Le parti principali di un robot

Un robot è una macchina che funziona automaticamente e può adattarsi ai cambiamenti del suo ambiente. Sebbene la parola "robot" sia stata usata per la prima volta nell'opera teatrale dello scrittore ceco Karl Capek del 1921, "Rossum's Universal Robots", gli esseri umani hanno armeggiato con macchine che funzionano senza la guida umana sin dai tempi dei Faraoni. Un caposaldo della fantascienza, i robot sono un segmento sempre più importante della nostra società, che svolgono molti lavori troppo pericolosi o noiosi per gli esseri umani.

Al livello più elementare, gli esseri umani e altri animali sopravvivono attraverso un principio chiamato feedback. Gli esseri umani percepiscono cosa sta succedendo intorno a loro e reagiscono di conseguenza. L'uso del feedback per controllare il funzionamento di una macchina risale almeno al 1745, quando il proprietario inglese di una segheria Edmund Lee usò il principio per migliorare la funzione del suo mulino a vento. Ogni volta che il vento cambiava direzione, i suoi operai dovevano spostare il mulino a vento per compensare. Lee ha aggiunto due mulini a vento più piccoli a quello più grande. Questi mulini a vento più piccoli azionavano un asse che ruotava automaticamente quello più grande per affrontare il vento.

Il sistema di controllo di un robot utilizza il feedback proprio come fa il cervello umano. Tuttavia, invece di un insieme di neuroni, il cervello di un robot è costituito da un chip di silicio chiamato unità di elaborazione centrale, o CPU, che è simile al chip che esegue il computer. Il nostro cervello decide cosa fare e come reagire al mondo in base al feedback dei nostri cinque sensi. La CPU di un robot fa la stessa cosa in base ai dati raccolti da dispositivi chiamati sensori.

I robot ricevono feedback da sensori che imitano i sensi umani come videocamere o dispositivi chiamati resistori dipendenti dalla luce che funzionano come occhi o microfoni che fungono da orecchie. Alcuni robot hanno persino il tatto, il gusto e l'olfatto. La CPU del robot interpreta i segnali di questi sensori e regola le sue azioni di conseguenza.

Per essere considerato un robot, un dispositivo deve avere un corpo che può muoversi in reazione al feedback dei suoi sensori. I corpi dei robot sono costituiti da metallo, plastica e materiali simili. All'interno di questi corpi ci sono piccoli motori chiamati attuatori. Gli attuatori imitano l'azione del muscolo umano per spostare parti del corpo del robot. I robot più semplici sono costituiti da un braccio con uno strumento attaccato per un compito particolare. I robot più avanzati possono muoversi su ruote o gradini. I robot umanoidi hanno braccia e gambe che imitano il movimento umano.

Per funzionare un robot deve avere potenza. Gli esseri umani ottengono la loro energia dal cibo. Dopo aver mangiato, il cibo viene scomposto e convertito in energia dalle nostre cellule. La maggior parte dei robot ottiene la propria energia dall'elettricità. I bracci robotici fissi come quelli che funzionano nelle fabbriche di automobili possono essere collegati come qualsiasi altro apparecchio. I robot che si muovono sono generalmente alimentati da batterie. Le nostre sonde spaziali robotiche e i nostri satelliti sono spesso progettati per raccogliere l'energia solare.

Per interagire con l'ambiente e svolgere i compiti assegnati, i robot sono dotati di strumenti chiamati end effector. Questi variano a seconda dei compiti che il robot è stato progettato per svolgere. Ad esempio, gli operai delle fabbriche robotizzate hanno strumenti intercambiabili come spruzzatori di vernice o torce di saldatura. I robot mobili come le sonde inviate su altri pianeti o i robot artificieri hanno spesso pinze universali che imitano la funzione della mano umana.