Robotics

Innanzi tutto diamo una definizione di Robotica :

La robotica è una scienza che, studia i comportamenti degli esseri intelligenti, cerca di sviluppare delle metodologie che permettano ad una macchina (robot), dotata di opportuni dispositivi atti a percepire l’ambiente circostante ed interagire con esso quali sensori e attuatori, di eseguire dei compiti specifici. È una disciplina relativamente nuova, che affonda le sue radici nell’antico desiderio dell’uomo di costruire strumenti che possano liberarlo da compiti troppo faticosi, noiosi o pericolosi. Anche se la robotica è una branca dell’ingegneria in essa confluiscono gli studi di molte discipline sia di natura umanistica come biologia, fisiologia, linguistica e psicologia che scientifica quali automazione, elettronica, fisica, informatica, matematica e meccanica.

La scienza robotica proprio in virtù della sua natura interdisciplinare trova applicazioni in molteplici contesti, questo ha fatto sì che nascessero varie sotto-discipline fra le quali però raramente esiste una netta linea di demarcazione.

• Arte robotica robotica utilizzata sia per creare nuove forme di espressione artistica sia per imitare e riprodurre le forme artistiche gia esistenti come i robot progettati per dipingere o per suonare uno strumento musicale analizzando in tempo reale uno spartito.
• Biorobotica robot usati in campo medico
• Domotica automazione applicata all’ambiente domestico, tra gli sviluppi a breve termine più interessanti ci sono le tecnologie di aiuto in casa ai portatori di handicap mentali o fisici.
• Microrobotica si occupa dello studio e della diffusione di piccoli robot a basso costo utilizzati per scopi educativi o ludici
• Robotica biomedicale ramo della robotica molto vasto comprende diversi tipi di robot; si va infatti dai robot capaci di assistere il medico durante le operazioni chirurgiche a quelli che tramite tecnologie di telepresenza permettono al medico di operare a distanza. Rientrano nella categoria anche le sofisticate apparecchiature per analisi biologiche utilizzate nei laboratori
• Robotica degli sciami
• Robotica di intrattenimento si occupa delle tecnologie utilizzate nei parchi tematici, nei musei o negli effetti speciali cinematografici per intrattenere ed educare grandi quantità di pubblico; un esempio di utilizzo sono gli audioanimatroni spesso utilizzati per riprodurre le fattezze di personaggi fantastici o di specie animali oggi estinte come i dinosauri.
• Robotica evoluzionistica metodologia che attraverso lo studio di algoritmi evolutivi tenta di realizzare robot sempre più versatili in modo da rendere meno essenziale il supporto umano.
• Robotica industriale il campo industriale è sicuramente quello in cui i robot hanno trovato maggiore diffusione il loro impiego nelle catene di montaggio ha permesso alle aziende di abbattere notevolmente i costi accelerando e migliorando la produzione. Fra i robot più utilizzati dall’industria vi è il braccio robotico o braccio manipolatore costruito a imitazione del braccio umano ma spesso dotato di più gradi di libertà è una macchina molto versatile che si presta a svariate mansioni tra cui verniciatura, saldatura o montaggio. Interessante notare come questa tipologia di macchine sia spesso utilizzata per produrre altri robot simili rendendo le speculazioni fatte dalla fantascienza sulle macchine autoreplicanti un discorso molto più vicino alla nostra quotidianità.
• Robotica marina
• Robotica militare anche se la fantascienza è ricca di riferimenti a robot utilizzati in ambito militare nel pratico questi sono utilizzati più che altro con scopi di ricognizione e vigilanza fra i quali troviamo ad esempio gli aerei privi di equipaggio detti droni. Questo tipo di veicoli è sì controllato a distanza da personale apposito ma in caso di emergenza può anche compiere diversi compiti in totale autonomia permettendo la ricognizione di teatri di guerra pesantemente difesi senza mettere a repentaglio vite umane. Altro esempio di robotica militare sono i robot artificieri che sono in grado, grazie al numeroso set di strumenti di cui sono muniti, di compiere analisi su un ordigno esplosivo ed eventualmente neutralizzarlo a distanza riducendo drasticamente i rischi per gli artificieri.
• Robotica sociale cerca di sviluppare tecnologie che rendano i robot sempre più capici di interagire e comunicare con gli esseri umani in modo autonomo.
• Robotica spaziale anche se sviluppa tecnologie e metodiche destinate all’impiego di robot fuori dall’atmosfera terrestre questo settore della robotica ha raggiunto dei risultati utili anche in campi che esulano dalla ricerca spaziale. Esempi di questi robot sono le sonde esplorative impiegate in diversi missioni sui pianeti del sistema solare ma anche robot più tradizionali come il famoso braccio manipolatore dello Space Shuttle o quello di sembianze umane destinato alla ISS che verrà utilizzato in sostituzione degli astronauti nelle attività extraveicolari
• Robotica umanoide
• Telerobotica.
• Competizioni robotiche

Cibernetica

Cibernetica (Cybernetics) indica la scienza che studia i fenomeni di autoregolazione (vedi controlli automatici e controlli adattativi) e comunicazione (vedi Teoria dell’informazione), sia negli organismi naturali quanto nei sistemi artificiali. La cibernetica si pone dunque come un campo di studi interdisciplinare tra le scienze e l’ingegneria. Il termine fu coniato nel 1947 dal matematico statunitense Norbert Wiener.I computer e tutti i macchinari intelligenti che si conoscono oggi sono delle applicazioni della cibernetica. La cibernetica a inoltre fornito potenti metodi di controllo di due sistemi molto importanti : la società e l’economia.

Feedback e auto-regolazione
Lo studio cibernetico di un “sistema”, costituisce in un analisi globale degli elementi riuniti e soprattutto delle loro interazioni.
Gli elementi di un sistema sono in interazione reciproca. L’azione di un elemento su un altro implica una risposta (retroazione o feedback) del secondo elemento verso il primo.
Si dice allora che i due elementi sono legati da una cinta di feedback.Un sistema cibernetico equilibrato a come proprietà di auto-regolarsi. Una tendenza in un senso crea le condizioni della tendenza nel senso contrario. Tali sistemi manifestano una grande stabilità nel tempo.Sistemi trovandosi nella natura (ecosistemi, cellule, organismi) sono degli esempi di sistemi perfettamente auto-regolati.

Se vi interessa un mini corso di robotica ecco il formato pdf:

Domotica

Il termine Domotica deriva dall’importazione di un neologismo francese domotique, a sua volta contrazione della parola greca domos e di informatique e rappresenta la disciplina che si occupa dell’integrazione dei dispositivi elettronici, degli elettrodomestici e dei sistemi di comunicazione e di controllo che si trovano nelle nostre abitazioni. Le origini risalgono intorno agli anni ‘70 quando si vennero a sviluppare i primi progetti concreti di automatismi legati alla gestione di impianti di allarme o altre funzionalità come l’accensione, lo spegnimento e la temporizzazione delle luci. La continua evoluzione delle tecnologie e lo studio più approfondito delle esigenze dei consumatori permettono di concepire questa disciplina lontano dall’idea della semplice informatica applicata alla casa. Domotica vuol dire interazione fra la casa e l’uomo, vuol dire ricerca di una migliore accessibilità e fruibilità dell’abitazione, vuol dire anche creare nuovi mezzi per condividere gli ambienti domestici con gli altri membri della famiglia e dare la possibilità a chi non ce l’ha di guadagnarsi l’indipendenza nella vita di tutti i giorni.

Robot industriale

Un robot industriale è un tipo di robot utilizzato nella produzione industriale, per renderla più rapida e di qualità.

La comparsa dei primi robot industriali avviene intorno agli anni settanta. Sono strutture di acciaio con motori idraulici lenti ed imprecisi, in questo periodo il mercato è dominato dagli statunitensi.I gradi di libertà e le capacità di carico di questi primi robot sono limitate, le prime applicazioni industriali sono nel campo automobilistico, infatti i robot vengono dotati di pinze di saldatura per saldare ed assemblare le scocche delle automobili.Il primo esempio di impiego massiccio in Italia è in Fiat, dove vengono usati diversi robot per la saldatura sulle vetture con il Robogate, un’invenzione italiana adottata, in seguito, da tutte le industrie automobilistiche.In genere i robot in questi macchinari eseguono il lavoro di imbastitura della scocca, poi la scocca procede uscendo dal sistema e viene saldata da altri robot che effettuano il completamento della saldatura.Un’altra applicazione sui veicoli è relativa alle operazioni di verniciatura che, almeno per vari particolari avviene grazie all’impiego di braccia automatizzate.

I robot, negli ultimi anni, si sono evoluti e sono diventati antropomorfi, aumentando sempre di più i gradi di libertà, la precisione, la velocità e la capacità di carico. Adesso i robot svolgono in campo industriale lavorazioni accurate come forature, smerigliatura, fresature e tagli con il laser e sono dotati di sistemi di visione molto precisi.

Attualmente i robot antropomorfi, nel campo automobilistico, sono impiegati per la saldatura con sistemi laser e laser estetici con una o più sorgenti, questa tecnologia consente di ridurre tempi e spazi e aumentare la qualità delle carrozzerie.I robot industriali vengono usati massicciamente anche nella industria per la pallettizzazione e lo stoccaggio, specialmente in aree di lavoro difficili, salvaguardando così la salute degli operai.

Robotica degli sciami

La robotica degli sciami è una branca della robotica che studia gli esseri intelligenti, in particolare gli insetti sociali (formiche, api, etc.), per poter implementare delle macchine in grado di riprodurre parte delle funzioni di tali esseri per l’esecuzione di determinati compiti. Lo scopo di questa scienza è studiare la possibilità di costruire un grande numero di robot semplici in grado di mostrare un comportamento collettivo molto complesso quale quello degli insetti sociali.

Links Esterni

The Swarm-bots project .

The Pheromone Robotics project .

Bristol robotics laboratory.

Idaho National Laboratory Swarm Robotics

Competizioni robotiche

Le competizioni robotiche sono una forma di spettacolo in cui robot del tutto autonomi o, in alcuni casi, dei dispositivi telecomandati si affrontano in diversi tipi di combattimento. Sono diffuse a molti livelli: dalle fiere e dagli istituti scolastici di elettronica fino a trasmissioni televisive dedicate e competizioni a livello nazionale o internazionale.Nel mondo piuttosto eterogeneo delle competizioni robotiche si possono identificare una certo insieme di “stili” particolarmente noti e diffusi.

• robot war è una gara in cui lo scopo è la distruzione dell’avversario;
• minisumo come nell’omonima disciplina giapponese i robot (che devono rispettare precise regole relative a ingombro e peso) sono posti in un ring circolare con lo scopo di spingere fuori l’avversario;
• explorer dove in un labirinto il robot deve trovare delle fonti di suono, luce e gas;
• line follower seguire una linea sembra facile, ma la velocita’ è tutto;

Il mondo delle competizioni robotiche ha un proprio pubblico di appassionati che danno vita a comunità (virtuali e non). L’autocostruzione dei dispositivi è pratica molto diffusa e lo scambio di informazioni molto frequente. L’alto livello di fair play rende queste competizioni molto piacevoli sia per chi partecipa sia per gli spettatori, che spesso si ritrovano coinvolti come giudici e cronometristi.

Androide

L’androide è un essere artificiale, un robot, con sembianze umane (il termine deriva dal greco anèr, andròs, “uomo”, e quindi può essere tradotto “a forma d’uomo”) presente soprattutto nell’immaginario fantascientifico. In taluni casi l’androide può risultare indistinguibile dall’essere umano. Differisce dal cyborg, il quale è costituito da parti biologiche oltre che artificiali.

Il corrispettivo femminile del termine androide è l’assai poco frequente ginoide.