ROBOT: ΑΠΟ ΤΟΝ ΤΑΛΩ ΣΤΑ ΣΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΑ ROBOT

Transcript

1 ROBOT: ΑΠΟ ΤΟΝ ΤΑΛΩ ΣΤΑ ΣΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΑ ROBOT Κακαρέλης Θωμάς Μαθητής Γ2 Γυμνασίου, Ελληνικό Κολλέγιο Θεσσαλονίκης Επιβλέπων Καθηγητής: Κωνσταντίνος Παρασκευόπουλος Καθηγητής Πληροφορικής Ελληνικού Κολλεγίου Θεσσαλονίκης 1.ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ένα ρομπότ είναι μια μηχανική συσκευή η οποία μπορεί να υποκαθιστά τον άνθρωπο σε διάφορες εργασίες. Ένα ρομπότ μπορεί να δράσει κάτω από τον απευθείας έλεγχο ενός ανθρώπου ή αυτόνομα κάτω από τον έλεγχο ενός προγραμματισμένου υπολογιστή.τα ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να κάνουν εργασίες οι οποίες είτε είναι δύσκολες ή επικίνδυνες για να γίνουν απευθείας από έναν άνθρωπο. Σε άλλες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται για να εκτελέσουν εργασίες ταχύτερα ή φθηνότερα απ' ότι ο άνθρωπος. Η λέξη ρομπότ προέρχεται από το σλαβικό robota που σημαίνει εργασία. Καθιερώθηκε ως όρος με την σημερινή του έννοια το 1920 από τον Τσέχο θεατρικό συγγραφέα Karel Čapek στο έργο του "R.U.R." (Rossum's Universal Robots). Από τα πρώτα ρομπότ που αναφέρονται στη λογοτεχνία είναι ο Τάλως από την ελληνική μυθολογία και οι 20 τρίποδες λέβητες του Ηφαίστου. Στην επιστημονική φαντασία συνήθως συναντούνται ρομπότ τα οποία έχουν τη μορφή ανθρώπου. Αυτά τα ρομπότ καλούνται ανδροειδή. Τα σημερινά ρομπότ δεν είναι ανδροειδή (androids) που κατασκευάστηκαν για να υποδυθούν ανθρώπινα όντα.σημαντική συνεισφορά στη φιλολογία για τα ρομπότ είχε ο Ισαάκ Ασίμωφ με τους τρεις νόμους της ρομποτικής που διατύπωσε στα διηγήματά του. 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. Είναι σημαντική η ανάπτυξη ρομπότ που να έχουν τα αναγκαία χαρακτηριστικά ώστε να είναι φιλικά και ωφέλιμα προς τον άνθρωπο. Τα στοιχεία αυτά ονομάζονται στοιχεία κοινωνικής νοημοσύνης. 2.ΑΝΑΛΥΣΗ Σήμερα υπάρχει ένας θαυμαστός κόσμος ρομπότ που μπορούν να μετακινούνται, να βαδίζουν, να βλέπουν, να ομιλούν και να εκτελούν λεπτούς χειρισμούς που απαιτούν εξυπνάδα και επιδεξιότητα. Ο κόσμος αυτός διαρκώς εξαπλώνεται και ικανοποιεί τις ανάγκες

2 εργασίας, παραγωγής, υγείας, ευημερίας και ψυχαγωγίας του αθρώπου. Οι πέντε βασικές κατηγορίες ρομπότ είναι: Βιομηχανικά ρομπότ Κινητά ρομπότ Ιατρικά ρομπότ Τηλερομπότ Κοινωνικά ρομπότ Τα βιομηχανικά ρομπότ (ή ρομποτικοί βραχίονες) έχουν τη μορφή ενός ανθρώπινου βραχίονα με αρθρώσεις (ώμο, αγκώνα, καρπό) και παλάμη (αρπάγη/δαγκάνα, δάκτυλα). Η επιλογή του τύπου της κίνησής τους (γραμμική, κυλινδρική, σφαιρική, αρθρωτή) εξαρτάται από το είδος της εργασίας που πρέπει να εκτελέσουν.τα βιομηχανικά ρομπότ είναι κατάλληλα για επαναλαμβανόμενες εργασίες σε πλήρως δομημένα και σταθερά περιβάλλοντα. Τέτοιες εργασίες είναι: φόρτωμα/ξεφόρτωμα μηχανών, συναρμολόγηση, συγκόλληση, πρεσάρισμα, βαφή, γυάλισμα, κοκ. Τα πλεονεκτήματα που παρέχουν τα βιομηχανικά ρομπότ είναι: απαλλαγή των εργαζομένων από κουραστικές, ανιαρές και επικίνδυνες εργασίες ευελιξία, υψηλή παραγωγικότητα, καλύτερη ποιότητα προϊόντος και βελτιωμένη ποιότητα ζωής.τα ρομπότ αυτά αποτελούνται από μια πλατφόρμα (όχημα) με ρόδες (3 ή 4) η οποία κινείται με κατάλληλο πρόγραμμα ελέγχου και είναι εφοδιασμένη με αισθητήρες όρασης (κάμερες), υπερήχων,απόστασης κ.α. Πάνω στην πλατφόρμα μπορεί να είναι προσαρμοσμένοι ρομποτικοί βραχίονες (ένας ή περισσότεροι) για την εκτέλεση εργασιών. Τα κινητά ρομπότ,ή αλλιώς «κινούμενοι ρομποτικοί χειριστές», χρησιμοποιούνται για προσφορά υπηρεσιών, όπως μεταφορά υγειονομικού και λοιπού υλικού στα νοσοκομεία, μεταφορά φαρμάκων σε μεγάλες φαρμακαποθήκες, συλλογή φρούτων από δέντρα, κούρεμα προβάτων, κ.ο.κ. Χρησιμοποιούνται επίσης σε υποθαλάσσιες έρευνες για τη συλλογή οργανισμών, καθιζημάτων και άλλων αντικειμένων σε βάθη ωκεανών που είναι απαγορευτικά για τον άνθρωπο, αλλά και σε έρευνες στο εσωτερικό ηφαιστείων. Τα ιατρικά ρομπότ διακρίνονται σε «μακρο-ρομπότ» (χειρουργικά ρομπότ, ρομπότ αποκατάστασης ΑΜΕΑ, αυτόνομες ρομποτικές καρέκλες) και «μικρο-ρομπότ» (για καθοδηγούμενη από εικόνες χειρουργική, ελάχιστης επέμβασης/ενδοσκοπική χειρουργική, αγγειοπλαστική, εμβολισμός (γέμισμα) εγκεφαλικών ανευρυσμάτων κ.α.). Τα ιατρικά ρομπότ ενισχύονται σημαντικά από τηλεχειριστές και εικονική πραγματικότητα, ιδιαίτερα όταν ο ασθενής δεν μπορεί να μεταφερθεί στον τόπο του ειδικευμένου χειρουργού (τραυματίες πολέμου, ασθενείς απομακρυσμένων νησιών κ.λπ.). Ένα ιατρικό ρομπότ ευρείας χρήσης είναι το χειρουργικό ρομπότ Da Vinci. Το χειρουργικό ρομπότ Da Vinci (λειτουργούν πάνω από 2000 σε όλον τον κόσμο)

3 Τα τηλερομπότ συνδυάζουν τηλεχειρισμό από τον άνθρωπο και αυτονομία και μπορούν να λειτουργήσουν τόσο σε ημιδομημένα όσο και σε πλήρως αδόμητα περιβάλλοντα. Μπορούν να εκτελούν μη επαναλαμβανόμενες εργασίες χωρίς να έχουν τέλεια γνώση του χώρου εργασίας τους. Το μεγαλύτερο πρόβλημά τους είναι οι μεταβαλλόμενες χρονικές καθυστερήσεις ανάμεσα στο ρομπότ και το χειριστή, που οφείλονται κυρίως στα συστήματα επικοινωνίας. Οι κυριότερες εφαρμογές τους είναι οι ιατρικές, οι υποθαλάσσιες και οι διαστημικές εφαρμογές. Κοινωνικό ρομπότ είναι ένα αυτόνομο ρομπότ που επικοινωνεί και αλληλεπιδρά με τον άνθρωπο ακολουθώντας κανόνες κοινωνικής συμπεριφοράς τους οποίους έχει διδαχθεί και μάθει. Οι τρεις βασικοί κανόνες τους οποίους πρέπει να ακολουθεί ένα κοινωνικό ρομπότ (πέρα από τους ειδικούς κανόνες ανθρώπινης συμπεριφοράς) είναι οι τρεις ρομποτικοί νόμοι του Ρώσου συγγραφέα Isaac Asimov. Οι νόμοι αυτοί είναι: (1) Ένα ρομπότ δεν πρέπει να βλάψει τον άνθρωπο ενεργά ή παθητικά, (2) Ένα, ρομπότ πρέπει να υπακούει στον άνθρωπο εκτός εάν αυτό αντίκειται στο νόμο 1, (3) Ένα ρομπότ πρέπει να προστατεύει την ύπαρξή του εφ όσον τούτο δεν αντιβαίνει στους δύο προηγούμενους νόμους.στα κοινωνικά ρομπότ ανήκουν και τα ανθρωποειδή ρομπότ που μπορούν να βαδίζουν και πολλά απ αυτά έχουν ανθρώπινη μορφή (πρόσωπο, χέρια, κ.λπ.). Οι ικανότητές τους εξαρτώνται από τις εργασίες που πρέπει να εκτελέσουν. Για παράδειγμα, ένα ρομπότ σερβιτόρος πρέπει να ακολουθεί τους κανόνες καλής εξυπηρέτησης. Δε γνωρίζουμε ακόμα πολλά για τα αίτια που έκαναν τον άνθρωπο να ξεχωρίσει από τα άλλα ζώα και να αναπτύξει πολιτσμό.φαίνεται ότι σημαντικό ρόλο έπαιξε η ανάγκη του να επιβιώσει,αλλά και να βελτιώσει τους όρους διαβίωσής του.καθώς η σωματική του διάπλαση ήταν μικρή σε σχέση με τα άλλα ζώα,ο πρώτος άνθρωπος χρησιμοποίησε τα χέρια και το μυαλό του,για να δημιουργήσει εργαλεία.τα εργαλεία αυτά τον βοήθησαν να βρει τροφή και να προφυλαχθεί.με το πέρασμα των χρόνων κατασκεύασε όλο και πιο σύγχρονα εργαλεία και μηχανισμούς,που διευκόλυναν σημαντικά τη ζωή του. 3.ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Το ανθρωποειδές ρομπότ Asimo σε δράση. Λόγω της μεγάλης ποικιλίας των ρομπότ,είναι δύσκολο να προσδιορίσουμε όλα τα μέρη από τα οποία αποτελούνται,καθώς το κάθε ρομπότ έχει διαφορετικά μέρη,ανάλογα με τον σκοπό λειτουργίας τους.τα βασικά όμως μέρη, που χρειάζονται όλα τα ρομπότ,είναι η Μονάδα Επεξεργασίας,δηλαδή ο εγκέφαλός τους,και η Πηγή Ενέργειας,όπως π.χ. μπαταρίες.άλλα εξαρτήματα που πολλά ρομποτ συνηθίζουν να έχουν είναι το Μηχανικό Μέρος(Σασί),που βοηθάει στην κίνηση τους,και Αισθητήρες και Μονάδες Εξόδου,όπως αισθητήρες αφής,κάμερες και μεγάφωνα.πιο συγκεκριμένα,το μηχανικό μέρος περιλαμβάνει ρόδες,έλικες στην περίπτωση που το ρομπότ χρειάζεται να πετάει,και αρθρώσεις,όπως βραχίονες και πόδια.οι αισθητήρες και οι μονάδες εξόδου είναι τα εξαρτήματα που

4 επιτρέπουν στο ρομπότ να επικοινωνεί και να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον.τα είδη τους είναι: Επαφής Υπερύθρων Υπερήχων Φωτός - Χρωμάτων Θερμοκρασίας Ήχου (μικρόφωνα) Άλλοι αισθητήρες: Φωτεινές λυχνίες - οθόνες Βομβητές. Μεγάφωνα. Η μονάδα επεξεργασίας ενός ρομπότ, αποτελεί τον ηλεκτρονικό του εγκέφαλο και μπορεί να είναι μικρής ή μεγάλης υπολογιστικής ισχύος.είναι αυτή που λαμβάνει όλες τις αποφάσεις με βάση τα δεδομένα που παίρνει από τους αισθητήρες. Στέλνει τα αποτελέσματα στους κινητήρες και στις άλλες μονάδες εξόδου.h δημιουργία πλατφορμών (πλακετών) ανάπτυξης αυτοματισμών και ρομπότ,έκανε τη ρομποτική περισσότερο προσιτή στον αρχάριο χρήστ.ενός ρομπότ. Arduino: Η πιο διαδεδομένη ανοιχτή (ελεύθερη) πλατφόρμα ανάπτυξηςηλεκτρονικών, ανοιχτού (ελεύθερου) κώδικα. Arduino Shields: Εξωτερικά ηλεκτρονικά κυκλώματα (πλακέτες) πουσυνδέονται πάνω στο Arduino επεκτείνοντας τις δυνατοτητές του. Η μονάδα επεξεργασίας Arduino. 4.ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ 1499:Ο Λεονάρντο Ντα Βίντσι κατασκευάζει ένα μηχανικό λιοντάρι,το οποίο προσφέρει λουλούδια στους θεατές,και έναν μηχανικό ιππότη που μπορούσε να σηκώνεται και να κουνάει τα χέρια του. 1770:Ο Ελβετός εφευρέτης Πιερ Ζακέ-Ντροζ κατασκευάζει τον Γραφέα.Ο Γραφέας μπορούσε να γράψει ό,τι τον προγραμματίσουν,αρκεί να μην υπερβαίνει τα 40 γράμματα.μαζί με αυτό,δημιουργεί επίσης έναν μηχανικό καλλιτέχνη και έναν μηχανικό μουσικό. 1942:Ο Ισαάκ Ασίμοφ γράφει τους νόμους που πρέπει να ακολουθούν τα ρομπότ. 1961:Κατασκευάζεται το πρώτο σύγχρονο ρομπότ,το UNIMATE.

5 1968:Κάνει την εμφάνισή του ο Τρεμουλιάρης,Έχει πρωτόγονα μάτια,αίσθηση αφής και μπορεί να κινηθεί και να σπρώξει πράγματα. 1970:Αναπτύσσεται το μικροτσίπ,κάτι που βοηθάει και στην εξέλιξη των ρομπότ. 1993:Ο Ροντ Μπρουκς αρχίζει την κατασκευή του Cog,ενός ρομπότ με τεχνητή νοημοσύνη.είναι σχεδιασμένο να μαθαίνει μέσα από την συναναστροφή με ανθρώπους,καθώς βλέποντας και πιάνοντας αντικείμενα. 1996:Γίνονται τα αποκαλυπτήρια του ASIMO,ανθρωποειδούς ρομπότ της Honda.Θεωρείται από τα πιο ανεπτυγμένα ρομπότ μέχρι και τις μέρες μας. 1999:Πωλείται στην Ιαπωνία το Aibo,ένα δημοφιλές ρομπότ κατοικίδιο. 5.ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ Ευρύτατη χρήση ρομπότ γίνεται σε πάρα πολλούς παραγωγικούς τομείς και κυρίως στη βιομηχανία (βιομηχανική ρομποτική), στην ιατρική, την αεροναυπηγική, την αεροδιαστημική κ.α., γεγονός που έδωσε σημαντική ώθηση στην περαιτέρω ανάπτυξη της βιομηχανίας των ρομπότ, ιδιαίτερα στην Ιαπωνία και τις ΗΠΑ. Οι κυριότερες εφαρμογές των βιομηχανικών ρομπότ μέχρι σήμερα ήταν οι ηλεκτροσυγκολλήσεις, οι εφαρμογές σε εργασίες πρεσαρίσματος, οι συναρμολογήσεις, οι βαφές με ψεκασμό και η επεξεργασία επιφανειών σε τροφοδοτήσεις εργαλειομηχανών, σε μορφοποιήσεις πλαστικών σε μήτρες κ.ά. Από τα μέσα περίπου της δεκαετίας του 1980 η χρήση των ρομπότ γενικεύτηκε στο πλαίσιο της ανάπτυξης των λεγόμενων "ολοκληρωμένων συστημάτων παραγωγής" (Computer-Integrated Manufacturing), αυτοματοποιημένων και ευέλικτων εργοστασίων, στα οποία οι εργαλειομηχανές μπορούν να επαναπρογραμματίζονται ταχύτατα για την παραγωγή νέων ή διαφοροποιημένων προϊόντων.πρωτοποριακά εργοστάσια ως προς την ευρύτατη χρήση ρομπότ θεωρούνται το εργοστάσιο της General Motors στο Χάμτραμεκ, το Buick City στο Φλιντ του Μίσιγκαν, το εργοστάσιο της ΙΒΜ στο Λέξινγκτον κ.ά. Πέρα, όμως, από τη βιομηχανία ευρύτατη χρήση ρομπότ γίνεται και σε μη μεταποιητικές εφαρμογές, όπως π.χ. σε πυρηνικούς σταθμούς, υποθαλάσσιες έρευνες, σε ιατρικές εφαρμογές, στην εξόρυξη πετρελαίου κ.λπ. Ρομπότ επίσης με την ευρεία έννοια μπορούν να θεωρηθούν και τα αυτοματοποιημένα διαστημόπλοια (μη επανδρωμένα), που χρησιμοποιούνται για διαστημικές έρευνες, καθώς και ειδικές κατασκευές όπως π.χ. η σοβιετική σεληνάκατος "Λουνοχόντ-1", η οποία καθοδηγούνταν με ασύρματο από τη Γη. Τέλος, σε πειραματική και όχι εμπορική βάση έχουν κατασκευαστεί οικιακά ρομπότ που καθαρίζουν το σπίτι, σερβίρουν ποτά ή "παίζουν" με τα παιδιά. Τα αυτόνομα ρομπότ χρησιμοποιούνται, όμως, ολοένα και περισσότερο από το στρατό. Η εταιρεία Samsung, για παράδειγμα, δημιούργησε ρομποτικό σκοπό, που θα φυλά τα σύνορα μεταξύ των δύο κρατών της Κορέας. Το ρομπότ είναι εξοπλισμένο με δύο κάμερες και πολυβόλο.η ανάπτυξη αυτόνομων ρομπότ δημιουργεί, όμως, διλήμματα, όπως εξηγεί ο καθηγητής Άλαν Ουίνφιλντ, του Πανεπιστημίου της Δυτικής Αγγλίας. «Εάν ένα αυτόνομο ρομπότ σκοτώσει κάποιον, ποιος ευθύνεται; Αυτή τη στιγμή, το ζήτημα δεν τίθεται, καθώς η ευθύνη πέφτει στο σχεδιαστή ή τον κατασκευαστή του ρομπότ. Καθώς, όμως, τα ρομπότ αποκτούν μεγαλύτερη αυτονομία, η απόδοση ευθύνης περιπλέκεται», εξηγεί ο δρ Ουίνφιλντ.

6 Μέσα από όλα αυτά,παρατηρούμε ότι η χρήση των ρομπότ είναι πιο διαδεδομένη απ'ότι φανταζόμασταν.τα ρομπότ χρησιμοποιούνται συχνά για την αύξηση της μαζικής παραγωγής σε βιομηχανίες,καθώς κοστίζουν λιγότερο από τους μισθούς των εργατών και έχουν μεγαλύτερη αποδοτικότητα.η ακρίβεια που χαρακτηρίζει τις κινήσεις τους είναι σημαντικό προσόν σε τομείς της Ιατρικής,όπως χειρουργικές επεμβάσεις,καθώς μειώνεται ο κίνδυνος ανθρώπινου σφάλματος.ακόμα,μπορούν να μας βοηθήσουν σε καθημερινές δουλειές,όπως π.χ. τα ρομπότ σκούπες.όμως,τα ρομπότ χρησιμοποιούνται και σε στρατωτικές επιχειρήσεις,όπου κατευθύνονται από τον άνθρωπο.λόγω της ανθεκτικότητάς τους σε πυρά,γίνονται οι ιδανικοί στρατιώτες στους σύγχρονους πολέμους.ακόμα,πολλά ατυχήματα έχουν συμβεί με βιομηχανικά ρομπότ,όταν οι εργάτες προσπάθησαν να τα επισκευάσουν χωρίς να τα απενεργοποιήσουν. Τα ρομπότ,όσο χρήσιμα κι αν μας φαίνονται,μπορούν να στραφούν εναντίον μας,αν δεν βάλουμε κάποια όρια στη χρήση τους.στη περίπτωση των βιομηχανικών ρομπότ,η χρήση προειδοποιητικών πινακίδων και οι διακόπτες άμεσης διακοπής λειτουργίας μπορούν να αποτρέψουν ατυχήματα.σε άλλα ρομπότ,μπορούμε να τα προγραμματίσουμε έτσι ώστε να ανιχνεύουν τους ανθρώπους γύρω τους,και να σταματάνε αν καταλάβουν ότι μπορεί να τους πληγώσουν. 6.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ /wp-content/uploads/2012/12/παρουσίαση-ρομποτική-γιααρχάριους.pdf(2/12/2013) Αριστείδης Αράπογλου,Χρίστος Μαβόγλου,Βιβλίο Πληροφορικής Α',Β',Γ' Γυμνασίου,Υπουργείο Εθνικής Παιδείας Και Θρησκευμάτων,Παιδαγωγικό Ινστιτούτο,2009,σελ.25 Mike Goldsmith,Η Εξέργεση των Ρομπότ,Εκδόσεις Ερευνητές,2010,σελ.17-27