robot

Denne miniaturerobot, som måler 55 mm i diameter og 90 mm i højden, benyttes til biologiske eksperimenter om fårekyllingehunners evne til at bevæge sig hen imod hannernes kaldesang. Fårekyllingerobotten har et sæt ører, som består af mikrofoner og de to opretstående printplader, som indeholder forstærkere, forsinkelseslinjer og mixere. Signalet fra ørerne sendes ned til den cirkulære base, der indeholder processorer og motorer. Forskere kan implementere hypoteser om fårekyllingens kontrolmekanisme i robottens processorenhed, sætte robotten under de samme eksperimentelle betingelser som de biologiske fårekyllinger og derefter verificere, hvorvidt robottens adfærd (og dermed den antagne kontrolmekanisme) svarer til fårekyllingens adfærd.

Dougie Howie/University of Edinburgh.

Licens: Begrænset anvendelse

Fem fodboldspillende LEGO-robotter på et LEGO-stadion, udviklet på Aarhus Universitet, hvor man på LEGO Lab anvender LEGO klodser i robotforskningen. LEGO MINDSTORMS-serien, der blev introduceret i 1998, tillader børn at bygge deres egne simple robotter med sensorer og motorer for derefter at programmere dem. Legetøjsindustrien er blandt de største producenter af robotter, som omfatter både interaktive dukker, kæledyrsrobotter og disse konstruktionsrobotter.

Ivar Mjell/Center for IT-forskning.

Licens: Begrænset anvendelse

En robot er en programmerbar maskine, der ved interaktion (vekselvirkning) med sine omgivelser autonomt (selvstyrende) kan udføre en mangfoldighed af opgaver. Robotter kan i visse tilfælde afløse menneskelig arbejdskraft til fx at flytte materialer og manipulere objekter hurtigere, billigere og mere præcist end mennesker, hvorfor robotter er udbredte i industrien; se industrirobot.

Faktaboks

Etymologi: Ordet robot kommer fra tjekkisk, hvor det blev lanceret af kunstneren Josef Čapek og populariseret af hans bror Karel Čapek i dennes skuespil R.U.R. fra 1920. Det er dannet med inspiration fra robota 'slavearbejde, hoveriarbejde', et ord, der har varianter på alle de slaviske sprog, og som er sproghistorisk beslægtet med bl.a. dansk arbejde.

En robots adfærd adskiller sig fra et computerprogram gennem sin interaktion med de fysiske omgivelser ved hjælp af sensorer og effektorer. Sensorer tillader robotten at sanse ydre effekter fra omgivelserne, mens effektorer giver den mulighed for at påvirke og manipulere omgivelserne. Desuden kræver autonome robotter deres egen energikilde, fx solceller eller batterier, og deres egen styring i form af et styreprogram placeret i robotten selv.

Robotter er udbredte i underholdningsindustrien, hvor der bl.a. findes legetøjsrobotter som konstruktionslegetøj og elektroniske kæledyr. Desuden benyttes robotter ofte i film.

Robotter i science fiction

Den populære opfattelse af robotter er især påvirket af science fiction-litteraturen. Den amerikanske forfatter og biokemiker Isaac Asimov var fremtrædende i introduktionen af robotter i 1950'erne og som ophavsmand til robotteknikkens tre etiske love (også kendt som Asimovs love).

Virkelighedens robotter adskiller sig dog betydeligt fra robotter i science fiction, der ofte optræder med menneskelige evner og karaktertræk. I modsætning hertil er virkelige robotters sanse-, bevægelses- og energiproduktionsevner samt intelligens yderst begrænsede i forhold til de tilsvarende menneskelige evner.

Isaac Asimovs tre love for robotikken

	lov
1.	En robot må ikke skade noget menneske eller ved at undlade at handle tillade, at et menneske bliver skadet.
2.	En robot skal adlyde de ordrer, et menneske giver den, medmindre disse strider mod den første lov.
3.	En robot skal opretholde sin egen eksistens, medmindre denne selvopholdelse er i modstrid med den første eller den anden lov.
Fra The Caves of Steel (1954, da. Stålhulerne, 1974). Oversat af Kaj Lykke.

Sensorer og effektorer

Sensorer til robotter inkluderer bl.a. lyssensorer, fx fotomodstande, infrarøde afstandsdetektorer, pyrometre (temperaturfølere) og kameraer; kraftsensorer, fx afbrydere (tryksensorer), bøjesensorer og kraftmålende modstande; lydsensorer, fx sonar, mikrofoner og talegenkendelseskredsløb; positions- og orienteringssensorer, fx omdrejningstællere, kompas, gyrokompas og hældningssensorer; samt indre tilstandssensorer, der fx kan måle batteriniveauet eller robottens temperatur. Robottens effektorer er oftest motorer.

Styring af robotter

Industrirobot med seks bevægelige led.

Af Møllers-Grafisk Tegnestue/Hans Møller.

Licens: Begrænset anvendelse

Der findes adskillige metoder til styring af robotter. En del af disse metoder stammer fra forskningsområderne kunstig intelligens og kybernetik, hvor man har studeret robotter som en mulighed for at skabe intelligente maskiner. Et af de store diskussionsemner inden for kunstig intelligens er, hvorvidt intelligens kan eksistere uafhængigt af en fysisk krop. Forskerne inden for kropslig kunstig intelligens (embodied artificial intelligence) fastholder, at intelligens nødvendigvis må studeres som en del af et fysisk system, der placeres i de virkelige omgivelser. Denne retning inden for kunstig intelligens har været blandt de toneangivende i udviklingen af metoder til konstruktion af robotstyresystemer. Disse metoder inkluderer både klassiske robotteknikker og nyere metoder, som baserer sig på inspiration fra naturlige systemer.

Klassisk kontrol

I den klassiske robotteknik skelner man mellem forskellige former for kontrol: open loop (åben løkke), closed loop (lukket løkke) og feedback. Open loop-kontrol lader robotten bevæge sig efter et forudbestemt mønster uden hensyntagen til robottens faktiske opførsel, mens closed loop-kontrol giver robotten mulighed for kendskab til sin faktiske opførsel. Dette benyttes bl.a. i feedback-kontrol, hvor robottens opførsel har indflydelse på det kontrolsystem, som styrer den, således at en ændring i robottens opførsel kan føre til en ny form for kontrol. Den klassiske negative feedback-kontrol, PID-kontrol (proportional-integral-derivative), er et eksempel på dette. Her ændres kontrollen efter feedback af positionsfejl (proportional), ligevægtstilstandens positionsfejl (integral) og hastighedsfejl (derivative). Robotter med et klassisk styresystem kan være meget præcise, hvorfor de benyttes i udstrakt grad i industrien, men de er ofte tunge, langsomme og minimalt autonome.

Adfærdsbaserede robotter

Siden midten af 1980'erne har man udviklet adfærdsbaserede robotter som en mulig løsning på de klassiske robotters problemer med vægt, hastighed og autonomi. De adfærdsbaserede robotter har dog ofte en ringere præcision end de klassiske robotter. De blev introduceret af amerikaneren Rodney Brooks (f. 1954) fra MIT i 1986 gennem den såkaldte subsumption-arkitektur og som reaktion mod den klassiske robotteknik; siden er denne form for robotteknik udviklet til sit eget forskningsfelt. De adfærdsbaserede robotter er karakteriseret ved en decentraliseret styring, hvor robotkontrolsystemet er delt op i moduler, der hver giver en adfærd, og som kører parallelt. Desuden udvikles en del adfærdsmoduler til at give reaktiv adfærd, således at et sanseinput får modulerne til at reagere med en refleks-motorbevægelse. Idet modulerne kører parallelt, opnås der hurtigere kontrol, og ofte er robotterne robuste, således at de ikke går i stå, selvom en mindre del af kontrolsystemet fejler.

Adfærdsbaserede robotter har givet inspiration til integrationen af nye styresystemsmetoder i robotteknik, som baserer sig på autonomi og på at give robotter deres egen tilegnelsesevne. Disse styresystemer inkluderer kunstige neurale netværk og udvikling vha. reinforcement learning og evolutionære metoder. Med disse metoder opnås adaptive robotter, som har en vis evne til at tilegne sig nye kundskaber, mens de opererer i deres omgivelser. Dette sker ved, at robotstyresystemet optrænes til at lære nye reaktionsmønstre, som er baseret på de situationer, robotten udsættes for. Man forsøger med denne type metoder at løse problemerne med, at klassiske robotter ofte kun kan bevæge sig ad forudprogrammerede baner og er yderst følsomme over for ændringer i omgivelserne. Adaptive robotter har mulighed for at operere i forskellige omgivelser og for at lære om ændringer i omgivelserne, således at de kan klare visse uforudsete hændelser, som ikke er forudprogrammerede.

Anvendelser af robotter

Brugen af kunstige neurale netværk som styresystemer for robotter har fundet sin inspiration i naturlige systemer og naturlige nervesystemer. En forskningsretning inden for kunstigt liv benytter således også disse robotter i biologiske undersøgelser i fx adfærdsbiologi. I disse forsøg benyttes en robot som værktøj til at implementere hypoteser om et dyr og derefter teste hypotesen ved at placere robotten under de samme eksperimentelle betingelser, som man tester dyret under.

Der forskes intensivt i, hvorledes de adaptive metoder kan benyttes i robotter, som skal udforske ukendte eller vanskeligt tilgængelige områder (fx mineområder, det indre af kernekraftreaktorer, undersøiske områder, planeter). Klassiske robotter benyttes i stor udstrækning i gentagent og ikke-dynamisk arbejde i industrien, fx ved samlebåndsarbejde, svejsning og sprøjtemaling. Desuden benyttes robotter ved visse hospitalsoperationer, og der forskes i udviklingen af robotter som hjælpemidler til ældre og handicappede, fx robotguider til blinde og autonome robotkørestole.

Læs mere i Lex

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.