ส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์

หุ่นยนต์เป็นเครื่องจักรที่ทำงานโดยอัตโนมัติและสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ แม้ว่าคำว่า "หุ่นยนต์" จะใช้ครั้งแรกในบทละครของนักเขียนชาวเช็กชื่อ Karl Capek ในปี 1921 เรื่อง "Rossum's Universal Robots" มนุษย์ได้ซ่อมแซมเครื่องจักรที่ทำงานโดยปราศจากการนำทางของมนุษย์ตั้งแต่สมัยของฟาโรห์ แก่นของนิยายวิทยาศาสตร์ หุ่นยนต์เป็นส่วนสำคัญที่เพิ่มขึ้นในสังคมของเรา โดยทำงานหลายอย่างที่อันตรายเกินไปหรือน่าเบื่อหน่ายสำหรับมนุษย์

ในระดับพื้นฐานที่สุด มนุษย์และสัตว์อื่นๆ จะอยู่รอดผ่านหลักการที่เรียกว่าการป้อนกลับ มนุษย์สัมผัสได้ถึงสิ่งที่เกิดขึ้นรอบตัวพวกเขาและตอบสนองตามนั้น การใช้ข้อเสนอแนะเพื่อควบคุมการทำงานของเครื่องจักรย้อนหลังไปถึงอย่างน้อยปี 1745 เมื่อ Edmund Lee เจ้าของโรงเลื่อยไม้ชาวอังกฤษใช้หลักการนี้เพื่อปรับปรุงการทำงานของโรงสีพลังงานลมของเขา ทุกครั้งที่ลมเปลี่ยนทิศทาง คนงานของเขาต้องย้ายกังหันลมเพื่อชดเชย ลีได้เพิ่มกังหันลมขนาดเล็ก 2 ตัวให้กับกังหันลมที่ใหญ่กว่า กังหันลมขนาดเล็กเหล่านี้ขับเคลื่อนเพลาที่หมุนแกนที่ใหญ่กว่าให้เผชิญกับลมโดยอัตโนมัติ

ระบบควบคุมของหุ่นยนต์ใช้การป้อนกลับเหมือนกับที่สมองของมนุษย์ทำ อย่างไรก็ตาม แทนที่จะเป็นกลุ่มเซลล์ประสาท สมองของหุ่นยนต์ประกอบด้วยชิปซิลิกอนที่เรียกว่าหน่วยประมวลผลกลาง หรือ CPU ซึ่งคล้ายกับชิปที่ใช้คอมพิวเตอร์ของคุณ สมองของเราตัดสินใจว่าจะทำอย่างไรและจะตอบสนองต่อโลกอย่างไรโดยอิงจากการตอบรับจากประสาทสัมผัสทั้งห้าของเรา CPU ของหุ่นยนต์ทำสิ่งเดียวกันโดยยึดตามข้อมูลที่รวบรวมโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่าเซ็นเซอร์

หุ่นยนต์ได้รับการตอบรับจากเซ็นเซอร์ที่เลียนแบบประสาทสัมผัสของมนุษย์ เช่น กล้องวิดีโอหรืออุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวต้านทานที่อาศัยแสง ซึ่งทำหน้าที่เหมือนตาหรือไมโครโฟนที่ทำหน้าที่เป็นหู หุ่นยนต์บางตัวมีการสัมผัส รสชาติ และกลิ่น CPU ของหุ่นยนต์จะแปลสัญญาณจากเซ็นเซอร์เหล่านี้และปรับการทำงานของมันตามนั้น

ในการพิจารณาว่าเป็นหุ่นยนต์ อุปกรณ์จะต้องมีร่างกายที่สามารถเคลื่อนที่ตอบสนองต่อการตอบสนองจากเซ็นเซอร์ได้ ตัวหุ่นยนต์ประกอบด้วยโลหะ พลาสติก และวัสดุที่คล้ายกัน ภายในร่างกายเหล่านี้มีมอเตอร์ขนาดเล็กที่เรียกว่าแอคทูเอเตอร์ แอคทูเอเตอร์เลียนแบบการกระทำของกล้ามเนื้อมนุษย์เพื่อขยับส่วนต่างๆ ของร่างกายหุ่นยนต์ หุ่นยนต์ที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยแขนที่มีเครื่องมือติดอยู่สำหรับงานเฉพาะ หุ่นยนต์ขั้นสูงอาจเคลื่อนที่ไปมาบนล้อหรือดอกยาง หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์มีแขนและขาที่เลียนแบบการเคลื่อนไหวของมนุษย์

เพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานต้องมีกำลัง มนุษย์ได้รับพลังงานจากอาหาร หลังจากที่เรารับประทานอาหาร อาหารจะถูกย่อยและเปลี่ยนเป็นพลังงานโดยเซลล์ของเรา หุ่นยนต์ส่วนใหญ่ได้รับพลังงานจากไฟฟ้า แขนหุ่นยนต์แบบอยู่กับที่ เช่นเดียวกับที่ใช้ในโรงงานรถยนต์ สามารถเสียบปลั๊กได้เหมือนกับอุปกรณ์อื่นๆ หุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ไปมามักจะใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ หุ่นยนต์สำรวจอวกาศและดาวเทียมของเรามักออกแบบมาเพื่อรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์

เพื่อที่จะโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมและทำงานที่ได้รับมอบหมาย หุ่นยนต์ได้รับการติดตั้งเครื่องมือที่เรียกว่า end effectors สิ่งเหล่านี้แตกต่างกันไปตามงานที่หุ่นยนต์ได้รับการออกแบบมาเพื่อดำเนินการ ตัวอย่างเช่น คนงานในโรงงานหุ่นยนต์มีเครื่องมือที่สามารถเปลี่ยนแทนกันได้ เช่น เครื่องพ่นสีหรือหัวเชื่อม หุ่นยนต์เคลื่อนที่ เช่น โพรบที่ส่งไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นหรือหุ่นยนต์กำจัดระเบิด มักจะมีอุปกรณ์จับยึดอเนกประสงค์ที่เลียนแบบการทำงานของมือมนุษย์