Основные части робота

Робот - это машина, которая функционирует автоматически и может адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Хотя слово «робот» впервые было использовано в пьесе чешского писателя Карла Чапека 1921 года «Универсальные роботы Россум», со времен фараонов люди возились с машинами, которые работают без человеческого руководства. Главный продукт научной фантастики, роботы становятся все более важным сегментом нашего общества, выполняя множество работ, которые слишком опасны или утомительны для людей.

На самом базовом уровне люди и другие животные выживают благодаря принципу, называемому обратной связью. Люди чувствуют, что происходит вокруг них, и соответствующим образом реагируют. Использование обратной связи для управления работой машины относится как минимум к 1745 году, когда английский владелец лесопилки Эдмунд Ли использовал этот принцип для улучшения работы своей ветряной мельницы. Каждый раз, когда ветер менял направление, его рабочим приходилось перемещать мельницу, чтобы компенсировать это. Ли добавил две ветряные мельницы поменьше к большей. Эти меньшие ветряные мельницы приводили в действие ось, которая автоматически поворачивала большую по направлению ветра.

Система управления роботом использует обратную связь так же, как и человеческий мозг. Однако вместо набора нейронов мозг робота состоит из кремниевого чипа, называемого центральным процессором или ЦП, который похож на чип, на котором работает ваш компьютер. Наш мозг решает, что делать и как реагировать на окружающий мир, основываясь на обратной связи с нашими пятью органами чувств. ЦП робота делает то же самое на основе данных, собранных устройствами, называемыми датчиками.

Роботы получают обратную связь от датчиков, имитирующих человеческие чувства, таких как видеокамеры или устройства, называемые светозависимыми резисторами, которые действуют как глаза или микрофоны, которые действуют как уши. У некоторых роботов есть даже осязание, вкус и запах. ЦП робота интерпретирует сигналы от этих датчиков и соответствующим образом корректирует свои действия.

Чтобы считаться роботом, устройство должно иметь тело, которое может двигаться в ответ на обратную связь от своих датчиков. Корпуса роботов состоят из металла, пластика и подобных материалов. Внутри этих корпусов находятся небольшие двигатели, называемые исполнительными механизмами. Приводы имитируют действие человеческих мышц по перемещению частей тела робота. Самые простые роботы состоят из руки с инструментом, прикрепленным для конкретной задачи. Более продвинутые роботы могут передвигаться на колесах или гусеницах. У гуманоидных роботов есть руки и ноги, которые имитируют движения человека.

Для работы робот должен обладать мощностью. Люди получают энергию из пищи. После еды пища расщепляется и превращается в энергию нашими клетками. Большинство роботов получают энергию от электричества. Стационарные роботы-манипуляторы, такие как те, что работают на автомобильных заводах, можно подключать, как и любой другой прибор. Роботы, которые передвигаются, обычно питаются от батареек. Наши роботизированные космические зонды и спутники часто предназначены для сбора солнечной энергии.

Чтобы взаимодействовать с окружающей средой и выполнять поставленные задачи, роботы оснащаются инструментами, называемыми конечными эффекторами. Они различаются в зависимости от задач, для выполнения которых был разработан робот. Например, рабочие фабрики роботов имеют взаимозаменяемые инструменты, такие как краскораспылители или сварочные горелки. Мобильные роботы, такие как зонды, отправляемые на другие планеты, или роботы по обезвреживанию бомб часто имеют универсальные захваты, имитирующие функцию человеческой руки.