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Un robot è una macchina che funziona automaticamente e può adattarsi ai cambiamenti nel suo ambiente. Sebbene la parola "robot" sia stata usata per la prima volta nella sceneggiatura dello scrittore ceco Karl Capeks del 1921, "Rossums Universal Robots", gli esseri umani hanno armeggiato con macchine che corrono senza guida umana fin dai tempi dei faraoni. Fondamento della fantascienza, i robot sono un segmento sempre più importante della nostra società, che svolgono molti lavori troppo pericolosi o noiosi per gli esseri umani.
Sistema di controllo
Al livello più elementare, gli esseri umani e gli altri animali sopravvivono attraverso un principio chiamato feedback. Gli esseri umani avvertono ciò che accade intorno a loro e reagiscono di conseguenza. L'uso del feedback per controllare il funzionamento di una macchina risale almeno al 1745, quando il proprietario inglese del mulino per legname Edmund Lee usò il principio per migliorare la funzione del suo mulino a vento. Ogni volta che il vento cambiava direzione, i suoi lavoratori dovevano spostare il mulino a vento per compensare. Lee ha aggiunto due mulini a vento più piccoli a quello più grande. Questi mulini a vento più piccoli alimentavano un asse che ruotava automaticamente quello più grande per affrontare il vento.
Un sistema di controllo dei robot utilizza il feedback proprio come fa il cervello umano. Tuttavia, invece di una raccolta di neuroni, un cervello di robot è costituito da un chip di silicio chiamato unità centrale di elaborazione, o CPU, simile al chip che esegue il computer. Il nostro cervello decide cosa fare e come reagire al mondo in base al feedback dei nostri cinque sensi. Una CPU robot fa la stessa cosa in base ai dati raccolti da dispositivi chiamati sensori.
sensori
I robot ricevono feedback da sensori che imitano i sensi umani come videocamere o dispositivi chiamati resistori dipendenti dalla luce che funzionano come occhi o microfoni che fungono da orecchie. Alcuni robot hanno persino tocco, gusto e olfatto. La CPU del robot interpreta i segnali di questi sensori e regola le sue azioni di conseguenza.
attuatori
Per essere considerato un robot, un dispositivo deve avere un corpo che può muoversi in risposta al feedback dei suoi sensori. I corpi dei robot sono costituiti da metallo, plastica e materiali simili. All'interno di questi corpi sono presenti piccoli motori chiamati attuatori. Gli attuatori imitano l'azione del muscolo umano per spostare parti del corpo del robot. I robot più semplici sono costituiti da un braccio con uno strumento attaccato per un compito specifico. Robot più avanzati possono spostarsi su ruote o gradini. I robot umanoidi hanno braccia e gambe che imitano il movimento umano.
Alimentazione elettrica
Per funzionare, un robot deve avere potenza. Gli esseri umani ottengono la loro energia dal cibo. Dopo che mangiamo, il cibo viene scomposto e convertito in energia dalle nostre cellule. La maggior parte dei robot ricava energia dall'elettricità. I bracci robotici fissi come quelli che lavorano nelle fabbriche di automobili possono essere collegati come qualsiasi altro apparecchio. I robot che si muovono di solito sono alimentati da batterie. Le nostre sonde e satelliti spaziali robotizzati sono spesso progettati per raccogliere energia solare.
Effettori finali
Per interagire con l'ambiente ed eseguire compiti assegnati, i robot sono dotati di strumenti chiamati dispositivi di estremità. Questi variano in base alle attività che il robot è stato progettato per svolgere. Ad esempio, gli operai robotici hanno strumenti intercambiabili come spruzzatori di vernice o torce per saldatura. I robot mobili come le sonde inviate ad altri pianeti o i robot di smaltimento delle bombe hanno spesso pinze universali che imitano la funzione della mano umana.