Si può pensare ad un robot come ad una macchina con una applicazione informatica che la fa funzionare. Le componenti dei robot appartengono a due ampie categorie: hardware e software.
L'hardware
L'hardware di un robot comprende il corpo, i motori ed i sensori.
La forma del corpo dipende dal tipo di robot o dall'ambito di applicazione. Alcuni esempi di corpo per robot comprendono i robot umanoidi, i robot dotati di sole braccia o sole gambe ed i robot su ruote. Il corpo è solitamente rivestito di metallo, plastica o qualche altro materiale (per esempio fibra di carbonio) che protegge l'interno del robot. Un aspetto importante rispetto a questa protezione è che ogni grammo in più richiede un aggiustamento al livello del motore e del consumo di energia.
I motori muovono il robot e le sue parti. La robotica prevede l'applicazione di diversi tipi di motori, tra cui motori passo-passo bidirezionali, motori orbitali, pompe, motori vibranti. Un robot con un corpo complesso richiede la sincronizzazione di diversi motori. La sincronizzazione dei motori avviene tipicamente su microscala. Ciò significa che il controllo dei motori per azioni specifiche, come avanzare di un passo con il piede sinistro o sollevare il braccio destro, è predefinito. Quando il robot svolge operazioni complesse, esegue una sequenza di operazioni predefinite nell'ordine adatto. In questo modo il robot va da A a B o afferra degli oggetti e li porta nell'area destinata.
I sensori vengono impiegati per raccogliere dati a proposito dell'ambiente circostante, i quali possono venir elaborati da un computer in modo da comprendere l'ambiente e svolgere delle azioni di conseguenza. Un'ampia gamma di sensori può essere installata sui robot, tra i quali macchine fotografiche, microfoni, sensori di pressione, termometri, misuratori di umidità, sensori di posizione, sensori di velocità, sensori di geolocalizzazione e sensori tattili, per menzionarne solo alcuni.
L'energia è necessaria al robot. Senza di essa il robot non può muoversi o pensare, il che significa in realtà far funzionare degli algoritmi su un computer. La fonte di energia è di solito l'elettricità, attraverso cavi connessi alla rete elettrica, prodotta da una batteria incorporata o prodotta dall'energia solare. A volte i robot funzionano a gas. Lo scopo del robot di solito definisce quale sia l'opzione migliore.
Software
Il software controlla il robot. Senza il software il robot non sarebbe capace di funzionare. In molti casi il software di un robot include dei parametri che possono venir impostati, ad esempio attraverso un'applicazione sullo smartphone o attraverso un dispositivo di input apposito come dei tasti.
Il software può essere una soluzione incorporata "pre-programmata" che non può venir modificata in seguito. I robot più vecchi o più semplici di solito utilizzano questo approccio. Nelle soluzioni più avanzate il software può essere aggiornato o potenziato a distanza attraverso internet. Il proprietario del robot potrebbe non accorgersi nemmeno dell'aggiornamento. La possibilità di aggiornare o potenziare il software a distanza aiuta lo sviluppatore del robot ad introdurre nuove funzionalità, a migliorare il servizio o a correggere potenziali errori. Un terzo tipo di software consente piccole o grandi modifiche e rende addirittura possibile sviluppare del software da zero nel caso dei robot a scopo generico, come si è visto prima.
Robotica e IA
L'IA sta diventando una tecnologia software d'uso comune e, senza dubbio avrà un ruolo importante per il futuro della robotica. I possibili ambiti applicativi della robotica sono così abbondanti che diversi robot potrebbero aver bisogno di diversi metodi di IA.
Le funzioni di visione computerizzata basate sull'IA si sono già dimostrate efficaci in molti ambiti. I robot dotati di telecamera utilizzano molto probabilmente un sistema di intelligenza artificiale per l'analisi dei contenuti d'immagine e video. Ciò può comprendere il riconoscimento di certi oggetti in un'immagine, la misurazione delle distanze, il riconoscimento di oggetti e persone e la previsione dei loro movimenti, il rilevamento di un pericolo ed il miglioramento della qualità dell'immagine della telecamera.
L'elaborazione dell'audio e della voce è un'altra area ampiamente esplorata dell'IA . Di conseguenza se il robot è dotato di microfono o di microfoni, grazie agli algoritmi dell'IA, i suoni e le voci di un ambiente possono venir registrati ed analizzati. A seconda del campo d'applicazione le operazioni svolte possono includere il riconoscimento di una voce, il riconoscimento vocale, il riconoscimento di un suono o di un evento e la misurazione del rapporto tra un segnale ed il rumore di fondo, per menzionare solo alcune possibilità. Robot dotati di altoparlanti possono impiegare tecnologie di conversione del testo in suono per dare informazioni agli utenti utilizzando una voce di tipo umano.
I robot, sopratutto i robot sociali,,utilizzano una telecamera, un microfono e degli altoparlanti per comprendere l'ambiente. Grazie ad algoritmi avanzati capaci di elaborare il linguaggio naturale e a tecnologie vocali, i robot sono capaci di comunicare con gli umani, a volte addirittura in modi che assomigliano ad una generica intelligenza. Poiché questi avanzati algoritmi di IA hanno bisogno di un'enorme potenza di elaborazione informatica, alcuni robot fanno girare i loro algoritmi sul cloud.
I robot che raccolgono dati dai sensori (sensori di distanza, forza, corrente, voltaggio, temperatura o umidità e anche telecamere e microfoni) possono impiegare gli algoritmi di IA per identificare i primissimi segni di potenziali problemi. Ciò significa che questi robot possono interrompere un'attività al fine di prevenire problemi o possono segnalare che un intervento di manutenzione è necessario prima che si manifesti un problema più serio (a ciò ci si riferisce anche con il termine di manutenzione predittiva). Entrambi gli approcci sono fondamentali nell'ambito della produzione manifatturiera e in agricoltura per evitare prodotti difettosi o periodi fuori servizio più lunghi.
Anche il movimento e la stabilità dei robot può venir ottimizzato usando gli algoritmi dell'IA per una migliore adattabilità all'ambiente in cui il robot si muove e agli oggetti con i quali il robot interagisce. A volte ciò può anche avvenire in un ambiente simulato prima dell'utilizzo effettivo del robot ed il software così creato viene in seguito adattato al mondo vero.
Queste sono alcune soluzioni generiche che combinano la robotica e l'IA, tuttavia le opzioni a disposizione vanno ben oltre questi esempi. Poiché la robotica e l'IA sono entrambe tecnologie emergenti, è molto probabile che in futuro si continueranno a sviluppare ulteriori soluzioni intelligenti ed entusiasmanti.
