วิทยาการหุ่นยนต์เป็นสาขาสหวิทยาการของวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ การก่อสร้าง การทำงาน และการใช้หุ่นยนต์ เป้าหมายของวิทยาการหุ่นยนต์คือการสร้างเครื่องจักรที่สามารถช่วยเหลือและเสริมการทำงานของมนุษย์ในชีวิตประจำวัน ตั้งแต่การผลิตทางอุตสาหกรรมไปจนถึงการช่วยเหลือส่วนบุคคลและอื่นๆ อีกมากมาย
หุ่นยนต์เป็นเครื่องจักรที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งสามารถดำเนินการต่างๆ ได้โดยอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติ หุ่นยนต์มีหลายรูปแบบ แต่ทั้งหมดมีความสามารถในการจัดการวัตถุ นำทางสภาพแวดล้อม และปฏิบัติงานตามอินพุตจากเซ็นเซอร์และคำสั่งที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า
โดยทั่วไปแล้วหุ่นยนต์จะประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วน:
หุ่นยนต์ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมไปถึง:
หัวใจสำคัญของวิทยาการหุ่นยนต์คือการเขียนโปรแกรม นี่คือสิ่งที่ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างชาญฉลาด การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์เกี่ยวข้องกับการสร้างอัลกอริธึมที่ช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลทางประสาทสัมผัส ตัดสินใจ และดำเนินการตามนั้น
ตัวอย่างง่ายๆ อาจเป็นการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ให้นำทางผ่านเขาวงกต อัลกอริธึมอาจให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าจนกว่าจะเจอสิ่งกีดขวาง จากนั้นจึงหมุนจนกว่าเส้นทางจะชัดเจน และทำซ้ำขั้นตอนนี้จนกว่าจะพบทางออก ตรรกะสามารถสรุปได้ด้วยรหัสเทียม:
ขณะที่ไม่ได้อยู่ที่ทางออก:
ถ้าเส้นทางข้างหน้าชัดเจน:
ก้าวไปข้างหน้า
อื่น:
เลี้ยวจนกว่าเส้นทางจะชัดเจน
คอมพิวเตอร์วิทัศน์เป็นสาขาวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้เครื่องจักรสามารถตีความและทำความเข้าใจข้อมูลภาพจากทั่วโลกได้ ในวิทยาการหุ่นยนต์ คอมพิวเตอร์วิทัศน์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่องานต่างๆ เช่น การตรวจจับวัตถุ การนำทาง และการจัดการ หุ่นยนต์ที่ติดตั้งกล้องสามารถใช้อัลกอริธึมในการประมวลผลภาพ ระบุวัตถุหรืออุปสรรค และกำหนดวิธีโต้ตอบกับสิ่งเหล่านั้นหรือนำทางไปรอบๆ สิ่งเหล่านั้น
วิธีหนึ่งในการสำรวจพื้นฐานของหุ่นยนต์คือการใช้ชุดอุปกรณ์หุ่นยนต์ง่ายๆ เช่น ชุดที่ออกแบบมาเพื่อการศึกษา ชุดอุปกรณ์เหล่านี้มักมาพร้อมกับไมโครคอนโทรลเลอร์ มอเตอร์ เซ็นเซอร์ และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างหุ่นยนต์พื้นฐานได้ ผู้ใช้สามารถเรียนรู้วิธีการประกอบหุ่นยนต์ ตั้งโปรแกรมให้ทำงาน และเข้าใจหลักการของเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์
สาขาวิทยาการหุ่นยนต์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยมีความก้าวหน้าในด้านปัญญาประดิษฐ์ วัสดุศาสตร์ และการมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งนำไปสู่หุ่นยนต์ที่มีความสามารถและอเนกประสงค์มากขึ้น การพัฒนาในอนาคตอาจรวมถึงหุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการตัดสินใจขั้นสูง ความเป็นอิสระที่ดีขึ้น และความสามารถในการเรียนรู้จากสภาพแวดล้อมของพวกเขา
วิทยาการหุ่นยนต์ผสมผสานองค์ประกอบของวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครื่องจักรที่สามารถทำงานได้หลากหลาย จากชุดการศึกษาที่เรียบง่ายไปจนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรมและการแพทย์ที่ซับซ้อน หุ่นยนต์มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงชีวิตของเราในหลายๆ ด้าน เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้า ความสามารถของหุ่นยนต์จะยังคงขยายต่อไป เปิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับการใช้งาน