• Jste zde:
• Úvodní stránka » 
• Odborné články » 
• Historie a současnost robotiky

Zdeněk Velecký, Libor Lenža

Automatizace, robotizace, plně autonomní výrobní linky, robotická vozítka orientující se v terénu, stále výkonnější výpočetní technika! Neustále zdokonalované stroje, řídíci systémy, systémy rozpoznávání, zvyšovaný výkon výpočetních jednotek. Stroje stvořené člověkem jsou stále dokonalejší a pronikají snad do všech odvětví lidské činnosti od výroby počínaje, přes medicínu, řízení dopravy až po zábavní průmysl.

Z toho plyne stále častější kontakt s těmito pokročilými technologiemi i v běžném životě, práci, zájmech. To je také důvod, proč jsem robotiku zařadili do prioritních oborů, pro které v rámci projektu Obloha na dlani připravujeme inovativní vzdělávací programy pro studenty středních škol i žáky vyšších ročníků škol základních. Chceme, aby se právě mladí lidé seznámili s touto technikou, aby jim nepřipadala odtažitá a nepochopitelná. Při pochopení základních pravidel automatizace a robotiky zjistíme, že většina věcí je vlastně docela jednoduchá, zajímavá a dokonce zábavná.

Proto jsme do moderních výukový programů zařadili i praktické ukázky jednoduchých robotů a automatů, se kterými mohou účastníci námi připravených vzdělávacích akcí pod dozorem odborných pracovníků samostatně pracovat.

Jedním ze základních motivů rozvoje tohoto odvětví jsou bezpochyby přirozené lidské vlastnosti: pohodlnost a lenost.

Jak si ulehčit práci?

To je otázka, kterou se zabývá lidstvo od nepaměti. Jedním ze způsobů řešení tohoto problému je přenést svou práci na jiné lidi. Tento princip vévodil celé etapě ve vývoji lidstva - otrokářskému řádu. Uplatňuje se i dnes, na obtížně automatizovatelnou práci najímáme člověka - pracovní sílu - dělníka či řemeslníka.

Zaměřením tohoto článku je ale robotika, disciplína, která pomáhá člověku řešit jeho problémy s ulehčováním práce a se zvyšováním produktivity práce. A to cestou využitím technických prostředků jako výsledků duševní a rozumové činnosti celých generací vynálezců, konstruktérů a techniků. Cesta to nebyla vždy jednoduchá a přímočará. Robotika zasahuje do mnoha vědních a technických disciplín a vyžaduje hluboké vzdělání s širokým rozhledem. Odměnou za to je prestižní pozice a velmi zajímavá práce. Tedy docela dobrá příležitost pro chytré, nápadité a tvořivé mladé lidi.

Vývoj mechanizace, automatizace a robotizace byl postupný. Příkladů máme hodně. Za jedno z nejstarších zařízení, které ulehčovalo lidem práci a zvyšovalo produktivitu, můžeme jmenovat tkalcovský stav. Pravda, jeho první modely jsou dost nepodobné těm dnešním, nejvýkonnějším typům.

Z oblasti zemědělství můžeme vybrat pluh, mlátičku, traktor či kombajn. K průmyslové revoluci patří parní stroj, benzínový a vznětový motor, železnice, automobil. Samostatnou kapitolou je elektrifikace. Bylo nutné vyřešit celý komplex dílčích částí jako je výroba elektřiny, její distribuce a vyžívání. Bez elektřiny je dnešní způsob života člověka ve vyspělé industriální společnosti nemožný. Toto tvrzení není nikterak přehnané - zkuste si představit situace a dění ve světě kolem sebe, kdyby byla dodávka elektrické energie přerušena jen na několik dní!

Cesta k robotům vede přes automaty. Automaty - to jsou zařízení, stroje, které automaticky (tedy samočinně) vykonávají určitou operaci, k jejímuž vykonávání byly specificky (jednoúčelově) navrženy a vyrobeny. Jako příklad nám poslouží svářecí automat, výtah, plnicí linka v pivovaru, autopilot, regálový zakladač, automatická pračka či myčka nádobí. Masovým nasazením automatů se podstatně zvýšila produktivita práce a zmenšila se závislost na lidské pracovní síle. A ve výrobě se zvýšila přesnost, snížila se zmetkovitost. Na nejvyšší příčce v klasifikaci automatů stojí tzv. NC-stroje (numeric control (číslicově řízený)), což jsou již programovatelná zařízení, která zvládají celou skupinu úloh. Změna sortimentu (výrobku) se řeší přechodem na jiný program.

Rozvoj robotů nastal až v době, kdy funkci řídící jednotky převzal vhodný počítač. Jako vhodný počítač mohl být použit teprve počítač relativně malý, ale s patřičným výkonem. Tato kriteria splňoval až počítač typu PC a typy modernější.

Slovo „robot“ je ovšem starší. Prvenství v jeho uvedení mezi světově známé pojmy se připisuje českému spisovateli Karlu Čapkovi, který ve své divadelní hře R.U.R. (premiéra roku 1920) takto nazývá myslící stroje bez náznaku duševního života. Autor je charakterizuje jako levnou a velmi výkonnou pracovní sílu. Historikové tvrdí, že Karel Čapek slovo nevymyslel, ale převzal je od svého bratra Josefa, který mu tak při společné debatě poopravil původní název „labor“ (inteligentní stroj vyvinutý v laboratoři). To ovšem nic nemění na faktu, že autorství celé myšlenkové konstrukce hry vč. vlastností robotů náleží Karlu Čapkovi.

Slovní základ slova „robot“ je podstatně staršího data. Ve slovanských jazycích se vyskytuje slovo „robota“. V češtině se toto slovo dodnes používá ve významu tvrdé práce, dřiny. V 17. a 18. století se slovem „robota“ označovala povinnost sedláků odpracovat pro svého pána určitý počet dní v roce bez nároků na odměnu. Byla to de facto jistá forma danění. Po zavedení finančních nástrojů přestala mít robota smysl a byla zrušena (u nás Zákon o zrušení poddanství a robotních břemen, císařem podepsán 9. září 1848).

V současné době existuje celá řada různých robotů. Některé jsou jednoúčelové, určené k vykonávání jednoho typu práce. Obecnost a inteligence vyžadovaná u robota je zde využívána hlavně k orientaci v prostředí. Zde můžeme jmenovat robotické vysavače či roboty na kosení trávy.

Podle definice je robot strojem pracujícím s určitou mírou samostatnosti, vykonávající určené úkoly, a to předepsaným způsobem a při různých mírách potřeby interakce s okolním světem a se zadavatelem. Robot je schopen vnímat své okolí pomocí senzorů, zasahovat do něj, případně si o něm vytvářet vlastní představu.
Ustálená definice pojmu „robot“ doposud neexistuje.

Této definici zcela odpovídají kosmické sondy či střely s plochou dráhou letu, tedy zařízení, která mají velkou míru nezávislosti na řídícím centru.

Naproti tomu se v běžné praxi zavedlo označení robot pro zařízení, jimiž se uskutečňují chirurgické operace či se tímto termínem označují speciální hasičská či pyrotechnická vozítka. Protože jsou to zařízení, kde stoprocentní řízení vykonává člověk, je terminologicky diskutabilní, zda lze v těchto případech hovořit o robotech. Přesnější by bylo hovořit o dálkově řízených manipulátorech. V těchto intencích byly jedněmi z prvních dálkově řízenými manipulátory sovětské Lunochody (průzkum Měsíce v sedmdesátých letech 20. století). Ale praxe si zavedla své termíny, takže hovoříme o chirurgických robotických operacích či pyrotechnických robotech.

Bezpilotní letadla bychom mohli už bez diskuzí zařadit mezi roboty, přestože nevíme, jak velkou míru samostatnosti při plnění svých úkolů mají. Dá se ale s velkou pravděpodobností předpokládat, že to nejsou zařízení totálně závislá na řízení operátorem. U hasičských či pyrotechnických vozítek bychom to předpokládat mohli také. Ale zde víme, že ze strany zadavatelů je naopak požadována úplná závislost na operátorovi, protože stále panuje nedůvěra ke schopnostem robota vykonávat nějakou činnost bezchybně a bez rizika.

Roboti-manipulátoři tvoří svébytnou kategorii. Z pohledu vykonávané činnosti by se spíš mohli řadit mezi programovatelné automaty, ale jejich dovybavení senzory pro orientaci v prostředí (např. pro zamezení srážky s neočekávanou překážkou) z nich činí něco, co je opravňuje označení „robot“ používat.

Robotika jako vědecká a technická disciplína je věda o robotech, jejich designu, výrobě a aplikacích. Robotika úzce souvisí s elektronikou, mechanikou a softwarem.

Je předmětem studia na vysokých školách technického zaměření. Jedná se o moderní multidisciplinární obor. Kromě zmíněných souvislostí s elektronikou, mechanikou a softwarem zahrnuje studium i znalosti teorie řízení, měřící techniky, umělé inteligence a celé řady dalších disciplín. Absolventi tohoto studia nacházení široké uplatnění prakticky u všech větších firem.

Literatura:

http://cs.wikipedia.org/wiki/Robot
http://cs.wikipedia.org/wiki/Robotika
Robotika, skripta VUT Brno, autoři: František Šolc, Luděk Žalud