Robots

Inhoudsopgave

1. Inleiding

2. Wat is een robot?

3. De werking

3.1. De besturing
3.2. Een printplaat

4. De toepassingen

4.1. Industriële robots
4.2. Medische robots
4.3. Militaire robots
4.4. Dienstverlenende robots
4.5. Ruimtevaart robots

5. Betekenis voor de mensheid

6. Bronvermelding

1. Inleiding

Ik heb voor dit onderwerp gekozen omdat het goed in de opdracht paste en omdat ik het een interessant onderwerp vond. Eerst had ik CNC techniek als onderwerp maar de informatie die hierover te vinden was was te schaars om er een werkstuk over te maken. Daarom ben ik van onderwerp veranderd. Mijn verslag is hierdoor wat over tijd ingeleverd, ik vraag hiervoor uw begrip. Het was interessant om met dit onderwerp bezig te zijn, omdat het toch iets is waar je normaal gesproken niet zoveel mee te maken hebt, en er dus ook niets over weet. Het was wel een ingewikkeld onderwerp maar er was tamelijk wat informatie over te vinden op internet. Ik heb er veel van geleerd en weet nu veel meer van robotica af. Het is erg divers, je komt het bijna overal tegen. Veel vaker dan dat je aanvankelijk verwacht. Leest u op uw gemak het verslag en je zult te weten komen wat ik bedoel.

2. Wat is een robot?

Wat is een robot? Het woord "robot" is uitgevonden voor een toneelstuk van ene Karel Capek in 1921. Het is afgeleid van het Tsjechische woord "robota", wat betekent "verplichte arbeid". Origineel was zijn robot een volledig organische dienaar, maar dat was snel vergeten. Tegenwoordig kennen we een robot als een zelfleidende programmeerbare machine die verscheidene taken met een precisie en snelheid kan uitvoeren wat voor een mens onmogelijk is.


Velen denken bij aan robot aan een ijzeren poppetje met ongeveer dezelfde vormen als een mens. In werkelijkheid is dit natuurlijk niet het geval. Een robot is een apparaat dat mensen hebben gemaakt om vaste routines uit te voeren, om gevaarlijke dingen te doen, of waar dat ze dan ook voor gemaakt zijn. In veel massaproductie fabrieken gebruikt om mensen te vervangen. Bijvoorbeeld om ieder chipszakje dicht te smelten, laswerk enz. Zo robot kan allerlei vormen hebben. Een aantal voor en nadelen van robots op een rijtje gezet.

Voordelen:
- ze zijn nooit ziek
- nooit iets uit zichzelf fout doen
- veel sneller werken dan mensen
- veel minder kosten dan mensen
- ze hebben minder aandacht nodig

Nadelen:
- ze denken niet, ze voeren alleen uit wat ze geprogrammeerd is
- om aan te schaffen zijn ze erg duur
- reparaties en onderhoud kosten veel geld
- ze kunnen vaak een paar verschillende handelingen doen

Tegenwoordig zijn er voor veel dingen robots. Er zijn ook automaten, maar meestal is een robot veel veelzijdiger, want een automaat kan slechts één actie steeds opnieuw herhalen.

Tot nu toe zijn robots nooit erg slim geweest en ze hebben enkel praktisch grootschalig nut gevonden in de indstrie, maar de realiteit is ook hier de science-fiction al aan het inhalen. De mensachtige robots uit onder andere Star Wars zijn niet zo ver weg meer.

Verscheidene sensoren en interpretatieve programma's zorgen ervoor dat robots hun omgeving echt waarnemen. Speciale programma's worden ontwikkeld om robots (en computers) voor te doen en te laten reageren als echte mensen, om ze zo meer acceptabel te maken. Zelfs robots die eruit zien en zich voortbewegen als mensen of dieren worden al gebouwd.


3. De werking van een robot

3.1 De besturing van robots

Een robot werkt op verschillende manieren. Hij is opgebouwd uit allemaal printplaten die allemaal een eigen taak hebben. Verwerkt door een printplaat die geeft een signaal door aan de volgende die zorgt dan weer voor de uitvoor. Bijvoorbeeld een robot rijdt rond en ziet dan een obstakel in de weg liggen. zijn sensoren nemen dat waar en geven een signaal naar een printplaat die geeft het door aan een ander printplaat die voor de beweging zorgt en die zorgt ervoor dat hij rechts afgaat. Robots kunnen verschillende sensoren gebruiken om hun weg te volgen. Sommige zijn AGV ( Automatisch geleid voertuig) zij volgen dan een lijn op de vloer. Dat doen ze bijvoorbeeld doordat ze het verschil tussen licht en donker waar kunnen nemen. En als hij dan van de lijn afwijkt dan corrigeert hij hem. Je komt ze bijvoorbeeld tegen in de havens. Op ongeveer veertig kilometer van de Rotterdamse haven licht Europe Combined Terminals (ECT). Deze organisatie handelt ongeveer 75% van alle containers af die in Rotterdam aankomen. Dat komt neer op 3 miljoen containers. De containers worden automatische op de containers gezet. De AGV maken gebruik van ondergrondse draadgeleidingsystemen. Die volgen ze dan waardoor ze niet kunnen afwijken van hun routen en dus geen brokken maken. Ze kunnen ook gebruik maken van licht sensoren, zij volgen dan een licht lijn zonder daar van af te wijken. Bijvoorbeeld zoals in de eerder genoemde robots die door buizen gaan dan laten ze een laser van de uitgang naar de ingang schijnen. Die robot die volgt dat licht en wijkt er niet vanaf waardoor hij nergens tegen aankomt. Hij kan ook gebruik maken van zijn eigen sonar. Dat werkt op deze manier, hij stoot een geluid uit op een bepaalde sterkte en die ontvangt hij dan niet terug , maar al vangt hij hem wel terug dan ziet hij dat er iets staat dus gaat hij ervoor opzij om het te ontwijken. Daardoor rijdt hij nergens tegen.

3.2 Een printplaat

Een printplaat is een klein onderdeel van het besturingssysteem van de robot, het belangrijkste onderdeel van de printplaat zijn de sensoren die verschillende zaken kunnen waarnemen zoals: licht geluid warmte en andere dingen, het licht er maar net aan waar de robot voor is ontworpen. Een ander onderdeel wat je duidelijk kan zien zijn lichtgroene wegen die tussen alle onderdelen van de printplaat lopen, deze wegen (ook wel sporen genoemd) zijn een soort van stroomdraden die oor de energie tussen de verschillende onderdelen van de printplaat zorgen. Hierdoor kan je als je een printplaat niet bij de rand vastpakt een kleine stroomschok krijgen door de kleine elektrische lading van de printplaat. Een printplaat zou niet kunnen werken zonder de microchip een microchip is een soort van ontvanger die de signalen en waarnemingen van de sensoren bij elkaar brengt en doorstuurt naar de processor die de taken uitvoert. Printplaten worden met elkaar verbonden door middel van contactpunten dit zijn de vergulde pinnetjes aan de zijkanten van de plaatjes deze contactpunten zijn gemaakt van echt goud om zo slijtage te voorkomen waardoor ze lang meegaan omdat goud een edelmetaal is en niet roest en niet vergaat in de buitenlucht.
Chips zijn eigenlijk overal te vinden. Ze zitten in: de tv, je rekenmachine, je computer, radio. Gewoon overal in de vaatwasser zit het zelfs ook. De chips worden steeds kleiner waardoor het in steeds kleinere ruimte kan. Waardoor er meer chips in een machine kunnen. Want de eerste computer die zo groot was als een klaslokaal, die allen kon rekenen. Terwijl je nu met een kleine rekenmachine ingewikkeldere berekeningen kan uitvoeren dan dat grote ding. En het kost bijna niks.

4. De toepassing van robots

4.1 Industriële robots

Robots zijn ontwikkeld om in de industrie producten op een snellere manier te produceren en om de kwaliteit van de producten te verbeteren. Van deze twee aspecten is de snellere productie met robots de belangrijkste. In de U.S.A worden honderden robots ingezet die 24 uur per dag kunnen werken, 7 dagen per week en dat tegen een fractie van de kosten van een niet geautomatiseerde productielijn. Met robots bereik je dankzij de precieze programmering iedere keer opnieuw dezelfde kwaliteit. Ook kunnen robots niet verveeld raken, onzorgvuldig of vermoeid worden. Een kenmerk van robots is hun veelzijdigheid. Een robot kan geprogrammeerd worden voor een specifieke taak of kan een aantal verschillende taken in een keer doen. Als de productielijn verandert kan men de robot herprogrammeren om weer andere taken te gaan uitvoeren. Robots worden tegenwoordig vooral gebruikt voor lassen, het laden van machines en voor activiteiten in de metaalgieterij. Het feit dat robots in de automatische industrie tegelijkertijd erg aanspreken en hun doel al ruimschoots bewezen hebben maakt dat deze bedrijfstak zich in de warme belangstelling mag verheugen van robot bouwers.

4.2 Medische robots

In de medische wereld worden robots vaak gebruikt te ver vervanging van protheses. Maar in deze sector brengt de robot naast een heleboel voordelen voor de patiënt weer nieuwe problemen met zich mee voor de chirurg. Een probleem heeft te maken met het feit dat de beweging van een chirurgisch instrument, zoals je die op een monitor waarneemt, tegengesteld is aan de werkelijke beweging van de hand van de chirurg.

Dit effect zorgt ervoor dat het langer duurt voor een chirurg de endoscopische vaardigheden geheel onder de knie heeft. Op afstand te bedienen robot arms kunnen een grote hulp zijn om dit probleem te verhelpen. Dit gebied staat nog in de kinderschoenen.
De URobot, is een aangepaste versie van de SARP (Surgeon Assistant Robot for Prosatectomy), ontwikkeld door Imperial College, Londen die op zijn beurt weer is gebaseerd op de PUMA robot uit 1988.
De eerste operatie met de SARP was op 25 maart 1991 in het Shaftesbury Hospital in Londen. Verdere ontwikkelingen leiden tot een verbeterde versie, de PROBOT. Het BBC-programma Tomorrow's World besteedde hier in januari 1996 aandacht aan.
Sommige medische wetenschappers hebben zelfs prothese (bionische) ledematen ontwikkeld die gebruik maken van robotic mechanismen. Zo heeft Dr. David Gow, met zijn Prosthetics Research and Development Team van het Princess Margaret Rose Orthopaedic Hospital, in 1998de eerste bionische arm gemaakt. Deze arm wordt genoemd: het Edinburgh Modular Arm System (EMAS).

4.3 Militaire robots

Veel van de vooruitgang die geboekt is op het gebied van robot technologie komt voort uit onderzoek gedaan op het gebied van defensie. Dit geldt zeker als het gaat om het werk dat is verricht op het gebied van robot mobiliteit. Robots kunnen "immuun" gemaakt worden voor giftige gassen en een laag niveau van straling, en kunnen bovendien voor een lange tijdperiode verborgen worden gehouden. Met een adequaat visueel systeem zou de gevechtsrobot gemakkelijk sneller reageren dan zijn menselijke tegenstander. Als hij gevangen wordt genomen kan een robot zichzelf simpelweg vernietigen, en aldus wordt het gevaar van het doorspelen van geheime informatie geminimaliseerd. Dit en andere karakteristieken zouden een robot tot een geweldige strijder en/of spion kunnen maken. De toepassing van technologie tot dit soort destructieve doeleinden is een algemeen geaccepteerd antwoord op de gewelddadige aard van de mens. Het Amerikaanse leger is begonnen met het TRAP (Telepresent Rapid Aiming Platform) programma dat bestaat uit een automatisch platform uitgerust met een machinegeweer. De camera en het besturingssysteem zorgen ervoor dat de soldaat kan schieten terwijl hij verborgen is op een veilige plek. Het platform kan zelfs vanaf een bereik van 1 kilometer worden bediend.

Toekomstige oorlogen zouden gevochten kunnen worden door robots gekommandeerd door mensen. Wij zouden de oorlog kunnen ontketenen en de robots hem uit laten vechten. Daarnaast zouden de robots ook dienst kunnen doen als mijnveger, onderwater verkennen en als werker in radioactieve omgevingen. De sleutel hiertoe is niet het proberen de mens mentaal te vervangen maar physiek. De robots zijn vaak lichamelijk beter als een mens maar het brein is nog niet te verglijken met een varken.Op afstand bedienbare robots die gebruik maken van normale technologieën zoals camera's zijn al ontwikkeld. NASA bijvoorbeeld heeft een robot ontwikkeld, de Dante, die vulkanen onderzoekt, al in 1994!

4.4 Dienstverlenende robots

Dienstverlenende (service) robots zijn sociale agenten en daarom moet er bij de ontwikkeling ervan rekening worden gehouden met de winst voor de gebruiker. Op de Vanderbilt Universiteit is men bezig met het ontwikkelen van een aantal service robotic systemen, allemaal gebaseerd op een groep van samenwerkende semi-autonome robots of manipulatoren die interacteren met de gebruiker en onderling met behulp van sensoren en netwerken in de omgeving. De volgende analogie maakt een en ander een stuk duidelijker. Alhoewel moderne auto's een stuk geavanceerder zijn dan hun voorlopers is de basis structuur van een auto niet erg veel veranderd sinds zijn introductie. Daarentegen is het de maatschappij gelukt om te profiteren van de nuttigen diensten die door auto's konden worden geleverd. We deden dit omdat het waard bleek geld en moeite te investeren in de nuttige functie van moderne auto's. Net als die eerste auto's lijken de huidige service robots nog wat primitief; echter, als we ze nog wat tijd en geven en de gebruikers nog wat meer trainen, zullen het uiteindelijk nuttige gereedschappen gaan worden in het dagelijks leven. Het woord gereedschap is hier op zijn plaats, een service robot blijkt nu eenmaal een machine. Het lijkt zinvol om robots te ontwerpen met specifieke, beperkte vermogens en dan langzamerhand deze robots steeds te verbeteren, terwijl de omgeving wordt veranderd en de gebruikers te trainen om te profiteren van wat de robot allemaal kan.

Een aspect van service robots dat nu pas veel aandacht begint te krijgen is de gebruiker. In robotic-help systemen bedient de gebruiker op afstand een robot arm of hij wacht als de robot bezig is met zijn taak totdat deze klaar is. Als de robot zelfstandig genoeg is om al zijn taken uit te voeren is er niets aan de hand. Echter als de robot blijft steken of kapot gaat dan heeft het de hulp van de gebruiker nodig. Als de intelligentie van de gebruiker niet is opgenomen in het systeem, dan wordt een service robot minder nuttig. Het systeem moet dus op zo'n manier ontworpen zijn dat de gebruiker de handelingen van de robot kan bevelen, programmeren en de boel als het moet kan overnemen. Tegelijkertijd moet het niet nodig zijn voor de gebruiker om de robot op afstand te bedienen. Teleoperatie is vervelend and lastig en leidt al snel tot frustratie. De beste oplossing is een evenwicht tussen autonomie en gebruikers interventie en wel zo dat de gebruiker de robot kan helpen als de robot blijft steken in globale contexts. Echter veel lokale handelingen moet de robot automatisch af kunnen handelen. Communicatie van de gebruiker naar de robot kan door middel van rationele middelen als joystck, toetstenbord, stem, oog- of hoofdbewegingen. Het kan ook emotioneel, door gebaren of stemintonatie. Andere communicatie die speelt is die van de robot naar de gebruiker en tussen twee robots. Communicatie van robot naar robot is bestudeerd door een aantal onderzoekers onder de term van " distributed robot systems". Het uitzenden en doorgeven van boodschappen zijn de twee basismechanismen van deze communicaties en deze zullen nuttig zijn voor de communicatie op sensor niveau. De communicatie van robot naar mens zal daarentegen veel hogere niveaus van communicatie vereisen, zoals kennis en concepten. Daarom zullen stem of beweging daarbij nodig zijn als protocol.


4.5 Ruimtevaart robots

Alhoewel er onbemande ruimtevoertuigen naar de maan en naar andere planeten zijn gegaan, benadrukt NASA dat dit niet ging om werkelijk onafhankelijke robots. De reden hiervoor is dat ze geprogrammeerd waren met vaste instructies vanaf de aarde en ze geen significante beslissingen zelf konden nemen. Het NASA Space Telerobotics Program is een element van het huidige onderzoeksprogramma van de NASA, dat valt onder de verantwoordelijkheid van het Office of Space Science. Het programma is bedoeld om telerobotic mogelijkheden te ontwikkelen voor beweging en manipulatie op afstand, door het samenvoegen van robotics en teleoperations en zo nieuwe telerobotics technologies te creëren. Waar het op het gebied van ruimtevaart robotics technologie om draait kan gekarakteriseerd worden door de volgende termen: behoefte aan: manuele en geautomatiseerde controle, niet-repeterende taken, tijdsverloop tussen degene die bedient en hetgeen er gemanipuleerd wordt, flexibele manipulatoren met complexe dynamiek, nieuwe manier van voortbeweging, handelingen in de ruimte, en de mogelijkheid om bij te sturen als gebeurtenissen onverwachts optreden. Om aan deze behoeften tegemoet te komen is het programma gericht op het volgende doel:Het ontwikkelen, integreren en demonstreren van de wetenschap en technologie van manipulatie op afstand en wel op zo'n manier dat in het jaar 2004 50% van de "EVA-required operations" rondom en op planeten kan geschieden met behulp van telerobots.Het Space Telerobotics Programma bestaat uit een grote hoeveelheid taken, variërend van basaal wetenschappelijk onderzoek tot toepassingen die zijn ontwikkeld om specifieke handelingen te vergemakkelijken. Het programma richt zich op 3 specifieke missie- of toepassingsgebieden: het bouwen en onderhouden in de omloopsbaan van planeten, het ontwikkelen van nieuwe technieken en planeet oppervlakte robotics. Binnen elk van die gebieden, ondersteunt het programma de ontwikkeling van robotic component technieken, de ontwikkeling van complete robots en de toepassing van complete robotic systemen die zijn gericht op de behoeften van de specifieke missie. Het doel van deze drie gebieden van het programma is het leveren van de technologie voor toepassingen op het gebied van ruimtevaart telerobotics van voldoende betrouwbare aard, zodat de ontwerpers van toekomstige ruimtevoertuigen de technologie met vertrouwen kan toepassen.

5. Wat betekenen robots voor de mensheid?

De robot heeft verschillende voordelen: als eerst kunnen we naar onbereikbare plekken voor de mens zelf gaan. Ze kunnen naar de planeet mars waar mensen niet zouden kunnen komen om er daar onderzoek voor ons te doen. Ze kunnen bommen onschadelijk maken zodat we geen mensen hoeven blootstellen aan gevaar. Ze kunnen plekken in de diepzee onderzoeken waar menselijke duikers niet kunnen komen. Waardoor we meer informatie over onze diepzee kunnen krijgen. Zo ontdekken wij door middel van robots veel interessante plaatsen waar wij mensen moeilijk of helemaal niet kunnen komen.

6. Bronvermelding

De bronnen die ik heb gebruikt zijn:

www.robotica.pagina.nl
www.werktuigbouw.techniekweb.nl