فن‌آوری روبوتیک

روبوت‌ها شکل نهایی کامپیوترها هستند. مانند سنگ و آهن که هر یک عصری از تاریخ بشر را به خود اختصاص دادند روبوت‌ها نیز به قدری توانایی در زمینه‌های متنوع دارند که می‌توانند عصر جدیدی را پدید آورند. ما هم‌اکنون در آستانه‌ی این عصر، عصر روبوتیک، قرار داریم.
کامپیوتر با داشتن سه چیز به روبوت تبدیل می‌شود: حس‌گرها، که اطلاعات را از محیط پیرامون دریافت می‌کنند؛ ریزپردازنده‌ها، که آن اطلاعات را به صورت‌های جدید تبدیل می‌کنند؛ و محرک‌ها، که انرژی لازم برای تغییر دادن محیط پیرامون را کنترل می‌کنند. امروزه مهندسان طراح کامپیوتر پیش‌رفت‌های روزافزونی در طراحی و ساخت این سه بخش به دست آورده‌اند. آن‌ها تاکنون انواع بسیاری از محرک‌ها و حس‌گرهای میکروالکترونی را طراحی کرده‌اند و به تولید انبوه رسانده‌اند. در کنار این تحولات، توانایی‌های ریزپردازنده‌ها نیز به سرعت چند برابر شده است.
در چند دهه‌ی گذشته، سرعت پردازنده‌ها چندین برابر شده است، اندازه‌ی حافظه‌ی تراشه‌ها بسیار بیش‌تر شده است، و پهنای مسیر داده‌ها، که سیگنال‌ها را در مدارها هدایت می‌کنند چند برابر افزایش یافته است. در حال حاضر بسیاری از مردم دارای کامپیوترهایی شخصی هستند که می‌توانند چندین میلیون عملیات محاسباتی را در یک ثانیه انجام دهند، و این در حالی است که سرعت کار اَبَرکامپیوترها هزاران برابر بیش از این است.
این دستاوردها ناشی از به‌کارگیری ریزمدارهای الکترو.نیکی در این ماشین‌هاست. در این مدارها علامت‌ها فاصله‌ی زیادی را طی نمی‌کنند و به‌علاوه با سرعت نور حرکت می‌کنند. مدت انتقال سیگنال‌ها واقعاً کوتاه است. یک شبکه از مدارهای الکترونیکی، هنگامی به یک کامپیوتر تبدیل می‌شود که طوری طراحی شود که حالت آن، یا حاصل فعالیت‌ها و پاسخ‌های اجزای آن، نمایانگر اطلاعاتی مفید باشد و آن‌ها را ذخیره کند. برای مثال، حالت آشکارساز الکترونیکی داخل دوربین تلویزیونی، مبتنی بر شبکه‌ای متشکل از ردیف‌ها و ستون‌هایی از خازن‌هاست. این‌ها به گونه‌ای آرایش یافته‌اند که بتوانند تصویر تشکیل شده توسط عدسی را بگیرند. هنگامی که نور بر مجموعه یا موزاییک خازن‌ها برخورد می‌کند، مقدار باری که در هر خازن ذخیره می‌شود نمایانگر روشنی تصویر در آن نقطه است.
مدارهای کامپیوتری، نقش‌های ذخیره شده را پردازش نیز می‌کنند. تغییرات سریعی که آن‌ها در نقش‌های الکترونیکی به وجود می‌آورند (با آهنگ چندین میلیون یا حتی چندین میلیارد بار در ثانیه) متناظر با تغییرات معنی‌دار در اطلاعاتی است که این نقش‌ها در بر دارند و نمایانگر آن هستند. برای مثال، نقش‌های الکترونیکی دو عدد مختلف ممکن است در مدارهای کامپیوتر برهم‌کنش کنند و نقش تازه‌ای پدید آید که نمایانگر مجموع آن دو عدد است.
اما امروزه کامپیوترها فقط برای انجام محاسبات ریاضی به کار برده نمی‌شوند. نقش‌های الکترونیکی درونی آن‌ها ممکن است به همان گونه که در مورد عددها گفته شد نمایانگر حرف‌ها یا کلمه‌های نوشته شده، اصواتِ کلمه‌های بیان شده، آهنگ‌های موسیقی، صحنه‌های نمایشی خیالی، یا حتی پرده‌های متوالی نقاشی متحرک (انیمیشن) باشند. این نقش‌ها ممکن است نمایانگر تصویرهای گرفته شده توسط دوربین‌های تلویزیونی بر روی پایه‌های روبوتی، یا کاتالوگی از مدل‌های سه بعدی اجزای نوعی ماشین باشند.
متناظر با هر یک از این مثال‌ها، کامپیوترها می‌توانند نقش‌های جدیدی را پردازش کنند که نمایشگر ترجمه‌ی کلمه‌هایی توشته شده به زبانی دیگر، املا و معنی درست کلمه‌های بیان شده، ریتم‌ها و هارمونی‌هایی برای همراهی با آهنگ، صحنه‌های خیالی جدید، یا نقاشی‌های متحرک جدید از زوایای دید مختلف باشند. کامپیوترها می‌توانند موقعیت و محل امن برای حرکت دادن روبوت به سوی آن، یا مدلی سه بعدی از قطعه‌ی جدیدی ساخته شده از اجزایی جدید را نشان دهند.
کامپیوترهای معمولی، نشانه‌ها (سمبل‌ها)، از جمله کلمه‌ها، موسیقی، یا قطعات کارخانه را به اصطلاح با سرعت برق پردازش می‌کنند. موج تازه‌ای که در راه پیش‌رفت سه زمینه‌ی تکنولوژیکی پدید آمده است این امکان را برای کامپیوترها فراهم آورده است تا بتوانند مستقیماً کلمه‌ها را بخوانند، موسیقی را بشنوند، و اشیا را ببینند. این سه تکنولوژی عبارتند از میکروالکترونیک، ریزتولید، و طراحی به کمک کامپیوتر.
تکنولوژی اول امکان داده است تا بتوان میلیون‌ها مدار الکترونیکی را بر روی قطعاتی به مساحت یک سانتیمتر مربع یا کم‌تر (به نام ویفر) از جنس مواد نیمه رسانا حک کرد. تکنولوژی دوم، امکان تولید ارزان و دقیق این قطعات را به و جود آورده است. و سومین تکنولوژی، به گروه‌های طراح و سازنده کمک می‌کند تا دو تکنولوژی اول را در تصور آورند و به چشم ببینند و اداره کنند. این سه تکنولوژی، در ترکیب با یک‌دیگر، یک حلقه‌ی بازخور را تشکیل می‌دهند (حلقه‌ای از عملیات که خروجی آن بر ورودی آن مؤثر است): هر نسل جدیدی از تراشه‌ها با توانایی‌های پیش‌رفته‌تری که دارند کامپیوترها را به عنوان ابزارهای طراحی و تولید توانمندتر می‌کنند. این کامپیوترها به نوبه‌ی خود منجر به طراحی و تولید نسل بعدی تراشه‌ها می‌شوند، و این حلقه‌ی بازخور پیش‌رفت، هم‌چنان ادامه می‌یابد.
عضلات ما با تبدیل انرژی شیمیایی به حرکت، کار انجام می‌دهند. اگر این حرکت مفید است فقط به این دلیل است که دستگاه عصبی ما دقیقاً انقباض‌ها را کنترل می‌کند. محرک‌های روبوت، عضلات آن هستند. آن‌ها تحت کنترل کامپیوتر، انرژی به کار می‌برند. محرک‌های روبوتی معمولاً برای تقلید کردن انقباض‌های عضلات زیستمند طراحی نمی‌شوند، گرچه در این میان استثناهایی نیز دیده می‌شوند. بعضی از ترکیبات نیکل و تیتانیوم، که آن‌ها را آلیاژهای حافظه‌دار می‌نامند، به گونه‌ای جالب رفتار می‌کنند. اگر قطعه‌ای از این نوع ماده را در گرما شکل دهند، و سپس شکل آن‌ها را در هم بکوبند، با گرمایش مجدد، قطعه شکل اولیه‌اش را باز می‌یابد. این بازیابی شکل اولیه می‌تواند به صورت انقباض باشد. شرکت تولیدی ژاپنی هیتاچی، از این پدیده استفاده کرده و این آلیاژها را برای به حرکت درآوردن انگشت‌های یک روبوت سه انگشتی به کار برده است.
اما حرکت کنترل شده توسط کامپیوتر، غالباً بر اساس استفاده از موتورهای الکتریکی و الکترومغناطیسی انجام می‌شود. مسأله این‌جاست که بازده توزیع توان در اسباب‌های محرک الکتروموتوری قابل قیاس با عضلات زیستمند نیست. روبوت‌ها توان یا قدرت خود را از منابع مجزایی به صورت چند موتور می‌گیرند. کابل‌های محرک، توان لازم برای وارد آوردن نیرو یا انجام حرکت را از محل قرار گرفتن موتورها به بخش‌های دیگر روبوت منتقل می‌کنند. اما این کابل‌ها غالباً کافی نیستند و علاوه بر آن‌ها، استفاده از خطوط هوا و روغن برای تولید فشار باد (مدار پنوماتیک) و روغن (مدار هیدرولیک) نیز ضروری است.
بازوهای روبوتیِ مجهز به محرک‌هایی برای تولید حرکت و کنترل ابزارها، متداول‌ترین شکل روبوت‌های مورد استفاده در کارخانه‌ها هستند. این بازوها مواد و قطعاتی را بلند و جا به جا می‌کنند که از لوله‌های آزمایشِ ظریف تا لاستیک‌های سنگین کامیون را در بر می‌گیرند. به این بازوها می‌توان انواع ابزارها را وصل کرد، از جمله سنگ سنباده، مشعل جوشکاری، و پیستوله‌ی رنگ‌پاشی.
یکی دیگر از جنبه‌های کاربردی مهم حرکت، پیش‌رَوی یا به طور کلی حرکت انتقالی کل روبوت به جلو و عقب و به جوانب است. روبوت‌های متحرک یا سیار بر این اساس ساخته می‌شوند. برخلاف بازوهای روبوتی ثابت، روبوت‌های سیار می‌توانند برای انجام دادن کار به هر سو حرکت کنند، البته این روبوت‌ها هنوز به اندازه‌ی روبوت‌های ثابت در کارخانه‌ها متداول نیستند. برای مثال، روبوت‌های خودروِ تحویل دهنده‌ی جنس، در کارخانه‌ها و انبارها و اداره‌ها برای جا به جا کردن مواد و کالاها به کار برده می‌شوند. برای بازرسی و نگهداری پایه‌های دستگاه‌های حفاری نفت در زیر دریا نیز از روبوت‌های سیار استفاده می‌شود.
بسیاری از اسباب‌های سیاری که آن‌ها را روبوت می‌نامند درواقع به جای آن که توسط پردازنده‌های الکتریکی خودشان کنترل شوند، توسط انسان‌هایی که در پشت صحنه‌اند کنترل می‌شوند. چنین اسباب‌هایی که غالباً در مراکز تفریحی و نمایشگاه‌ها دیده می‌شوند، در حقیقت تله اپراتور (عمل کننده با کنترل از راه دور) هستند. با وجود این، تله اپراتورها، علاوه بر جاذبه‌ی سرگرم کننده‌ای که برای تماشاچیان دارند، کاربردهای عملی مهمی نیز دارند. با تجهیز این روبوت‌ها به چراغ‌های پرقدرت، دوربین‌های تلویزیونی، و بازوهای گیره‌دار، از آن‌ها در عملیات اکتشاف، نجات، و جمع‌آوری استفاده می‌شود. برخی از تله اپراتورها در کارهای خطرناک مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله در خنثی کردن بمب و جا به جا کردن مواد رادیواکتیو در حالی که کنترل کننده‌ی آن‌ها در فاصله‌ای دور نظاره‌گر آن‌هاست.
اما محرک‌های روبوتی چیزی بیش‌تر از جانشین‌هایی برای عضلات زیستمندند. تحت کنترل کامپیوتر، این‌ها می‌توانند کارهایی را انجام دهند که بسیار فراتر از انجام حرکت‌های فیزیکی است. برای مثال، روبوت می‌تواند تابش الکترومغناطیسی تولید نماید و از آن برای تغییر دادن محیط پیرامونش استفاده کند. اجاق‌های الکترونیکی میکروویو، که در آن‌ها ریزپردازنده‌ها برنامه‌های پخت غذا را به امواج بسیار کوتاه (میکروموج یا میکروویو) می‌دهند تا آن‌ها غذا را گرم کنند و بپزند، در واقع روبوت‌هایی ابتدایی‌اند، به ویژه اگر بتوانند دمای غذای در حال پختن را احساس کنند .
انرژی در طول موج‌های کوچک‌تر، مثل تابش فرابنفش، نور مرئی، یا نور فروسرخ، غالباً توسط لیزر تولید می‌شود. بعضی از روبوت‌های کارخانه‌ای با استفاده از لیزر، سوراخ‌های میکروسکوپی در کاغذ ایجاد می‌کنند. بعضی دیگر به وسیله‌ی برشکاری با لیزر، طرح‌های پیچیده‌ای را با دقت و ظرافت بر روی فلزات محکمی مثل تیتانیوم ایجاد می‌کنند.
پردازش اطلاعات در روبوت، فرایندی الکترونیکی است. حس‌گرهای آن، شرایط محیط، مثل نور، گرما، یا صدا را به سیگنال‌هایی الکترونیکی تبدیل می‌کنند که مدارهای درونی آن، آن‌ها را پردازش می‌کنند. روبوت با استفاده از حس‌گرها و پردازنده‌ها می‌تواند ببیند، بشنود، بو کند، لمس کند، و مزه‌ها را تشخیص دهد.
برای روبوت‌ها نیز مانند مخلوقات زیستمند، ادراک حسی مستلزم وجود سه عنصر اساسی است: برانگیزنده (یا تحریک کننده)، پذیرنده یا گیرنده، و مبدل. برانگیزنده‌ی دیدن و شنیدن، به ترتیب نور و صوت است. برانگیزنده‌های حس‌های چشایی و بویایی، خواص شیمیایی‌اند، و خواص فیزیکی و مکانیکی حس لامسه را برمی‌انگیزند. پذیرنده‌های انگیزنده، چشم‌هایی هستند که نور را دریافت می‌کنند، گوش‌هایی هستند که صوت را دریافت می‌کنند، بینی‌هایی هستند که بو را دریافت می‌کنند، و زبان‌هایی هستند که مزه را دریافت می‌کنند. حس لامسه در پذیرنده‌های پوستی ایجاد می‌شود.
در شبکه‌ی چشم، ماده‌ای شیمیایی به نام ارغوان شبکیه (رنگ دانه‌ی قرمز مایل به بنفشی که در قطعه‌ی خارجی یاخته‌های میله‌ای شکل شبکیه یافت می‌شود) نقش مبدل را به عهده دارد. در این ماده، انرژی نوری سبب تغییرات شیمیایی می‌شود. در غشای قاعده‌ای گوش، یاخته‌های مویین، کار مبدل را انجام می‌دهند. این یاخته‌ها می‌توانند انرژی صوتی را، که سبب حرکت آن‌ها می‌شود، به تکانه‌هایی عصبی تبدیل کنند که امواج الکتروشیمیایی تولید می‌کنند.
حواس روبوتی از نمونه‌های زیستی نسخه برداری شده‌اند. مهندسان به آسانی می‌توانند دوربین‌های تلویزیونی الکترونیکی، یا حالت جامد، را به پردازنده‌های سیلیسیومی وصل کنند به طوری که حافظه‌ی کامپیوتر بتواند تصویرها را ذخیره کند. در رهیافتی متفاوت، اما نزدیک‌تر به نمونه‌های زیستمند، یکی از پژوهشگران انستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا شبکه‌ای سیلیسیومی طراحی کرد که می‌تواند تصویرها را بر روی سطح خود تبدیل و پردازش کند.
گوش‌های روبوتی را به سادگی می‌توان همان میکروفون‌های معمولی دانست. برای مثال، یک شرکت کانادایی سازنده‌ی روبوت، از میکروفون برای تبدیل صوت به فرمان‌های کنترل کننده‌ی بازوی روبوتی استفاده می‌کند. در مراکز پرورشی و توان‌بخشی کانادا، این اسباب‌ها را بر روی معلولان آزمودند. آن‌چه شبکه‌ی سیلیسیومی می‌تواند در مورد تصاویر انجام دهد طرح‌های جدید گوش‌های روبوتی می‌توانند در مورد صوت انجام دهند. این‌ها احساس کردن و پردازش را با هم انجام می‌دهند. یکی از حس‌گرها از این نوع، میکروفونی دیجیتال است که توسط یکی از سازندگان امریکایی طراحی شد.
مهندسان با قرار دادن کلیدها و کنترل‌هایی در «پوست»های مصنوعی انعطاف‌پذیر، انواع فراوانی از حس‌گرهای لامسه برای روبوت‌ها ابداع می‌کنند. آن‌ها حتی استفاده از الیاف نوری را به آزمایش گذاشتند. حساسیت یا چگالی نقاط احساس کننده در حس‌گرهای نوری لامسه، قابل مقایسه با حساسیت سر انگشتان انسان است. این حس‌گرها می‌توانند مؤلفه‌های عمودی (در مقابل سطح) و برشی (در امتداد سطح) نیرو را در هر نقطه‌ی احساس کننده آشکار سازند، و مطابق با سطحی که لمس می‌کنند خم و راست شوند.
حس‌گرهای نوری لامسه، از طریق آشکارسازی تغییرات بازتاب نور در نوک یک رشته‌ی نوری، بر اثر تغییر شکل این نوک توسط نیروی وارد بر سطح، کار می‌کنند. مهندسان برای کاهش دادن تعداد فرمان‌های انسانی لازم برای گرفتن یک جسم، حس‌گرهای نوری لامسه را به دست روبوتیِ کنترل شونده با صدا افزودند. این دست روبوتی به نام RTK SCARA، توسط شرکتی به نام یونیورسال ماشینز ساخته شد.
حواس بویایی و چشایی، از نوع احساس شیمیایی یا شیمی پذیرش هستند. یکی از نمونه‌های شیمی پذیرنده‌ی روبوتی متشکل از دو قسمت است: عنصر بازشناسی، که ممکن است یک ماده‌ی شیمیایی، پادتن (آنتی کور)، آنزیم، یا حتی یاخته‌ی زنده باشد، که کار آشکارسازی را انجام می‌دهد؛ و مبدل، که واکنش انجام شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
بر خلاف انسان‌ها، روبوت‌ها می‌توانند پادتن‌های تولید شده در واکنش نسبت به بیماری‌ها، مواد سمی موجود در محیط، یا آلاینده‌های موجود در فرایندهای صنعتی را آشکار سازند. نوعی سیستم روبوتی ساخته شده است که گرمای فلفل قرمز تند را بر اساس مقدار کاپسانتین (نوعی رنگ‌دانه) موجود در آن، اندازه می‌گیرد.
حواس روبوتی دیگر نیز می‌توانند توانایی‌هایی بیش‌تر از حواس انسان نشان دهند. مهندسان می‌توانند چشمانی روبوتی طراحی کنند که تابش‌های فراتر از طیف مرئی را در گستره‌های فرابنفش و فروسرخ ببینند. گوش‌های روبوتی می‌توانند فراصوت را بشنوند. روبوت‌ها می‌توانند مانند خفاش‌ها جیرجیر کنند تا راه خود را بیابند یا موانع سر راه خود در داخل ساختمان‌ها را آشکار سازند. روبوت‌ها می‌توانند میدان‌های مغناطیسی را احساس کنند. آن‌ها می‌توانند بدون تماس فیزیکی، با استفاده از تغییرات ظرفیت خازنی، جریان‌های سرگردان (یا فوکو)، لیزرها، فراصوت، یا اشعه‌ی ایکس، اجسام را لمس کنند. امروزه از حس‌گرهای لامپ برای کنترل ماشین‌آلات بسته‌بندی مواد غذایی بدون تماس داشتن با آن‌ها، استفاده می‌شود.
در روبوت‌های پیش‌رفته، برای تولید سیگنال‌هایی که محرک‌ها را کنترل و پاسخ‌های محرک‌های متعدد را هماهنگ کنند، قدرت محاسبه ضروری است. کامپیوتر می‌تواند محرک ساده‌ای مثل چنگک روبوتی را با فرمان‌های هیچ – یا – همه‌چیز مانند «خاموش/روشن» یا «باز/بسته»، کنترل کند. برای مثال، چنگک ممکن است از کاملاً باز به کاملاً بسته تغییر حالت دهد، در حالی که فنرها نیروی چنگ زدن و در دست گرفتن جسم را کنترل می‌کنند. ریزپردازنده‌ی اجاق الکتریکی میکروموج، آن را روشن می‌کند، تا رسیدن سیگنال (علامت) درست از ساعت یا خبردهنده‌ی دما صبر می‌کند، و سپس اجاق را خاموش می‌کند.
بیش‌تر کاربردهای کارخانه‌ای روبوت‌ها بسیار پیچیده‌تر از پختن غذا در اجاق الکتریکی‌اند، اگرچه روبوت‌های کارخانه‌ای را نیز گاهی می‌توان با برنامه‌ای از فرمان‌های هیچ – یا – همه‌چیز کنترل کرد. مثال کلاسیک این حالت، روبوت بردار – بگذار است که برای برداشتن و جا به جا کردن اجسام برنامه‌ریزی می‌شود. چنان روبوتی ممکن است دارای این برنامه باشد: 1. بازو پایین 2. چنگک بسته 3. بازو بالا 4. چرخش پادساعت‌گرد مچ 5. بازو پایین 6. چنگک باز 7. بازو بالا 8. چرخش ساعتگرد مچ 9. تکرار
اگر خود را به صورت روبوتی نصور کنید و این دستورها را انجام دهید خواهید دید که این دستورها شما را هدایت می‌کنند تا جسمی را از جایی بردارید و در جایی دیگر بگذارید. محرک‌های پیش‌رفته به چیزی بیش‌تر از فرمان‌های هیچ – یا – همه‌چیز نیاز دارند. به این محرک‌ها، برای این که به درستی کنترل شوند، باید فرمان‌های خاصی برای فاصله، شتاب، و زمان‌بندی داده شود. این محرک‌ها برای محاسبه و تولید جریان ثابتی از سیگنال‌های کنترل، استفاده‌ی زیادی از ریزپردازنده‌ها می‌کنند. روبوت‌هایی که چندین محرک دارند که به طور هم‌زمان کار می‌کنند، قادرند (بر روی یک، دو، یا تا شش پا) راه بروند، تخته مدارها را مونتاژ کنند، و حتی پشم گوسفندها را بچینند.
«دکستروز هَند» (به معنی دست چالاک)، که در دانشگاه یوتا و انستیتو تکنولوژی ماساچوست (ام آی تی) ابداع شد مثال برجسته‌ای از کنترل پیچیده‌ی کارکرد روبوت است. این دست مصنوعی شانزده مفصل دارد که هر کدام به کمک دو تاندون (زردپی) با سی و دو حس‌گر کشش حرکت می‌کند. علاوه بر این، کدگذاری‌هایی دارد که شانزده موقعیت ممکن در هر مفصل را آشکار می‌سازند. توان محاسباتی مورد استفاده‌ی این دست برای انجام کارهای عادی کافی است. طرح پیش‌رفته‌ی دیگری که شرکت صنعتی ژاپنی ماتسوشیتا الکتریک ابداع کرد روبوتی دوبازویی است که می‌تواند خیاطی کند. هر بازوی ماشین سه محور حرکت دارد، و برای کنترل کردن کارهای سیستم، از چهل ریزپردازنده استفاده می‌شود.
حتی در روبوت‌های ساده، استفاده‌ی مؤثر از حس‌گرها به معنی کنترل‌های بیش‌تر است. هم‌چون عضله‌های زیستمند، محرک‌های روبوتی نیز می‌توانند چشم‌ها و گوش‌ها و سر را بگردانند و عدسی چشم را کانونی کنند. کمی «عضله» بر روی یک حس‌گر می‌تواند تأثیر بزرگی داشته باشد. برای مثال، رایمر لنز، دانشمند آلمانی در دانشگاه مونیخ، دوربینی رنگی ابداع کرد که با استفاده از شبکیه‌ی الکترونیکی تصویرهای دقیقی تولید می‌کند. دوربین این کار را با حرکت دادن شبکیه به بالا و پایین با نموهای خیلی کوچک، و سپس ترکیب کردن مجموعه‌ی تصویرها انجام می‌دهد.
حس‌گرهای پیش‌رفته مقادیر عظیمی داده کسب می‌کنند. دوربین تلویزیونی معمولی به سادگی می‌تواند تصویری مرکب از پانصد ردیف و پانصد ستون عنصرهای تصویری، یا پیکسل، را که هر ثانیه سی بار تجدید می‌شوند، بخواند. برای دوربین رنگی، هر یک از این دویست و پنجاه هزار سلول تصویر، می‌توانند به ازای هر یک از سه رنگ اصلی هشت بیت، یا یک بایت، اطلاعات در بر داشته باشند. درنتیجه، چنان دوربینی در هر ثانیه بیش‌تر از بیست میلیون بایت اطلاعات کسب می‌کند، این تعداد بایت، یا واحدهای کامپیوتری اطلاعات، معادل کاراکترهای کامپیوتری سی کتاب نسبتاً بزرگ است. کسب داده‌های احساسی آسان است، اما داده‌ها الزاماً اطلاعات نیستند. مسأله‌ی اصلی در توان محاسباتی روبوتی، گرفتن جریان خام داده‌ها از حس‌گرها و تبدیل کردن آن‌ها به اطلاعات قابل استفاده است. به طور خلاصه، در مرحله‌ی پردازش، احساس روبوت باید به ادراک تبدیل شود. در ساده‌ترین صورت‌های ادراک، به ندرت از محاسبه استفاده می‌شود. عالی‌ترین صورت‌های ادراک، به مقادیر عظیمی توان پردازش نیاز دارند، و شاید تا زمانی که مهندسان راه‌های کاملاً نوینی برای کار کردن کامپیوترها اختراع نکرده‌اند این توان قابل حصول نباشد.
در بسیاری از روبوت‌های در حال کار، پردازش احساسی به نحو مؤثری انجام می‌شود. سیستم‌های روبوتی بینایی و لامسه به تعیین موقعیت قطعه کارها، به بازرسی قطعات تمام شده، و به کنترل حرکت‌های روبوتی کمک می‌کنند. روش‌های آشکارسازی، طبقه‌بندی، و بازشناسی الگو امروزه در عمل به کار برده می‌شوند. در ایجاد مراحل عالی‌تر ادراک، یعنی طبقه‌بندی و شناخت ادراکی، به رغم پژوهش‌های فراوان، هنوز پیش‌رفت زیادی حاصل نشده است. مهندسان هنوز سیستم‌هایی برای شناختن تصویرهایی که حاوی چندین جسم هستند، ارائه نکرده‌اند. در صحنه‌های تصویرهای شلوغ، در وضعیت نورپردازی طبیعی، به مقدار بسیار زیادی توان پردازش نیاز است تا روبوت فقط بتواند مرز اجسام مختلف را تشخیص دهد در حالتی که کنار یک‌دیگرند، یکی بخشی از دیگری را پوشانده است، یا یکی به طور کامل دیگری را پوشانده است. از هدف‌های دیگری که در راه رسیدن به آن‌ها مشکلات فراوانی باید حل شوند می‌توان به سیستم‌های تشخیص یک منبع منفرد، مثل یک صدا، از زمینه‌ای شلوغ، یا تقسیم کردن یک سلسله صحبت پیوسته به کلمه‌ها و مفاهیم مشخص و روشن، اشاره کرد. البته تاکنون چندین سیستم بازشناسی صدا و صحبت به نمایش گذاشته شده‌اند، و تعدادی نیز فروخته شده‌اند. اما این سیستم‌ها هنوز به عوامل محدود کننده‌ی مصنوعی فراوانی نیاز دارند تا بتوانند صحبت را بفهمند: مکث مشخص بین کلمه‌ها، لغت‌نامه‌های کوچک، بازآموزی صحبت کننده‌های جدید (برای نحوه‌ی برقراری ارتباط)، و عناوین محدودی در صنعت.
روبوت‌های افسانه‌ای یا تخیلی تقریباً بدون استثنا به صورت آدم مصنوعی تصویر می‌شوند. حتی به روبوت‌های واقعی امروزی، که اکثر آن‌ها در کارخانه‌ها کار می‌کنند، شکلی انسانی داده می‌شود، با «بازو» و «دست» و «مچ»، و بیش‌تر روبوت‌های امروزی، چیزها را در اندازه‌ها و مقیاس انسانی می‌سازند، از ساعت مچی گرفته تا اتوموبیل. با وجود این، ماهیت ذاتی روبوتیک هیچ ارتباطی به شکل‌های انسانی، حتی با مقیاس مصنوعات متداول انسانی، ندارد.
در کوچک‌ترین مقیاس، سیستم‌های روبوتی، شامل حس‌گرها، پردازنده‌ها، و محرک‌ها، از جنس سیلیسیوم در ابعاد ریزتراشه‌ها ساخته شده‌اند. این «میکروبوت»ها می‌توانند به طور مستقل مثلاً به عنوان یک قرص مورد استفاده در مراقبت‌های پزشکی، کار کنند. هم‌چنین می‌توان آن‌ها را با سیستم‌های دیگر مجتمع کرد و چیزهایی مثل کفش‌های راه رونده، و جعبه‌های حمل و نقل خود مسیریاب ساخت.
روبوت‌های ریزمقیاس می‌توانند بخشی از حلقه‌های ارتباطاتی را تشکیل دهند یا به صورت شبکه به یک‌دیگر مرتبط شوند و در فراورده‌های دیگر به کار برده شوند. برای مثال، اتوموبیل‌ها به قدری کامپیوتری شده‌اند که امروز استانداردهایی برای تعبیه‌ی «دستگاه عصبی مرکزی» الکترونیکی بر روی آن‌ها پیشنهاد شده است. این دستگاه عصبی یا سلسله اعصاب الکترونیکی، شبکه‌ای ارتباطی است که همه‌ی زیرسیستم‌های روبوتی اتوموبیل را هماهنگ می‌کند. ترمزهای قفل‌نشو، کمک فنرهای سازشی، تزریق سوخت، و کنترل زمان جرقه‌زنی موتور، نخستین جلوه‌های این مرحله از پیش‌رفت‌اند. می‌توان اتوموبیل‌ها را به حس‌گرهای فراصوتی و فروسرخی مجهز کرد تا در رانندگی همواره فاصله‌ای ایمن با وسایل نقلیه‌ی دیگر حفظ شود. می‌توان چراغ خطرهای فاصله‌یاب روی ماشین نصب کرد، می‌توان از حس‌گرهای الیاف نوری برای جلوگیری از صدمه دیدن توسط پنجره‌های برقی استفاده کرد، و می‌توان سیستم‌های راهبری اتوموبیل را به کار گرفت. در حال حاضر تعداد قطعات و اسباب‌های الکترونیکی در یک اتوموبیل عموماً از هزار بیش‌تر است.
شبکه‌های ارتباطی راه دور می‌توانند سیستم‌های احساس، پردازش، و عمل را در فواصل دور، بسیار فراتر از دسترس انسان، به یک‌دیگر مرتبط کنند. ساختمان‌های مدرن نیز روبوتی‌اند؛ شبکه‌ای از حس‌گرها دارند که شامل «دماپا» (ترموستات) و «رطوبت‌پا» هستند، و نیز در هر اتاق آشکارسازهای فروسرخ و فراصوتی دارند که حرکت و گرمای بدن را آشکار می‌سازند. ساختمان می‌داند چه موقع چراغ‌ها را روشن و خاموش کند، و می‌تواند گرمایش و سرمایش را به نحو مؤثری اداره کند. با افزایش بهای انرژی و کاهش سال به سال بهای کامپیوتر، ساختمان‌های روبوتی در مدتی کوتاه هزینه‌های مصرف شده را مستهلک و جبران می‌کنند.
روبوتیک را به عنوان یک رسانه می‌توان در هر نوع سیستمی به کار برد. اما وارد کردن سیستم‌های روبوتی در هیچ زمینه‌ای به اندازه‌ی زیست شناسی و پزشکی جالب و بحث‌انگیز نیست. روبوت‌های کاشته شده در بدن می‌توانند فعالیت عصبی انسان را حس کنند و محرک‌هایی را که عضلات مصنوعی یا انسانی را به حرکت در می‌آورند کنترل کنند. واژه‌ی «روبوت» همیشه تصویری واضح در سر همه‌ی انسان‌ها، در همه‌ی زمان‌ها، در سراسر دنیا داشته است. روبوت‌های افسانه‌ای، از R.U.R. ساخته‌ی ذهن کارل چاپک (نمایش‌نامه نویس چک) تا R2D2، نشانگر نبوغ و علاقه‌ی انسان‌اند. اما امروزه روبوت‌ها دیگر افسانه نیستند. در حال حاضر روبوت‌های واقعی مشغول انجام دادن برخی از کارهای انسان هستند. روبوت‌های واقعی پرسش‌هایی جدی را پیش می‌آورند. آیا روبوت‌ها خواهند توانست همه‌ی کارهای روزمره‌ی انسان را انجام دهند؟ آیا روبوت‌ها قدرتمند و خطرناک خواهند بود؟
روبوت‌های امروزی مدعی واقعی‌ای در برابر انسان نیستند. اما تکنولوژی روبوتیک، که با جفت کردن «حلقه‌های گم‌شده»ی حس‌گرها و محرک‌ها به ریزپردازنده‌های پیش‌رفته شکل گرفته است، رسانه‌ای جدید و جهان‌شمول است. مطمئناً با فراگیر شدن این تکنولوژی، همه‌ی کامپیوترها و ماشین‌های ابتدایی دهه‌های قبل منسوخ خواهند شد.
درجه‌ی ادراک روبوتی از ساده تا پیچیده، متغیر است. ساده‌ترین درجه‌ی ادراک، آشکارسازی است. آشکارسازی احساسی، کلیدی است که در ارتباط با محیط پیرامون روبوت، سیگنال «آری یا نه» صادر می‌کند. این آشکارساز می‌تواند پرسش‌های متعددی را جواب دهد. آیا نور بر روبوت می‌تابد؟ آیا دما بیش‌تر از دو درجه زیاد شده است؟ آیا جسمی به نزدیکی روبوت آورده شده است؟ ساده‌ترین نوع آشکارسازی به پردازش نیاز ندارد. حس‌گرهای استفاده شده، خودشان صرفاً کلیدهای خاموش/روشن هستند.
در درجه‌ی بعدی ادراک، کوانتش (کوانتومی کردن یا تقسیم کردن به کمیت‌های قابل شمارش) روبوت را قادر می‌سازد تا ارزیابی کند که «چقدر» از یک احساس موجود است. پردازش بنیادی در عمل کوانتش، تبدیل قیاسی (آنالوگ) به رقمی (دیجیتال)، یا A/D، نام دارد. به وسیله‌ی مدارهای A/D، عوامل متغیر محیطی به جریانی از سیگنال‌های رقمی تبدیل می‌شوند. روبوت این جریان را پردازش می‌کند تا احساس کند که مثلاً چقدر نور بر روی روبوت می‌تابد یا جسم تازه وارد با چه سرعتی به آن نزدیک می‌شود.
طبقه‌بندی، ساده‌ترین صورت بازشناسی الگو است. الگوی داده‌های کوانتیده، کسب شده از حس‌گرهای گوناگون، یا از یک حس‌گر در زمان‌های مختلف، ذخیره و پردازش می‌شود، و با قواعد و الگوهای موجود در حافظه مقایسه می‌شود. برای مثال روبوت می‌تواند از روش‌های طبقه‌بندی استفاده کند و تعیین کند که الگوی درون‌دادهای دریافت شده از آشکارسازهای فروسرخ یا فراصوتی، نشان دهنده‌ی وجود دزد در خانه است یا ناشی از پرسه زدن سگ دست آموز خانگی است.
شناخت ادراکی مستلزم آن است که روبوت مدل‌های داخلی ذخیره داشته باشد و به کمک آن‌ها استدلال کند. شناخت، زمانی حاصل می‌شود که روبوت می‌تواند تجربه‌ی احساسی‌اش را به حسب مدل‌های پیش‌گفته تفسیر کند. برای مثال، روبوت در باغ میوه می‌تواند مدل داخلی درخت سیب را تنظیم کند تا با صحنه‌ای که دوربین آن می‌گیرد مطابقت کند. وقتی که مدل تنظیم می‌شود و با درون‌داد تصویری وفق می‌کند روبوت «وجود درخت سیب» را تشخیص می‌دهد. اما دستاوردهای روبوتیک بسیار بیش از تشخیص است. نحوه‌ی تنظیم شدن مدل روبوتی به روبوت امکان می‌دهد تا موقعیت مکانی درخت، ارتفاع شاخه‌ها، و رنگ میوه را دریابد.