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 nello scrittore ceco Karl Capek nel 1921, "Rossum's Universal Robots", gli esseri umani hanno armeggiato con macchine che girano senza guida umana sin dai tempi dei Faraoni. Un punto fermo della fantascienza, i robot sono un segmento sempre più importante della nostra società, che svolgono molti lavori che sono troppo pericolosi o noiosi per gli esseri umani.

Sistema di controllo

Al livello più elementare, umano esseri e altri animali sopravvivono attraverso un principio chiamato feedback. Gli esseri umani percepiscono ciò che sta accadendo intorno a loro e reagiscono di conseguenza. L'uso del feedback per controllare come funziona una macchina risale almeno al 1745, quando il proprietario inglese del mulino Edmund Lee usò il principio per migliorare la funzione del suo mulino azionato dal vento. Ogni volta che il vento cambiava direzione, i suoi operai dovevano spostare il mulino per compensare. Lee aggiunse due mulini a vento più piccoli a quello più grande. Questi mulini a vento più piccoli hanno azionato un asse che ha trasformato automaticamente quello più grande per affrontare il vento.

Il sistema di controllo di un robot utilizza il feedback proprio come fa il cervello umano. Tuttavia, invece di una collezione di neuroni, il cervello di un robot è costituito da un chip di silicio chiamato un'unità di elaborazione centrale, o CPU, che è simile al chip che gira sul computer. I nostri cervelli decidono cosa fare e come reagire al mondo basandosi sul feedback dei nostri cinque sensi. La CPU di un robot fa la stessa cosa sulla base dei dati raccolti dai 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 tatto, gusto e odore. La CPU del robot interpreta i segnali da questi sensori e regola le sue azioni di conseguenza.

Attuatori

Per essere considerato un robot, un dispositivo deve avere un corpo che possa muoversi in risposta al feedback dei suoi sensori . I corpi dei robot sono fatti di metallo, plastica e materiali simili. All'interno di questi corpi ci sono 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 collegato per un particolare compito. I robot più avanzati possono muoversi su ruote o pedate. I robot umanoidi hanno braccia e gambe che imitano il movimento umano.

Alimentatore

Per funzionare un robot deve avere potenza. Gli esseri umani traggono la loro energia dal cibo. Dopo aver mangiato, il cibo viene scomposto e convertito in energia dalle nostre cellule. La maggior parte dei robot ricava la propria energia dall'elettricità. Bracci robotici stazionari come quelli che lavorano nelle fabbriche di automobili possono essere collegati come qualsiasi altro apparecchio. I robot che si spostano solitamente sono alimentati da batterie. Le nostre sonde spaziali robotiche e i satelliti sono spesso progettati per raccogliere energia solare.

End Effectors

Per interagire con l'ambiente e svolgere compiti assegnati, i robot sono dotati di strumenti chiamati end effectors. Questi variano in base ai compiti che il robot è stato progettato per eseguire. Ad esempio, gli operai robotici hanno strumenti intercambiabili come spruzzatori di vernice o torce di saldatura. I robot mobili come le sonde inviate ad altri pianeti o robot per lo smaltimento di bombe hanno spesso pinze universali che imitano la funzione della mano umana.