Można myśleć o robocie jako o maszynie z obsługującym ją programem komputerowym. Komponenty robota dzielą się na dwie duże grupy: sprzęt i oprogramowanie.
Sprzęt
Sprzęt robota obejmuje korpus, silniki i czujniki.
Kształt korpusu zależy od typu robota lub dziedziny zastosowania. Niektóre przykłady korpusów robotów to: roboty humanoidalne, roboty w postaci samych ramion, roboty w postaci samych nóg i roboty na kółkach. Korpus jest zazwyczaj pokryty metalem, plastikiem lub innym materiałem (takim jak włókno węglowe), który chroni wnętrze robota. Ważnym aspektem ochrony jest to, że w przypadku każdego dodatkowego grama silniki i zużycie energii muszą zostać dostosowane.
Silniki poruszają robotem i jego częściami. Istnieje kilka rodzajów silników, które są stosowane w robotyce, w tym dwukierunkowe silniki krokowe, silniki obrotowe, pompy i tarcze wibracyjne. Jeśli robot ma złożony korpus, kilka silników musi zostać zsynchronizowanych. Synchronizacja silników jest zazwyczaj stosowana w skali mikro. Oznacza to, że sterowanie silnikami dla poszczególnych czynności, takich jak zrobienie jednego kroku do przodu lewą stopą lub podniesienie prawego ramienia, jest predefiniowane. Gdy robot wykonuje złożone zadania, sekwencja tych predefiniowanych zadań jest wykonywana w niestandardowej kolejności - w ten sposób robot przechodzi z punktu A do punktu B lub chwyta jakiś obiekt i przenosi go do obszaru docelowego.
Czujniki są używane do zbierania danych o otoczeniu, które mogą zostać następnie przetworzone przez komputer, aby mógł on przeanalizować otoczenie i wykonać odpowiednie działania. W robotach można wbudować wiele różnych czujników, w tym kamery, mikrofony, czujniki ciśnienia, termometry, wilgotnościomierze, czujniki położenia, czujniki prędkości, czujniki lokalizacji i czujniki dotykowe oraz wiele innych.
Energia jest robotowi potrzebna - bez niej nie może się on poruszać ani myśleć, co w dosłownym tłumaczeniu oznacza uruchamianie algorytmów na komputerze. Źródłem energii jest zazwyczaj prąd elektryczny, doprowadzany z sieci elektrycznej poprzez przewody, z wbudowanego akumulatora lub z energii słonecznej. Czasami roboty są sterowane za pomocą gazu. O tym, która opcja jest lepsza, decyduje zwykle przeznaczenie robota.
Oprogramowanie
Oprogramowanie steruje robotem. Bez oprogramowania robot nie będzie w stanie działać. W wielu przypadkach oprogramowanie robota ma parametry, które można ustawić, na przykład za pomocą aplikacji na smartfonie lub za pomocą specjalnego urządzenia wejściowego, takiego jak przyciski.
Oprogramowanie może być rozwiązaniem wbudowanym "na stałe", którego nie można później zmieniać. Starsze lub prostsze roboty zazwyczaj działają w ten sposób. W bardziej zaawansowanych rozwiązaniach oprogramowanie może być aktualizowane lub rozszerzane zdalnie przez Internet. Właściciel robota może nawet nie zauważyć uaktualnienia. Możliwość zdalnego aktualizowania lub rozszerzania oprogramowania pomaga twórcy robota wprowadzać nowe funkcje, ulepszać usługi lub poprawiać ewentualne błędy. Trzeci rodzaj oprogramowania pozwala na mniejsze lub większe modyfikacje, a nawet umożliwia tworzenie oprogramowania od podstaw w przypadku robotów ogólnego przeznaczenia - o czym wspominaliśmy wcześniej.
Robotyka i AI
AI staje się główną technologią oprogramowania i bez wątpienia będzie odgrywać ważną rolę w przyszłości robotyki. Możliwe obszary zastosowania robotyki są tak różnorodne, że różne roboty mogą wymagać różnych metod AI.
Widzenie komputerowe oparte na sztucznej inteligencji dowiodło już swojej skuteczności w wielu dziedzinach. Roboty wyposażone w kamery będą prawdopodobnie wykorzystywać sztuczną inteligencję do analizy obrazów i wideo. Może to obejmować wykrywanie obiektów na obrazach, mierzenie odległości, rozpoznawanie obiektów i ludzi oraz przewidywanie ich ruchu, wykrywanie zagrożeń i poprawę jakości obrazu z kamery.
Przetwarzanie dźwięku i mowy to kolejny dobrze zbadany obszar AI. W związku z tym, jeśli robot posiada mikrofon lub mikrofony, za pomocą algorytmów AI można rejestrować oraz analizować dźwięki i mowę otoczenia. W zależności od dziedziny zastosowania zadania mogą obejmować m. in. wykrywanie głosu, rozpoznawanie mowy, rozpoznawanie dźwięku i zdarzeń oraz pomiar stosunku sygnału do szumu. Roboty wyposażone w głośniki mogą wykorzystywać technologie przetwarzania tekstu na mowę do przekazywania użytkownikom informacji głosem podobnym do ludzkiego.
Roboty, szczególnie roboty społeczne, wykorzystują kamerę, mikrofon i głośniki do poznawania swojego otoczenia. Dzięki zaawansowanym algorytmom przetwarzania języka naturalnego i technologiom mowy roboty są w stanie komunikować się z ludźmi, czasami nawet w sposób przypominający ogólną inteligencję. Ponieważ te zaawansowane algorytmy AI wymagają ogromnej mocy obliczeniowej komputera, niektóre roboty uruchamiają te algorytmy w chmurze.
Roboty, które zbierają dane z czujników (czujniki odległości, siły, prądu, napięcia, temperatury lub wilgotności, a nawet kamery i mikrofony) mogą wykorzystywać algorytmy AI do wykrywania pierwszych oznak możliwych awarii. Oznacza to, że roboty te mogą zatrzymać działanie, aby zapobiec awariom, lub mogą wskazać, że konieczna jest konserwacja, zanim wystąpią poważniejsze problemy (określane jest to również jako konserwacja predykcyjna). Oba podejścia są niezbędne w produkcji oraz rolnictwie, aby uniknąć wadliwych produktów i towarów lub dłuższych przestojów.
Ruch i stabilność robotów można również zoptymalizować za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji w celu lepszego dostosowania do środowiska, w którym robot się porusza, oraz do obiektów, z którymi wchodzi w interakcje. Czasami można to nawet zrobić w środowisku symulacyjnym przed użyciem robota, a następnie oprogramowanie stworzone w tym środowisku symulacyjnym jest dostosowywane do świata rzeczywistego.
Są to ogólne rozwiązania dla robotyki i AI, jednak możliwości wykraczają daleko poza te przykłady. Ponieważ zarówno robotyka, jak i AI są powstającymi technologiami, w przyszłości prawdopodobnie zostaną opracowane kolejne ekscytujące inteligentne rozwiązania.
