Robotiikka 101 Robotiikka tarkoittaa koneiden rakentamista, jotka pystyvät aistimaan, päättämään ja toimimaan fyysisessä maailmassa epävarmuuden keskellä. Laajasti käytetty standardikehys (ISO 8373) kuvaa robottia ohjelmoituna, toimivana mekanismina, jolla on tietty autonomia ja joka liikkuu ympäristössään suorittaakseen tarkoitetut tehtävät. Kuvittele robotti silmukkana, joka juoksee tuhansia kertoja minuutissa: Se alkaa aistimisesta. Kamerat, LiDAR, tutka, IMU:t, enkooderit – jokainen tarjoaa osittaisen, meluisan näkymän maailmaan ja robotin omaan kehoon. Robotti tekee sitten tila-arvion, joka on hienostunut tapa sanoa: "Äänekkäiden mittausten perusteella, missä olen, kuinka nopeasti liikun, ja kuinka epävarma olen siitä?" Ilman arviointia jokainen alavirran päätös rakentuu hiekalle. Kun robotilla on käyttökelpoinen arvio, se tekee havaintoa: havaitsemalla esineitä, vapaata tilaa, esteitä ja joskus semanttisia nimikkeitä ("tämä on lava", "tämä on ihminen", "tämä on ovi"). Havaitseminen on se, missä moderni koneoppiminen auttaa paljon, mutta myös robotiikkaa rangaistaan reunatapauksilla: heijastavilla pinnoilla, pölyllä, sateella, liikkeen epäselvyydellä, oudoilla geometrioilla. Sitten tulee suunnittelu. Suunnittelu on tyypillisesti kerroksittain: ➤ Korkean tason suunnittelija päättää, mitä tehdä seuraavaksi (mennä käytävälle 7, valita kohde A, palata asemalle) ➤ Liikesuunnittelija päättää, miten liikkua ilman törmäyksiä ja fyysisten rajoitteiden puitteissa ➤ Lentoratageneraattori tasoittaa liikkeen niin, että se on oikeasti ajettava (ei mahdottomia kiihdytyksiä tai nykäisyjä) Ohjaus muuntaa tämän suunnitelman motorisiksi käskyiksi. Tämä on se osa, jota monet aliarvioivat: robotti ei "liiku pisteeseen", vaan sen täytyy jatkuvasti korjata itseään samalla kun maailma työntää takaisin (pyörän liukuminen, kuorman siirtymät, kitkan muutokset, nivelet kuumenevat). Kaiken alla on laitteiston todellisuus: mekaniikka, toimilaitteet, teho ja lämpörajat. Robotti, jolla on erinomainen ohjelmisto mutta heikko toimintakyky tai heikko tunnistus, muuttuu nopeasti epäluotettavaksi. Nykyaikaiset robotit harvoin ovat yksi ohjelmistojen yhtenäinen kokonaisuus. Ne ovat järjestelmiä, jotka koostuvat moduuleista, jotka julkaisevat ja tilaavat datavirtoja. Tämä on yksi syy siihen, miksi ROS 2:ta käytetään laajasti järjestelmäkehyksenä: se kannustaa "solmujen kaavioon", jossa viestit vaihdetaan aiheiden yli, ja viestintä on säädettävissä QoS-asetuksilla.