رباتيک چيست؟

خودکار شدن فرآيندها و کارهاي صنعتي يکي از نتايج پيشرفتهاي چند سال اخير ميباشد به طوري که کارگر نقش کمتري را در فرآيندها بازي مي کند. دانش کنترل اتوماتيک و استفاده از سيستم هاي خودکار به جنگ جهاني دوم برميگردد، اما در چند سال اخير،يک جهش بسيار بزرگ در طراحي سيستم هاي خودکار صورت گرفته است.
تحول از سيستم هاي خودکار به سيستم هاي رباتيک دو مرحله دارد:
در مرحله ي اول محدوده ي وسيعي از کارها و وظايف فيزيکي که جزءجزء تکرار ميشوند به ربات واگذار شده و بسياري از ماشين ها و کارگران به وسيله ي ربات جايگزين ميشوند.
در حال حاضر اکثر ربات ها در عمل در اين مرحله قرار دارند و به عنوان يک وسيله ي خودکار و برنامه ريزي شده عمل مينمايند. به هر حال آنها نميتوانند روي محيط شان اثر بگذارند و مهمتر از آن محيط آنها نميتواند تغيير نمايد.
در مرحله ي دوم ربات با يک سري فعاليتها ميتواند محيط اطراف را تغيير داده و تاثيرگذاري و تغيير محيط را به دنبال داشته باشد. اگر هدف رباتيک توليد ماشين شبيه به انسان باشد الگوي اصلي ميتواند انسان قرار گيرد.البته ربات سعي در يادگيري خصوصياتي از انسان را دارد که مورد نياز و مفيد باشد و لزومي ندارد که تمامي خصوصيات در يک ربات جمع گردد بلکه ربات ها بر حسب کارشان به صورت تخصصي عمل کرده و تقسيم ميگردند.
کلمه ربات توسط Karel Capek نويسنده نمايشنامه R.U.R (روبات‌هاي جهاني روسيه) در سال 1921 ابداع شد. ريشه اين کلمه، کلمه چک اسلواکي(robotnic) به معني کارگر مي‌باشد. در نمايشنامه وي نمونه ماشين، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولي او، بيشترين قدرت را داشت و در پايان نمايش اين ماشين براي مبارزه عليه سازندگان خود استفاده شد. البته پيش از آن يونانيان مجسمه متحرکي ساخته بودند که نمونه اوليه چيزي بوده که ما امروزه ربات مي‌ناميم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معني هر ماشين ساخت بشر که بتواند کار يا عملي که به‌طور طبيعي توسط انسان انجام مي‌شود را انجام دهد، استفاده مي‌شود.
ايزاک آسيموف نويسنده داستان‌هاي علمي تخيلي قوانين سه‌گانه رباتيک را به صورت زير تعريف‌کرده است:
1ـ يک ربات نبايد به هستي انسان آسيب برساند يا به واسطه بي‌تحرکي، زندگي يک انسان را به مخاطره بياندازد.
2ـ يک ربات بايد از دستوراتي که توسط انسان به او داده مي‌شود، اطاعت کند؛ جز در مواردي که با قانون يکم در تضاد هستند.
3ـ يک ربات بايد تا جايي‌که با قوانين يکم و سوم در تضاد نباشد از خود محافظت کند.

تعريف ربات

تعريفي که توسط موسسه ي رباتيک آمريکا(RIA)صورت گرفته ايت به شرح ذيل است:
ربات وسيله اي است با دقت عمل زياد که قابل برنامه ريزي مجدد بوده و توانايي انجام چند کار را دارد.اين وسيله براي حمل مواد،قطعات،ابزارها يا سيستم هاي تخصصي طراحي گرديده و داراي حرکات مختلف و برنامه ريزي شده است. هدف از ساخت ربات انجام وظايف گوناگون ميباشد.

دسته بندي ربات ها

ربات ها در سطوح مختلف داراي دو خاصيت تنوع در عملکرد و قابليت تطبيق خودکار با محيط ميباشند.براساس اين خاصيتها دسته بندي ربات ها انجام ميگيرد:
1- دسته بندي اتحاديه ي ربات هاي ژاپني((JIRA
ربات ها به شش دسته تقسيم ميشوند:

دسته اول- وسيله اي که توسط دست کنترل ميشوند:

وسيله اي که داراي درجات آزادي متعدد بوده و توسط عامل انساني کار ميکند.

دسته دوم- ربات براي انجام کارهاي متوالي بدون تغيير:

وسيله اي براي حمل اشيا که مراحل متوالي وظيفه خود را برمبناي يک روش از پيش تعيين شده انجام ميدهد و ايجاد تغيير و بهسازي در آن مشکل است.

دسته سوم- ربات براي کارهاي متوالي متغير:

وسيله اي براي حمل اشيا طمابق دسته دوم با اين تفاوت که ايجاد تغيير و بهسازي در آن راحت است.

دسته چهارم- ربات مقلد:

اپراتور در ابتداي امر به صورت دستي با هدايت يا کنترل ربات کاري را که بايد اجرا شود انجام ميدهد و ربات مراحل انجام وظيفه را در حافظه ضبط مينمايد.هروقت لازم باشد ميتوان اطلاعات ضبط شده را از ربات دوباره درخواست نمود و ربات وظيفه درخواست شده را به صورت خودکار انجام ميدهد.

دسته پنجم- ربات کنترل عددي:

عمل انساني وظيفه ربات را توسط يک برنامه کامپيوتري به او تفهيم مينمايد و نيازي به هدايتدستي ربات نيست.

دسته ششم- ربات باهوش:

رباتي است به توانايي درک محيط خود و تکميل موفقيت آميز يک وظيفه،اين ربات عليرغم ايجاد تغييرات مختلف در شرايط محيطي بايد به وظيفه خود عمل نمايد.

2- دسته بندي موسسه رباتيک آمريکا(RIA)

در اين سيستم تنها ماشين هاي موجود در دسته هاي 3تا6سيستم JIRA ربات محسوب ميشوند.

ربات ها چه کارهايي انجام مي دهند:

بيشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها براي ساخت محصولاتي مانند اتومبيل؛ الکترونيک و همچنين براي اکتشافات زيرآب يا در سيارات ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ربات ها از چه ساخته ميشوند؟

ربات‌ها داراي سه قسمت اصلي هستند:
1- مغز که معمولاً يک کامپيوتر است.
2- محرک و بخش مکانيکي شامل موتور، پيستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و ...
3- سنسور که مي‌تواند از انواع بينايي، صوتي، تعيين دما، تشخيص نور، تماسي يا حرکتي باشد.
با اين سه قسمت، يک ربات مي‌تواند با اثرپذيري و اثرگذاري در محيط کاربردي‌ترشود.

ساختمان ربات

ربات ماشين پيچيده اي است و براي اينکه بدانيم چگونه کار ميکند مهم است که راجع به ساختمان و نيرويي که ربات را به حرکت در مي آورد و سيستمي که آن را کنترل ميکند اطلاعات کافي داشته باشيم. سيستم هاي ربات صنعتي
ربات صنعتي از پنج قسمت که با هم در ارتباط اند تشکيل شده است که عبارتند از:

مجموعه اندامهاي مکانيکي:

اين مجموعه شامل بازوهاي پيوسته اي است که به حالت لولا به هم متصل شده و قابل حرکت اند.مفصلهاي ربات را ميتوان به يکي از دو صورت دوراني يا منشوري به کار برد. هر مفصل و بازو تشکيل دهنده ي يک درجه آزادي است.
بازوهاي ربات هيچ وقت يک مدار بسته را تشکيل نميدهند و هر دو بازو به دو شکل مينوانند به هم متصل شوند:يکي دوراني که در هم به صورت لولا قرار ميگيرند و در داخل هم قابليت چرخش دارند و ديگري منشوري که آن هم لولا شده ولي فقط قابليت پايين و يا بالا رفتن دارند.
سيستم نيروي محرکه يا کارانداز:
سيستمهاي محرکه، توليدکننده ي قدرت و يا نيرو هستند که زير نظر يک سيستم کنترل شده با دقت مفصلها و بازوهاي ربات را به حرکت در مي آورند.3نوع سيستم نيروي محرکه که در رباتها استفاده ميشوند عبارتند از:

1- سيستم بادي يا پنوماتيک:

اين سيستم عموما در رباتهاي صنعتي که در مونتاژ يا جا به جا کردن قطعات به مراکز و محلهاي ثابت به کار گرفته ميشوند وجود دارد.استفاده از فشار هوا ارزان شناخته شده است.ولي مشکل چنين سيستمي کمبود کنترل دقيق بر روي سيستم مربوطه است و حرکتها تنها بين نقاطي که قبلا با مانعهاي مکانيکي تعيين شده است مشخص و حرکتي بيش از اين محدوده ي مکانيکي امکان پذير نيست.البته سرعت اين سيستم خوب است و دقت آن تا زير ميليمتر نيز است.

2- سيستم روغني يا هيدروليک:

اين سيستم از قابليت کنترل بالايي برخوردار است و توانايي ايجاد نيروي زيادي دارد.
البته رباتهايي که از سيستم روغني يا هيدروليک استفاده ميکنند رباتهاي تقريبا بزرگي هستند که براي طراحي و نگهداري نياز به تخصص بالايي دارند.اين سيستم احتياج به پمپ هيدروليکي داشته و به همين دليل در صورت خرابي محيط و ربات را روغني ميکند.

3- سيستم برقي:

از اين سيستم در رباتهاي کوچک که متداولترين رباتها نيز هستند بيشترين بهره گيري به عمل مي آيد.

4- سيستم انتقال نيرو:

دستگاه يا سيستم انتقال نيرو واسطه اي است بين مجموعه اندامهاي مکانيکي و سيستم نيروي محرکه که ميتواند نيروي محرکه را از محل توليد به يکي از اجزاء ربات مانند مفصلها، بازو، مچ و انگشتهاي گيرنده انتقال دهد.رباتهايي که از سيستم نيروي محرکه هيدروليکي و يا پنوماتيکي استفاده ميکنند مستقيما از طريق مرکز توليد نيرو و معمولا بدون استفاده از واسطه هاي سيستم انتقال نيرو به حرکت در مي آيند.

5- سنسور يا سيستم حسي:

سنسورها چشمهاي ربات اند که داراي شکلهاي مختلف از قبيل لمس کننده، برقي، نوري و غيره هستند. سنسورها قسمت مههي از ربات محسوب ميشوند.

6- دستگاه کنترلر و يا کامپيوتر ربات:

قسمت اصلي در سيستم هر ربات دستگاه کنترلر آن است.در حقيقت برتري يک ربات را ميتوان از روي قابليت هوشمندي دستگاه کنترلر آن تعيين کرد.کنترلر دريافت کننده اطلاعات از سنسورها است.رباتهايي که داراي کنترلر ساده اند بيشتر حالت ماشين را پيدا ميکنند.در صورتي که در رباتهايي که داراي کنترلر برتر و پيشرفته اند انجام کارها با دقت صورت ميگيرد و امکانات برنامه نويسي که قابليت تغييرپذيري را فراهم مي آورد نيز بيشتر است.

پيکره ي ربات:

ربات صنعتي يک بازوي مکانيکي است که قابليت انجام کارهاي تقريبا عمومي را دارد و پيکره آن تشکيل شده است از چند بازوي متفاوت که به صورت متوالي به هم متصل و مانند لولا در يکديگر قابليت حرکت دارند و اين حرکت به دو صورت دوراني و يا انتقالي است.
يک سر اين زنجيره به پايه اي ثابت که نگه دارنده ي ربات است وصل شده و سر ديگر آن آزاد است که قابليت تغيير مکان در فضا را داشته و به ابزار انجام دهنده ي کار مورد نظر متصل است.
ازنظر مکانيکي يک ربات از دو قسمت تشکيل شده است که قسمت اوا عبارت است از بدنه ي اصلي بازوي ربات که فاصله ي شانه تا مچ و قسمت ديگر از مچ به علاوه ي ابزار کار است.قسمت بدنه ي اصلي بازوي ربات متشکل از سه درجه آزادي متحرک است. مجموعه اين سه حرکت مشخص کننده ي مکان مچ ربات در فضاست.قسمت مچ معمولا از دو و يا سه درجه آزادي متحرک تشکيل شده که مجموعه ي حرکتهاي آن جهت ابزار ربات را مطابق با ساختمان جسم يا قطعه کار مورد نظر که بايد به وسيلهي ابزار ربات برداشته و يا کار روي آن انجام شود مشخص ميکند.حرکت اجزاي قسمت مچ اکثرا به صورت پايين و بالا، راست وچپ،دوراني است.
منبع:http://power.smsm.ir/