Robotyka zajmuje się projektowaniem i budową robotów, czyli maszyn, które poruszają się w przestrzeni, postrzegają swoje otoczenie i podejmują decyzje na podstawie jego stanu. Roboty znajdują zastosowanie w przemyśle (ramiona robotyczne), transporcie (samochody autonomiczne) oraz w gospodarstwach domowych (roboty sprzątające).

Słowo „robot“ pochodzi od słowa „robota“ i zostało użyte po raz pierwszy w sztuce teatralnej R.U.R. czeskiego pisarza Karela Čapka w 1920 roku. Termin android odnosi się do robotów humanoidalnych, czyli robotów o ludzkim wyglądzie, jednak robot nie musi mieć ludzkiej postaci – w wielu zastosowaniach nie jest to ani potrzebne, ani pożądane (np. robot sprzątający). Powinien jednak posiadać jakąś część mechaniczną. (Dla czysto wirtualnych robotów, czyli programów automatyzujących czynności, czasem używa się terminu bot.)

Elementy robota

Czujniki pozwalają robotowi postrzegać otoczenie. Kilka przykładów czujników:

• GPS = określa położenie za pomocą satelitów orbitujących wokół Ziemi
• radar = mierzy odległość od otaczających obiektów za pomocą fal radiowych
• lidar = mierzy odległość od otaczających obiektów za pomocą wiązek świetlnych (mierzy czas, po jakim sygnał wraca)
• sonar = mierzy odległość za pomocą fal dźwiękowych (zazwyczaj ultradźwiękowych)
• kamera = rejestruje obraz, przydatna do kategoryzacji obiektów
• jednostka pomiaru inercyjnego (ang. Inertial Measurement Unit, IMU) łączy żyroskop, akcelerometr (a czasem także magnetometr) w celu określenia orientacji, prędkości i przyspieszenia maszyny

Jednostka sterująca, zazwyczaj realizowana za pomocą mikrokontrolera (komputer jednoukładowy), pozwala robotowi przetwarzać informacje z czujników i decydować, jak reagować.

Efektory umożliwiają robotowi oddziaływanie na otoczenie (np. ramiona i chwytaki robotyczne) oraz poruszanie się w nim (np. koła, gąsienice, nogi robotyczne).

Sztuczna inteligencja

Sztuczna inteligencja w robotyce jest wykorzystywana m.in. do planowania trasy, lokalizacji robota oraz rozpoznawania otaczających obiektów. Zadania te są skomplikowane, ponieważ nie znamy dokładnego stanu świata (np. z powodu niedokładnych pomiarów czujników) ani tego, jak świat będzie się rozwijał (np. ruch innych samochodów). Źródłem niepewności jest również sam robot, gdyż wykonywanie działań nie jest idealnie dokładne (obrót 89° zamiast wprowadzonych 90°). Dlatego do rozwiązywania tych problemów stosuje się modele probabilistyczne, które potrafią uwzględniać niepewność. Z każdym nowym pomiarem czujników niepewność maleje, natomiast w miarę upływu czasu i ruchu – rośnie.

Podczas planowania należy uwzględnić ograniczenia konstrukcyjne, przez które robot nie jest w stanie wykonać dowolnego planu (np. samochód nie może poruszać się po dowolnej krzywej, dlatego parkowanie jest trudne). Planowanie czasami nie odbywa się w geometrycznej przestrzeni świata, lecz w przestrzeni konfiguracyjnej danego robota, w której poszczególne stany opisują pełny stan robota (np. jego pozycję, obrót, prędkość).