Robotics là gì?

Robotics là một ngành kỹ thuật và khoa học liên ngành bao gồm kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin, khoa học máy tính và các ngành khác. Robotics bao gồm thiết kế, xây dựng, vận hành và sử dụng robot, cũng như các hệ thống máy tính để nhận thức, kiểm soát, phản hồi cảm giác và xử lý thông tin của họ. Mục tiêu của robot là thiết kế những cỗ máy thông minh có thể giúp đỡ và hỗ trợ con người trong cuộc sống hàng ngày và giữ cho mọi người được an toàn.

 

      Robotics phát triển các máy móc có thể thay thế cho con người và tái tạo hành động của con người. Robot có thể được sử dụng trong nhiều tình huống và cho nhiều mục đích, nhưng ngày nay, nhiều loại được sử dụng trong môi trường nguy hiểm (bao gồm kiểm tra vật liệu phóng xạ, phát hiện và khử bom), quy trình sản xuất hoặc nơi con người không thể sống sót (ví dụ như trong không gian, dưới nước, trong nhiệt độ cao, và làm sạch và ngăn chặn các vật liệu nguy hiểm và bức xạ). Robot có thể mang bất kỳ hình thức nào nhưng một số được tạo ra để giống với con người về ngoại hình. Điều này được cho là giúp chấp nhận robot trong một số hành vi sao chép thường được thực hiện bởi mọi người. Những robot như vậy cố gắng tái tạo việc đi lại, nâng, nói, nhận thức hoặc bất kỳ hoạt động nào khác của con người. Nhiều robot ngày nay được lấy cảm hứng từ thiên nhiên, góp phần vào lĩnh vực robot lấy cảm hứng từ sinh học.

      Khái niệm tạo ra những cỗ máy có thể vận hành tự chủ có từ thời cổ điển, nhưng nghiên cứu về chức năng và tiềm năng sử dụng của robot đã không phát triển đáng kể cho đến thế kỷ 20. Trong suốt lịch sử, người ta thường cho rằng các học giả, nhà phát minh, kỹ sư và kỹ thuật viên khác nhau cho rằng một ngày nào đó robot sẽ có thể bắt chước hành vi của con người và quản lý các nhiệm vụ theo cách giống như con người. Ngày nay, Robotics là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng, khi những tiến bộ công nghệ tiếp tục; nghiên cứu, thiết kế và chế tạo robot mới phục vụ các mục đích thực tế khác nhau, cho dù ở trong nước, thương mại hay quân sự. Nhiều robot được chế tạo để làm những công việc nguy hiểm cho con người, như gỡ bom, tìm người sống sót trong đống đổ nát không ổn định, và khám phá các mỏ và xác tàu đắm. Robotics cũng được sử dụng trong STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học) như một trợ giúp giảng dạy. Sự ra đời của nanorobots, robot siêu nhỏ có thể được tiêm vào cơ thể người, có thể cách mạng hóa y học và sức khỏe con người.

        Có nhiều loại robot; chúng được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau và cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Mặc dù rất đa dạng về ứng dụng và hình thức, tất cả đều có chung ba điểm tương đồng cơ bản khi nói đến việc xây dựng:

       - Robot đều có một số loại cấu trúc cơ khí, khung, hình dạng hoặc hình dạng được thiết kế để đạt được một nhiệm vụ cụ thể. Ví dụ, một robot được thiết kế để di chuyển trên đất hoặc bùn nặng, có thể sử dụng đường ray của sâu bướm. Khía cạnh cơ học chủ yếu là giải pháp của người sáng tạo để hoàn thành nhiệm vụ được giao và xử lý vật lý của môi trường xung quanh nó. Hình thức theo chức năng.

        - Robot có các bộ phận điện cung cấp năng lượng và điều khiển máy móc. Ví dụ, robot có đường ray sâu bướm sẽ cần một loại sức mạnh nào đó để di chuyển các rãnh theo dõi. Sức mạnh đó đến dưới dạng điện, sẽ phải đi qua một sợi dây và bắt nguồn từ pin, một mạch điện cơ bản. Ngay cả các máy chạy bằng xăng lấy năng lượng chủ yếu từ xăng vẫn cần một dòng điện để bắt đầu quá trình đốt cháy, đó là lý do tại sao hầu hết các máy chạy bằng xăng như ô tô đều có pin. Khía cạnh điện của robot được sử dụng để di chuyển (thông qua động cơ), cảm biến (trong đó tín hiệu điện được sử dụng để đo lường những thứ như nhiệt độ, âm thanh, vị trí và trạng thái năng lượng) và hoạt động (robot cần một mức năng lượng điện cung cấp cho động cơ của chúng và cảm biến để kích hoạt và thực hiện các hoạt động cơ bản)

        - Tất cả các robot có chứa một số cấp mã lập trình máy tính. Một chương trình là cách robot quyết định khi nào hoặc làm thế nào để làm một cái gì đó. Trong ví dụ về con sâu bướm, một robot cần di chuyển trên con đường lầy lội có thể có cấu trúc cơ khí chính xác và nhận được lượng năng lượng chính xác từ pin của nó, nhưng sẽ không đi đến đâu nếu không có chương trình bảo nó di chuyển. Các chương trình là bản chất cốt lõi của robot, nó có thể có cấu trúc cơ và điện tuyệt vời, nhưng nếu chương trình của nó được xây dựng kém thì hiệu suất của nó sẽ rất kém (hoặc có thể không thực hiện được). - - Có ba loại chương trình robot khác nhau: điều khiển từ xa, trí tuệ nhân tạo và hybrid. Robot có lập trình điều khiển từ xa có một bộ lệnh có sẵn mà nó sẽ chỉ thực hiện nếu và khi nhận được tín hiệu từ nguồn điều khiển, điển hình là người có điều khiển từ xa. Có lẽ thích hợp hơn để xem các thiết bị được điều khiển chủ yếu bởi các mệnh lệnh của con người là rơi vào kỷ luật tự động hóa hơn là robot. Rô bốt sử dụng trí thông minh nhân tạo tự tương tác với môi trường của chúng mà không cần nguồn điều khiển và có thể xác định phản ứng đối với các đối tượng và sự cố mà chúng gặp phải khi sử dụng chương trình có sẵn từ trước. Hybrid là một hình thức lập trình kết hợp cả chức năng AI và RC.

        Có sáu loại robot công nghiệp chính: cartesian, SCARA, hình trụ, delta, cực và khớp nối theo chiều dọc. Tuy nhiên, có một số loại cấu hình robot bổ sung. Mỗi loại này cung cấp một cấu hình chung khác nhau. Các khớp ở cánh tay được gọi là trục.

        Các loại robot công nghiệp phổ biến:

        - Khớp nối - Thiết kế robot này có các khớp xoay và có thể bao gồm từ hai cấu trúc khớp đơn giản đến 10 khớp trở lên. Cánh tay được kết nối với cơ sở với một khớp xoắn. Các liên kết trong cánh tay được kết nối bởi các khớp quay. Mỗi khớp được gọi là một trục và cung cấp một mức độ tự do hoặc phạm vi chuyển động bổ sung. Robot công nghiệp thường có bốn hoặc sáu trục.

 

        - Cartesian - Đây cũng được gọi là robot trực tuyến hoặc giàn. Robot Cartesian có ba khớp tuyến tính sử dụng hệ tọa độ Cartesian (X, Y và Z). Họ cũng có thể có một cổ tay kèm theo để cho phép chuyển động quay. Ba khớp lăng trụ cung cấp một chuyển động tuyến tính dọc theo trục.

        - Hình trụ - Robot có ít nhất một khớp quay ở chân đế và ít nhất một khớp hình lăng trụ để kết nối các liên kết. Khớp quay sử dụng chuyển động quay dọc theo trục khớp, trong khi khớp hình lăng trụ di chuyển theo chuyển động thẳng. Robot hình trụ hoạt động trong một phong bì làm việc hình trụ.

         - Polar - Còn được gọi là robot hình cầu, trong cấu hình này, cánh tay được nối với chân đế bằng khớp xoắn và sự kết hợp của hai khớp quay và một khớp tuyến tính. Các trục tạo thành một hệ tọa độ cực và tạo ra một phong bì làm việc hình cầu.

        - SCARA - Thường được sử dụng trong các ứng dụng lắp ráp, cánh tay tuân thủ có chọn lọc này cho lắp ráp robot chủ yếu là hình trụ trong thiết kế. Nó có hai khớp song song cung cấp sự tuân thủ trong một mặt phẳng đã chọn.

 

         - Delta - Những robot giống như nhện này được chế tạo từ các hình bình hành ghép nối với nhau. Các hình bình hành di chuyển một EOAT duy nhất trong khu vực làm việc hình vòm. Được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và điện tử, cấu hình robot này có khả năng di chuyển chính xác, tinh tế.

        Ngành công nghiệp sản xuất có lẽ là người sử dụng robot lâu đời nhất và nổi tiếng nhất. Những robot và co-bot (bot hoạt động cùng với con người) hoạt động để kiểm tra và lắp ráp hiệu quả các sản phẩm, như xe hơi và thiết bị công nghiệp, đặc biệt trong thời kỳ công nghiệp 4.0. Nó đã ước tính rằng có hơn ba triệu robot công nghiệp đang được sử dụng ngay bây giờ.

 

        Robot vận chuyển, xử lý và kiểm soát chất lượng đang trở thành một thứ bắt buộc phải có đối với hầu hết các nhà bán lẻ và các công ty hậu cần. Bởi vì hiện tại chúng tôi mong đợi các gói hàng của chúng tôi đạt tốc độ nhanh, các công ty hậu cần sử dụng robot trong kho, và thậm chí trên đường, để giúp tối đa hóa hiệu quả thời gian. Ngay bây giờ, có những robot lấy đồ của bạn ra khỏi kệ, vận chuyển chúng qua sàn kho và đóng gói chúng. Ngoài ra, sự gia tăng của các robot ở dặm cuối (các robot sẽ tự động chuyển gói hàng của bạn đến cửa của bạn) đảm bảo rằng bạn sẽ có một cuộc chạm trán trực diện với bot hậu cần trong tương lai gần.

 

        Nó không khoa học viễn tưởng nữa. Robot có thể được nhìn thấy trên khắp nhà của chúng tôi, giúp làm việc vặt, nhắc nhở chúng tôi về lịch trình của chúng tôi và thậm chí giải trí cho trẻ em của chúng tôi. Ví dụ nổi tiếng nhất của robot gia đình là máy hút bụi tự động Roomba. Ngoài ra, robot hiện đã phát triển để làm mọi thứ, từ việc cắt cỏ tự động đến làm sạch hồ bơi.

        Robot đã có những bước tiến lớn trong ngành chăm sóc sức khỏe. Những tuyệt tác cơ học này đã được sử dụng trong mọi khía cạnh của chăm sóc sức khỏe, từ phẫu thuật hỗ trợ robot đến bot giúp con người phục hồi sau chấn thương trong vật lý trị liệu. Ví dụ về robot khi làm việc trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe là các trợ lý chăm sóc sức khỏe của Toyota, giúp mọi người lấy lại khả năng đi lại, và TU TUG, một robot được thiết kế để tự đi dạo trong bệnh viện và chuyển mọi thứ từ thuốc đến khăn trải giường.