Robotica
Il termine ‘Robot’, usato per la prima volta nel 1929 dal regista Karel Capek per designare degli automi in un suo dramma, deriva dal ceco “robota” che significa “lavoro faticoso”.
Oggi con questo termine intendiamo una macchina elettro-meccanica d’ausilio all’uomo guidata da un computer. Possiamo classificare i robot in quattro classi: industriali, domestici, androidi ed esploratori. E’ doveroso, però, precisare che una classificazione precisa e distinta non è possibile, sopratutto a causa della rapida evoluzione della robotica avvenuta in questi ultimi anni e che ha reso i confini delle classi abbastanza labili. Inoltre l’utilizzo dei robot e della robotica conquista nuovi settori generando nuove ‘classi’ di robot.
I robot industriali rappresentano la maggior parte dei robot presenti sul mercato e nella nostra società. Essi si occupano, nei vari processi industriali, di assemblase, imballare, pulire, demolire, manipolare materiali, ecc. In molte fabbriche i robot hanno quasi completamente sostituito la manodopera umana, automatizzando completamente la produzione, con ciò che ne consegue a livello sociale ed economico. Robot in campo medico consentono di eseguire interventi di alta precisione anche se ancora sono guidati da chirurghi umani.
I robot domestici sono quelli che ci aiutano nei lavori di casa. Principalmente questi robot sono robot pulitori: un insieme di sensori controllano l’avanzamento ed il lavoro effettuato, controllando l’ambiente circostante. I robot da cucina ci assistono alla preparazione dei cibi tagliuzzando, mescolando, cuocendo i cibi, controllando la perfetta esecuzione della ricetta.
I robot androidi sono robot con fattezze ‘umane’. Essi hanno gambe, braccia, testa, tronco; tentano di simulare la gestualità e voce umani camminando, afferrando oggetti, parlando… l’utilità pratica di questi robot è, per il momento, scarsa; l’utilità scientifica è maggiore: da essi possono essere derivati endo-esoscheletri o componenti bionici che permettono a persone che hanno perso l’uso di qualche parte del corpo di riacqustarne le funzionalità. Da un punto di vista più strettamente psicologico hanno un impatto meno traumatico nell’interazione con l’uomo.
I robot esploratori sono robot che esplorano ed analizzano l’ambiente che li circonda inviando dati che possono essere studiati ed analizzati dall’uomo. Questi robot vengono utilizzati in luoghi di difficile accesso o in cui la sopravvivenza per l’uomo è impossibile (a meno di attrezzature speciali), quali le profondità marine, lo spazio ed corpi celesti, vulcani, ecc., o in cui vi siano situazioni di pericolo, in presenza, ad esempio, di materiale pericoloso o potenzialmente tale (esplosivi, prodotti chimici e/o tossici, ecc.).
Vediamo le parti di cui è composto un robot.
Osserviamo un robot dall’esterno: notiamo che è fornito di strumenti che esplorano e percepiscono l’ambiente e strumenti che manipolano l’ambiente. Gli strumenti che esplorano l’ambiente vengono chiamati sensori, mentre quelli che lo manipolano attuatori.
SENSORI.
Questi strumenti permettono di percepire l’ambiente e le variazioni che avvengono nell’ambiente. Questi strumenti trasformano le misure fisiche rilevate dai sensori in impulsi elettrici quindi in informazioni digitali.
Possiamo suddividere i sensori in:
- sensori di luce
- sensori di tatto
- sensori ultrasonici
- sensori di temperature
- sensori di rotazione
- sensori di suono
i sensori di luce misurano l’intensità luminosa dell’ambiente e la frequenza, i sensori di tatto vengono attivati se urtano qualcosa mentre gli ultrasonici utilizzano gli ultrasuoni per verificare la distanza da in ostacolo, quelli di temperatura misurano la tempeatura dell’ambiente o degli oggetti cui vengono in contatto, quelli di rotazione percepiscono la posizione spaziale della rotazione del robot, i sensori di suono percepescono il rumore.
GLI ATTUATORI.
Gli attuatori convertono comandi software in azioni in grado di modificare l’ambiente in termini di collocazione spaziale del robot o manipolazione di oggetti; essi sono formati da motori, cilindri idraulici o pneumatici (convertitori) ai quali sono collegati componenti che trasformano la rotazione dei motori e dei cilindri in movimento/manipolazione.
possiamo distinguere gli attuatori in
- attuatori di locomozione
- attuatori manipolatori
gli attuatori di locomozione sono i dispositivi che permetto il movimento del robot: la parte terminale di questi attuatori (attuatori finali) sono ruote, cingoli, ecc.
gli attuatori di manipolazione sono dispositivi in grado di afferrare, spostare, trasformare, ecc. oggetti o l’ambiente. L’attuatore finale può essere un qualsiasi attrezzo.
Gli attuatori vengono governati da uno strumento di controllo formato da computer e software. Gli attuatori possono eseguire sequenze ripetitive di azioni, indipendenti da stimoli esterni, o azioni determinate dagli stimoli che vengono percepiti dai sensori. In entrambi i casi è lo strumento di controllo che governa gli attuatori che fa compiere loro le azioni; nel caso in cui gli attuatori devono eseguire azioni dipendenti dagli stimoli esterni, percepite dai sensori, il software deve essere in grado di interpretare le misure rilevate dei sensori e, secondo una logica determinata dal progettista software, far compiere agli attuatori le giuste azioni.
