«Robot από τον Τάλω στα σύγχρονα προγραμματιζόμενα Robot».

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΚΟΛΛΕΓΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ «Robot από τον Τάλω στα σύγχρονα προγραμματιζόμενα Robot». Χρυσοπούλου Τσεβά Κλειώ Γ 3 Υπεύθυνος καθηγητής: Κ. Κωνσταντίνος Παρασκευόπουλος. 8/12/2013

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η χρήση και εξέλιξη των robot έχει επηρεάσει άμεσα την ζωή μας σε όλους τους τομείς. Τα robot αποτελούν το μέσον για την εξέλιξη της επιστήμης και τεχνολογίας. Η χρησιμοποίησή τους μπορεί να σώσει ανθρώπινες ζωές, να βοηθήσει στην κατάκτηση του διαστήματος, να βελτιώσει το επίπεδο ζωής των ανθρώπων. Μπορεί όμως όλα τα παραπάνω πλεονεκτήματα να μην είναι «πλεονεκτήματα» για τους ίδιους τους ανθρώπους και οι επιπτώσεις που δημιουργούνται από την χρησιμοποίηση των ρομπότ να είναι αρνητικές. Η παρούσα εργασία προσπαθεί να απαντήσει στο ερώτημα, τι είναι το robot, από τι μέλη αποτελείται, που και πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Να δει τις αιτίες και ανάγκες που ώθησαν τον άνθρωπο στην δημιουργία και εξέλιξή των, κάνοντας μια ιστορική αναφορά στην Αρχαία Ελλάδα. Τέλος προσπαθεί να δείξει την χρησιμότητα ή μη των robot.

3 ROBOT Η λέξη "ρομπότ" προέρχεται από το τσέχικο "robota", που σημαίνει το μόχθο ή την σκληρή εργασία. Χρησιμοποιήθηκε αρχικά για να περιγράψει τους εργαζόμενους της βιομηχανίας, σε μία ταινία επιστημονικής φαντασίας της δεκαετίας του '20, από τον Τσέχο συγγραφέα Karel Capek, που ονομαζόταν "Rossum's Universal Robots", όπου σατιρίζει την εξάρτηση της κοινωνίας από τους μηχανικούς εργάτες (ρομπότ) της τεχνολογικής εξέλιξης και που τελικά εξοντώνουν τους δημιουργούς τους. Σε πολλές σύγχρονες σλαβικές γλώσσες (πχ την πολωνική) χρησιμοποιείται σαν έκφραση της καθημερινότητας με την έννοια της σκληρής δουλειάς (αντίστοιχο του χαμαλίκι). Ένα ρομπότ είναι μια μηχανική συσκευή η οποία μπορεί να υποκαθιστά τον άνθρωπο σε διάφορες εργασίες. Μπορεί να δράσει κάτω από τον έλεγχο ενός ανθρώπου ή αυτόνομα κάτω από τον έλεγχο ενός προγραμματισμένου υπολογιστή. Οι αιτίες που ώθησαν τον άνθρωπο στη δημιουργία και την συνεχή εξέλιξη των ρομπότ είναι πως τα ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να κάνουν εργασίες οι οποίες είτε είναι δύσκολες ή επικίνδυνες για να γίνουν απευθείας από έναν άνθρωπο. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ROBOT Σύμφωνα με το Robot Institute of America, ως ρομπότ μπορούμε να ορίσουμε ένα μηχανισμό σχεδιασμένο ούτως ώστε, μέσω προγραμματιζόμενων κινήσεων να μεταφέρει υλικά, τεμάχια, εργαλεία ή ειδικευμένες συσκευές με σκοπό την επιτέλεση ποικιλίας εργασιών. Ένας τέτοιος μηχανισμός περιλαμβάνει συνήθως τις ακόλουθες συνιστώσες : 1. Ένα μηχανολογικό υποσύστημα, το οποίο ενσωματώνει τη δυνατότητα του ρομπότ για την εκτέλεση έργου. Το υποσύστημα αυτό αποτελείται από μηχανισμούς που επιτρέπουν στο ρομπότ να κινείται από αρθρώσεις, συστήματα μετάδοσης κίνησης, επενεργητές κινητήρες οδηγούς κλτ.. 2. Ένα υποσύστημα αίσθησης μέσω του οποίου το ρομπότ συγκεντρώνει πληροφορίες για την κατάσταση στην οποία βρίσκονται τόσο το ίδιο όσο και το περιβάλλον. Το υποσύστημα αυτό εκτός των άλλων είναι υπεύθυνο για την αποδοχή των εξωτερικών εντολών, την επεξεργασία τους, τη μετάφραση τους σε ηλεκτρική ισχύ που θα δοθεί

4 στους κινητήρες του ρομπότ, καθώς επίσης και για την παραγωγή σημάτων εξόδου που θα πληροφορούν για την κατάσταση του συστήματος. Στο υποσύστημα αίσθησης περιλαμβάνονται όργανα μετρήσεως αισθητήρες ηλεκτρονικά στοιχεία κτλ.. 3. Ένα σύστημα ελέγχου το οποίο συνδυάζει κατάλληλα την αίσθηση με τη δράση, έτσι ώστε το ρομπότ να λειτουργεί αποτελεσματικά και με τον επιθυμητό τρόπο. Ο ελεγκτής του ρομπότ επιβλέπει και συντονίζει ολόκληρο το σύστημα. Για τη σχεδίαση και υλοποίηση του απαιτείται ο συνδυασμός γνώσεων, όπως είναι ο αυτόματος έλεγχος, η τεχνητή νοημοσύνη, η επιστήμη των υπολογιστών κτλ.. ΕΞΕΛΙΞΗ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ROBOT

5 Με την ανάπτυξη και μελέτη των ρομπότ ασχολείται η ρομποτική, επιστήμη που αποτελεί συνδυασμό πολλών κλάδων άλλων επιστημών, κυρίως δε της πληροφορικής, της ηλεκτρονικής και της μηχανολογίας. Σκοπός της ρομποτικής είναι να βοηθήσει τον άνθρωπο, τα ρομπότ χρησιμοποιούνται κυρίως για να εκτελούν βαριές, ανιαρές,επικίνδυνες και επαναλαμβανόμενες εργασίες, κυρίως στη βιομηχανία. Υπολογίζεται ότι το 90% των ρομπότ είναι εγκατεστημένα σε βιομηχανικούς χώρους. Στόχος της εφαρμογής των ρομποτικών συστημάτων στη βιομηχανία αποτελεί, η υποκατάσταση της χειρονακτικής εργασίας, η βελτίωση και η σταθεροποίηση της ποιότητας, και η αύξηση της παραγωγικότητας. Άλλοι τομείς, όπου χρησιμοποιούνται ρομπότ, είναι το διάστημα, ο στρατός, η ιατρική, τα διάφορα ερευνητικά ιδρύματα και πολλοί άλλοι. Πρωτοπόρες χώρες στην εγκατάσταση ρομποτικών συστημάτων αποτελούν η Ιαπωνία, η Γερμανία, η Αμερική, η Ιταλία, η Γαλλία και η Αγγλία. Υπολογίζεται ότι πάνω από ρομπότ εργάζονται στις βιομηχανίες όλου του κόσμου. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί ρομπότ που προσπαθούν να μιμηθούν ανθρώπινα χαρακτηριστικά, όπως το περπάτημα και την όραση. Τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά και σίγουρα τις επόμενες δεκαετίες θα δούμε σημαντικότατα επιτεύγματα στον τομέα της Ρομποτικής. Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ Στην Αρχαία Ελλάδα υπήρχαν και αναφορές για διάφορους αυτοματισμούς που η προέλευσή τους είναι μυστήρια ακόμη και σήμερα. Οι αναφορές μιλούν για: Α) ΧΡΥΣΟΙ ΒΟΗΘΟΙ Ο Ήφαιστος είχε φτιάξει μερικές χρυσές γυναίκες (θεραπαινίδες) να τον βοηθάνε στο εργαστήριο, να τον στηρίζουν για να περπατάει καλύτερα, αλλά και για να έχει κάποιον να μιλάει. Β) ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΣΚΥΛΟΙ

6 Οι Θεοί ήταν ιδιαίτερα ευχαριστημένοι με τον βασιλιά Αλκίνοο και μέσω της τέχνης του Ήφαιστου, του χάρισαν χρυσούς και ασημένιους, αθάνατους και πανίσχυρους μηχανικούς σκύλους για την προστασία του παλατιού του. Γ) ΚΙΝΟΥΜΕΝΕΣ ΚΟΥΚΛΕΣ Ο Όμηρος και ο Πλατίνας αναφέρουν ότι ο Δαίδαλος ανάμεσα στις άλλες εντυπωσιακές του κατασκευές έφτιαξε και κούκλες για τα παιδιά του Μίνωα. Σαν βασιλικά παιχνίδια δεν ήταν συνηθισμένες αλλά μπορούσαν να μιλάνε και να κινούνται. Λέγεται μάλιστα ότι αναγκαζόταν να τις δένουν για να μην τους φεύγουν μακριά και τις χάνουν. Το ίδιο λέγεται και για τους μηχανικούς ανθρωπόμορφους φύλακες του λαβύρινθου που κινούταν με υδράργυρο. Δ) Ο ΤΑΛΩΣ O Τάλως ήταν ένα από τα πιο γνωστά αρχαία ρομπότ στην Ελλάδα. Κατασκευάστηκε από τον Θεό Ήφαιστο σαν δώρο στον βασιλιά της Κρήτης Μίνωα. Ο Τάλως ήταν τεράστιος ανθρωπόμορφος και χάλκινος. Προστάτευε την Κρήτη από τους εχθρούς της κι επέβλεπε την εφαρμογή των νόμων. Μπορούσε να κινείται πολύ γρήγορα και ήταν σε θέση να κάνει σε μία μέρα τρεις φορές το γύρο της Κρήτης (μέση ταχύτητα 250 klm/h;). Είχε την δύναμη να εκσφενδονίζει τεράστιους βράχους εναντίων των αντιπάλων του ή να τους καίει με την καυτή αναπνοή του! Με αυτόν τον τρόπο απωθούσε τα εχθρικά πλοία προστατεύοντας την Κρήτη. Το όνομα Τάλως στην αρχαία Κρητική διάλεκτο σημαίνει και ήλιος. Όπως λέει ο μύθος, όταν οι Αργοναύτες επέστρεφαν απ' την Κολχίδα, με την δύναμη της μάγισσας Μήδειας κατάφεραν να καταστρέψουν τον Τάλω. Η Μήδεια κατάφερε να προκαλέσει σύγχυση στον Τάλω και τραυματίστηκε άσχημα στο πόδι του. Το αίμα έφυγε απ' την μία και μόνη φλέβα του σαν λιωμένο μέταλλο! ΕΛΛΑΔΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΑΝΘΡΩΠΟΜΟΡΦΟ, ΕΞΥΠΝΟ ΡΟΜΠΟΤ ΣΕ ΡΟΛΟ ΞΕΝΑΓΟΥ

7 Ένα πρότυπο ρομπότ σε ρόλο ξεναγού που θα χει ανθρώπινη συμπεριφορά και γλώσσα και ύψος ενός 14χρονου παιδιού θα φιλοξενήσει σε 2,5 χρόνια το Ίδρυμα Μείζονος Ελληνισμού στον Ελληνικό Κόσμο! Το ρομπότ που σχεδιάζεται από τους ερευνητές του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) στην Κρήτη και από άλλα ερευνητικά Ιδρύματα της Ελλάδας και του εξωτερικού, θα ξεπεράσει τη μορφή της συσκευής-εργαλείου και θα μεταβληθεί σε συνεργάτη και φίλο. Το ρομπότ θα μιλάει ελληνικά και αγγλικά. «Θα είναι ένα ρομπότ που θα εκφράζει κάποιας μορφής συναισθήματα. Για παράδειγμα, αν του πείτε ότι δεν θέλετε να επισκεφθείτε την Έκθεση Μαθηματικών που υπάρχει στον χώρο μας, το ρομπότ μπορεί να δείχνει στενοχωρημένο Το ρομπότ θα είναι προγραμματισμένο, με τη βοήθεια αλγόριθμου, να αναπτύσσει συναισθήματα κι ανάλογα με το τι λέει και πως κινείτε κάποιος, θα τα αναλύει και θα έχει μια συμπεριφορά κατά το δυνατόν κοντά στη συμπεριφορά του ανθρώπου.

8 Το ρομπότ "RUR" πρωτοεμφανίστηκε στην ταινία του Karl Capek, "Rossum's Universal Robots". σκύλους για την προστασία του παλατιού του. έφτιαξε και κούκλες για τα παιδιά του Μίνωα. Σαν βασιλικά παιχνίδια δεν ήταν συνηθισμένες αλλά μπορούσαν να μιλάνε και να κινούνται. Λέγεται μάλιστα ότι αναγκαζόταν να τις δένουν για να μην τους φεύγουν μακριά και τις χάνουν. Το ίδιο λέγεται και του

9 ου κινούταν με υδράργυρο.

10 ROBOT ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΙ Οι τρεις βασικοί νόμοι σύμφωνα με τον Isaac Asimov I. Ένα ρομπότ δεν μπορεί να τραυματίσει ή μέσω της αδράνειας του να βλάψει ένα ανθρώπινο πλάσμα. II. Ένα ρομπότ πρέπει να υπακούει στις εντολές που του δίνονται από τους ανθρώπους εκτός και αν αυτό έρχεται σε αντίθεση με τον πρώτο νόμο. III. Ένα ρομπότ πρέπει να προστατεύει την ίδια του την ύπαρξη εκτός και αν αυτό έρχεται σε αντίθεση με τον πρώτο η το δεύτερο νόμο. Για πολλά χρόνια η ρομποτική έχει μαγνητίσει την ανθρώπινη φαντασία. Η έλευση νέων και ακριβέστερων αισθητήρων, η διαθεσιμότητα περισσότερης υπολογιστικής ισχύς σε πολύ χαμηλό κόστος, μικρότερο μέγεθος και ανάγκη για ενέργεια, η ραγδαία διάδοση του open source software και hardware, η παρουσίαση νέων υλικών και τρόπων παραγωγής όπως το 3D printing, έχουν καταστήσει τη ρομποτική πιο προσιτή. Αυτές οι τεχνολογικές βελτιώσεις σε συνδυασμό με τις κοινωνικές τάσεις όπως το κίνημα των «δημιουργών», το crowd-

11 funding, η γήρανση του πληθυσμού, η ανάγκη για πιο αποτελεσματική παραγωγή και άλλες, έχουν κάνει τη ρομποτική πιο ελκυστική για καινοτόμους νέους και επιχειρηματίες. Τα αποτελέσματα είναι καταπληκτικά και ποικίλα, περιλαμβάνοντας από αυτόνομα αυτοκίνητα και μηχανικούς εργάτες έως αναντικατάστατους ιατρικούς βοηθούς και εμπνευσμένα παιχνίδια. Πριν λίγες εβδομάδες ένα κομψό ρομποτικό χέρι σήμανε το τέλος μιας συνεδρίασης του Χρηματιστηρίου Nasdaq. Ήταν η πρώτη φορά που ένα ρομπότ εκτέλεσε αυτή την εργασία χτυπώντας το σχετικό κουδούνι. Την ίδια μέρα, παρουσιάστηκε το Robo-Stox, ο πρώτος χρηματιστηριακός δείκτης που παρακολουθεί εταιρίες ρομποτικής και αυτοματισμών. Και μόλις αυτή την εβδομάδα μάθαμε για τα σχέδια της Amazon που περιλαμβάνουν αυτόματες αερομεταφορές μικρών δεμάτων με τη βοήθεια ιπτάμενων ρομπότ. Μια πρόταση που αν και έλαβε μεγάλη δημοσιότητα λόγο του ονόματος της Amazon δεν είναι και τόσο καινούργια καθώς αποτελεί το επιχειρηματικό αντικείμενο της εταιρίας Matternet. Η Metternet αναπτύσσει ένα σύστημα που συνδυάζει αυτόνομα ιπτάμενα ρομπότ και επίγειους σταθμούς ανεφοδιασμού για τη μεταφορά φαρμάκων σε απομονωμένες περιοχές στον κόσμο. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η ραγδαία εξέλιξη των Robot και χρησιμοποίησή τους σε όλο το φάσμα των δραστηριοτήτων του ανθρώπου συνέβαλλε καθοριστικά στην εξέλιξη των επιστημών, της τεχνολογίας, της εξερεύνησης του διαστήματος και εν τέλει στην καλύτερη ποιότητα ζωής του ανθρώπου. Τα παραπάνω πλεονεκτήματα όμως δεν πρέπει να γίνουν εμπόδιο στην συμμετοχή των ανθρώπων στην ανάπτυξη του πολιτισμού τους. Η αντικατάσταση των ανθρώπων από τις μηχανές λόγω του μειωμένου κόστους, θα έχει αντίκτυπο σε ότι αποκτήθηκε μέχρι σήμερα. Αν οι ίδιοι οι δημιουργοί (οι άνθρωποι) δεν θα μπορούν να καταναλώνουν τα προϊόντα των μηχανών, τότε οι μηχανές θα πάψουν να παράγουν, άρα ή ανάπτυξη θα σταματήσει. Έτσι δεν θα χρειάζονται ούτε οι μηχανές. Βάσει των παραπάνω θα πρέπει να ληφθεί υπ όψιν ο ανθρώπινος παράγοντας και να υπάρξει πρόβλεψη για την ευημερία των ανθρώπων και όχι των μηχανών και του κέρδους. Η ρομποτική, θα πρέπει να στραφεί περισσότερο στην μελέτη για την δημιουργία μηχανών που θα βοηθήσουν τον άνθρωπο στις βασικές του ανάγκες.

12 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Βασιλειάδου, Χρυσούλα. Ρομπότ με συναισθήματα. ΤΕΙ ΣΕΡΡΩΝ. 2. ΣΙΩΠΗΣ, ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ (2012). «Σχεδιασμός και κατασκευή μοντέλου εκπαιδευτικής ρoμποτικής με τον μικροελεγκτή ARDUINO». Λάρισα,