Roboti prihajajo!

Objavljeno: 25.3.2014 | Avtor: Vladimir Djurdjič | Kategorija: Dosje | Revija: April 2014 | Teme: robotika

Roboti so med vsemi tehnologijami tista, ki v ljudeh še vedno vzbuja največ domišljije, ob tem pa tudi zelo različna čustva, od navdušenja, do strahu. Po drugi strani so najbolj nazoren dokaz, kaj lahko ustvarita človeški um in znanje. V sebi združujejo ogromno naprednih tehnologij, od mehanike do računalništva, že danes pa jih srečamo kot nepogrešljive pomočnike na zelo različnih področjih rabe. Vse bolj tudi v domačem okolju. Za razliko od računalništva smo tu šele na začetkih razvoja in z obeti, da to postane to najpomembnejša tehnologija današnje dobe.

Na zadnjem tekmovanju agencije DARPA so morali roboti rešiti kopico nalog, povezanih z reševanjem ob naravnih nesrečah.

Na zadnjem tekmovanju agencije DARPA so morali roboti rešiti kopico nalog, povezanih z reševanjem ob naravnih nesrečah.

Malo je stvari na svetu, ki so tako univerzalno razpoznavne, a hkrati še vedno tako redke, kot roboti. Lahko bi ocenili, da danes praktično vsakdo pozna pomen besede robot in zna vsaj nekaj povedati o njih. Zasluga gre dolgi zgodovini in prizadevanjem ljudi, da bi ustvarili umetno, domnevno bolj zmogljivo, trpežno in morda celo bolj pametno kopijo samih sebe.

V enciklopedijah lahko preberemo, da se je človeštvo začelo ukvarjati s pojmom nečesa, čemu bi danes lahko rekli roboti, že okoli 400 let pred našim štetjem, ko so prebivalci današnje Krete omenjali bronasto pojavo Talos, ki naj bi otok varovala pred napadalci.

Bližje današnjemu pojmovanju robotov so eksperimenti v srednjem veku, tudi tu najbolj povezani z legendarnim Leonardom DaVincijem, ki je že leta 1495 naredil skico robota modeliranega po človeški podobi.

V sodobnih časih se je pojmovanje robotov prvič pojavilo s češkim pisateljem Karlom Čapkom, ki je besedo prvič omenil v svoji znameniti knjigi leta 1920. Od tedaj so roboti zasloveli po svetu zlasti skozi literaturo, ki ji pravimo znanstvena fantastika. Verjamemo, da so tudi številni bralci Monitorja zrasli s tovrstnimi knjigami ob sebi.

Kljub bogati zgodovini velja morda še enkrat ponoviti definicijo robota. Kajti vse preveč pogosto se ta izraz povezuje zgolj z napravami, ki želijo biti navzven in po vedenju podobni ljudem. V resnici so roboti tako po obliki, velikosti, kot namenu in obnašanju lahko med sabo sila različne naprave.

Pravilna definicija bi bila, da so roboti  v svojem bistvu elektromehanske naprave, ki jih krmilimo z naprednimi računalniškimi programi. Srečamo jih v silno različnih pojavnih oblikah, od industrijskih robotov za avtomatizacijo težavnih opravil, do sodobnih mikroskopsko majhnih naprav, ki znajo samodejno opravljati opravila namesto nas že na molekularnem nivoju.

Jaz, Robot – knjižna ikona, ob kateri so milijoni bralcev sanjali prihodnost, ko bosta človek in robot stala z ramo ob rami.

Jaz, Robot – knjižna ikona, ob kateri so milijoni bralcev sanjali prihodnost, ko bosta človek in robot stala z ramo ob rami.

Kako različna je lahko stereotipna predstava robota od dejanske izvedbe pričajo sodobni avtomatizirani sesalniki, kot je iRobot Roomba, ki bi jim po podobi težko rekli roboti, a po mnogih lastnostih povsem ustrezajo zgoraj navedeni definiciji.

Kljub vsem različicam in izvedbam se velik del razvoja robotov še vedno ukvarja s prvotnim ciljem, da bi naredili naprave podobne ljudem. Najbrž tudi zaradi tega, ker je narava že sama naredil »napravo« (človeka), ki je optimalno zgrajen za tipično rabo na tem planetu. Če bi bili morska bitja, bi morda zdaj govorili o nečem drugem.

NASA razvija robote, ki bi lahko namesto ljudi opravljali naloge v vesolju in nekega dne tudi na drugih planetih.

NASA razvija robote, ki bi lahko namesto ljudi opravljali naloge v vesolju in nekega dne tudi na drugih planetih.

Še preden nadaljujemo s člankom, smo morda dolžni razložiti, zakaj o robotih pravzaprav pišemo v Monitorju, kjer se sicer deklariramo kot revija za računalništvo. O primernosti tovrstne teme smo v ožjem uredništvu imeli dolge diskusije in zelo različna mnenja. Toda dejstvo je, da se to, čemur danes pravimo računalniška industrija, vse bolj podaja tudi na področje robotike, kar mnogi vidijo kot naravno pot v evoluciji visoke tehnologije.

Hondin robot Asimo je postal prava medijska uspešnica, ker je znal hoditi, plesati, igrati nogomet in še kaj. Žal le kot prototip.

Hondin robot Asimo je postal prava medijska uspešnica, ker je znal hoditi, plesati, igrati nogomet in še kaj. Žal le kot prototip.

V podkrepitev zbliževanja robotike in računalništva lahko omenimo nedavno dogajanje pri računalniških podjetjih. V zadnjih mesecih je brez dvoma najbolj odmeven vstop družbe Google na področje robotike. Z nakupom družbe Boston Dynamics, in nekaterimi drugimi pomembnimi potezami (več o tem lahko preberte v okvirju), so celemu svetu dali vedeti, da odpirajo novo poglavje v svoji zgodovini in morda tudi zgodovini robotike.

Glede na današnjo velikost, pomen in tehnološko sposobnost družbe Google niti za hip ne dvomimo, da se jim bodo na tem področju hitro pridružili tudi drugi velikani, katerih izdelke spoznavate na teh straneh. Prišli smo torej v čase, ko roboti predstavljajo prihodnost računalništva. Čas je, da jih bolje spoznamo, povežemo z današnjimi tehnologijami in pogledamo, kaj je morda za zdaj še za zaprtimi vrati.

Googlovi roboti

Če dobro razmislimo, najbrž ne bi smeli biti presenečeni, da je prav Google prvo izmed velikih računalniških podjetij, ki se je odločno podalo na področje robotike.  Ne nazadnje nas prav ta spletni velikan že vrsto let navaja na nenehni dotok inovativnih rešitev, s katerimi nemalokrat presenečajo tako javnost, kot konkurenco. Včasih celo same sebe.

Kljub temu je tudi za Googlove standarde nenavadno, kako hitro in odločno so se lotili robotike. V javnosti najbrž najbolj odmeva nakup podjetja Boston Dynamics, ki velja nekako za najbolj prodorno na področju samostojnih in vsestransko uporabnih robotov. Podjetje je nanizalo vrsto zmag in visokih uvrstitev na tekmovanju agencije DARPA, pa tudi sicer so njihovi prototipi osupljivi, zlasti zato, ker zelo nazorno oponašajo živa bitja, tako živali, kot človeka.

Boston Dynamics je javnosti postal znan, ko so tekaškega robota, ki spominja na geparda. Z njim so uspeli doseči hitrost teka 45,5 km/h. Za primerjavo - doslej najhitrejšo zabeleženo hitrost človeka je dosegel Usain Bolt, ki je 20 metrov pretekel s hitrostjo 44,7 km/h. Roboti nas na tem področju torej že prehitevajo.

Najnaprednejši prototip je Boston Dynamics predstavil na tekmovanju DARPA, prvič v posnetku človeške podobe.

Najnaprednejši prototip je Boston Dynamics predstavil na tekmovanju DARPA, prvič v posnetku človeške podobe.

Če nekoliko prebrskamo spletno stran podjetja Boston Dynamics, kmalu opazimo, da so tudi drugi prototipi vsaj tako zanimivi. Denimo robot v podobi konja ali bika, ki zna prenašati tudi težje tovore, ob tem pa se lahko na videz brez težav samodejno sprehaja po strmem in skalnatem predelu gorskega pobočja. Še bolj »odtrgan« je prototip tekaškega štirinožnika, ki ga poganja majhen bencinski motor. Najbrž nas ne more nič bolj presenetiti, ko izza vogala zaslišmo motor, podoben vrtni kosilnici, hip za tem pa opazimo že skoraj nekoliko srhljivo »pošast«, ki preteče (ne pa odpelje) mimo nas.

Tudi zadnji v vrsti prototipov, humanoidni robot z imenom Atlas, ki elegantno hodi na dveh nogah in je na zadnjem tekmovanju agencije DARPA v robotskem reševanju iz nesreč zasedel drugo mesto, daje precej misliti. Tudi zato, ker je kljub cevastemu ogrodju brez oklepa najbližje robotu, narejenemu po zgledu človeka. Če bi govorili o avtomobilih, bi zdaj dejali, da je videti kot popolnoma dokončan prototip novega vozila, ki mu je do končnega izdelka treba odstraniti le kamuflažo.

Pa smo res že tako blizu komercializaciji robotov s strani družbe Google? To je ta hip zelo težko odgovoriti, saj Google doslej ni obširneje razkrival ali razlagal svojih načrtov na področju robotike. Morda pa se bo prav to zgodilo na eni izmed napovedanih proizvajalčevih konferenc.

Kako močno je Google zagrizel v robotiko, dobro nakazuje še nekaj manj znanih dejstev. Denimo to, da je Google še pred odmevnim prevzemom Boston Dyamicsa nakupil nič manj kot sedem drugih manjših razvijalcev robotskih tehnologij. V začetku letošnjega leta so nato nepričakovano kupili še angleško družbo DeepMind, ki sicer razvija algoritme za strojno učenje in inovativno združuje principe nevrologije in umetne inteligence. Kdo ve, morda pa so s tem kupili »možgane« za svoje prihodnje robote.

Odmeven je tudi podatek, da so v razvojno ekipo kot vodjo vključili enega od svojih najboljših kadrov, Andya Rubina, očeta in donedavnega vodjo oddelka za operacijski sistem Android. V javnosti je nekoliko manj znan podatek, da je bil Rubin v predhodnih službah pravzaprav strokovnjak za industrijsko robotiko. Pred nekaj tedni so ga med drugim opazili v kitajski družbi Foxconn, kjer Google s svojimi izkušnjami svetuje pri povečanju učinkovitost in pospešitvi vpeljave robotov v proizvodnem procesu.

Če to povežemo še z drugimi projekti družbe Google, na nazadnje računalniškim vidom, kot stranskim dosežkom projekta Google Glass, učinkovito in inovativno rabo najrazličnejših tipal v mobilnih napravah in brez dvoma velikimi izkušnjami na področju spletnih storitev in naprednih algoritmov s področja umetne inteligence, ne moremo odmisliti ugotovitve, da Google vendarle pripravlja nekaj velikega, več kot le skupino raziskovalnih projektov.

Mnogi menijo, da Google cilja prav na komercializacijo univerzalnih robotov, narejenih po zgledu ljudi. Toda cilji morda še ni čisto blizu. Nekoliko bolj kar se tiče mehanike, motorike in zaznavanja okolice, pa najbrž nekaj manj na področju naprednih algoritmov na področju umetne inteligence, »robotske duše«. Gleda na finančno, tehnično in intelektualno moč Googla pa ne dvomimo, da bodo to razrešili hitreje, kot marsikdo drugi.

Zato poznavalci Google že omenjajo kot vodilnega, čeprav trg robotov pravzaprav sploh še ni zaživel. Zdi pa se, da bo prav Google igral vlogo podjetja »U.S. Robots and Mechanical Men«, kot ga je opisal legendarni Isaac Asimov v svoji ikonski knjig »Jaz Robot«. Tam se je vse začelo.

Gradniki in tehnologije

Razlog, da roboti niso že danes množično med nami tudi v vsakdanjem življenju, je njihova kompleksnost. Malo je področij, kjer je potrebnih toliko različnih znanj, tehnologij in inovacij, kot na področju robotike. Toda prav v tem je velik čar, ki daje navdih številnim znanstvenikom in vse bolj tudi podjetnikom, da premikajo naprej mejo možnega.

Za razumevanje robotov je smiselno začeti pri njihovi zgradbi. Ogrodja so praviloma mehanski sestavni deli, ki omogočajo, da se robot giblje v okolju in opravlja svojo nalogo. V večini primerov gre za kompleksno interakcijo med posameznimi sestavnimi deli ogrodja, ki so med sabo povezani z elektromotorji in različnimi hidravličnimi podsistemi, s katerim omogočimo gibanje.

Na številnih področjih rabe je zahtevano, da robotske naprave opravljajo opravila, ki so preveč zahtevne in pretežka za ljudi, zato je tu ključnega pomena njihova vzdržljivost, a obenem tudi velika natančnost. Roboti danes pogosto opravljajo ponavljajoče se delo, pri čemer pričakujemo, da je rezultat dela vselej ponovljiv in predvidljiv. Majhna odstopanja namreč lahko čez čas povzročijo velike nepravilnost delovanja, napake v izdelkih ali še kaj hujšega.

Japonski raziskovalci so najaktivnejši pri snovanju robotov po vzoru ljudi, tudi samih sebe.

Japonski raziskovalci so najaktivnejši pri snovanju robotov po vzoru ljudi, tudi samih sebe.

Posamezni mehanski deli so lahko zelo kompleksni. Če pogledamo zgolj robotske roke, ki oponašajo človeško gibanje v vseh smereh, bomo našteli presenetljivo veliko število zglobov in elektromotorjev, da dosežemo želeno gibljivost. Nekatera področja rabe zahtevajo še večjo prilagodljivost, zato je pogosto kompleksnost celo večja, kot pri samem človeku. Če pri tem upoštevamo, da ima lahko robot tudi več delovnih rok in druge elemente za gibanje v prostoru, se začnemo zavedati resnične kompleksnosti in velikansko inženirsko delo, ki je potrebno v ozadju, da celota deluje usklajeno in ne pokvari samo sebe.

Da bi vse skupaj delovalo usklajeno, srečamo v povezavi z roboti drugo skupno sestavin in to so razna tipala, s katerimi roboti lahko vselej preverjajo svoj položaj, okolico, stanje izdelka, ki ga obdelujejo in druge parametre za svoje delovanje. V bistvu so tipala ekvivalent človeških čutil, s tem, da so pogosto številčnejša, natančnejša in zmogljivejša kot človekove sposobnosti. Tipala omogočajo, da se roboti znajo prilagajati okoliščinam, popravljajo napake, samodejno umerjajo in v končni fazi celo razpoznavajo predmete ter okolico okoli sebe.

Čeprav so roboti pogosto modelirani na osnovi človeških čutil, niso vsa enakovredno pomembna. Za večino namenov rabe je daleč najbolj pomemben računalniški vid, sledijo dotik, sluh, zvok. Morda je še najbolj zanimivo, da govor pri večini praktičnih področij rabe za zdaj ni tako pomemben, kot se zdi. Seveda se bo to moralo spremeniti, če želimo robote po načinu interakcije približati ljudem

Ko imamo mehaniko opremljeno s tipali, se lahko posvetimo računalniškemu delu. Zaradi prej omejene množice motorjev, hidravličnih delov in tipal, je samo po sebi razumljivo, da moramo celoto učinkovito upravljati z elektronskimi krmilniki. Pravzaprav gre za zmogljive računalnike, ki morajo zagotavljati visoko procesno zmogljivost in odzivnost, da lahko robot svoje gibe in opravila opravi pravočasno, hitro in natančno. Pogosto govorimo pravzaprav o pravcatem omrežju računalnikov, kjer vsak skrbi za posamezen del robota, med sabo pa izmenjujejo podatke za učinkovito delovanje. V večini primerov gre za industrijske krmilnike, z izjemo nekaterih izdelkov za hobi rabo pa za zdaj ne obstajajo kaki posebni standardi, ki bi zagotavljali združljivost, kot jo denimo pojmujemo v računalništvu.

Roboti so povzročili pravo revolucijo v proizvodnji, ponekod so celotne tovarne povsem robotizirane.

Roboti so povzročili pravo revolucijo v proizvodnji, ponekod so celotne tovarne povsem robotizirane.

Seveda bi bila celotna elektronika povsem neuporabna, če je ne bi upravljali ustrezni, pogosto zelo kompleksni programi. Resnici na ljubo je prav tu največji izziv razvijalcev in največja možnost preboja na področju robotike. Programi imajo v robotih večkratno vlogo. Prek vseh krmilnikom upravljajo mehaniko, prek tipal zajemajo podatke, opravljajo interpretacijo, prilagoditve in odločitve, obenem pa izvajajo še osnovni program ali »nalogo«, ki jo imajo. Pa naj gre za varjenje vrat na tekočem traku proizvodnje avtomobilov, izogibanje oviram pri domačem sesalniku ali še kaj bolj kompleksnega.

Toda nad tem, recimo mu krmilnem nivojem, obstajajo še bolj kompleksni programi za delovanje robotov. Tu vstopamo na področje umetne inteligence, kjer znajo programi izvajati napredne razpoznave, samostojne odločitve (ki niso vnaprej programirane ali krmiljene s strani ljudi) in druge prilagoditve. Če odmislimo teme, ki sodijo za danes še v znanstveno fantastiko, je najbolj nazoren primer avtomobilov, ki samodejno vozijo. Robotski del se mora skupaj s tipali prilagajati nepredvidljivi okolici, ki ni bila predhodno parametrizirana, izmerjena, označena in preverjena. Dosežek umetne inteligence pri tekmovanju avtomobilov, ki jih je pripravljala ameriška agencija DARPA je lep pokazatelj, kako daleč smo že prišli. Najbolj napredni samodejni prototipi znajo danes povsem solidno voziti celo po neoznačenih brezpotjih brez nevarnosti zase ali za ljudi okoli sebe.

Ko govorimo o umetni inteligenci pa se robotika vse bolj opira tudi na druge naravoslovne vede, kot so biologija, kemija, medicina, kjer raziskovalci črpajo navdih iz procesov, ki jih je v milijonih let izpopolnila narava. To še posebej velja za spoznavanje procesov, ki so dogajajo v človeških možganih in omogočajo, da smo kar smo.

Seveda smo še daleč od tega, da bi znali z računalniškimi programi oponašati vse vidike živih bitij, toda napredek je na tem področju neverjeten in v zadnjih letih poteka morda še hitreje, kot si v resnici predstavljamo. Veliko razvojnih programov na področju robotike namreč poteka v popolni ali vsaj delni tajnosti, pogosto povezanimi z vojaškimi izdelki in cilji. Veliko takih dosežkov se sicer s časom preseli tudi v domeno civilne rabe, toda glede na razumevanje današnjih razmer smo morda že korak ali dva dlje, kot je javno znano.

Preden zaključimo pregled tehnologij moramo omeniti še eno področje: energijo. Če odmislimo robote, ki so na vir energije, pogosto kar električno omrežje, stalno povezani prek kablov (tipično za industrijske robote), je poraba energije velik omejevalnik uporabnosti robotov. Mehanski in hidravlični deli ob obilici elektronike utegnejo porabiti velike količine energije, kar omejuje trajanje delovanja. Po drugi strani pa veliki akumulatorji predstavljajo dodatno težo, težave pri okretnosti in natančnosti. Na področju robotike so viri energije za praktično rabo vsaj tako velika težava, kot pri sodobnih računalniških mobilnih napravah, kjer energije ni nikoli dovolj.

Nenavadni roboti

Če se vam zdi, da so na tem mestu opisani roboti nenavadni, potem počakajte na naslednje. Robotika namreč že lep čas ubira nove, še bolj nenavadne poti razvoja. Eden od zanimivih konceptov so tako imenovani robotski roji (robot swarms). Zamisel je ta, da za določeno opravilo ne uporabimo enega, temveč celo množico (roj) malih robotov, kjer vsak opravi delček naloge, pri tem pa svoje delo usklajuje z ostalimi člani roja.

Zamisel temelji neposredno na opazovanju narave, zlasti žuželk, kjer je posamezni član roja skorja nepomemben, skupaj pa lahko naredijo neverjetne konstrukcije. Pomislimo le na mravlje in termite. Robotski roji so tipično narejeni iz množice majhnih, zelo preprostih robotov, pogosto z eno samo funkcijo ali specializacijo. Znanstveno je dokazano, da lahko s takim roji določne stvari zgradimo, razgradimo, spremenimo ali popravimo bistveno hitreje, kot z enim samim strojem, ki predmet obdelave spreminja postopoma.

S tem nastaja povsem nova smer razvoja, porazdeljenega procesiranja in usklajenega množičnega izvajanja nalog. Roboti lahko pri tem medsebojno komunicirajo prek brezžičnih povezav, sprejemajo centralne ukaze, poročajo o opravljenem delu in celo pomagajo bližnjim sosedom, če ti zamujajo ali so v okvari.

Koncept je še tako nov, da področja rabe šele spoznavamo, mnogi pa menijo, da bi lahko bili robotski roji koristni pri specifičnih tipih proizvodnje, kot varnostni pripomočki in celo v medicini. Zamislimo si lahko četo robotkov, ki pri nesreči na težko dosegljivem terenu kot roj zavzamejo ključne položaje, vzpostavijo opazovalne in komunikacijske poti in pri tem locirajo ponesrečence hitreje, kot bi to opravili ljudje s klasičnimi iskalnimi metodami.

Robotski roj omogoča precej bolj učinkovito izvajanje nalog tam, kjer je ekipno delovanje hitrejše od posameznika.

Robotski roj omogoča precej bolj učinkovito izvajanje nalog tam, kjer je ekipno delovanje hitrejše od posameznika.

Druga še bolj nenavadna skupina robotov so tako imenovani nanoroboti. Gre za robotske mehanizme, ki so izredno majhni, potencialno celo toliko, da so nevidni za človeško oko. Dosežki na področju nanotehnologij namreč omogočajo, da lahko na mikroskopskem nivoju zgradimo naprave, ki se obnašajo podobno kot precej večji robotski brati. S tipali znajo odčitati okolico, locirati težavo in jo potencialno celo popraviti.

Resnici  na ljubo gre v večini primerov danes na tem področju zgolj za koncepte, v najboljšem primeru prototipe, morda za zdaj za nekaj razredov večje, kot bi si želeli, toda tovrstni roboti utegnejo pripeljati vznemirljivo prihodnost. Tako, kjer bo možno stvari spreminjati na mikroskopskem, morda nekega dne celo molekularnem in atomarnem nivoju.

Mikroskopsko majhni roboti bodo morda nekega dne zdravili ljudi brez potrebe po kirurških operacijah.

Mikroskopsko majhni roboti bodo morda nekega dne zdravili ljudi brez potrebe po kirurških operacijah.

Znanstveniki vidijo cel kup področij rabe, od izgradnje naprednih materialov, diagnostike in popravil napak na mikroskopskem nivoju, do rabe v medicini. Morda bo nekega dne namesto kirurga operacije opravljal roj nanorobotov, ki bodo v telo vstopili na neinvaziven način, brez trpljenja za pacienta in z manj tveganji za stranske učinke. Toda na tem področju smo še precej dlje od cilja, kot na drugih področjih robotike.

Različni tipi in načini rabe

Morda se tega ne zavedamo, toda roboti nas že danes obdajajo na številnih področjih vsakdanjega življenja, le da jih pogosto ne dojemamo kot take. V številnih primerih opravljajo za človeka zelo pomembna, celo kritična opravila. Vse bolj pogosto pa jih srečamo tudi na področju zabave, domače in osebne rabe.

Najprej se lahko ustavimo na področju, kjer so roboti prvič našli mesto v človeški družbi – v proizvodnji. Prvi pravi robot, Unimate, je leta 1954 nastal prav z zamislijo, da bi omogočal preprostejšo, hitrejšo, ponovljivo, zanesljivejšo in s tem cenejšo proizvodnjo izdelkov.

Roboti so že v drugi polovici prejšnjega stoletja naredili pravo revolucijo v proizvodnji, zaradi katere je človeštvo ogromno pridobilo, pa tudi izgubilo. Znane so neštete zgodbe, ko so ljudje izgubili delovna mesta zaradi uvedbe robotske avtomatizacije proizvodnje.

Unimate je bil prvi pravi robot, namenjen za pomoč pri zahtevnih delih v proizvodnji.

Unimate je bil prvi pravi robot, namenjen za pomoč pri zahtevnih delih v proizvodnji.

Samodejna izvidniška letala so eden od številnih robotiziranih vojaških projektov, ki so že v redni rabi.

Samodejna izvidniška letala so eden od številnih robotiziranih vojaških projektov, ki so že v redni rabi.

Danes ponekod srečamo tovarne, kjer za proizvodnjo praktično že v celoti skrbijo takšni in drugačni roboti. Ljudje so prisotni zgolj za nadzor pravilnosti delovanja, kontrole kakovosti izdelkov in zaradi varnosti. Na tem področju je nastala cela veda, robotska avtomatika, ki združuje elemente robotike, elektronike, računalništva in upravljanja procesov. Kljub temu, da se z njo ukvarjamo že več desetletij, se razvoj in stopnja avtomatizacije vsako leto še naprej povečujeta. Vse več ponavljajočih se del opravljajo roboti, vse manj ljudje. Poleg gole proizvodnje se robotizacija nadaljuje pri obrobnih dejavnostih, kot so skladiščenje, transport, zlasti ko gre za delovanje znotraj industrijskega ali logističnega kompleksa.

V to vejo robotike se nenehno selijo znanja iz drugih področij robotike in računalništva in videti je, da temu še ne bo kaj kmalu konca. Če samo pomislimo, kakšen vpliv bo najbrž imel prihod 3D tiskalnikov v proizvodne procese in posledično samo izvedbo robotov, si lahko predstavljamo, da smo šele na začetku naslednjega poglavje te zgodbe.

Naslednje področje, kjer je robotika vse bolj pomembna, čeprav po drugi javnosti strani manj vidna, je vojaška raba. Resnici na ljubo je povsem možno, da so se resnični začetki robotike zgodili prav tu, le da so v tistih časih tako početje skrbno prikrivali. Danes je javno znano, da se vojske po v vsem svetu intenzivno opremljajo z najrazličnejšimi tipi robotov in robotsko opremljenih naprav, s čimer želijo doseči več ciljev.

Roboti vse bolj vstopajo tudi na področje medicine kot dragoceni pripomočki pri zahtevnih in rutinskih operacijah.

Roboti vse bolj vstopajo tudi na področje medicine kot dragoceni pripomočki pri zahtevnih in rutinskih operacijah.

Javno so najbolj znana samodejna, brezpilotna letal, s katerimi lahko vojska prodre v sovražnikovo ozemlje in dosega cilje brez tveganja človeških žrtev, z večjo natančnostjo in zanesljivostjo, kot bi to počeli ljudje. Robotiko na veliko uporabljajo pri avtomatiziranih vozilih, tankih, izvidnicah, ki jih pogosto pošljejo na področja, kjer je veliko tveganje napada, zopet s ciljem, da bi se izognili žrtvam in z večjo gotovostjo dosegli cilje (mnogim robotom pač navadni metki ne pridejo do živega kot ljudem).

Resnici na ljubo so pri večini tovrstnih vojaških robotov v ozadju še vedno ljudje, ki nadzorujejo ali krmilijo njihove delovanje na daljavo. Lahko govorimo torej o delno robotiziranih ali robotsko okrepljenih napravah, pač zato ker področje umetne inteligence še ni toliko napredovalo, da bi omogočalo povsem samodejno delovanja vojaških robotov. Ali pač, pa mi to še ne vemo?

Hondin robotski medicinski pripomoček Walking Assist obljublja pomoč pri težavah z gibljivostjo.

Hondin robotski medicinski pripomoček Walking Assist obljublja pomoč pri težavah z gibljivostjo.

Robotska orožja vedno bolj uporabljajo tam, kjer je za vojake prenevarno.

Robotska orožja vedno bolj uporabljajo tam, kjer je za vojake prenevarno.

Številno različnih robotskih naprav, ki jih srečamo v vojaških projektih je prav osupljivo. Ena zanimivih smeri razvoja so tako imenovani eksoskeletoni, robotsko podprti oklepi, ki ojačajo delovanje človeka, ki lahko na ta način dviga težje stvari, teče hitreje in v celoti zmore več, kot bi zgolj s pomočjo svojih mišic in kosti. Mnogi temu pravijo prihodnost vojakov, zanimivo pa je, da je razvoj na tem področju imel tudi zelo pozitivne učinke v civilni rabi.

Tovrstni eksoskeletni lahko pomagajo ljudem, ki imajo težave z gibanjem ali pa so celo paralizirani. Roboti tu sijejo v bistveno boljši luči kot na področju vojaške rabe. Trenutno najbolj napredna rešitev na tem področju je robotski pomočnik Honda Assist, ki so ga prav nedavno v ZDA odobrili kot uradno priznan medicinski pripomoček. Kdo pozna strogost ameriških zdravstvenih agencij bo znal povedati, da je to velik uspeh za robotiko.

Ko smo že pri medicini, roboti imajo vse večjo vlogo tudi na tem področju, zlasti na področju kirurgije. V svetu je že kar nekaj s strani ustreznih avtoritet certificiranih robotov, ki pomagajo pri operacijah. Sicer ob prisotnosti kirurga in pogosto le za pomoč pri posameznih fazah kirurških posegov, pod nadzorom zdravnikov. Dejstvo je, da lahko večja natančnost, ki jo uspejo doseči roboti, tu v posameznih primerih zelo dobrodošla in celo boljša od še tako mirne in izkušene roke.

Amazon napoveduje, da bo pošiljke kmalu dostavljal na naslove kupcev kar z robotskimi helikopterji.

Amazon napoveduje, da bo pošiljke kmalu dostavljal na naslove kupcev kar z robotskimi helikopterji.

Roboti odpirajo zanimivo novo poglavje pri telemedicini. Kirurgi bodo na ta način lahko preprosto operirali na daljavo, kjer bo robot natančno posnemal gibe strokovnjaka, tudi če je ta na drugem kontinentu. Na ta način bi lahko bolniki dobili vrhunsko oskrbo, obenem pa precej znižali stroške posegov. V nekaterih primerih, kot so odprave v oddaljena območja in celo osvajanje novih planetov, utegne tak način medicine postati celo edina praktična možnost.

Roboti vstopajo na velika vrata tudi na področje logistike in transporta. Kdor je obiskal kako sodobnejšo tovarno ali morda modernejše letališče, je najbrž že videl robotsko upravljane vozičke, ki sledijo vnaprej začrtanim potem in se pri tem pravočasno izogibajo oviram. Toda to je šele začetek.

Nedavno smo na teh straneh pisali o pametnih avtomobilih in samodejni vožnji, kjer na osnovi številni tipal, računalniškega vida in umetne inteligence vozila že povsem samostojno vozijo v rednem prometu. Dejstvo je, da je v ozadju teh pametnih vozil dobršen del robotike, ki upravlja delovanja.

Še bolj zanimiv pa je razvoj robotike pri tako imenovanih mini helikopterjih. Zadeva, ki se je pravzaprav začela kot igrača za domačo zabavo, dobiva v zadnjih mesecih morda tudi svoje poslovno nadaljevanje. Ameriški trgovinski velikan Amazon je tako nedavno najavil in celo prikazal prototipe samodejnih helikopterčkov, ki bi jih lahko uporabljali v mestnih centrih za hitro in avtomatizirano dostavo paketov na naslove kupcev.

Značilno ameriška poteza – robot, ki skrbi za varnost v soseski. Za zdaj k sreči le s snemanjem dogajanja in alarmiranjem ob morebitnih težavah.

Značilno ameriška poteza – robot, ki skrbi za varnost v soseski. Za zdaj k sreči le s snemanjem dogajanja in alarmiranjem ob morebitnih težavah.

Čeprav je glede tovrstne poslovne poteze precej skeptikov in celo nasprotnikov, saj mnogi vidijo cel kup nevarnosti v pogosto kaotičnem prometu v velikih mestih, so v ZDA pristojne oblasti že začel preverjati možnosti za pridobitev uradnega dovoljenja. Da zadeva le ni zgolj drzna reklamna poteza priča dejstvo, da o podobnih rešitvah razmišljajo tudi pri drugih logističnih velikanih, kot sta UPS in DHL. Nekateri menijo, da smo morda le nekaj let oddaljeni od tovrstne, domala revolucionarne spremembe.

Gimball je domiseln način, kako robotskim helikopterčkom omogočiti letenje tudi ob manjših trkih.

Gimball je domiseln način, kako robotskim helikopterčkom omogočiti letenje tudi ob manjših trkih.

Roboti že danes predstavljajo velikanski pripomoček na področju varnosti in reševanja. Že danes jih ponekod uporabljajo za pomoč ponesrečencem, denimo ukleščenim v porušenih stavbah pri potresih ali v nesrečah, kjer je okolje nevarno za zdravje reševalcev. Še vedno so pred našimi očmi slike iz japonske Fukušime, kjer so del pregledov in sanacije stanja pri nuklearni nesreči opravljali prav roboti.

Večina tovrstnih robotov je daljinsko vodenih s strani ljudi. Toda prav lanskoletna izvedba znanega robotskega tekmovanja Darpa Challenge je pokazal, da lahko pričakujemo še precej več. Cilj tekmovanja so bili roboti, ki povsem samodejno delujejo v različnih težavnih reševalnih okoliščinah, praktično brez daljinskega nadzora ljudi. Na tekmovanju so morali premagati (poškodovane) stopnice, rušiti zidove in se odzivati na nepredvidene ovire. Video posnetki tekmovanja dokazujejo, da so razvijalci tu naredili velikanske korake naprej. Resda sedaj le v obliki unikatnih prototipov, vendar z obetom, da se to lahko hitro preseli v redno rabo.

LEGO Mindstorms NXT je eden najboljših učnih pripomočkov za spoznavanje skrivnosti robotike.

LEGO Mindstorms NXT je eden najboljših učnih pripomočkov za spoznavanje skrivnosti robotike.

V ZDA, kjer je stopnja uličnega kriminala v nekaterih delih velikih mest zelo visoka, pa pripravljajo drugačnega varnostnega robota. Knightscope K5 je ulični robot, ki bo znal patrolirati sosesko, posneti sumljiva dejanja in po potrebi obvestil oblasti. Pravcati Robocop torej, pa čeprav povsem mehanski, ne tak, kot v znamenitem filmu. Na ta tipično ameriški pristop k varnosti se je sicer vsul cel plaz kritik, vendar to še ne pomeni, da projekt ponekod ne bo dosegel svojega cilja.

Robotska tekmovanja

Robotika bo ena ključnih ved prihodnosti, zato je še toliko bolj pomembno, da so z njo seznanjeni mladi, prihodnji ustvarjalci in uporabniki robotskih rešitev. V ta namen po vsem svetu poteka cel kup tekmovanj iz robotike, ki so po eni strani zabava za mlade, po drugi strani pa eden boljših načinov, kako s praktičnimi nalogami spodbuditi inovacije.

Če odmislimo zdaj že znamenito vsakoletno tekmovanje ameriške obrambne agencije DARPA, na katerem se zbere smetana raziskovalnih laboratorijev z vsega sveta, je kar nekaj tekmovanj na temo robotike tudi v Sloveniji.

Najbolj znano je vsakoletno odprto državno študentsko in dijaško tekmovanje z mobilnimi roboti RoboT in Robo Liga, kjer so zmagovalci v preteklosti dosegli tudi pomembne mednarodne uspehe. Prav v teh dneh poteka letošnje tekmovanje, ki ima zanimivo temo. Letos se bodo roboti odpravili na posebej nevarno in zahtevno misijo: Četrti kamen od Sonca. Na zamišljenem daljnem planetu bodo tekmovalce čakale zanimive naloge, glavni izziv pa predstavlja razdalja med Zemljo in Marsom, ki povzroči neprijetno zakasnitev v komunikaciji z robotom.

Zelo zanimivo je tudi drugo tekmovanje, First LEGO League (FLL), ki je mednarodni raziskovalni program in tekmovanje, ki ob pomoči robotike osnovnošolcem učinkovito in zabavno približa tehniko, naravoslovje in znanost, tako da otroci skozi igro in druženje razvijajo logično in tehnično razmišljanje. Pri tem je poseben poudarek na spodbujanju ustvarjalnosti in inovativnosti.

Tekmovanje FLL poteka po svetu že 15 let in povezuje med seboj 75 držav z vsega sveta in skoraj 23.000 ekip ter skupaj 230.000 otrok, starih med 9 in 16 let. Od leta 2011 je v tem gibanju tudi Slovenija, in sicer pod okriljem Zavoda za promocijo znanja Super glavce.

Ekipe v First LEGO League (FLL) uporabljajo komplete LEGO Mindstorms. Vsako leto se tekmovanja dotikajo izbrane teme iz vsakdanjega življenja. Lani so mladi poiskali rešitve za starejše, letos spoznavajo in iščejo rešitve, kako se pripraviti, odzivati in ravnati pred naravnimi katastrofami, med njimi in po njih.

Roboti in domača raba

Skoraj vsi doslej opisani roboti so bolj ali manj dragi, maloserijski izdelki, ki so pogosto daleč od dosega širše javnosti. Toda to ne pomeni, da je robotika nedosegljiva za domačo rabo, celo za zabavo. Resnici na ljubo obstaja cel niz izdelkov, ki si utirajo pot v domače okolje, pogosto tudi kot hibridni med igračo in učnimi pripomočki za učenje novih veščin. Kot taki so odličen katalizator za nove zamisli, inovacije in celo podjetniške priložnosti.

Že prej smo omenjali mini helikopterčke, kot je denimo svetovna uspešnica Parrot AR.Drone, ki smo ga preizkušali tudi v Monitorju. Robotsko asistirani helikopterčki dajejo nekatere doslej neslutene možnosti ogleda sveta iz perspektive, ki je sicer skoraj ne poznamo. Panoramske posnetke, video posnetke narave iz mest, ki so sicer nedosegljivi za ljudi. Tovrstne helikopterčke uporabljajo za turistične posnetke, video nadzor in seveda za čisto zabavo. Domišljija tu ne pozna meja in zato skoraj vsak dan na spletu srečamo zapis o kakem novem način rabe, ki ga doslej še nismo videli.

Ko govorimo o robotih v domači rabi ne moremo mimo priznanega otroškega kompleta Lego Mindstorms, najbrž najboljšega izdelka za zbližanje otrok s konceptom robotike. Kljub temu, da Lego to prodaja kot igrače, gre za zelo zmogljiv komplet motorjev, tipal in krmilnikov, s katerimi lahko sestavimo že precej kompleksne robote in jih kasneje upravljamo na domala enak način, kot bi »ta prave« robote v proizvodnji ali drugih področjih rabe. Zadeva je tako priljubljena, da po celem svetu, tudi v Sloveniji, redno prirejajo pravcata tekmovanja, kjer nadarjeni mladostniki prikazujejo, kaj vse je možno zgraditi, kadar domišljiji pustimo prosto pot. Brez dvoma so to dragocena znanja, ki jih bodo v svoji prihodnosti lahko s koristjo uporabili v družbi prehodnosti.

Sesalniki Roomba v marsikaterem stanovanju opravljajo naloge namesto stanovalcev.

Sesalniki Roomba v marsikaterem stanovanju opravljajo naloge namesto stanovalcev.

Eden od vidikov robotov v domačem okolju je ta, da se mnogim tovrstne naprave, denimo zgoraj našteti helikopterčki in robotski kit kompleti zdijo nekoristni in preveč zapleteni, torej samo za navdušence. Pa vendar robotiko srečamo tudi v popolnoma običajnih gospodinjskih izdelkih, ki so dostopni širšemu krogu uporabnikov. Tudi v naših krajih so zelo priznani robotski sesalniki Roomba, ki znajo v enem obhodu samodejno posesati tudi po več prostorov v stanovanju. To za ljudi nadležno opravilo lahko opravijo popolnoma samodejno, denimo med tem, ko smo v službi in se po končanem opravilu vrnejo na začetni položaj, hkrati polnilno postajo, kjer nato napolnijo akumulatorje za naslednjo čistino akcijo, Kljub temu, da so videti kot sesalci, imajo vgrajene vse elemente, ki so značilni za robote. Znajo se »naučiti« okolice, izbirajo optimalen način pokrivanja površine prostora, znajo se izogibati oviram in temeljito očistijo tudi kotičke pri zidovih.

Robotska kosilnica zna pokositi, medtem ko lastnik v senci počiva.

Robotska kosilnica zna pokositi, medtem ko lastnik v senci počiva.

Podobno nalogo z enakimi elementi orientacije v prostoru opravljajo tudi samodejne vrtne kosilnice, denimo izdelki švedskega proizvajalca Husquarna. Zopet gre za zelo spretno napravo, ki opravlja svoje delo povsem samodejno, pa pri tem pusti pri miru rože in druge gredice, ki jih gojimo na vrtu.

V številnih raziskovalnih projektih, še posebno v spletnih inkubatorjih, kot je Kickstarter, nastaja še cel kup zanimivih robotov, ki so tako ali drugače namenjeni za zabavo. Denimo Keecker, ki je kombinacija premikajočega robota in hišnega kina. Slediti zna ljudem in jim ponujati zabavne vsebine, po drugi strani pa slika in snema dogajanje. Kot nalašč za pomoč pri domačih zabavah. Ozobot je miniaturen robot v obliki krogle, ki lahko tava po prostoru, zaznava ukaze z različnimi kodami in sledi napotkom v prostoru. Namenjajo ga naslednji generaciji iger, kjer bodo poleg dogajanja na zaslonu naloge povezane tudi z mini robotki v prostoru. Kdor želi doma vaditi s pravcato miniaturno robotsko roko ali celo sestaviti mini domačo proizvodnjo, si lahko ogleda kit komplet uArm, kjer za 185 dolarjev dobimo vse potrebno za domače »pridno roko«.

Zanimiv prototip imenovan Gimball razvijajo na švicarski univerzi Ecole Polytechnique Federerale iz Lozane. Gre za evolucijo helikopterčkov z eno pomembno spremembo. Gimball zna nemoteno leteti naprej tudi, če se zaleti v oviro. Zamisel so povzeli po žuželkah, kjer srečanje z oviro še zdaleč usodna za let. Cilj so dosegli tako, da so helikopterček obdali z oklepom, vrtečo se kroglo, ki prevzame nase energijo trka in pri tem ne destabilizira samega helikopterčka. Nekaj podobnega, a manj naprednega je predstavil tudi priznani proizvajalec Parrot v obliki helikopterčka MiniDrone.

To so le nekateri primeri robotov v domačem okolju, kjer jih bomo videli vse več. Kdo ve, morda jutri kot pomočnike v kuhinji, pri pranju in sušenju oblačil in drugih opravilih, ki so potrebna, pa jih marsikdo ne mara. Seveda se lahko tudi sprašujemo o smiselnosti tovrstnega početja ali pretirani lenobi ljudi v sodobni družbi, toda to še ne pomeni, da izdelki za tovrstno rabo ne bodo uspeli. Prej bi rekli nasprotno. Zadnja ovira je morda le cena, ki pa bo z množičnostjo rabe brez dvoma še naprej padala.

Znanstvena fantastika ali bližnja prihodnost?

Danes najbrž nihče ne dvomi, da bo prišel čas, ko bodo roboti postali del našega vsakdanjega življenja. Močno pa se razlikujemo glede ocene, kdaj se bo to zgodilo. Še pred nekaj leti se je zdelo, da v navezavi z roboti govorimo o neki nedorečeni »bližnji prihodnosti«, iz današnje perspektive in dogajanja pa lahko prvič začnemo podajati bolj konkretne ocene, morda celo letnice.

Tako kot na drugih tehnoloških področjih v preteklosti, robotika za preboj potrebuje zgolj nekoga, ki bo stvari »potegnil« naprej. Zdi se, da je ta hip v tem položaju podjetje Google. Glede na njihov položaj, v javnosti znane poteze in pomen na drugih področjih, v računalništvu, pa tudi sicer v gospodarstvu, ne dvomimo, da danes na številnih mestih po svetu mrzlično hitijo s pripravo odgovorov na ta njihov nov izziv. To je običajno dovolj, da se lahko mlada tehnologija hitro zavihti v ospredje. Res pa je, da so načrti drugih tehnoloških velikanov na tem področju ta hip še manj znani, kot to, kar vemo o Googlu.

Do takšnih filmskih robotov je seveda še zelo daleč.

Do takšnih filmskih robotov je seveda še zelo daleč.

Seveda pa je na področju robotike še ogromno prostora za inovacije, tako da končni rezultat še zdaleč v naprej določen ali znan. Če gre verjeti napovedim analitikom, naj bi se preboj zgodil v naslednjih petih, največ desetih letih. Večina se strinja, da bodo roboti v družbi postali osrednja tehnologija, podobno kot danes mobilni telefoni, nekje okoli leta 2020. Z malo sreče in znanja celo kako leto pred tem.

Po zadnji Gartnerjevi lestvici navdušenja (hype cycle) je robotika ta hip med tisto peščico tehnologij, za katero veljajo v javnosti največja pričakovanja. Teorija, na kateri temelji lestvica navdušenja, pa pravi, da temu stanju praviloma sledi trenutek streznitve, preden tehnologija postane zrela za vsakdanjo rabo. Zdi se, da je ta projekcija popolnoma primerna tudi za področje robotike. Pričakovanja so brez dvoma večja, kot je ta tehnologija ta hip zmožna ponuditi.

Vprašanje je tudi, kako bo človeštvo uporabilo nove tipe robotov in kakšen bo odziv javnosti. Ena od bolj črnogledih napovedi navaja, da bodo roboti v naslednjih 15 letih še hitreje nadomeščali današnja delovna mesta ljudi in bo človeštvo pred velikim izzivom, kako z dovolj veliko hitrostjo ustvarjati nova, seveda za ljudi. Vsaj glede na klavrno stanje današnjih družbeno-gospodarskih razmer in mentaliteto delodajalcev. Tu bo vsekakor treba najti odgovore in dogovore.

Obstaja torej tveganje, da bodo roboti v javnosti sprejeti z odporom, če se celotna družba ne bo znala prilagoditi novo nastalim razmeram. To bi seveda bilo škoda, saj robotika človeštvu prinaša hkrati obilico priložnosti, koristi in temelje za novo kakovost življenja. Brez dvoma pa gre za eno od tistih prodornih novosti, ki spreminjajo svet, kot so to v preteklosti že storili atomska energija, parni stroji in straniščne školjke, če se malo pošalimo.

Za računalništvo je to ena od tistih tehnologij, ki bodo spremenile domala vse, kar pod tem pojmom poznamo. To ne pomeni, da bodo sedanje tehnologije, kot so mobilno računalništvo, spletne storitve, tiskalniki in druge stari izginile, temveč bodo tako ali drugače tesno povezane z roboti ali postale celo sestavni del robotizirane prihodnosti.

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
Prijava

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki