Robotika

Robotika se zabývá vývojem robotů, tedy strojů, které se pohybují v prostoru, vnímají své okolí a na základě jeho stavu se rozhodují. Roboti mají uplatnění v průmyslu (robotická ramena), dopravě (autonomní auta) i domácnosti (robotický vysavač).

Slovo „robot“ je odvozené ze slova „robota“ (práce poddaných) a bylo poprvé použito v divadelní hře hře R.U.R. (Rossumovi univerzální roboti) Karla Čapka v roce 1920. Android je označení pro humanoidní roboty, tedy roboty, kteří mají lidskou podobu. Robot však obecně lidskou podobu mít nemusí, pro mnohé aplikace to není ani potřeba, ani žádoucí (např. robotický vysavač). Měl by ale mít nějakou mechanickou část. (Pro čistě virtuální roboty, tedy programy automatizující činnosti, se někdy používá pojem bot.)

Části robota

Senzory umožňují robotovi vnímat prostředí. Několik příkladů:

• GPS = určování polohy pomocí družic obíhajících Zemi
• radar = měření vzdáleností od okolních objektů pomocí radiových vln
• lidar = měření vzdáleností od okolních objektů pomocí světelných paprsků (měří čas, za jak dlouho se vrátí)
• sonar = měření vzdálenosti pomocí zvukových (typicky ultazvukových) vln
• kamera = zachycení obrazu, užitečné pro kategorizaci objektů
• jednotka inerciálního měření (angl. Inertial Measurement Unit, IMU) kombinuje gyroskop, akcelerometr (a někdy také magnetometer) k určení orientace, rychlosti a zrychlení stroje

Řídící jednotka, typicky realizována skrze jednočipový počítač (mikrokontrolér), umožňuje robotovi zpracovat informace ze senzorů a rozhodnout se, jak reagovat.

Efektory umožňují robotovi ovlivňovat prostředí (např. robotická ramena a chapadla) a pohybovat se v něm (např. kola, pásy, robotické nohy).

Umělá inteligence

Umělá inteligence se v robotice využívá například k plánování trasy, lokalizaci robota a rozpoznávání okolních objektů. Tyto úlohy jsou komplikované kvůli tomu, že neznáme přesný stav světa (např. kvůli nepřesným měřením senzorů) a jak se bude svět vyvíjet (např. pohyb ostatních aut). Zdrojem nejistoty je i robot samotný, neboť provedení akcí není dokonale přesné (otočení o 89° místo zadaných 90°). Proto se k řešení využívají pravděpodobnostní modely, které dokáží modelovat i nejistotu. S každým novým měřením senzorů se tato nejistota snižuje, s ubíhajícím časem a pohybem naopak zvyšuje.

Při plánování je potřeba vzít v úvahu konstrukční omezení, kvůli kterým robot nemusí být schopen vykonat libovolný plán (např. auto se nemůže pohybovat po libovolné křivce, proto je parkování náročné). Plánování se proto někdy neprovádí v geometrickém prostoru světa, ale v konfiguračním prostoru daného robota, v němž jednotlivé stavy popisují kompletní stav robota (např. jeho pozici, otočení, rychlost).