Robotika nije nastala odjednom niti je rasla ravnomjerno. Granica onoga što se smatra izvedivim pomaknula se nekoliko puta, i svaki put zbog jednoga konkretnog razloga — jeftinijega računala, novoga osjetila, boljega algoritma ili natjecanja koje je pokazalo da nešto ipak ide.
Naprave koje same izvode slijed radnji starije su od riječi robot gotovo dvije tisuće godina. Heron Aleksandrijski opisuje u prvome stoljeću kazališne naprave pokretane utezima i užadi, koje su izvodile cijele prizore bez ljudskoga dodira. U trinaestom stoljeću al‑Jazari gradi sat s figurama koje se pomiču u zadanome trenutku i naprave za dizanje vode s krivuljnim mehanizmom.
U osamnaestome stoljeću nastaju automati koji oponašaju živa bića: Vaucansonova patka koja kljuca zrnje, pisari i crtači Jaqueta‑Droza koji povlače pero po papiru. Bili su to vrhunci finomehanike, ali i savršeni primjeri onoga što u prethodnoj jedinici nije robot — izvode zadan slijed i ne mjere ništa.
Dvije naprave iz toga niza ipak su izravni preci struke. Jacquardov tkalački stan iz 1804. vodi uzorak bušenim karticama, pa se ista naprava mijenjanjem kartica prenamjenjuje — to je začetak programiranja. A 1898. Nikola Tesla na izložbi u New Yorku upravlja brodićem radiovalovima, bez ijedne žice. To nije robot, jer odluku donosi čovjek, ali jest prvi daljinski vođen stroj i početak onoga što se danas zove teleoperacijom.
Tri preteče na jednoj slici: bušena kartica Jacquardova stana, automat iz 18. stoljeća i Teslin radiovođeni brodić, s godinama i kratkom napomenom što je svaki donio.
Šesnaest događaja koji su pomaknuli granicu. Crta je podijeljena na četiri razdoblja, a svako ima svoju pokretačku silu — o njima govori peti odjeljak.
Klikni točku na crti.
Prvi je robot bio nepokretan, i to nije slučajnost. U tvornici je okolina uređena: dio uvijek dolazi na isto mjesto, u istome položaju, u isto vrijeme. Takav zadatak ne traži da robot zna gdje je — traži samo da točno ponovi gibanje. To je bilo izvedivo elektronikom pedesetih godina; mobilnost nije.
George Devol 1954. prijavljuje patent za napravu koju naziva programiranim prijenosom predmeta. S Josephom Engelbergerom dvije godine poslije osniva tvrtku Unimation, a 1961. prvi Unimate počinje raditi u pogonu General Motorsa u New Jerseyju: vadi vruće odljevke iz stroja za tlačni lijev i slaže ih. Posao je bio vruć, bučan i opasan — upravo takav kakav se prvi predaje stroju.
| Godina | Što se pojavilo | Zašto je bilo važno |
|---|---|---|
| 1969. | Stanfordska ruka | prva ruka oblikovana za računalno upravljanje, sa šest električnih osi |
| 1973. | KUKA Famulus | prvi robot sa šest elektromehanički pogonjenih osi |
| 1974. | ABB IRB 6 | prvi potpuno električni robot kojim upravlja mikroprocesor |
| 1978. | PUMA | robot za sklapanje sitnih dijelova; postao mjerilo za cijelu granu |
| 1978. | SCARA | izvedba s popustljivošću u ravnini, a krutošću po visini — za umetanje |
Do kraja sedamdesetih industrijski je robot bio riješen problem: znalo se kako ga graditi, kako ga programirati i kako ga uklopiti u traku. Mobilna je robotika u isto vrijeme još bila u laboratoriju.
Zanimljivo je da je prvi autonomni robot bio mobilan, i da je nastao prije industrijskoga. Britanski neurofiziolog W. Grey Walter gradi 1948. i 1949. dvije male naprave na trima kotačima, nazvane Elmer i Elsie. Imale su fotoćeliju, dodirni prekidač, dvije elektronske cijevi i bateriju — i ponašale se iznenađujuće složeno: tražile su svjetlo, zaobilazile prepreke i same se vraćale na punjenje kad bi baterija oslabila.
Walterova je poanta bila znanstvena: htio je pokazati da složeno ponašanje ne traži složen mozak nego zatvorenu petlju između osjetila i pogona. Ta ista misao vraća se osamdesetih u obliku reaktivnoga upravljanja i vidjet ćemo je u modulu 6.
Između 1966. i 1972. u istraživačkome institutu SRI nastaje Shakey, kolica visoka kao čovjek, s televizijskom kamerom, dodirnim brkovima i radiovezom prema računalu veličine sobe. Ime je dobio po tome što se tresao dok se gibao.
Shakey je bio prvi robot koji je zadatak rastavljao na korake. Naredbi poput gurni kutiju s platforme pristupao je tako da sam smisli slijed: dovezi se do rampe, popni se, priđi kutiji, gurni je. Za to su u istome projektu nastala dva alata koja se i danas koriste svugdje: planer STRIPS i algoritam pretraživanja A*. Algoritam A* vratit će se u modulu 6 kao osnovna metoda planiranja putanje.
Dok su laboratoriji gradili prototipove, sovjetski Lunohod 1 1970. vozi po Mjesecu — daljinski vođen sa Zemlje, uz kašnjenje signala od nekoliko sekundi. Godine 1997. mala kolica Sojourner voze po Marsu, gdje je kašnjenje toliko da izravno vođenje više nije moguće, pa vozilo dio odluka mora donositi samo. Svemir je tako postao prvo mjesto na kojem se samostalnost isplatila ne zbog cijene rada, nego zbog udaljenosti.
Usporedni prikaz triju ranih mobilnih robota: Walterove kornjače, Shakeyja i Lunohoda, s naznačenim osjetilima i mjestom na kojem se donosila odluka.
Usporedo s laboratorijima tekao je i jedan posve praktičan niz. Sredinom pedesetih u Sjedinjenim Državama pojavljuje se prvo vozilo bez vozača u skladištu: vučna kolica koja slijede žicu položenu u pod. Nema osjetila okoline, nema odluke — ali ima gibanje bez čovjeka, i to u pogonu.
Klikni način vođenja.
Prijelaz s posljednjega na pretposljednji redak u tome nizu presudan je i ima svoje ime: vozilo koje ne treba nikakvu ugrađenu oznaku zove se AMR — autonomni mobilni robot, za razliku od AGV, automatski vođenoga vozila. Razlika nije u pogonu nego u tome tko određuje put: kod AGV‑a put je ugrađen u zgradu, kod AMR‑a je u robotu.
Kad put više nije ugrađen u pod, promjena rasporeda skladišta ne znači i preuređenje. Vozilo se jednostavno ponovno provoza i napravi novu kartu. Trošak uvođenja pao je s razine građevinskoga zahvata na razinu nabave opreme, i to je razlog zbog kojega su mobilni roboti u desetak godina prešli iz iznimke u redovitu opremu skladišta.
Gledajući cijelu crtu unatrag, svaki skok ima jedan od četiriju uzroka. Nijedan nije bio zamisao koja je pala s neba; svaki je bio nešto što je postalo dovoljno jeftino ili dovoljno dobro.
Klikni silu.
Poseban slučaj su natjecanja. Godine 2004. američka agencija DARPA raspisuje utrku samovozećih vozila kroz pustinju; nijedno vozilo nije završilo stazu, a najbolje je prešlo nešto manje od dvanaest kilometara od sto pedeset. Već sljedeće godine pet vozila prelazi cijelu stazu, a pobjeđuje Stanfordov Stanley. Godine 2007. utrka se seli u gradsku sredinu, s prometnim pravilima i drugim vozilima.
U tri godine problem je iz „nemoguće" prešao u „riješeno u ograničenim uvjetima". Nije se promijenila fizika nego koncentracija: desetci skupina radile su isti zadatak, rezultati su bili javni, a rješenja su se poslije prelila u industriju. Veći dio ljudi koji danas vode razvoj samovozećih vozila sudjelovao je u tim utrkama.
Mobilni robot koji vozi po poznatome, ravnome i osvijetljenome prostoru danas je gotov proizvod. Kupuje se, pusti u pogon u nekoliko dana i radi u smjenama. To vrijedi za skladišta, bolnice, tvorničke hale i velike trgovine.
Ono što nije riješeno leži izvan tih uvjeta:
Robotika je nastala u tvornici, gdje je okolina uređena, pa je prvi robot bio nepokretan. Mobilnost je morala pričekati jeftina računala, osjetila i algoritme — a kad je stigla, promijenila je i pitanje: ne više kako ponoviti gibanje, nego kako znati gdje si i kamo ideš. Upravo o tome govore preostali moduli ovoga područja.
Sljedeća jedinica uvodi podjele: po namjeni, po ustroju, po prostoru i po stupnju samostalnosti — i objašnjava zašto ih ima više i zašto se preklapaju.
Odgovor se zaključava nakon prvoga klika, uz objašnjenje zašto je točan.