Mindennapi robotika – avagy építsen Ön is robotot!

A robotika kifejezés hallatán az embernek érdeklődési körétől függően számos dolog eszébe juthat: Asimov híres három törvénye és robottörténetei, blockbusterek, például a Star Wars robotjai, esetleg az éppen zajló ipari forradalom robotjai, melyek hihetetlen precizitással és sebességgel gyártják a fogyasztói társadalom számára szükséges termékeket.

Robotok és ipar

A gyárakban használt ún. ipari robotok specializált feladatokra készülnek – egy feladatot, és csak azt az egyet tudják elvégezni. Ezeket arra használják, hogy a munkadarabokat nagyon gyorsan, és pontosan pozícionálják. Az egyre fejlettebb gyári robotok mozgását az emberi karhoz hasonló csuklók szabályozzák, melyek rendkívül erős és tartós anyagokból készülnek.

A robotoknak ma már a gyári logisztikában is nagy szerepük van, legmodernebb példányaik már képesek a környezetük változásaira reagálni. Ilyen például a Ford egy európai gyárában szolgálatba állt Survival nevű önvezető gép, amely az alkatrészeket hordja szét.

Az ilyen gépek jelentős mértékben megkönnyítik a nagy volumenű gyártást, ugyanakkor egyre kevesebb emberi munkaerő alkalmazásával lehet segítségükkel egyre nagyobb gyárakat üzemeltetni. A gyárakban található robotok elkészítése mai technológiával viszonylag egyszerű, kísérletező kedvűek akár otthon is megvalósíthatják ezeket. Olcsón beszerezhető eszközökkel és kellő idő ráfordításával egészen hasznos dolgokat is lehet fabrikálni.

Robotika az oktatásban

Mivel az életünket egyre inkább a gépek által robotikusan elvégzett feladatok egyre jobban meghatározzák, fontos ezeknek a működését minél fiatalabb korban megismerni. Robotikai kísérletek elvégzésével a diákok nem csupán a programozást sajátítják el, számos más tantárgy, például a matematika és a fizika törvényeit is megismerik, illetve az elméleti anyagot látják a gyakorlatban, ami leegyszerűsíti ezeknek az egyébként sokak számára nehezen emészthető tantárgyak megértését.

Az oktatási intézmények számára számos eszköz áll rendelkezésére – igaz, némelyik beszerzése jelentős anyagi megterhelést jelent. Programozható robotok készítésére kiváló alapot nyújt a LEGO. A Mindstorms készletük programozható mikroszámítógépet, hidraulikus karokat, motorokat, rotorokat és számos más működő mechanikus és elektronikus alkatrészt tartalmaz, melyek segítségével a gyerekek akár egy holdjáró működő modelljét is elkészíthetik. Az eszköz pedagógiai felhasználhatóságával tudományos cikkek is foglalkoznak, valamint elérhetők e-learning anyagok is tanárok számára.

Hasonló, de kevésbé szabályozott környezetet biztosít a kísérletezésre az Arduino. Ez a programozható mikrokontroller rendelkezik egy sor analóg- és digitális be- és kimenettel, melyek segítségével bármilyen külső szenzorról beolvashatók adatok, és bármilyen eszköz számára adhatók utasítások. Noha nincs nagy számítási teljesítménye, az Arduino rengeteg tudományos projektnek enged szabad teret: időjárási állomással összekötött öntözőrendszer, önvezető kisautó, de akár hidraulikus kar is építhető vele. A lapkát fejlesztő cég kifejezetten iskolák számára összeállított kísérletező készletet is forgalmaz, melyhez tanári kézikönyv is tartozik.

Programozás a robotok világában

Mindkét említett rendszerhez szükség van programozási ismeretekre. Az Arduino által biztosított saját felület kissé fapados, de bármilyen külső alkalmazással összeköthető, így használható vele például a Scratch fejlesztőfelület. Ez kifejezetten gyerekek számára lett megalkotva – építőkockákból lehet összeállítani egy működő programot, úgy, hogy egy sor kódot sem kell kézzel begépelni. Színes és barátságos webes felületén külső program letöltése nélkül komplett játékokat lehet programozni, de a Scratch használható Arduinoval, így rendkívül intuitív felületen készíthetnek a gyerekek külső ingerekre reagáló robotokat. A lego Mindstorms a Scratch-hez nagyon hasonló saját felületet biztosít a programozásra.

Az így szerzett ismereteket a gyerekek a továbbtanuláshoz, és majd a pályaválasztáshoz is felhasználhatják. Olyan cégeknél helyezkedhetnek el, mint például az ipari robotok gyártásával foglalkozó KUKA (igen, az ő nevükből ered a kuka szavunk), ahol már a hetvenes évek óta gyártanak ilyen gépeket, de manapság már az orvoslás terén is fejlesztenek robotokat.

Hasznos ismeretek

A tudás hasznosítható otthon is – azok, akik ismerik a robotikában alkalmazható, könnyen beszerezhető gépeket, programozható eszközöket, a saját maguk igényeire szabott okosotthont varázsolhatnak. Egy ilyen, Arduinoval vezérelt okosotthon biztonságos és kényelmes: például képes ultrahangos érzékelővel figyelni az ajtó állapotát, és figyelmeztet, ha behatolást észlel. Figyeli a lakás hőmérsékletét is, valamint egy gázérzékelővel azt is érzékeli, ha például szén-monoxid van a levegőben. Mivel folyamatosan csatlakozik az internetre, egy ilyen eszközzel be lehet kapcsolni a fűtést vagy a légkondicionálást távolról is, de lehet vezérelni a világítást is, és kamerával meg lehet figyelni a lakást.

Az ilyen eszközökkel természetesen lehetőség van saját vállalkozás, vagy akár egy saját gazdaság automatizálására is. A lehetőségek végtelenek, és szerencsére nem kell hozzá különleges szaktudás sem, csak türelem és nyitottság a világra. Ma már az automatizálás nem a sci-fi világa.

Felhasznált források:

1. A robotika három törvénye
2. Robot
3. Mi a különbség a robotika és az MI között?
4. Robotika tanfolyam
5. Robotics (en)
6. Arduino Guide (en)
7. Scratch (en)