Zie de robot gerust als een machine met een computertoepassing die hem bedient. De onderdelen van de robot vormen twee grote groepen: hardware en software.
Hardware
De hardware van een robot bestaat uit het lichaam, de motoren en de sensoren.
De vorm van het lichaam is afhankelijk van het type robot of het toepassingsgebied. Enkele voorbeelden van een robotlichaam zijn: humanoïde robots, robots met alleen armen of met alleen benen en robots op wielen. Het lichaam is meestal bedekt met metaal, plastic of een ander materiaal (zoals koolstofvezel), dat de binnenkant van de robot beschermt. Een belangrijk aspect van de bescherming is dat bij elke extra gram de motoren en het energieverbruik moeten worden aangepast.
Motoren bewegen de robot en zijn onderdelen. Er zijn verschillende soorten motoren die in de robotica worden toegepast, waaronder bipolaire stappenmotoren, rotatiemotoren, pompen en trilschijven. Als de robot een complex lichaam heeft, moeten meerdere motoren worden gesynchroniseerd. De synchronisatie van de motoren wordt meestal op microschaal uitgevoerd. Dit betekent dat de aansturing van de motoren voor bepaalde acties, zoals het zetten van een stap voorwaarts met de linkervoet of het heffen van de rechterarm, vooraf is gedefinieerd. Wanneer de robot complexe taken uitvoert, wordt een opeenvolging van deze vooraf gedefinieerde taken uitgevoerd in een aangepaste volgorde: de robot gaat dus van A naar B, of grijpt een voorwerp en brengt het naar het doelgebied.
Sensoren worden gebruikt om gegevens over de omgeving te verzamelen, die vervolgens door de computer kunnen worden verwerkt, zodat deze de omgeving kan begrijpen en dienovereenkomstig acties kan uitvoeren. Bij robots kunnen allerlei sensoren worden ingebouwd, zoals camera's, microfoons, druksensoren, thermometers, vochtigheidsmeters, positiesensoren, snelheidssensoren, plaatsbepalingssensoren en tastsensoren, en dat zijn er maar enkele.
De robot heeft energie nodig, want zonder energie kan de robot niet bewegen of denken, wat letterlijk neerkomt op het uitvoeren van algoritmen op de computer. De energiebron is meestal elektriciteit, afkomstig van het elektriciteitsnet via draden, van een ingebouwde batterij, of van zonne-energie. Soms worden robots aangedreven door gas. Het doel van de robot bepaalt meestal welke optie beter is.
Software
Software bestuurt de robot. Zonder software kan de robot niet werken. In veel gevallen heeft de software van de robot parameters die kunnen worden ingesteld, bijvoorbeeld met een smartphoneapplicatie of met een speciaal invoerapparaat, zoals knoppen.
De software kan een ingebouwde "hard-wired" oplossing zijn die later niet kan worden gewijzigd. Oudere of eenvoudigere robots maken meestal gebruik van deze aanpak. Bij meer geavanceerde oplossingen kan de software op afstand via het internet worden bijgewerkt of geüpgraded. De eigenaar van de robot merkt de upgrade misschien niet eens op. De mogelijkheid om de software op afstand bij te werken of te upgraden helpt de ontwikkelaar van de robot om nieuwe functionaliteiten te introduceren, de dienstverlening te verbeteren of eventuele fouten te corrigeren. Een derde soort software maakt kleine of grote aanpassingen mogelijk, of maakt het zelfs mogelijk om software van het begin af te ontwikkelen in het geval van robots voor algemeen gebruik, zoals eerder besproken.
Robotica en AI
AI wordt een gangbare softwaretechnologie en zal zonder twijfel een belangrijke rol spelen in de toekomst van de robotica. Er zijn zo veel mogelijke toepassingsdomeinen van robotica dat voor verschillende robots verschillende AI-methoden nodig kunnen zijn.
Op AI gebaseerde computervisie heeft zijn doeltreffendheid reeds bewezen op talrijke domeinen. Robots met camera's maken waarschijnlijk gebruik van kunstmatige intelligentie voor beeld- en videoanalyse. Hierbij kunnen bijvoorbeeld objecten op beelden worden gedetecteerd, afstanden worden gemeten, objecten en mensen herkend en hun bewegingen voorspeld, kan gevaar worden gedetecteerd en de beeldkwaliteit van de camera verbeterd.
Audio- en spraakverwerking is nog zo’n gebied van AI waarover al veel bekend is. Als de robot een microfoon of meerdere microfoons heeft, kunnen met AI-algoritmen het geluid en de spraak van de omgeving worden opgenomen en geanalyseerd. Afhankelijk van het toepassingsdomein kunnen de taken onder meer bestaan uit stemdetectie, spraakherkenning, geluidsherkenning en gebeurtenisherkenning, en de meting van de verhouding signaal/ruis. Robots met luidsprekers kunnen tekst-naar-spraak technologieën gebruiken om gebruikers informatie te vertellen met een mensachtige stem.
Robots, en dan vooral sociale robots, maken gebruik van een camera, microfoon en luidsprekers om hun omgeving te begrijpen. Met geavanceerde algoritmen voor natuurlijke taalverwerking en spraaktechnologieën zijn robots in staat met mensen te communiceren, soms zelfs op een manier die op algemene intelligentie lijkt. Omdat deze geavanceerde AI-algoritmen een enorme hoeveelheid computerverwerkingskracht vereisen, draaien sommige robots deze algoritmen in de cloud.
Robots die gegevens verzamelen van sensoren (afstands-, kracht-, stroom-, spannings-, temperatuur- of vochtigheidssensoren, en zelfs camera's en microfoons) kunnen AI-algoritmen gebruiken om de allereerste tekenen van mogelijke defecten te detecteren. Dit betekent dat deze robots de activiteit kunnen stoppen om storingen te voorkomen, of kunnen aangeven dat onderhoud nodig is voordat er grotere problemen optreden (ook wel voorspellend onderhoud genoemd). Beide benaderingen zijn essentieel in de productie- en landbouwsector om defecte producten en goederen of langere uitvaltijden te voorkomen.
De beweging en stabiliteit van robots kan ook worden geoptimaliseerd met AI-algoritmen voor een beter aanpassingsvermogen aan de omgeving waarin de robot zich beweegt, en aan de objecten waarmee de robot in interactie is. Soms kan dit zelfs worden gedaan in een simulatieomgeving voordat de robot wordt gebruikt, waarna de software die in deze simulatieomgeving is gemaakt, wordt aangepast aan de echte wereld.
Dit zijn de algemene oplossingen voor robotica en AI, maar de mogelijkheden reiken veel verder dan deze voorbeelden. Aangezien robotica en AI allebei opkomende technologieën zijn, zullen er in de toekomst waarschijnlijk nog meer boeiende slimme oplossingen worden ontwikkeld.
