličine čak do 8-10 metara. Međutim, humanoidni veliki roboti obično se izrađuju u istraživačke svrhe ili za zabavu. Zapravo većina velikih robota ne izgleda poput ljudi. Napravljeni su radi automatizacije u proizvodnji, građevinarstvu, poljoprivredi, autonomnoj vožnji i navigaciji.
Područje primjene
Robote se može razvrstati i prema njihovom području primjene. Dijele se na osobne i industrijske robote.
Osobni roboti koriste se u svakodnevnom životu i osmišljeni su za to da budu korisni pojedincu ili za upotrebu u krugu obitelji. Osobnim robotima mogu upravljati i osobe koje nisu stručnjaci za obavljanje ponavljajućih ili pak dosadnih zadataka kako bi uštedjele vrijeme ili za zabavu. Kućanski roboti, društveni roboti, digitalni osobni asistenti i igračke najčešći su osobni roboti.
Industrijski roboti su snažni i izrađuju se za obavljanje točno određenih zadataka na prethodno programiran način u proizvodnji, građevinarstvu ili poljoprivredi, na primjer. Primjene uključuju sastavljanje, rastavljanje, montažu, pričvršćivanje vijaka, zavarivanje, bojenje, vizualnu kontrolu i sl. Industrijski roboti izvrsni su u obavljanju jednog određenog zadatka. To su brzi, precizni i pouzdani strojevi. Bez industrijskih robota ne bismo mogli dosegnuti današnju razinu tehnološkog razvoja.
Namjena
Još jedna kategorizacija robota je po namjeni. Roboti mogu biti posebne i opće namjene. Ali što to znači?
Roboti za određene zadatke: takvi strojevi obavljaju pojedini zadatak ili niz mogućih zadataka. To može biti nešto jednostavno kao, na primjer, pomicanje predmeta od točke A do točke B koje vrši robotska ruka. No može biti i složeno, kao u slučaju društvenog robota s naprednim sučeljem prirodnog jezika. Konstrukcija i ponašanje tih robota ne mogu se mijenjati. Oni prate prethodno definirane programe u skladu sa svojom originalnom namjenom. Kućanski roboti i industrijski roboti ubrajaju se u takve strojeve.
Roboti opće namjene: u ovom slučaju, zadaća robota nije prethodno definirana. Različite komponente robota mogu se odvojeno kupiti. Te komponente mogu se sastaviti na različite načine kako bi rješavali specifične zadatke. Komponente mogu uključivati robotske ruke, kotače, kamere, koračne motore i dodatne senzore i aktuatore. Takvi roboti mogu imati i bežične veze, kao što su Wi-Fi i Bluetooth. „Mozak“ robota, obično maleno računalo, može se „istrenirati“ da obavlja različite zadatke s različitim komponentama s pomoću prilagođenih aplikacija pisanih u računalnim programskim jezicima. Uobičajena mala računala koja se mogu programirati, a nazivaju se i ugrađeni sustavi (engl. embedded systems), su Nvidia Jetson i Jetson Nano, Raspberry Pi i Arduino. Ti ugrađeni sustavi imaju ulazne i izlazne priključke opće namjene (engl. general-purpose input and output connections, GPIO) na koje se mogu priključiti senzori i aktuatori s pomoću standardnog komunikacijskog sučelja.
Drugi roboti opće namjene uključuju prethodno napravljeno tijelo koje se sastoji od senzora (poput kamera i mikrofona) i aktuatora (poput ruku i nogu). Razvojem različitih računalnih aplikacija, robot može obavljati različite specifične zadatke. Primjeri takvih robota uključuju robote Nao, Pepper i Romeo tvrtke Softbank Robotics ili robotskog „psa“ po imenu Spot tvrtke Boston Dynamics.
Broj
Roboti se također mogu kategorizirati prema tome koliko ih ima:
Pojedinačni roboti: pojedinačni robot radi samostalno. Ima obvezu koju obavlja na temelju prethodno definiranog programa. Prethodno definirani program može uključivati napredne tehnologije koje omogućuju robotu da se prilagodi okolini. Robot se može povezati s internetom, ali i dalje je sam. Čak i da postoji nekoliko pojedinačnih robota na jednom mjestu, oni su i dalje „sami“ jer ne mogu međusobno komunicirati.
Roboti u timovima: roboti mogu raditi u timovima kao i ljudi. Često nekoliko robota obavlja jedan zadatak u slijedu. Sjetite se videozapisa o tome kako se automobili sastavljaju. Podvozje se zavaruje, zatim dolaze na red vrata, pa se nanosi boja na automobil, slijede prednji i stražnji prozori itd. Sve te korake obavljaju različiti roboti koji mogu raditi samo taj određeni zadatak.
Robotika u rojevima: roboti mogu raditi i u roju. U ovom slučaju, velikim brojem jednostavnih robota upravlja se zajednički. Pojedinačni roboti u roju nisu naročito vrijedni, ali sam roj može obavljati važne zadatke. Sjetite se samo pčela u prirodi. Jedna pčela ne može učiniti mnogo toga, ali bez milijuna pčela koje rade u rojevima ljudi vjerojatno ne bi postojali. Moguće primjene robotike u rojevima su traganje i spašavanje, mikrobiologija, nadzor i oprašivanje. Međutim, u vrijeme pisanja ovog tečaja (2021.), robotika u rojevima je uglavnom u fazi istraživanja.
Evolucija robota
Riječ robot dolazi od češke riječi „robota“, koja znači „služavski posao“ u češkom jeziku. Zahvaljujući drami Karela Čapeka iz 1920., u kojoj strojevi zavladaju svijetom, riječ „robot“ postala je općepoznata. Ali čovječanstvo je oduvijek pokazivalo interes za preispitivanje ljudske egzistencije. Čak i prije 20. stoljeća bilo je pokušaja rekreiranja čovjeka. Postoje i legende koje govore o ljudima koji su uspjeli u tome. Za jednu od najpoznatijih ideja zaslužan je alkemičar Paracelsus iz 16. stoljeća. On je tvrdio da se malena čovjekolika bića (zvana homunculus) mogu stvoriti u boci koristeći samo kemijske postupke. Kasnije u 16. stoljeću riječ „golem“ ušla je u javnu svijest. Prema narodnoj priči, golem je bio načinjen od gline i služio bi ljudima kada bi mu netko umetnuo poseban pergament u usta ili čelo. Priča kaže da se nakon nekog vremena golem suprotstavio svojem stvoritelju te se na kraju okrenuo protiv njega.
Proučavajući povijest robotike, vidimo da postoji univerzalan interes za prožimanje robota čovječnošću ili nekim ljudskim osobinama. To zanimanje uglavnom ima tri glavna uvjeta:
robot mora na neki način biti sličan čovjeku (po izgledu, razmišljanju itd.),
robot mora biti bolji u nečemu (snažniji, pametniji itd.),
robot se mora u potpunosti nalaziti pod kontrolom svojeg stvoritelja.
U povijesti robotike dogodila se jedna prekretnica kada su se pojavili strojevi koji su izgledali snažnije od ljudi. Strojevi koji su zamijenili ljude u radu pojavili su se tijekom prve industrijske revolucije oko 1769. U to je vrijeme glavna svrha bila smanjiti troškove i vrijeme utrošeno na proizvodnju te povećati količinu proizvoda bez interakcije s ljudima. U to je vrijeme automatizacija postala glavni koncept. Uz automatizaciju nekoliko se procesa moglo dovršiti bez ljudskog djelovanja. Budući da su strojevi obavljali posao, ljudi su počeli tražiti nove načine rada i života. Strojevi se ne umaraju kao ljudi pa mogu raditi bez prestanka. Automatizacijom se također smanjuje rizik od pogreške i količina otpada.
Robote također obilježava kontrolirana preciznost i učinkovitost. U 1800-ima računalna tehnologija nije postojala. Međutim, ljudi su mogli stvarati velike strojeve za obavljanje složenih zadataka. Nakon 1950., došlo je do značajnog razvoja robotike.
Shakey
Prvi industrijski robot „Unimate“ izrađen je i koristio se u tvornicama automobila kao zamjena za manualnu radnu snagu. Stvoren je i prvi mobilni robot opće namjene robot, „Shakey“. Shakey je imao ugrađene kamere i senzore dodira uz mogućnosti interakcije s okolinom.
O postojanju robota može se reći mnogo dobrih stvari. Ipak, čovječanstvo nije sasvim zadovoljno. Tržište rada nalazi se pod stalnim pritiskom ljudi koji žele raditi, jer bi radnike koji rade ponavljajuće zadatke mogli zamijeniti strojevi. Kada je riječ o robotima, uvijek je prisutan određeni strah da će zamijeniti ljudsku radnu snagu ili da će možda imati veću kontrolu nad ljudima nego što bismo željeli.
Kako roboti postaju sve realističniji, javlja se još jedan strah. Ljudi uglavnom toleriraju robote koji izgledaju poput robota. Naš mozak može s lakoćom kategorizirati humanoidne robote koji izgledaju poput robota kao što kategoriziramo industrijske robote u proizvodnji. Ljudi se mogu zbuniti ili čak uzrujati kada susretnu pretjerano realističnog robota. U tom slučaju znamo da je riječ o robotu. Međutim, mozak se baš i ne može nositi s tom činjenicom zbog realističnog izgleda robota. Njegova koža, pokreti, pa čak i govor vrlo su slični čovjekovim, pa se naš mozak bori s time može li ga stvarno svrstati u robote ili ne? Može li razmišljati? Mogu i smijem li mu vjerovati?
Ti strahovi možda objašnjavaju zašto su sastavljena „pravila za robote“ sredinom 20. stoljeća, koja se još nazivaju i tri zakona ili Asimovljevi zakoni. Njih je osmislio Isaac Asimov, po kome su i dobili naziv.
Tri zakona su:
Robot ne smije naškoditi čovjeku ili svojom pasivnošću dopustiti da se čovjeku naškodi.
Robot mora slušati ljudske naredbe, osim kad su one u suprotnosti s prvim zakonom.
Robot mora štititi svoj integritet, osim kad je to u suprotnosti s prvim ili drugim zakonom.
(Asimov, 1950.)
Druga prekretnica u povijesti robotike dogodila se kada je prvi mobilni robot na daljinsko upravljanje otkrio površinu Mjeseca oko 1970. Malo kasnije, 1986. godine, Honda je započela projekt izrade humanoidnih robota koji izgledaju slično ljudima. Evolucija se nastavila, a roboti su se sve više i više pojavljivali u područjima poput zdravstva, proizvodnje i logistike. Evolucija robota proces je koji još uvijek traje. Sada su roboti prisutni u našem svakodnevnom životu. Roboti se nalaze u našim domovima (usisavači), na radnim mjestima (roboti za sastavljanje dijelova) i u zdravstvu (društveni roboti u liječenju bolesnika ili kirurški roboti), na primjer.
Čovječanstvo se nalazi u četvrtoj industrijskoj revoluciji, koja spaja najpopularnije nove tehnologije, poput robotike, IoT-a, 5G mreže, umjetne inteligencije i mnogih drugih, kako bi industrija dosegnula nove razine.
