Robotika I.

Po celá staletí byla většina lidstva odsouzena k celoživotní tvrdé a vyčerpávající fyzické práci. Nejlépe si to patrně uvědomíme, když se podíváme do některého z muzeí průmyslové revoluce (19. století), případně do skanzenu. Po celodenní dřině mohla být člověku útěchou fantazie, ve které se dostával do světa bytostí a strojů, které pracovaly za něj samy - automaticky. Byl to svět létajících koberců, džinů, golemů a jiných bytostí. S rozvojem společnosti se začaly tyto sny uskutečňovat. Většinou snaha o automatické vykonávání práce vedla ke konstrukci automatických zařízení naprosto nepodobných člověku, nicméně snaha vyrobit umělého člověka – robota - provází a zřejmě bude provázet člověka ještě dlouhou dobu. Tak, jak se vyvíjela technika, měly první napodobeniny člověka (případně zvířete) podobu mechanickou. Známé jsou mechanické napodobeniny člověka – androidy švýcarských mistrů Piera a Henry Drozů (18. stol.). Jejich automat – písař - byl schopen psát perem několik vět a velmi dobře napodoboval člověka.

Android - písař P. Droze

Zooid z 18. století

Mechanické napodobeniny zvířat – zooidy jsou ještě staršího data. Po věku mechaniky přispěla k vývoji robotů elektrotechnika. Rok 1920 je v robotice zásadním mezníkem. Poprvé se objevilo slovo robot ve hře Karla Čapka R.U.R. Slovo robot je tak dnes nejznámějším českým slovem na světě. Roboti té doby byli stále hříčky používané většinou na výstavách k přilákání pozornosti návštěvníků. Ale 20. století je století velmi racionální a začínají se objevovat první praktické aplikace, které spadají do oblasti robotiky, jsou to teleoperátory pro manipulaci s radioaktivními a jinými nebezpečnými materiály (1940-7). Pak už jde vývoj velmi rychle. V r. 1949 je zahájen výzkum numericky řízených obráběcích strojů. V r. 1961 je dán do provozu první průmyslový robot UNIMATE u firmy General Motors. Vývoj tohoto robota je spojen se jmény G. Devol, J. Engelberger a universitou Columbia University U.S.A.

Průmyslový robot UNIMATE

V r. 1964 jsou otevřeny laboratoře umělé inteligence (UI) na Massachutess Institute of Technology (M.I.T.), Stanford Research Institute (S.R.I.) a dalších institucích v USA. Mají se zabývat mj. využitím UI v robotice. V r. 1968 je postaven na S.R.I. mobilní robot Shakey vybavený viděním. V r. 1977 dává do prodeje své velmi zdařilé roboty evropská firma ASEA.

Robot SHAKEY

Roboti ASEA IRb6 při manipulaci s materiálem

Robot ADEPT (koncepce SCARA)

V r. 1979 jsou uvedeni na trh roboti koncepce Selective Compliant Articulated Robot Arm (SCARA). Průmysloví roboti se stávají běžným prostředkem automatizace manipulačních operací především v automobilvém průmyslu. Průmysloví roboti jsou masivně používáni pro svařování plamenem, elektrickým obloukem, bodové svařování, jsou používány pro nanášení barev a všude tam, kde jsou manipulační operace pro člověka nebezpečné a zdraví škodlivé. Počáteční předstih USA ve výzkumu, ale hlavně ve využití robotů, přebírá Japonsko. Ročenka OSN uvádí v roce 2001 následující počty nasazených průmyslových robotů: 389 000 v Japonsku, 198 000 v Evropské unii a 90 000 v USA.

Vývoj počtu používaných průmyslových robotů ve světě

Po roce 1980 začínají být první průmysloví roboti vybavováni počítačovým viděním, čidly hmatu a dalšími prvky, které zatím spadaly do oblasti výzkumu UI. V r. 1995 se objevuje první chirurgický robotický systém pro tzv. minimálně invazivní chirurgii. V r. 1997 je na Marsu vysazen robot Sojourner. Zhruba ve stejném období jsou položeny základy mezinárodním organizacím Federation of International Robot-soccer Association (FIRA) a RoboCup, které organizují soutěže robotů ve fotbale. Cílem těchto organizací je především urychlení výzkumu v robotice.

Chirurgický robot Zeus

Robot Sojourner

RoboCup má dokonce ve své preambuli za cíl, aby robotický tým porazil lidský tým – mistra světa v r. 2050 v regulérním fotbalovém zápase. V r. 2000 předvádí firma Honda svého humanoidního robota ASIMO a SONY předvádí své zooidy AIBO.

Robot ASIMO firmy Honda

Robot AIBO firmy Sony

V krátké historické exkurzi jsme se pokusili ukázat vývojový trend robotiky. Zdá se, že konečným cílem robotiky je opravdu postavení stroje, který by téměř nahradil člověka. Cíl se to zdá být pošetilý, ale podobně jako při dobývání Měsíce může mít cesta k tomuto cíli celou řadu významných výsledků. Za výsledek robotického výzkumu můžeme považovat např. pohybové popmůcky, které mají sloužit zdravotně postiženým lidem. Výsledkem a směrem robotického výzkumu jsou např. exoskeletony – zařízení, které si člověk na sebe obléká a které mnohonásobně zvýší jeho fyzické schopnosti, především sílu. Perspektivní použití exeoskeletonů je rovněž ve zdravotnictví při manipulaci s nepohyblivými pacienty. K robotickému výzkumu patří také výzkum dálkového řízení strojů - robotů na principu telepresence. Při takovém řízení získává operátor všechny informace o prostředí, ve kterém se robot pohybuje, ve formě vhodné pro smysly člověka (zrak, hmat, sluch, čich, chuť), takže má dojem, že je skutečně v prostředí, které obklopuje robota. Ovládání robota má být stejně dokonalé, operátor prostě provádí totéž, co by dělal, kdyby opravdu v prostředí byl. Takto řízený robot by mohl významně pomáhat hasičům a záchranářům. Také bývalé Československo a posléze vzniklé republiky Česká a Slovenská se podílí na výzkumu v oblasti robotiky. V bývalém Československu to byl hlavně Výzkumný ústav kovopriemyslu (VUKOV) v Prešově, který byl tehdy nositelem celostátního výzkumu v oblasti průmyslových robotů a vyvinul celou řadu průmyslových robotů, poslední APR20. Po rozdělení Československa je výzkum v oblasti robotiky prováděn především na vysokých školách. Na VUT v Brně je prováděn výzkum na fakultě strojní a na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií (FEKT). Výzkumný tým Ústavu automatizace a měřicí techniky (ÚAMT) vyvinul v krátké době robota UTAR pro výzkum kombinovaného autonomního a teleprezenčního řízení. Fotbalový tým ROBOHEMIA tohoto ústavu je trojnásobným držitelem titulu mistra Evropy v kategorii MIROSOT – FIRA. Případné další informace o historii robotiky najde čtenář na webových stránkách, např. http://trueforce.com/Articles/Robot_History.htm. Informace o robotickém výzkumu na ÚAMT naleznete na http://www.feec.vutbr.cz/UAMT/robotics/Welcome.html.

Robot U.T.A.R.

Fotbaloví roboti týmu RoBohemia

Exkurzi do historie uzavřeme citováním základních zákonů robotiky tak, jak je definoval spisovatel Issac Asimov již v r. 1950 v knize Já robot (I, Robot).

• Robot nesmí ublížit člověku nebo svou nečinností dopustit, aby člověku bylo ublíženo.
• Robot musí uposlechnout příkazů člověka, kromě případů, kdy tyto příkazy jsou v rozporu s prvním zákonem.
• Robot musí chránit sám sebe před zničením, kromě případů, kdy tato ochrana je v rozporu s prvním nebo druhým zákonem.

Tyto zákony, i když jsou definovány spisovatelem sci-fi literatury, by měl ctít každý výzkumník v oboru robotiky.