Ważne obszary robotyki

Roboty są wszędzie wokół nas. Tylko niektóre z nich są podobne do nas, a wiele z nich wygląda wręcz zupełnie inaczej niż to, jak wyobrażamy sobie robota. Możemy spotykać roboty każdego dnia i nawet tego nie zauważać. W tej części przedstawimy kilka sektorów, w których roboty są wykorzystywane z dużym pożytkiem. Istnieje o wiele więcej dziedzin, w których roboty są stosowane; wierzymy jednak, że poniższe przykłady pomogą Ci zrozumieć potencjał i możliwości robotów.

Robotyka konsumencka i roboty domowe

Wizja z lat 80. jest aktualna: w naszych domach mamy roboty domowe, w tym roboty-mopy, odkurzacze, myjki do okien, roboty do czyszczenia basenów i roboty-kosiarki do trawy. Roboty te zostały stworzone, aby ułatwić nam życie poprzez wykonywanie za nas prac domowych. Niektóre roboty humanoidalne mogą być również zaliczane do tej grupy, ponieważ nie są one przeznaczone wyłącznie do rozrywki, ale również do pracy domowej w naszym zastępstwie. Przykłady robotów domowych to:

Ubtech Lynx

Jednym z najbardziej znanych robotów humanoidalnych jest robot Ubtech Lynx wyposażony w urządzenie Amazon Alexa. Alexa to wirtualny asystent głosowy stworzony przez firmę Amazon. Przy pomocy Alexy inteligentne gadżety mogą być kontrolowane za pomocą naturalnego języka. Możesz również prowadzić rozmowy i pogadać o pogodzie, wiadomościach i przepisach kucharskich. Ubtech Lynx to robot humanoidalny z wbudowanym systemem asystenta głosowego. Robot wykorzystuje rozpoznawanie twarzy, aby rozpoznawać ludzi i zwracać się do nich po imieniu. Może również udzielać instrukcji dotyczących ćwiczenia jogi i niektórych sportów. Robot może zarządzać naszym kalendarzem i przypominać nam o konieczności dołączenia do spotkania zespołu lub odpowiedzi na ważne e-maile.

Robot do czyszczenia basenu

Właściciele basenów wiedzą, że czyszczenie basenu może być zajęciem na cały dzień, ponieważ basen zazwyczaj znajduje się poza domem i w czyszczeniu przeszkodzić mogą zmiany pogody. Istnieje kilka ręcznych urządzeń do czyszczenia basenu, które są tańszą opcją (szczotki), ale rozwiązaniem oszczędzającym czas i energię jest automatyczny czyściciel basenu. Robot do czyszczenia basenu funkcjonuje pod wodą i używa swojego gąsienicowego podwozia, aby poruszać się wzdłuż dna i ścian basenu oraz aby wyczyścić cały obszar z pomocą czujników i szczotek.

Przykład

Robot-odkurzacz

Roboty-odkurzacze posiadają czujniki, lasery, połączenie z Internetem i wbudowany komputer. Dzisiejsze roboty-odkurzacze są autonomicznymi maszynami - przez większość czasu nie potrzebują żadnego ludzkiego nadzoru ani instrukcji, aby sprzątać dom. Mogą również same się ładować, gdy bateria jest bliska wyczerpania. Inteligentny robot-odkurzacz najpierw bada nasz dom i automatycznie tworzy plan pomieszczeń w swoim wbudowanym komputerze. Od tego momentu zawsze pamięta, kiedy sprzątał różne części domu. W porównaniu z tradycyjnymi odkurzaczami odkurzacze-roboty mają kilka zalet: pracują autonomicznie, mogą wjeżdżać pod meble, nie potrzebują tak dużo miejsca do przechowywania, a także reprezentują modny i inteligentny styl życia. Obecnie odkurzacze-roboty są dostępwne prawie w tej samej cenie co odkurzacze średniej kategorii (od ok. 200 EUR).

Robotyka społeczna

Roboty społeczne są tworzone po to, aby komunikować się z nami i bawić nas. Częściowo lub całkowicie przypominają ludzi, co oznacza, że są to głównie humanoidy. Roboty społeczne mogą być proste, może to być pojedynczy monitor z oczami i ustami, który naśladuje ludzką twarz. Zaawansowane humanoidy społeczne mają ciało, mimikę i ekspresję podobną do ludzkiej. Humanoidy są również w stanie w ograniczonym zakresie rozpoznawać i analizować ludzkie zachowania społeczne oraz odpowiednio na nie reagować, wykorzystując wizję komputerową, rozpoznawanie i syntezę mowy oraz techniki przetwarzania języka naturalnego. Roboty społeczne są czasami pokryte elastyczną powierzchnią, która jest podobna do ludzkiej skóry, podczas gdy w innych przypadkach mają plastikową powłokę. Pod powierzchnią znajduje się wiele elementów, w tym serwomotory, które poruszają częściami robota, o czym pisaliśmy wcześniej.

Należy pamiętać, że wszystkie roboty społeczne, nawet te o doskonałym, przypominającym człowieka wyglądzie i zachowaniu, są wciąż o daleki od uzyskania ogólnej sztucznej inteligencji (GAI). GAI oznacza, że maszyna ze złożonymi i zaawansowanymi algorytmami jest:

• w stanie zachowywać się tak, jakby posiadała naturalną inteligencję

• zdolna do podejmowania decyzji w zależności od środowiska

• zdolna do dostosowania się do nowego otoczenia, jeśli to otoczenie się zmienia

Takie inteligentne, myślące i czujące roboty, jakie występują w filmach sci-fi, nie istnieją. Przy obecnych technologiach nie jest możliwe stworzenie takiej inteligencji - nawet jeśli istniejący robot wygląda czasem bardzo inteligentnie.

Opieka zdrowotna (roboty medyczne)

Roboty pomocnicze

Roboty są również obecne w szpitalach i wspierają placówki medyczne na kilka sposobów. W niektórych nowoczesnych szpitalach możemy spotkać humanoidy funkcjonujące jako roboty społeczne, a nawet wykonujące niektóre z powtarzalnych zadań wykonywanych zwykle przez pielęgniarki. Ponadto inne rodzaje robotów wykonują funkcjonalne zadania w chirurgii, pomagając lekarzom w osiągnięciu jak największej precyzji.

W sytuacjach krytycznych pielęgniarki-roboty mogą chronić ludzi przed wirusami i infekcjami. Są one również przydatne w przypadku znacznego wzrostu zapotrzebowania na siłę roboczą, np. w czasie pandemii. Roboty mogą sprzątać całe szpitale, oddziały i sale, w których wracają do zdrowia zakażeni pacjenci. Jest to bardzo ważne, ponieważ oznacza to, że pielęgniarki mogą skoncentrować się na swoich ważnych zadaniach przy pacjentach. Roboty mogą również bezpiecznie kontrolować przychodzących pacjentów pod kątem infekcji, kierując tych z objawami wirusowymi do oddzielnego obszaru, gdzie lekarze mogą ich bezpiecznie zbadać.

Roboty chirurgiczne

Roboty chirurgiczne pojawiły się w połowie lat 80-tych. Są one wykorzystywane w takich dziedzinach chirurgii jak kardiologia, ginekologia, urologia i torakochirurgia, które wymagają technologii minimalnie inwazyjnej, co oznacza, że na ciele człowieka wykonywane są jedynie małe nacięcia, przez które przeprowadza się zabiegi chirurgiczne. Dzięki robotom możliwe jest wykonywanie operacji przez te małe nacięcia z dużą precyzją, co zmniejsza ryzyko infekcji. Okazuje się również, że zmniejsza to zmęczenie lekarza, ponieważ metoda ta umożliwia pracę w pozycji siedzącej - stanie w tej samej pozycji obok pacjenta nie jest już konieczne podczas całego procesu.

Takie roboty medyczne nie są humanoidalne; wyglądem przypominają roboty przemysłowe. Roboty chirurgiczne mają mechaniczny korpus wzmocniony zrobotyzowanymi ramionami sterowanymi przez lekarzy. Ramiona robotów posiadają endoskopy (długie, cienkie, elastyczne rurki z kamerą i źródłem światła), które wyświetlają na konsoli obraz o wysokiej rozdzielczości dla chirurga.

Ze względu na budowę maszyny, są też pewne wady. Pierwszą z nich jest cena - ponieważ roboty te wymagają bardzo wysokich standardów jakości, są niezwykle drogie. Ponadto, ponieważ lekarze nie dotykają pacjenta - to robot ma fizyczny kontakt z ciałem - brak jest jakiegokolwiek haptycznego bodźca zwrotnego. W wielu przypadkach podczas operacji obok pacjenta stoją pielęgniarki, które nadzorują pacjenta i robota. Główny "aktor", chirurg, steruje maszyną nieco dalej. Oznacza to, że lekarze muszą nauczyć się obsługi tych maszyn, nawet jeśli wiedzą już, jak wykonać konkretną operację.

Zrobotyzowane protezy

Zrobotyzowane protezy są sterowane za pomocą zaawansowanej integracji maszyny i człowieka. W tym przypadku interakcja człowiek-robot jest realizowana głównie za pomocą niewielkich ruchów mięśni. W zależności od technologii, te ruchy mięśni są wykrywane za pomocą czujników elektrycznych lub czujników naciskowych (nieinwazyjnych lub inwazyjnych), a proteza porusza się zgodnie z nimi. Zaawansowane technologie przetwarzania sygnałów i sztucznej inteligencji pomagają w "tłumaczeniu" sygnałów mięśniowych na ruch zrobotyzowanej nogi lub ręki. "Mózg" (wbudowany komputer) tych zrobotyzowanych protez musi być maleńki, lekki i energooszczędny, aby noszenie go przez dłuższy czas było jak najwygodniejsze - co ogranicza złożoność zastosowanych technologii.

Pojazdy autonomiczne

Autonomiczne pojazdy-roboty mogą poruszać się bez jakiejkolwiek interakcji z człowiekiem. Najbardziej intensywnym obszarem badań są samojezdne samochody. Podczas jazdy komputer pokładowy analizuje otoczenie za pomocą zaawansowanych metod sztucznej inteligencji (AI) na podstawie danych otrzymanych z wielu czujników pojazdu. Proces rozwoju samojezdnych samochodów rozpoczął się w latach 90. ubiegłego wieku.

Society of Automotive Engineers (SAE) zdefiniowało kilka poziomów automatyzacji pojazdów:

• Poziom 0: to nie są samochody przyszłości, tylko teraźniejszości! Poziom 0 oznacza, że automatyzacja pojazdu jest ograniczona do wysyłania ostrzeżeń i natychmiastowej pomocy w razie potrzeby. Do takich funkcji należą hamulec awaryjny oraz ostrzeżenia o niewidocznym miejscu i opuszczeniu pasa ruchu.

• Poziom 1: samochód jest pod kontrolą człowieka, a kierowca korzysta ze wsparcia systemu automatycznego sterowania - w tym przypadku wsparcia kierownicy i przyspieszenia. Przykładami takich funkcji są tempomat adaptacyjny i asystent pasa ruchu. Tempomat adaptacyjny oznacza, że kierowca ustala prędkość, a pojazd zachowuje bezpieczną odległość od samochodów, zwalniając i przyspieszając w razie potrzeby. Asystent pasa ruchu kieruje samochód z powrotem na środek pasa ruchu, jeśli istnieje prawdopodobieństwo, że samochód opuści pas ruchu bez użycia kierunkowskazów. Na poziomie 1 tylko jedna funkcja jest zautomatyzowana.

• Poziom 2: jest podobny do poziomu 1, ale zautomatyzowanych jest wiele funkcji. Niektóre rozwiązania mogą wyglądać na wyższy poziom automatyzacji, jednak jest to poziom, który możemy spotkać na drogach w momencie pisania tego tekstu (początek 2021 roku). Wiele dużych firm posiada doskonałe rozwiązania na tym poziomie, na przykład Tesla Autopilot, Mercedes-Benz Drive Pilot, Nissan ProPilot Assist 2 czy dedykowane rozwiązanie Volvo.

• Poziom 3: kierowanie, przyspieszanie i hamowanie na tym poziomie może być kontrolowane przez automatyczny system pojazdu. Układ jezdny samochodu monitoruje otoczenie i podejmuje odpowiednie działania. Człowiek za kierownicą nadal musi obserwować drogę i być gotowy do przejęcia kontroli w razie potrzeby. Z funkcji tych można korzystać tylko wtedy, gdy algorytm sztucznej inteligencji uzna, że przejęcie kontroli nad pojazdem jest bezpieczne. Jedną z koncepcji wprowadzania automatyzacji na poziomie 3 jest umożliwienie sztucznej inteligencji prowadzenia samochodu tylko w warunkach powolnego ruchu, np. w korkach, aby zmniejszyć stres poznawczy kierowcy - pomagając mu się zrelaksować. Jesteśmy bliscy posiadania pojazdów Poziomu 3, więc możliwe, że kiedy czytasz te słowa, już prowadzisz taki samochód.

• Poziom 4: Cały proces prowadzenia samochodu zostaje przejęty przez system kierowania samochodem. System może analizować bardziej złożone sytuacje, takie jak nagłe pojawienie się obiektów na drodze, i jest w stanie sobie z nimi poradzić. Oznacza to, że kierowca może się zrelaksować i zająć innymi czynnościami, takimi jak pisanie e-maili czy czytanie książki - zwłaszcza na autostradach o kontrolowanym dostępie. Na poziomie 4 kierowca nadal może przejąć kontrolę nad pojazdem, jeśli się na to zdecyduje.  Samochód testowy Waymo jest przykładem tego poziomu.

• Poziom 5: ten poziom jest ostatecznym celem autonomicznej jazdy. Samochód jest gotowy do samodzielnej jazdy bez żadnej ingerencji człowieka. Poziom automatyzacji jest maksymalny. Nie ma kierownicy, pedałów ani hamulców. Pojazd jest w stanie podjąć najlepsze i najbezpieczniejsze decyzje w każdych warunkach. Jest w stanie rozpoznać znaki drogowe, wykryć pieszych, przewidzieć zachowanie innych pojazdów na drodze i uniknąć kolizji, a także jest w stanie uniknąć niebezpiecznej sytuacji nawet w najbardziej ekstremalnych warunkach.

Krótko mówiąc, poziomy 0, 1 i 2 wymagają czujności człowieka, który sprawdza i kontroluje otoczenie oraz steruje pojazdem. System samojezdny pojazdu zapewnia zautomatyzowane wsparcie, ale wymagany jest stały nadzór człowieka. Poziomy 3, 4 i 5 to nowa era automatyzacji, która oznacza prawdziwą rewolucję w robotyce i będzie miała znaczący wpływ na społeczeństwo. Na poziomie 4 kierowca musi interweniować w razie potrzeby, ale zasadniczo pojazd porusza się autonomicznie. Największa zmiana w rozwoju motoryzacji zaczyna się od poziomu 4, na którym kierowca nie jest potrzebny do prowadzenia samochodu. Z każdym dniem jesteśmy coraz bliżej wprowadzenia tego poziomu na drogi!

Produkcja (roboty przemysłowe)

Roboty przemysłowe pracują głównie przy produkcji. Mogą pracować w trybie 24/7 i wykonywać zaprogramowane działania, które są zazwyczaj sekwencyjne, powtarzalne i monotonne. Roboty przemysłowe składają się z dwóch głównych części: korpusu, który jest jednostką sterującą, oraz ramienia lub ramion robota, które wykonują zadania wymagające precyzyjnego działania. Roboty przemysłowe mogą być sterowane przez człowieka lub przez komputer. Zadaniem jednostki sterującej jest wydawanie ramionom poleceń w oparciu o polecenia operatora lub aplikacji komputerowej. Ramię robota, zwane również manipulatorem, jest w stanie wygenerować potężną siłę. Możliwe jest również wyposażenie robotów przemysłowych w czujniki, dzięki którym można śledzić ich status oraz parametry otoczenia. Na podstawie tych danych można wykryć wczesne awarie w produkcji i zaplanować konserwację, zanim robot przestanie działać. Roboty przemysłowe są niezwykle ważną częścią naszego społeczeństwa, ponieważ ten typ robotów buduje większość urządzeń elektronicznych.

Istnieje kilka rodzajów robotów przemysłowych. Można je skategoryzować na podstawie ich wyglądu i sposobu wykorzystania:

Roboty przegubowe są często wykorzystywane w produkcji. Ogólnie rzecz biorąc, jest to robot-ramię z dwoma lub więcej stawami obrotowymi, które są również określane jako "osie" (liczba mnoga od "osi"). Osie te są zorganizowane w łańcuch wspierający kolejne przeguby wzdłuż robota-ramienia. W tym przypadku korpus robota jest przymocowany do podłoża, ściany lub sufitu, a pierwszy przegub jest zazwyczaj częścią korpusu. Następnie, w zależności od przeznaczenia robota, dochodzą kolejne przeguby.

Roboty 6-osiowe są w stanie wykonywać szeroki zakres ruchów, które mogą zostać użyte w przemyśle do różnych zadań. W tym przypadku robot może obracać się w obrębie sześciu różnych osi. Na przykład pierwsza oś, znajdująca się u podstawy robota, pozwala mu obracać się w prawo i w lewo. Druga oś znajduje się nad pierwszą osią, pozwalając robotowi poruszać się do przodu i do tyłu. Trzecia oś pomaga robotowi obracać się za korpusem robota, podczas gdy osie 4 i 5 pozwalają robotowi wykonywać mniejsze ruchy na końcu ramienia robota. Oś 6 jest nazywana nadgarstkiem robota i potrafi obracać się o 360 stopni w obu kierunkach.

Roboty SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) są używane głównie do mniejszych operacji typu "pick-and-place". Mają one kilka stopni swobody, ale przeważnie w obrębie jednej płaszczyzny. SCARA pracuje z reguły na 3 osiach, ale istnieją również wersje 4- i 6-osiowe. SCARA pracuje szybko, a jego przyspieszenie jest niesamowite. Na końcu swojego ruchu robot zatrzymuje się w precyzyjnej pozycji, aby podnieść i ułożyć przedmioty. Taki robot-ramię jest w stanie precyzyjnie podnieść i ułożyć około 120 elementów w ciągu minuty, choć w zależności od scenariusza zastosowania wartość ta może się różnić.

Roboty równoległe lub delta, zwane również pająkami ze względu na ich wygląd, mają trzy ramiona połączone z korpusem robota i pracujące równolegle pod nim. Korpus robota jest zamontowany nad stanowiskiem pracy. Roboty delta są również wykorzystywane do zadań typu „pick and place”, podobnie jak roboty SCARA.

Roboty kartezjańskie lub roboty liniowe mają prostokątne ramiona poruszające się w linii prostej wzdłuż trzech głównych osi kartezjańskiego układu współrzędnych. Manipulator robota jest umieszczony na systemie podwieszanym, który przemieszcza go wzdłuż osi na dużym stanowisku pracy, zwanym również obszarem roboczym. Robot ten jest używany do zadań typu „podnieś i połóż" i może obsługiwać duże oraz ciężkie elementy, takie jak pełne skrzynie z częściami metalowymi. Można go łatwo i w dużym stopniu skonfigurować do wykonywania wielu zadań.

Roboty cylindryczne posiadają oś obrotową u podstawy. Kolejny silnik wyznacza wysokość ramienia, a zasięg ramienia jest określany przez trzeci silnik. Roboty cylindryczne zazwyczaj mają kompaktową budowę, co umożliwia ich zastosowanie do powlekania, obróbki, spawania punktowego i montażu.

Roboty biegunowe są również nazywane robotami sferycznymi. Podstawa robota znajduje się w środku " sfery", a ramię jest w stanie osiągnąć dowolną współrzędną "biegunową" poprzez obrót wzdłuż dwóch osi oraz poprzez wydłużenie ramienia. Roboty biegunowe są używane na przykład do formowania wtryskowego lub spawania.

Roboty współpracujące (coboty) to ludzie i maszyny pracujący razem. Roboty współpracujące zapełniają lukę, ponieważ coboty i ludzie mogą bezpiecznie pracować ze sobą w tym samym obszarze roboczym. Coboty zostały wynalezione przez J. Edwarda Colgate'a i Michaela Peshkina w 1996 roku jako "urządzenie i metoda bezpośredniej fizycznej interakcji pomiędzy osobą a manipulatorem sterowanym komputerowo".

Wszystkie te rodzaje robotów przemysłowych stanowią fantastyczną pomoc w procesie produkcji. Mogą one zastąpić ludzi w wykonywaniu powtarzalnych - i być może niebezpiecznych - czynności, które są zbyt monotonne i męczące. Ponadto wydajność, jaką mogą zaoferować te roboty, jest lepsza niż w przypadku człowieka. Pracują one w sposób perfekcyjny, precyzyjny i wysokojakościowy - a ilość może być w wielu przypadkach mierzona automatycznie. Ponieważ maszyny przemysłowe działają w trybie 24/7, można zmaksymalizować wydajność.

Jeśli chodzi o koszt robota przemysłowego, przy jego zakupie należy ponieść koszty inwestycyjne. Do tego dochodzą pewne koszty utrzymania i eksploatacji. Po dodaniu tych trzech rodzajów wydatków posiadanie robotów zamiast pracowników ludzi-ludzi w całym procesie zazwyczaj i tak mniej kosztuje firmę produkcyjną. Ponadto, ponieważ roboty przemysłowe mogą wykonywać wiele zadań, ludzie mogą zostać przydzieleni do obszarów, w których mogą wygenerować więcej korzyści dla firmy. Firma potrzebuje ludzi do udziału w procesie produkcyjnym, do obsługi i konserwacji maszyn, do nadzorowania procesów i podprocesów, do interweniowania w nieefektywne działania, do raportowania wydajności i do zapewnienia ciągłości działania.

Roboty rolnicze

Roboty przemysłowe, które pracują na polach i farmach lub nad nimi nazywane są robotami rolniczymi. Roboty te wspomagają produkcję żywności w rolnictwie. Istnieje kilka ich rodzajów - najpopularniejsze są prawdopodobnie roboty żniwne. Roboty rolnicze wykonują powtarzalne i monotonne zadania, podobnie jak roboty przemysłowe. Dwa główne zadania robotów żniwnych to zbieranie i układanie. Typowe funkcje innych robotów rolniczych to siew, odchwaszczanie, przycinanie, fenotypowanie i przerzedzanie. Zadania te są znacznie trudniejsze do wykonania niż się wydaje.

Prosta czynność zbierania polega na zbadaniu za pomocą kamery, gdzie znajduje się roślina, która ma zostać zebrana (np. owoce lub warzywa). Robot musi również sprawdzić, czy roślina jest wystarczająco dojrzała, aby ją zebrać. Podczas zbiorów ramię robota musi uważać, aby nie uszkodzić uprawy. Ponadto roboty muszą radzić sobie z różnymi warunkami pogodowymi. Muszą być mobilne, aby poruszać się po błotnistym podłożu lub ostrożnie zbierać plony, nawet przy wietrznej pogodzie. Wymagana jest odporność na gorącą lub zimną pogodę oraz promieniowanie UV. Niektóre roboty są wyposażone w panele słoneczne, które pomagają im działać w sposób w 100% przyjazny dla środowiska, bez emisji zanieczyszczeń. Zastosowanie robotyki w rolnictwie mogłoby być rewolucją, która pomogłaby zmniejszyć marnotrawstwo żywności na całym świecie.

Przykład

Roboty zbierające warzywa

Roboty rolnicze wykorzystują zaawansowaną technologię do zbierania warzyw na polach i w szklarniach. Roboty używają złożonego algorytmu, aby sprawdzić, czy warzywo jest wystarczająco dojrzałe, aby je zebrać. Decyzja jest podejmowana za pomocą kamery i systemu oświetlenia LED skanujących najpierw odpowiednie miejsce. Algorytmy analizują kolory warzyw, aby określić, czy są one wystarczająco dojrzałe. Następnie robot musi określić dokładną lokalizację warzywa na roślinie, aby wiedzieć, jakie ruchy należy wykonać, aby odciąć je małym nożem. Końcowym etapem procesu jest umieszczenie plonu w koszu. Ponieważ nawet ta sama roślina może mieć różne kształty i rozmiary warzyw, proces ten wymaga zaawansowanych technologii AI - podobnych do tych, które są wykorzystywane w samojezdnych samochodach.

Roboty odchwaszczające

Kilka robotów dostępnych na rynku może odchwaszczać duże obszary. Interwencja człowieka ogranicza się do ustawienia programu na robocie, który następnie autonomicznie wykona wszystkie prace związane z odchwaszczaniem pola. Roboty odchwaszczające są wyposażone w czujnik GPS, umożliwiającą uzyskanie dokładnej lokalizacji maszyny i w kamery pozwalające wykrywać położenie warzyw i odróżniające warzywa od chwastów. Po zidentyfikowaniu chwastów robot tnie je na kawałki. Obecnie roboty odchwaszczające są przyjazne dla środowiska i są zasilane w 100% energią elektryczną.

Inne roboty w rolnictwie

Siew nasion na dużych obszarach jest naprawdę trudnym zadaniem. Roboty rolnicze są bardzo pomocne w zastępowaniu pracz manualnej również w tym obszarze. Proces ten polega na tym, że pojazd porusza się po polach, siejąc nasiona na ziemi, a w razie potrzeby zajmuje się również odchwaszczaniem. Istnieją już rozwiązania, które mogą odchwaszczać np. do 20 hektarów w sezonie. Inne roboty rolnicze to na przykład roboty koszące, opryskujące, obierające, czyszczące, sortujące i pakujące.

Istnieje rzeczywiste zapotrzebowanie na roboty pracujące w rolnictwie. Wykonywanie pracy fizycznej nie jest popularne wśród młodego pokolenia, które zazwyczaj szuka pracy biurowej i chce większej elastyczności i niezależności. Nie jest to do pogodzenia z pracą fizyczną na polach, gdzie natura dyktuje warunki, a pracownicy muszą się do nich dostosować. Obecność robotów rolniczych mogłaby pomóc w zaspokojeniu ogromnych potrzeb rolników na polach. Bez wątpienia roboty rolnicze są potrzebne w takim samym stopniu jak roboty przemysłowe.

Roboty wojskowe

Jedną z najbardziej futurystycznych części technologii wojskowej jest robotyka. Roboty wojskowe są wykorzystywane do wykonywania zadań wojskowych, które można sklasyfikować jako prewencyjne lub interwencyjne. Roboty wykrywające i usuwające bomby służą do prewencji. Roboty te są zazwyczaj małe i lekkie, o niskim zużyciu energii i mogą być wykorzystywane do zastępowania ludzi w wyjątkowo niebezpiecznych sytuacjach. Zazwyczaj posiadają kamerę o wysokiej rozdzielczości i zrobotyzowane ramię, które może być precyzyjnie sterowane przez człowieka.

Inne zastosowanie wojskowe obejmuje drony. Drony te są półautomatyczne - podczas przemieszczania się z punktu A do punktu B maszyną sterują programy komputerowe. Gdy dron znajdzie się w strefie walk, kontrolę nad nim przejmuje człowiek lub grupa ludzi.

Roboty ratownicze

Roboty ratownicze są tworzone w celu ratowania życia w ekstremalnych sytuacjach i w przypadku katastrof. Roboty ratownicze są wykorzystywane w obszarach, w których interwencja człowieka jest niebezpieczna lub niemożliwa - na przykład przy trzęsieniach ziemi, powodziach, huraganach lub na obszarach zagrożonych pożarem. Roboty ratownicze mogą wkraczać na obszary zagrożone, aby znaleźć osoby znajdujące się w niebezpieczeństwie. Roboty mogą wskazać ekipie ratunkowej dokładną lokalizację uwięzionej lub zaginionej osoby. Niektóre roboty są również w stanie transportować leki, jeśli wymaga tego sytuacja.

Roboty ratownicze stanowią dużą pomoc dla zespołów ratowniczych. Zespół może przebywać dalej od niebezpiecznej sytuacji, używając robotów do pracy na większych obszarach. Roboty są wymienialne, odporne na trudne warunki pogodowe, nie ulegają obrażeniom, tak jak ludzie, nie potrzebują wiele czasu na odpoczynek (wystarczy je naładować) i mają stałą wydajność.

Roboty ratownicze naziemne

Rodzaj robota ratowniczego zależy od sytuacji. Ratownicy używają małych, zdalnie sterowanych robotów, jeśli obszar zagrożenia jest niewielki, oraz solidnych maszyn do eksploracji miejsc katastrofy, w których konieczne jest podnoszenie gruzu. Roboty mogą nawet udać się do niebezpiecznych miejsc o wysokim poziomie promieniowania, aby je zmierzyć i oczyścić gruzy.

Roboty do ratownictwa wodnego

Ratownictwo wodne jest również możliwe dzięki robotom. Robot porusza się po wodzie, a osoba tonąca może się go chwycić i zostać wyciągnięta z powrotem na ląd. Maszyna jest sterowana zdalnie z lądu przez zespół ratowników. Ten ratujący życie proces można zautomatyzować - ludzką kontrolę mógłby zastąpić komputer z zaawansowanymi technologiami AI. W tym przypadku robot musi być wyposażony w czujniki, które pomogą wykryć ludzi i przeszkody (takie jak łodzie i promy) w wodzie. Pozwoliłoby to robotowi automatycznie zwolnić w przypadku znalezienia człowieka, a także omijać inne obiekty, a wszystko to bez jakiejkolwiek ingerencji człowieka.

Roboty ratownicze działające w powietrzu

Roboty umożliwiają też ratownictwo drogą powietrzną. W tym przypadku do ratowania życia wykorzystywane są drony. Wiele dronów jest używanych w ratownictwie górskim, ale są one również bardzo pomocne w eksploracji nad wodą. Drony mogą być również wykorzystywane do badania obszarów zagrożonych i mogą przenosić ciężar na swoim ciele, aby transportować środki medyczne lub kamizelki ratunkowe. Dron jest wyposażony w pilota i ekran, który jest obsługiwany przez człowieka. W przeciwieństwie do samolotu ratowniczego, drony mogą z łatwością poruszać się w wąskich obszarach, takich jak lasy lub kaniony, i są w stanie poruszać się bliżej ziemi.

Roboty badawcze

Roboty mogą być również wykorzystywane do celów badawczych i obserwacyjnych. Jedną z głównych dziedzin zastosowania jest badanie przestrzeni kosmicznej. Powody wysyłania robotów zamiast ludzi są podobne jak w przypadku ratownictwa: roboty te są wymienialne, mogą przewyższać ludzi pod wieloma względami (tolerują ekstremalne warunki pogodowe i wysoki poziom promieniowania oraz mogą wykonywać zadania, które byłyby niebezpieczne lub niemożliwe do wykonania przez ludzi). Naukowcy pracują nad robotami przeznaczonymi do celów obserwacyjnych, a także nad humanoidami, które w przyszłości zastąpią astronautów.

Roboty obserwacyjne zbierają ogromne ilości danych w postaci pomiarów, zdjęć i filmów. Roboty te mogą również transportować na Ziemię próbki, takie jak skały, pył lub inne materiały znalezione w przestrzeni kosmicznej. Roboty kosmiczne muszą być jak najlżejsze, aby zminimalizować ilość energii potrzebnej do ich przetransportowania w przestrzeń kosmiczną. W przestrzeni kosmicznej waga nie ma znaczenia ze względu na zerową grawitację. Ogromne roboty mogą działać na powierzchni innych planet zużywając mniej energii niż potrzebowałyby na Ziemi. Jednak wysłanie każdego grama w kosmos jest bardzo kosztowne.

Przykład

Mars Exploration Rovers (MERs)

Mars Exploration Rovers (MERs) są prawdopodobnie najbardziej znanymi robotami kosmicznymi. Pierwszy z nich, nazwany Sojourner, został wysłany na orbitę w 1997 roku. Następne były Spirit i Opportunity w 2003 roku, a około pół roku i 100 milionów kilometrów później oba z powodzeniem wylądowały na Marsie. Czwarty MER, nazwany Curiosity, został wystrzelony w 2011 roku, a jego cele naukowe według NASA to:

1. Ustalenie, czy na Marsie kiedykolwiek istniało życie

2. Scharakteryzowanie klimatu Marsa

3. Scharakteryzowanie geologii Marsa

4. Przygotowanie do eksploracji przez człowieka

(NASA)

Te roboty są genialnymi przykładami inżynierii i nauki. Jest tak wiele zadań, które taki robot musi wykonać, m.in. lądowanie, nawigacja, adaptacja do otoczenia, przemierzanie trudnego terenu i komunikacja w przestrzeni. Musi on być również odporny na ekstremalne zimno i ciepło, posiadać solidny system napędowy i niskie zużycie energii, a także wykorzystywać panele słoneczne jako źródło energii - a także sprostać wielu innym wyzwaniom. Ponadto awaria oznacza olbrzymie koszty. Na szczęście wszystkie MER-y spełniły swoje pierwotne cele misji. Spirit and Opportunity spędziły na Marsie odpowiednio ponad sześć i 14 "ziemskich lat", a Curiosity jest nadal aktywny w momencie pisania tego tekstu (grudzień 2020).

Mikro łaziki

Mikro łaziki są dobrym przykładem lekkich robotów wykorzystywanych do badania kosmosu. Mikro łazik waży około dwóch kilogramów i rozmiarów średniej wielkości książki. Ten mały robot został zaprojektowany do zbierania danych geochemicznych w celu zbadania powierzchni planet. Łazik wyposażony jest w malutką kamerę, dzięki której może przesyłać dane i wizualnie analizować powierzchnię, aby określić, czy jest to skała, pył czy piasek. Jeśli chodzi o konstrukcję maszyny, nie ma na niej baterii ze względu na oszczędność wagi - dwa przewody dostarczają zasilanie z większej maszyny.

Roboty humanoidalne

Roboty humanoidalne zostały stworzone do pomocy lub zastąpienia astronautów. Celem jest wykorzystanie ich w niebezpiecznych sytuacjach. Humanoidalni astronauci są wyposażeni w programy wspinaczkowe, potrafią korzystać z poręczy, mogą funkcjonować poza stacją kosmiczną bez tlenu i mogą wykonywać zadania zlecone przez załogę. Ponieważ przestrzeń kosmiczna może być samotnym miejscem, członkowie załogi mogą preferować maszyny, które są bardziej podobne do człowieka i sprawiają wrażenie dodatkowego członka załogi.