Robottien tutkimus on keskittynyt menneiden vuosikymmenten aikana löytämään ratkaisuja robottien teknisiin vaatimuksiin. Tätä kehitystä on ohjanneet ihmisten tarpeet. 1960-luvulla teollinen vallankumous toi teollisuusrobotit tehtaisiin vapauttamaan ihmistyöntekijät riskeistä ja vaatimattomista työtehtävistä. Teollisuusrobottien siirryttyä toisenlaisiin tuotantoproses-seihin niiltä alettiin vaatia älykkyyttä ja joustavuutta. Roboteilla on nykyään käyttöä myös perinteisen teollisuuden ulkopuolella esimerkiksi siivouksessa, rakennusteollisuudessa, varus-tamoilla ja maataloudessa (Garcia, Jimenez, Gonzalez de Santos &Armanda, 2017).
Tehtaissa robotteja on työskennellyt jo pitkään. Ne ovat toimineet kaikilla tuotannon aloilla autojen kokoamisista puolijohteiden valmistukseen. Teollisuusrobotit tarjoavat yhdistelmän nopeutta, tarkkuutta ja puhdasta voimaa. Suurimmaksi osaksi niiden toiminta kuitenkin perus-tuu tarkkaan ajoitukseen ja sijainnin määrittelemiseen. Robottien on kuitenkin vaikea toimia ennakoimattomissa tilanteissa, sillä niillä ei ole syvyysnäköä. Tämän takia ihmiset tekevät
edelleen joitain rutiininomaisia tehdastöitä. Usein ihmiset täydentävät robottien tekemää työtä tai työtehtävät ovat työprosessin loppupäässä (Ford 2017, 21).
Robottien käytön alkuaikoina erityisesti saksalainen tekniikan arviointi robotiikasta ja auto-maatiosta keskittyi tutkimuksiin, joissa paneuduttiin robotiikan työmarkkinavaikutuksiin. Sit-temmin automaation perusperiaatteita on tarkasteltu eri työprosesseissa siitä käsin, mitkä niistä voidaan automatisoida. Lopputuloksena koneet ovat tehneet niitä valmistusprosesseja, jotka on ollut mahdollista automatisoida, ja ihmiset ovat keskittyneet tehtäviin, joita ei voi automatisoida. Tärkein näkökulma on ollut ihmistyövoiman korvaaminen ja tehokkuuden li-sääntyminen työvoimakulujen pienentymisen vuoksi. Teknologian kehittymisen ja edullisuu-den vuoksi automaatiosta on tullut arvonluontiprosesseja palvelusektorilla. Painopiste on siir-tynyt työn korvaamisesta yhteistyöhön ihmisten ja robottien välille (Decker, Fischer & Ott 2016).
Robottien tutkimus keskittyi 1990–luvulle asti teollisuusrobotteihin. Alussa autoteollisuus määritteli ne vaatimukset, jotka teollisuusrobottien tuli täyttää. Tämä saneli, mihin osa-alueihin tutkimukset keskittyivät tänä ajanjaksona. Yksi tärkeä tutkimusaihe oli robottien liik-keiden suunnittelu. Kirjallisuudessa esiintyy kahdentyyppisiä algoritmeja: implisiittisiä ja eks-plisiittisiä menetelmiä. Implisiittiset metodit määrittelivät robotilta halutun dynaamisen käyt-täytymisen. Eksplisiittiset metodit tarjosivat kehityskaaren robotin alku- ja lopputavoitteille.
Tyypilliset teollisuusrobotit oli suunniteltu manipuloimaan esineitä ja olemaan vaikutuksessa ympäristön kanssa. Robottien tehtäviä olivat kiillotus, jyrsintä ja kokoaminen. (Garcia ym.2017).
1990-luvun alussa syntyivät uudet käyttöalueet teollisuusroboteille, ja niiden mukana tuli uu-sia vaatimukuu-sia. Joustavuus oli tärkein vaatimus. Teollisuusrobotit tulivat mukaan uusille teol-lisuuden aloille, kuten elintarvike- ja lääketeollisuuteen. Teollisuusrobotin tärkein vaatimus oli kyky ottaa huomioon vaihtelut tuotteessa, koossa, muodossa ja jäykkyydessä (erityisesti ruuan suhteen). Tutkimuksen päälinjat keskittyivät ohjausjärjestelmän varustamiseen riittä-vällä älykkyydellä ja ongelmanratkaisukyvyllä. Tämä onnistuu soveltamalla tekoälyä (Garcia ym. 2017).
Länsimaiden modernisoituessa roboteille tuli uusia tarpeita palvella ihmistä. Perinteiset teol-lisuusrobotit modifioitiin vastaamaan näitä tarpeita, esimerkiksi kirurgiset robotit ja tank-kausrobotit. Lupaavimmat sovellukset robottikäsille liittyivät lääketieteeseen ja kuntoutuk-seen. Lääketieteeseen robotit tulivat 1990–luvulla. Niitä on käytetty monipuolisesti laborato-riossa, telekirurgiassa, kirurgisessa harjoittelussa, kuntouksessa, sokeiden auttautumisessa ja sairaaloissa. Robottien käyttämiseen lääketieteessä liittyy kuitenkin monia haasteita turvalli-suudessa, tarkkuudessa, kustannuksissa ja haluttomuudessa hyväksyä teknologiaa (Garcia ym.2017).
Kiinassa robottien käyttö on hyvin suosittua. Maanviljelijät käyttävät robotteja apuna monito-roimassa kanojen terveyttä. Jotkut kiinalaiset tehtaat operoivat pääosin robottien avulla. Esi-merkiksi autoteollisuudessa hitsaus ja maalaus on automatisoitu roboteille. Dongguanin kau-pungissa kännyköitä valmistavalla tehtaalla robotit korvaavat suurimman osan työvoimasta. 60 robottia korvaa 650 ihmistyöntekijää. Robotit ovat kasvattaneet vuosittaisen tuotannon 8 000 puhelimesta 21 000 puhelimeen ja virheiden määrä on tippunut (West 2018, 7–8).
Humanoidirobotilla tarkoitetaan kävelevää robottia, joka on dynaamisesti vakaa. Ensimmäi-nen ohjaukseen perustuva kaksijalkaiEnsimmäi-nen robotti kehitettiin Wasedan Yliopistossa Japanissa vuonna 1972. Robotti oli nimeltään WL-5. Ensimmäiset kaksijalkaiset robotit olivat hyvin yk-sinkertaisia. Myöhemmin kehitetyt sen sijaan olivat hienostuneempia, erittäin kevyitä ja tai-tavia robotteja. Myöhemmin kehitetyt robotit ovat innostaneet moniin tutkimuksiin, jotka voidaan jakaa kolmeen kategoriaan: robotin kävelyn luomiseen, vakauden hallintaan ja robot-tien suunnitteluun (Garcia ym.2017).
Humanoidirobottien tutkimus on siirtymässä liikkumisen ongelmista ihmisten ja robottien väli-seen vuorovaikutukväli-seen. Tutkimuksen trendit liittyvät robottien kykyyn olla turvallisesti vuo-rovaikutuksessa ihmisten kanssa ja kykyyn ilmaista tunteita. Viimeinen tavoite on humanoidi robottien sijoittaminen yhteiskuntaan, avustamaan vammaisia ja vanhuksia, viihdyttämään lapsia ja kommunikoimaan ihmisten puhumilla kielillä. Tutkimusaiheita ovat esimerkiksi seu-raavat: ihmisen ja robotin turvallinen vuorovaikutus, tunteiden ilmaisu ja havaitseminen, sekä sosiaalinen oppiminen (Garcia ym.2017).
Palveluroboteissa on tullut aktiivinen tutkimuskohde robotiikassa 2000–luvulla. Palvelurobotit kuten HAL ja CareBot avustavat ihmisiä kotona ja työpaikoilla. Uudet palvelurobotit ovat kor-kean teknologian tuotteita, joissa yhdistyvät innovatiiviset tutkimustulokset esimerkiksi me-kaanisesta suunnittelusta, havaintotieteestä ja ohjaustekniikasta. Järjestelmäintegrointi on monimutkaista ja vaatii perusteellista ja edistynyttä ymmärrystä matematiikasta järjestelmän mallinnuksessa ja esityksessä (Bai, Song, Xioa,Ngo,& Ou 2015).
ISO:n (International Standard Organisation) mukaan palvelurobotilla on seuraavia piirteitä: se on ohjelmoitava, sillä on jonkun verran autonomiaa ja se suorittaa ihmisille tai koneille hyö-dyllisiä tehtäviä. Haideger kollegoineen (2013) luokittelee palvelurobotit kolmeen luokkaan sen suhteen, mikä niiden on niiden suhde ihmiseen. Luokassa yksi robotit korvaavat ihmisiä vaarallisissa olosuhteissa tai ikävissä tehtävissä, kuten pelastavat ihmisiä tulipalosta ja toimit-tavat lääkkeitä. Luokassa kaksi robotteja käytetään ihmisten viihdyttämiseen tai avustami-seen. Luokassa kolme robotit toimivat lääketieteessä: kirurgiassa, diagnoosien antamisessa, hoidossa, tai kuntoutuksessa (Leminen, Westerlund & Rajahonka 2017).
Robottien tutkimuksen painopiste on siirtynyt systeemin kehityksestä ihmisten auttamiseen vaarallisissa tai epämiellyttävissä tilanteissa. Kun monimutkaisemmat tehtävät ovat lisäänty-neet, teollisuusroboteilta on vaadittu joustavuutta ja robottien tutkimus on siirtynyt kohti mukautuvia ja älykkäitä järjestelmiä. Robottien tutkimus on laajentunut palvelurobottien maailmaan vuodesta 1995 alkaen. Palvelurobotteja ovat esimerkiksi robottikädet, mobiiliro-botit (mobile robots) ja eläinmaiset romobiiliro-botit (animal like robots). Palvelurobottien tutkimuksen yhtenä tavoitteena on tarjota ikääntyneille mukavaa ja helpompaa elämää (Garcia ym.2017).
SPARC (The Partnership for Robotics in Europe) on kunnianhimoinen eurooppalainen ohjelma, jonka tarkoitus on vastata tutkimustarpeisiin, jotka liittyvät robottien työskentelyyn yhdessä ihmisten kanssa. Ohjelmassa on mukana Euroopan komissio, euRobotics, AISBL-organisaatio sekä yrityksiä. Ohjelma toimi vuosina 2014–2020 ja oli laajin siviilirobottien innovaatio-oh-jelma maailmassa. Se toimi kahdeksalla toimialalla: teollisuudessa, terveydenhoidossa, koti-hoidossa, maanviljelyksessä, turvallisuudessa, ympäristössä, logistiikassa ja viihdeteollisuu-dessa (Torras 2016).