Robotti

Robotti ( 'pakkotyö') tarkoittaa useimmiten mekaanista laitetta tai konetta, joka osaa jollain tavoin toimia fyysisessä maailmassa. Nykyaikana työn siirtyessä tietojärjestelmiin ohjelmistoa, joka korvaa ihmisen suorittamaa työsuoritetta, kutsutaan botiksi.

Ensimmäisen kerran sana robotti esiintyi ensi-iltansa 25.1.1921 saaneessa Karel Čapekin näytelmässä R.U.R. Nykykielellä näytelmässä esiintyneitä robotteja kutsuttaisiin androideiksi niissä olleiden ihmismäisten piirteiden vuoksi.

Alkujaan tšekinkielisellä robotti-sanalla tarkoitettiin etymologian mukaisesti työläistä tai orjaa, ja tämä vaikuttaa sanan robotti merkitykseen yhä niin, että mikä tahansa automaatti ei ole robotti vaan robotilla on oltava joitakin ihmisen käskyjä tottelevia piirteitä. Esimerkiksi teollisuusrobottina käytetty nivelrobotti matkii ihmisen käsivarren rakenteita. Tiukasti käsitettynä kauko-ohjattuja laitteita ei pidä kutsua roboteiksi, mutta koska robotti-sana on osoittautunut suosituksi, on sanan merkitys laajentunut niin että robotiksi kutsuttu laite voi suorittaa monimutkaisia tehtäviä joko suoraan ihmisen käskyttämänä, osittain ihmisen käskyttämänä, ihmisen valvonnan alla tai täysin autonomisesti (tietokoneen käskyttämänä). Koska myös työn luonne nyky-yhteiskunnassa on muuttunut voidaan robotiksi kutsua myös ihmisen tekemistä korvaavia ohjelmistoja kuten sijoitusrobotit tai useassa pelissä olevat "botit".

Robottien historia

Ensimmäisen toimivan robotin rakensi Jacques de Vaucanson vuonna 1738. Hänen robottinsa pystyi soittamaan huilua; hän rakensi myös mekaanisen ankan, joka kuvausten mukaan söi jyviä ja ulosti.

Jos kauko-ohjattavat laitteet katsotaan roboteiksi, niin ensimmäisenä nykyaikaisena robottina pidetään Nikola Teslan vuonna 1898 esittelemää kauko-ohjattavaa venettä. Hän toivoi voivansa kehittää siitä aseen (nykyinen torpedo) Yhdysvaltain laivastolle. 

Varsinaisten tietokoneohjattujen robottien – nykyisten teollisuusrobottien – historia alkoi George Devolin ja Joseph F. Engelbergerin perustaessa yrityksen nimeltä Unimation 1956. Unimation toi ensimmäisenä markkinoille hydraulisen, teollisesti käyttökelpoisen tietokoneohjatun robotin 1970-luvun alussa. Strömberg (nykyään ABB) hankki tällaisen Helsingin Pitäjänmäen tehtaalle 1974. Asea Ab (nykyään ABB) kehitti 1970-luvun lopulla ensimmäisen sähköservoilla toteutetun robotin IRB6. Nokia Oyj valmisti robotteja 1980-luvulla Unimationin lisenssillä ja kehitti myös muutaman oman robotin, kuten Nokia Ns-16. Suomen Robotiikkayhdistys ry on museoinut Helsinkiin täysin kotimaisen Nokian robotin.

Suomen suurin mekaanisten robottien valmistaja on Ulvilassa toimiva Cimcorp Oy, jonka portaalirobottiratkaisut kehitettiin 1970-luvun lopulla Valcon kuvaputkitehtaaseen.

Standardit 
Kansainväliset robotiikan standardit ovat olennaisessa osassa robottien turvallisen toiminnan varmistamiseksi. Robottien standardisointiin kuuluu itse robotin ja sen toimilaitteiden ja työkalujen standardisoinnin lisäksi ohjausjärjestelmän laitteiston ja ohjelmiston standardisointi. Standardisointityön päätavoitteena ovat teollisuuden ja henkilökohtaisen hoidon robottien turvallisuusstandardit.

Robotiikan perusstandardina voidaan pitää standardia ISO 9787, joka on päivitetty vuonna 2013. Siinä käsitellään robottien ja robottilaitteiden koordinaattijärjestelmää ja liikenimikkeistöä. Tärkeä standardi on myös robotiikan sanastostandardi ISO 8373, joka on päivitetty vuonna 2012.

Robotit taiteessa

Kirjallisuus

Sana robotti tulee tšekin kielen sanasta robota, joka tarkoittaa (pakko)työtä, alun perin maaorjien taksvärkkiä. Sanaa käytettiin ensimmäisen kerran Karel Čapekin näytelmässä R.U.R.: Rossum’s Universal Robots vuonna 1920. Sanan oli sepittänyt kirjailijan veli, taiteilija Josef Čapek (1887–1945).

Čapekin robotit olivat keinotekoisia ihmisiä eli eräänlaisia androideja, mutta sana robotti on vakiintunut merkitsemään mekaanista laitetta. Termi androidi tarkoittaa ihmisen näköistä keinotekoista oliota ja kyborgi oliota, jossa on sekä orgaanisia että mekaanisia osia.

Termiä robotiikka käytti ensimmäisenä tieteiskirjailija Isaac Asimov vuonna 1942. Asimov kirjoitti paljon roboteista, ja muotoili kirjoissaan niin sanotut Robotiikan lait:
 Robotti ei saa vahingoittaa ihmistä eikä toiminnasta pidättäytymällä saattaa tätä vahingoittumaan.
 Robotin täytyy totella ihmisten sille antamia määräyksiä, paitsi silloin kun ne ovat ristiriidassa ensimmäisen pääsäännön kanssa.
 Robotin täytyy varjella omaa olemassaoloaan sikäli kuin se ei ole ristiriidassa ensimmäisen tai toisen pääsäännön kanssa.
Myöhemmin listaan lisättiin nollas laki:
 Robotti ei voi vahingoittaa ihmiskuntaa eikä antaa ihmiskunnan vahingoittua.

Keinotekoisia ihmisiä on kuviteltu jo varhain. Aristoteles mainitsee Politiikassaan ohimennen mahdollisuuden itseään ohjaavista koneista. Kalevalassa Seppo Ilmarinen takoo itselleen hopeasta ja kullasta morsiamen. Vanha juutalainen legenda kertoo Golemista, savipatsaasta, joka saadaan elämään loitsulla. Könnin kuokkamies on Suomen tunnetuimpia kansantarinoita: se kertoo mekaanisesta miehestä, jonka avulla Könnin mestarit raivasivat maata viljelyyn.

Leonardo da Vinci suunnitteli ensimmäisenä, noin vuonna 1495, humanoidin muotoisen robotin. Hän suunnitteli tarkasti mekaanisen ritarin tutkittuaan anatomiaa.

Elokuvat 

Erilaiset robotti- ja androidihahmot ovat olleet pää- tai sivuosassa lukuisissa elokuvissa jo 1900-luvun alkupuolelta lähtien. Tunnettuja robottihahmoja esiintyy esimerkiksi elokuvissa Metropolis (1927), Uhkavaatimus maalle (1951) ja Kielletty planeetta (1956) sekä Tähtien sota -elokuvasarjassa. Myöhemmin robotteja yleisemmiksi ovat tulleet erilaiset androidit ja kyborgit, kuten elokuvissa Blade Runner (1982), Terminator – tuhoaja (1984), RoboCop (1987) jatko-osineen ja A.I. – Tekoäly (2001).

Robottien käyttö teollisuuden ulkopuolella

Suurin osa roboteista on nykyään teollisuuskäytössä, mutta palvelurobotiikka ja palvelurobotit ovat kehittyvä alue. Robotit ovat nykyään tulossa esimerkiksi viihteen ja terveydenhuollon käyttöön. Esimerkkinä sosiaalisia tarpeita palveleva Aibo, Sonyn valmistama robottikoira. Robotteja kehitellään yleisesti yksityisten kuluttajien käyttöön.

Joseph Engelberger, joka kehitti teollisuusrobotin, siirtyi myöhemmin kehittämään palvelurobotteja. Hänen yrityksensä on tuottanut vihivaunu-tyyppisen ratkaisun sairaaloiden lääkkeiden ja muiden pienehköjen tavaroiden jakeluun. Teollisuuden ulkopuolelta löytyy kohteita, joissa voidaan käyttää teollisuusrobotteja. Esimerkiksi Espoossa sijaitsevan kauppakeskus Sellon palautuspullojen lajittelussa oli robotti laittamassa pulloja koreihin vuosina 2003-2010. Robotteja käytetään myös laboratorioissa näytteiden käsittelyn automaatioon, kun päivittäin käsiteltävien näytteiden määrä suuri.

Yleensä robotit suorittavat tehtäviä, jotka ovat liian yksinkertaisia, likaisia tai vaarallisia ihmiselle tai joihin ihmisen hienomotoriikka ei ole riittävän tarkkaa. Sovelluksia ovat muun muassa lattioiden siivous (siivousrobotti), nurmikonleikkuu, myrkkyjen siivous, vedenalainen ja avaruudessa tapahtuva tutkimus, kirurgia, kaivostoiminta, etsintä ja pelastus, räjähteiden paikannus sekä sotilaalliset sovellutukset.

Kotitalouksiin on kehitetty muun muassa imurointi- ja ruohonleikkuurobotteja. Robotti-imurit ovat automaattisia, langattomia imureita, joissa on älykäs puhdistusjärjestelmä. Ensimmäinen robotti-imurien valmistaja oli Electrolux. Nykyään yksi menestyneimmistä valmistajista on iRobot.

Google aloitti salassa vuonna 2009 itseohjautuvien autojen kehitysprojektin, Google driverless car. Googlen itseohjautuvien autojen testikäyttö on sallittu jo neljässä Yhdysvaltain osavaltiossa.

Robottien käyttöönotto terveydenhuollossa on välttämätöntä haastavien ja toisinaan terveydelle vaarallisten työskentely-ympäristöjen vuoksi.

Robottikilpailut

Ulkomailla 

DARPA Grand Challenge -kilpailussa oikeankokoiset robottiautot ajavat aavikkorallia.

The Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI) järjestää kansainvälisiä kilpailuita, joissa opiskelijaryhmät kisaavat miehittämättömien maa-, ilma- ja vesiajoneuvojen kehittämisessä.

Robocup-jalkapallokilpailussa on autonomisten robottien sarjat ihmisen kokoisista aina nyrkinkokoiseen.

Eurobot on myös autonomisten robottien kilpailu, jossa pienet 30x30x30cm kokoiset robotit pelaavat "pallopelejä" vuosittain vaihtuvilla säännöillä 210x300cm kokoisella pelikentällä. Yleensä ottelussa on kaksi robottia vastakkain,  erien kestäessä yleensä puolitoista minuuttia. Suomesta kilpailuun 2006 osallistui Tampereen teknillisen yliopiston Roboteam, Teknillisen Korkeakoulun Mekatroniikan kurssi ja Arcadan joukkue Paavo Robotics. Vuonna 2007 aiheena oli mielenkiintoinen: roskienkeruu . Tällöin Tampereen Roboteam-joukkue selvisi finaalien kuudenneksi.

European Land-Robot Trial (ELROB) -kisoissa esitellään eurooppalaisen miehittämättömien yksiköiden tutkimuksen nykytilaa. Tavoitteena on, että esiteltävät robotit ovat toteutuskelpoisia lyhyelläkin aikavälillä. Kisa järjestetään vuorovuosin siviili- ja sotilaskäyttöön suunnitelluille roboteille. Kilpailussa on useita lohkoja sekä ohjattaville että autonomisille maa- ja lentoyksiköille, urbaanissa ja ei-urbaanissa ympäristössä toimiville roboteille. Siviilikilpailuun osallistui Suomesta vuonna 2007 joukkue Oulun yliopiston sähkö- ja tietotekniikan osastossa toimivasta älykkäiden järjestelmien tutkimusryhmän robottitiimistä.

Suomessa 

Suomessa järjestettiin Tampereen teknillisessä korkeakoulussa 1983 mikrohiirten () Euroopan-mestaruuskilpailu. Kilpailu järjestettiin tavallisesti Euromicro-konferenssin yhteydessä, mutta Israelin sotatoimet Libanonissa peruuttivat Haifaan suunnitellun konferenssin, minkä takia kilpailu järjestettiin Tampereella. Aiemmin Suomessa oli järjestetty karsintakilpailuja vastaavaan kilpailuun osallistumiseksi. Kilpailussa mikrohiiri lähti 16x16 sokkelon nurkasta ja sen piti löytää reitti keskustaan. Opeteltuaan reitin hiiren piti ajaa se mahdollisimman nopeasti.

Suomen Robottiyhdistys järjesti 15. heinäkuuta 2006 SM2006 OFF-Road -robottiautokilpailut Jämillä. Robottien tarkoituksena oli kiertää rata, joka kulkee tiellä ja maastossa mahdollisimman nopeasti, ilman kauko-ohjausta. Radan tekee tuomari maastoon kymmenen minuuttia ennen kilpailun alkua. Rata merkitään neljällä puukepillä. Pituus on 200 metrin radan. Maastossa on puita, pensaita, kiviä ja jyrkkiä nousuja. Yksi robottiauto selvityi tehtävästä. Robottiautoilla on hyvin vähän vaatimuksia: niiden pitää mahtua kuutiometrin kokoiseen laatikkoon.

Vuoden 2007 OFF-ROAD-robottikilpailut pidettiin Jämillä 14. heinäkuuta 2007. Säännöt olivat lähes samat kuin edellisenä vuonna. 

Suomen Robotityhdistys järjesti Off-road robottikilpailut Tampereella 29. syyskuuta 2007, Jämillä 14. heinäkuuta 2008, 10. heinäkuuta 2009 ja 10. heinäkuuta 2010.

Robotiikan tieteellinen tutkimus 
Merkittävä robotiikan nykyajan tutkimushaara on ihmisen ja robotin vuorovaikutus, jossa ihmisen kanssa vuorovaikuttajina ovat sosiaaliset robotit. Sosiaalisia robotteja on sovellettu esimerkiksi terveydenhuollossa, vanhustenhoidossa, ja opetuksessa.

Robotiikan tutkimusta julkaistaan monessa tieteellisessä konferenssissa. Esimerkkejä ovat:

 "International Conference on Human-Robot Interaction" (HRI), järjestäjä ACM/IEEE, tutkii ihmisen ja robottien vuorovaikutusta 
 "International Conference on Intelligent Robots and Systems" (IROS), järjestäjä IEEE/RSJ, tutkii älykkäitä robotteja ja koneita 
 "International Conference on Robotics and Automation" (ICRA), järjestäjä IEEE, tutkii robottien automatisaatiota 
 "International Symposium on Robot and Human Interactive Communcation" (RO-MAN), järjestäjä IEEE, tutkii vuorovaikutteista kommunikaatiota ihmisten ja robottien välillä

Robotiikan opiskelu 

Suomessa robotiikkaa voi opiskella esimerkiksi näissä paikoissa: 
 Oulun yliopisto 
 Aalto-yliopisto
 Jyväskylän yliopisto
 Teuvan aikuiskoulutuskeskus 
 Tampereen yliopisto

Luettelo roboteista 
 ASIMO – Hondan rakentama 1,3 metriä korkea robotti
 Mörri – Oulun yliopiston Älykkäiden järjestelmien tutkimusryhmän rakentama ulkorobotiikan tutkimukseen kehitetty robotti
 Robonautti – NASAn toteuttama ihmisenkaltaisen robotin kehitysprojekti
 Robosaurus – 12 metriä korkea ja 30 tonnia painava viihderobotti
 Lego Mindstorms – Legoista rakennettavia lelurobotteja

Katso myös 
 Lypsyrobotti – kone, joka lypsää lehmiä automaattisesti
 Leikkausrobotti
 Mekatroniikka
 Palvelurobotti
 Seksirobotti

Lähteet

Aiheesta muualla 

 Toni Alho, Pekka Neittaanmäki, Pasi Hänninen ja Olli Tammilehto: Palvelurobotiikka, Jyväskylän yliopisto, Informaatioteknologian tiedekunnan julkaisuja No. 50/2018 (pdf)
 Toni Alho, Pekka Neittaanmäki, Pasi Hänninen ja Olli Tammilehto: Humanoidirobotti Pepper - mahdollisuuksia ja haasteita, Jyväskylän yliopisto, Informaatioteknologian tiedekunnan julkaisuja No. 61/2018 (pdf)
 Robotics  – Open Directory Project 
Tutkimustyö
 International Foundation of Robotics Research (IFRR) 
 International Journal of Robotics Research (IJRR)  
 Robotics and Automation Society (RAS) – IEEE 
 Robotics Division  – NASA 
 Robotics  – Oulun yliopisto 
 Automaatio- ja systeemitekniikan laitos – Aalto-yliopisto

Opetus
 Robotics Certification – George Brown College 
 Field and Space Robotics  – MIT 
 Robotics Training – CMU 
 Automaatio- ja systeemitekniikan laitos – Aalto-yliopisto
 Jyväskylän avoin yliopisto - Jyväskylän yliopisto

 
Seulonnan keskeiset artikkelit