Definizione di robot (fonte Treccani)
Apparato meccanico ed elettronico programmabile, impiegato nell’industria, in sostituzione dell’uomo, per eseguire automaticamente e autonomamente lavorazioni e operazioni ripetitive, o complesse, pesanti e pericolose.
Curiosità
Il termine robot deriva dalla letteratura di fantascienza, precisamente dal dramma fantascientifico R.U.R. del 1920 dello scrittore ceco Karel Čapek.
Robot è il termine scelto da Čapek per denominare gli automi che lavorano al posto degli operai nel suo romanzo.
Robot deriva quindi dal termine ceco "robota" che significa lavoro.
Caratteristiche essenziali di un robot
Un robot ha quattro caratterisitche essenziali:
- Alimentazione
- Movimento
- Unità di controllo
- Rilievo dell'ambiente
Per essere definito "robot", un sistema deve possedere tutte e quattro le caratteristiche.
Nella seguente immagine si fa un parallelismo tra le quatttro caratterisitche essenziali e le corrispondenti caratteristiche umane, al solo scopo di comprendere meglio le loro funzioni.
Alimentazione
Un robot è alimentato in genere da energia elettrica. Per i robot che svologono il loro lavoro restando sempre fermi nello stesso luogo, è sufficiente che siano collegati via cavo alla rete elettrica, mentre per i robot che per funzionare necessitano di spostarsi fisicamente (ad esempio i robot aspirapolvere, oppure i droni) necessitano ovvimante di batterie ricaricabili. Le batterie hanno un peso, un costo e un ingombro piuttosto importante, oltre ad aver bisogno di un certo tempo per la ricarica, durante il quale ovviamente il robot non può lavorare.
Movimento
Un robot è costituito da una parte meccanica, composta in genere da uno scheletro (di metallo o di materiali più leggeri come la plastica), da bracci meccanici che permettono il movimento con più gradi di libertà*, da motori elettrici, in genere di tipo passo-passo che hanno un precisione rigorosa nelle rotazioni, e da altri componenti meccanici quali cuscinetti, per ridurre l'attrito volvente negli elementi rotanti, ingranaggi, frizioni o cinghie per la trasmissione del moto.
(*il numero di variabili indipendenti, o coordinate, necessarie per determinare univocamente la sua posizione nello spazio)
Unità di controllo
Il comportamento di un robot è regolato da una unità di controllo, alimentata dalla corrente elettrica proveniente dalle batterie o dalla rete elettrica. L'unità di controllo è programmabile, ovvero vi può essere caricato un programma, scritto da un operatore, attraverso il quale dare le istruzioni operative al robot. Nel programma è scritto, in effetti, tutto quello che il robot deve fare durante il suo funzionamento: ricevendo degli input dall'operatore e dai sensori ambientali, l'unità di controllo attiva i motori controllandone la rotazione e la velocità di rotazione. L'unità di controllo, difatti, è il cervello del robot ed è collegato via cavo sia ai sensori, sia ai motori che all'alimentazione.
Rilievo ambientale
Per il suo funzionamento, un robot ha bisogno di ricevere delle informazioni dall'ambiente che lo circonda, ad esempio la temperatura, la posizione, l'orientamento, la presenza di ostacoli. Per ottenere tali informazioni, per poterle utilizzare come riferimento e poterle rielaborare se necessario, il robot necessita di sensori, ovvero di dispositivi meccanici-elettronici che misurano delle grandezze fisiche e le trasforma in segnali elettrici che vengono poi trasmessi all'unità di controllo.
Classificazione dei sensori:
- Sensori di visione
- bidimensionale (una telecamera)
- tridimensionale (due telecamere)
- di colore, intensità di luce riflessa, intensità di luce ambientale
- Sensore giroscopico (per mantenere l'orientamento)
- Sensori di prossimità (per rilevare un ostacolo senza il contatto fisico)
- ad ultrasuoni: generano onde sonore ad alta frequenza e l'eco registrata indica la presenza di un oggetto, possono misurare anche le distanze;
- ricetrasmettitore a infrarossi: un LED dirige un fascio di luce verso un’area di destinazione; qualsiasi luce riflessa da un oggetto all’interno di quest’area viene rilevata creando un segnale elettrico.
- Sensore acustico (microfono)
- Sensore tattile (o di contatto: usato per rilevare un ostacolo attraverso il contatto, si tratta di interruttori o finecorsa)
- Sensore di posizione (GPS)
- Sensore di forza (dinamometri, celle di carico)
- Sensore di accelerazione (accelerometro)
- Sensore di temperatura (termocoppie, termoresistenze, termocamere a infrarossi)
Robot e intelligenza artificiale
I robot che sono dotati di intelligenza artificiale sono capaci di assolvere a compiti più complessi, di agire in modo autonomo, di adattarsi ai cambiamenti esterni e di imparare dall'esperienza passata. Si apre così la possibilità, sempre meno remota, che i robot possano un giorno sfuggire dal controllo umano e provocare delle rivolte, come spesso riportato in molte storie di fantascienza.
Controllo dei robot "intelligenti"
Le tre leggi della robotica di
Asimov (1920-1992)
- Un robot non può recare danno a un essere umano né può permettere che, a causa del suo mancato intervento, un essere umano riceva danno.
- Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli esseri umani, purché tali ordini non vadano in contrasto alla Prima Legge.
- Un robot deve proteggere la propria esistenza, purché la salvaguardia di essa non contrasti con la Prima o con la Seconda Legge.
Attività
Crea e disegna un robot che compia un lavoro (o ripetitivo, o complesso, o pesante, o pericoloso) e che abbia tutte e quattro le caratteristiche essenziali.
