Era robot, tesina

Esame di stato

Anno scolastico 2014-2015

L'era dei robot

Pietro Zumaglini 5ªC 1

Indice

Premessa.............................................................................................................3

Definizione..........................................................................................................4

Robotica...............................................................................................................7

Storia di automi e robot...............................................................................8

Robotica attuale e futura...........................................................................10

Campi di ricerca................................................................................................11

Campi d'utilizzo.................................................................................................14

Roboetica............................................................................................................17 2

Premessa

L'umanità ha vissuto a lungo quello che si suole definire “il tempo quasi immobile”,

in cui i cambiamenti nel modo di vivere si misuravano in secoli o in millenni. Oggi ci

misuriamo invece con cambiamenti rapidissimi: la terza rivoluzione industriale,

quella dell'energia atomica e soprattutto dell'informatica, ormai toccano in profondità

la nostra vita quotidiana. Questi cambiamenti hanno sicuramente migliorato la

nostra vita accompagnandoci tutti i giorni in diverse forme, aiutandoci a garantire

la nostra sicurezza, tutelando la nostra salute. Quest'anno ho frequentato un corso

su Arduino ovvero su di una piattaforma hardware low-cost programmabile, con cui

è possibile creare circuiti di ogni tipo con molte applicazioni soprattutto in ambito di

robotica ed automazione. Dopo questo corso ho iniziato ad interessarmi a questo

settore e ho colto l'occasione della tesina per ampliare le mie conoscenze. La

robotica sta avendo una crescita esponenziale e i robot stanno diventando sempre

più partecipi nella vita quotidiana. Ma cos'è esattamente un robot? 3

Definizione

Il termine robot deriva dal ceco Robot (estratto da robota ‘lavoro forzato’), nome degli

automi che agiscono come operai nel dramma R.U.R. (Rossum's Universal Robot) di K.

Čapek (1890-1938). In realtà K. Čapek non fu il vero inventore della parola, la quale infatti

gli venne suggerita dal fratello Josef, scrittore e pittore cubista, il quale aveva già

affrontato il tema in un suo racconto del 1917, Opilec (L'ubriacone). La diffusione del

romanzo di Čapek, servì a dare fama al termine robot. Nel 1979 l'istituto americano dei

Robot dà una definizione di robot, definendolo come uno strumento programmabile e

multifunzionale progettato per spostare materiali attraverso vari movimenti prestabiliti.

Questa definizione oggi viene considerata riduttiva, dato che i robot non si limitano più

allo spostamento di attrezzi ma vengono visti come uno strumento utilizzato in campo

scientifico e nell'industria in grado di prendere il posto di un essere umano.

Caratteristiche tecniche di un robot

I compiti che può realizzare un robot dipendono dalle dimensioni della sua struttura, dalla

sua possibilità di movimento e dalle sue articolazioni, dal peso che può trasportare, dalla

precisione del loro posizionamento nello spazio, dai suoi sensori di informazione,

dall'elemento terminale, dalla potenza e programmabilità dei suoi controller. 4

Gradi di libertà

Sono i movimenti fondamentali indipendenti (giri e traslazioni) che realizzano le

articolazioni del robot, e definiscono la posizione e l'orientamento nello spazio

dell'elemento terminale.

Dimensione e zona di lavoro

Il modello di robot selezionato per un compito deve coprire completamente la zona di

lavoro, la quale dipende principalmente dalle dimensioni delle parti del manipolatore e dai

gradi di libertà con cui è collegata.

Precisione

Esistono alcune condizioni quali gli errori di calibrazione del robot, quelli di

arrotondamento e gli errori esistenti fra le grandezze teoriche utilizzate e quelle reali, a

causa dei quali il punto in cui arriva veramente l'elemento terminale non coincide con il

punto geometrico finale calcolato. La lunghezza media esistente fra il punto finale teorico

e quello reale raggiunto in diverse prove si chiama "precisione".

Ripetibilità

Stabilisce il grado di esattezza nella ripetizione dei movimenti del manipolatore e il suo

valore coincide con quello del raggio della sfera che ingloba tutti i punti raggiunti nelle

prove ripetute. 5

Capacità di carico

È il peso massimo in chilogrammi che può trasportare il manipolatore, è un dato

fondamentale al momento di scegliere un robot. Per esempio, in applicazioni di saldatura

e di meccanica è frequente che sia necessario disporre di capacità di carico superiore a

50 Kg.

Velocità

È una delle caratteristiche più importanti per eseguire certi compiti. Il costruttore di solito

specifica le velocità delle diverse articolazioni, e anche quella dell'elemento terminale. I

robot di saldatura necessitano di una velocità superiore rispetto a quelli che hanno il

compito di assemblare pezzi.

Risoluzione

A seconda dei captatori e dei sensori del sistema, del meccanismo di trasmissione e della

potenza di calcolo del controller si stabilisce la risoluzione, che è il minimo incremento

possibile nel posizionamento dell'elemento terminale del robot.

Programmabilità

Le unità di controllo che possiedono i robot industriali moderni, accettano la

programmazione manuale mediante un terminale basato su una tastiera, e dei comandi

ausiliari alcune volte chiamati "pistola di programmazione". Oltre alla programmazione

testuale che consiste nella confezione di programmi di lavoro mediante uno specifico

linguaggio, i programmi vengono scritti su un tipico terminale informatico con tastiera e

display. 6

Robotica

Il termine robotica venne usato per la prima volta (su carta stampata) nel racconto di Isaac

Asimov intitolato Bugiardo! (Liar!, 1941), presente nella sua famosa raccolta Io, robot. In

esso, egli citava le tre regole della robotica, che in seguito divennero le tre leggi della

robotica (poi accresciute a quattro con l'introduzione della Legge Zero). La robotica è la

disciplina dell'ingegneria che studia e sviluppa metodi che permettano a un robot di

eseguire dei compiti specifici riproducendo il lavoro umano. La disciplina nasce dal

desiderio degli uomini di realizzare dispositivi artificiali e autonomi dotati di intelligenza

artificiale. La robotica è stata da sempre oggetto di applicazioni industriali che hanno

prodotto macchine programmabili, esecutrici di compiti fisici, assai poco attraenti per gli

studiosi di interazione. Ma di recente ha prodotto tecnologie che hanno reso possibili studi

di natura interdisciplinare e che hanno aperto prospettive ben più ampie e interessanti.

Rappresenta la soluzione a vari problemi per gli umani, che possono liberarsi di compiti

troppo noiosi, lunghi, pericolosi, faticosi, veloci o precisi.

Regole della robotica

0. Un robot non può recare danno all'umanità, né può permettere che, a

causa del proprio mancato intervento, l'umanità riceva danno.