Prírodou inšpirované algoritmy

Úvod

Slovo "robot" sa začalo používať v dvadsiatom storočí, no myšlienka týchto strojov je oveľa staršia. Už v antických bájkach a mýtoch sa môžeme dočítať o bytostiach, ktoré majú podobu zvierat i ľudí. Tieto bytosti fantázie príchodom novej stále vyspelejšej technológie a automatizácie sa začali stávať skutočnosťou a zrodili sa prvé formy robotov. Dnes už roboty napomáhajú ľudom v rôznych oblastiach priemyslu, taktiež vo výskume, vo vojenských technológiách, ba aj ako učebné materiály, v domácnostiach, atď. Počas posledných 30-tich rokov sa trh s robotmi rozvinul spôsobom, ktorý predpovedalo iba málo odborníkov. Na začiatku boli všetky roboty používané pre bodové zváranie, oblúkové zváranie a striekanie náterov. Od 80-tich rokov sa roboty rozšírili do mnohých ďalších priemyselných odvetví, vykonávajú rôznorodé úlohy v rámci aplikačných oblastí ako sú montáž, obrábanie a lejárstvo. Priemyselné roboty majú stále veľký rastový potenciál vo svojich klasických oblastiach použitia i v "nových" oblastiach použitia. Noví užívatelia robotov sú výrobcovia lodí, farmaceutický a potravinársky priemysel i textilný a kožiarsky priemysel. Naviac stále väčšiu dôležitosť nadobúdajú nové aplikačné oblasti ako je demontáž, napr. pre recykláciu výrobkov. Roboty pracujúce aj mimo výrobné odvetvia (napr. servisné roboty) sú na začiatku svojej sľubnej kariéry. Podľa odborníkov majú v ďalších rokoch dominovať na trhu s robotmi. Zatiaľ čo priemyselné roboty zvyčajne pracujú v štruktúrovanom prostredí a používajú ich skúsení programátori alebo operátori, u servisných robotov je to inak. V rámci dobre štruktúrovaného prostredia majú všetky objekty definované polohy alebo trajektórie. Úlohy, ktoré majú byť vykonávané sú naplánované pred tým, ako robot začne automaticky vykonávať explicitné programy. Naopak, servisné roboty musia byť schopné navigovať sa cez neštruktúrované prostredie prostredníctvom multisenzorového spracovávania informácií a automatickým plánovaním dráhy umožnenej implicitným programovaním, servisné roboty musia byť schopné pružne generovať v kontexte postupnosti úloh, aby sa prispôsobili "turbulentným" podmienkam prostredia. Keďže servisné roboty budú v typickom prípade navzájom pôsobiť na človeka "pracovať s človekom spolu", interface človek - stroj je kritickou položkou a musí byť navrhnutý čo najjednoduchšie a pohodlne. Jedným z prístupov môže byť použitie technológie VR (Virtual Reality) umožňujúce užívateľovi "žiť" a pracovať vo virtuálnom svete generovanom počítačom. Niektoré netypické prostredia, ktoré sa stávajú stále viac dôležitejšími, sa vyskytujú v laboratórnych vákuových a vesmírnych technológiách, pod vodou, v nebezpečnom prostredí – detekcia mín, pri stavbách a pod. Vzrastajúci počet pružných automatizovaných technológií (akými sú roboty) bude využívať laboratórne technológie (čistej miestnosti), ktorá zahŕňa všetky technické prostriedky na výrobu výrobkov citlivých na mechanické častice.

Roboty vo vesmíre

Roboty pod vodou

Na detekciu mín

Roboty vo výstavbe

Niektoré činnosti sa musia vykonávať vo vákuu. To viedlo k vývoju robotov pracujúcich vo vákuu a neznečisťujúcich ho, hlavne v Japonsku a v USA. Pre tieto roboty sú potrebné z časti úplne nové prístupy k pohonnej technike (žiadne vzduchové chladenia) alebo materiály (odstraňovanie plynov a deštrukcia napr. plastov). Roboty vo vesmíre kombinujú množstvo rôznych vlastností. Musia byť extrémne spoľahlivé. Cieľmi automatizácie sú ochrana zdravia a bezpečnosť astronautov, redukcia súvisiacich nákladov a realizácia dlhodobých misií. Typickými úlohami pre roboty sú manipulácia a doprava v experimentálnych kontajnerov. Podľa Medzinárodnej federácie pre robotiku IFR - International Federation of Robots bolo v roku 1999 v prevádzke 700 000 priemyselných robotov. A medziročný nárast počtu robotov je 45% - 60%. Viac než polovica svetového parku robotov, čo odpovedá 325 robotom na každých 10 000 továrenských robotníkov, je v prevádzke v Japonsku. Nasleduje Singapur(109), Švédsko (73), Taliansko(70) a SRN (62 robotov). Najčastejšie sa roboty používajú v krajinách s vysoko rozvinutým automobilovým priemyslom a predovšetkým na zváracie operácie. V niektorých krajinách sa používajú najmä v strojárskej výrobe. V Japonsku sa 40% robotov využíva na montáž, čo zodpovedá veľkému podielu ich uplatnenia v elektrotechnickom priemysle.

Na známych univerzitách ako MIT, Washington University, Texas University v USA, RobotsLab vo Švajčiarsku, alebo Univerzita v Tokiu, taktiež v známych inštitútoch ako NASA, alebo MIT sa vedie najvyšší a najintenzívnejší výskum v tejto oblasti. "Rodia" sa humanoidy - roboty podobné ľudom, schopné do určitej miery "rozmýšlať", či konať podobne ako my. Mnohokrát vedcov inšpirujú živé organizmy ako rôzne hmyzy, plazy. Príroda má mnoho záhad, ktoré sú veľmi častým a nevyčerpateľným zdrojom nových úloh, pokusov.