تاريخچه ربات
كلمه ربات بعد از به صحنه درآمدن يك نمايش در سال1920 ميلادي در فرانسه متداول و مشهور گرديد. در اين نمايش كه اثر«كارل كپك» بود، موجودات مصنوعي شبيه انسان، وابستگي شديدي‌نسبت به اربابان خويش از خود نشان مي‌دادند. اين موجودات مصنوعي‌شبيه انسان در آن نمايش، ربات نام داشتند.
در حال حاضر ربات‌هايي را كه در شاخه‌هاي مختلف صنايع مورداستفاده مي‌باشند، ميتوان به عنوان «ماشينهاي مدرن، خودكار، قابل‌هدايت و برنامه‌ريزي»تعريف كرد. اين رباتها قادرند در محل‌هاي‌متفاوت خطوط توليد، به طور خودكار، وظايف گوناگون توليدي را تحت‌يك برنامه از پيش نوشته شده انجام دهند.
گاهي ممكن است يك‌ربات، جاي اپراتور در خط توليد بگيرد و زماني اين امكان هم وجوددار كه يك كار مشكل و يا خطرناك به عهده ربات واگذار شود.همانطور كه يك ربات مي‌تواند به صورت منفرد يا مستقل به كاربپردازد، اين احتمال نيز وجود دارد كه چند ربات به صورت جمعي و به‌شكل رايانه‌اي در خط توليد به كار گرفته شوند.
رباتها عموماً داراي ابزار و آلاتي هستند كه به وسيله آنهامي‌توانند شرايط محيط را دريابند.اين آلات و ابزار «حس كننده» نام دارند، رباتها مي‌توانند در چارچوب برنامه اصلي خود، برنامه‌هاي‌جديد عملياتي توليد نمايند. اين رباتها داراي سيستم‌هاي كنترل وهدايت خودكار هستند.
رباتهاي صنايع علاوه بر اين كه داراي راندمان، سرعت، دقت وكيفيت بالاي عملياتي مي‌باشند، از ويژگيهاي زير نيز برخوردارند:
- بسياري از عمليات طاقت فرسا و غيرقابل انجام توسط متصديان رامي‌توانند انجام دهند.
- آنها، برخلاف عامل انساني يعني متصدي خط توليد، قادر هستند سه‌شيفت به كار بپردازند و در اين خصوص نه منع قانوني وجود دارد و نه‌محدوديت‌هاي فيزيولوژيكي نيروي كار.
- هزينه‌هاي مربوط به جلوگيري از آلودگي صوتي، تعديل هوا و فراهم‌آوردن روشنايي لازم براي خط توليد، ديگر بر واحد توليد تحميل‌نخواهد شد.
- براي اضافه كاري اين رباتها، هزينه اضافي پرداخت نمي‌شود.حق بيمه، حق مسكن و هزينه اياب و ذهاب پرداخت نمي‌شود. احتياج به‌افزايش حقوق ندارند و هزينه‌اين نيز از بابت بهداشت و درمان بر واحدتوليدي تحميل نمي‌كنند.
ويژگيهاي ذكر شده سبب مي‌شوند كه سهم هزينه كار مستقيم نيروي‌انساني در هزينه محصولات توليدي، واحدهاي توليدي كاهش پيداكند.
ربات چيست؟
هميشه بين صاحب نظران رباتيک و فعالان رباتيک در دانشگاه ها بحث در مورد تعريف ربات وجود داشته است، گاهي اوقات بر اساس توليد ربات، در شرکتي، تعريفي صنعتي و بر اساس توليد آن شرکت از ربات ارايه مي شود و در مواردي نسبت به تکنولوژي ربات توصيف شده است
با اين همه در زمان کنوني فناوري ساخت ربات در حدي است که با تکيه بر تکنولوژي جديد و پيشرفته کنوني و با کمي آينده نگري مي توان تعريف عيني و دست يافتني از ربات کرد.در اين جا چند تعريف معتبر ذکر شده است:
بيشتر مردم تصورشان از ربات ،ماشيني است که اعمالي هوشمند شبيه به انسان انجام مي دهد.فرهنگ و بستر يک ربات را به اين گونه تعريف مي کنند: "يک دستگاه يا وسيله خود کاري که قادر به انجام اعمالي است که معمولا به انسانها نسبت داده مي شود و يا مجهز به قابليتي است که شبيه هوش بشري است."
در حال حاضر و با شروع هزاره جديد ، هدف نهايي ،خلق رباتي است که همانند انسان خصوصيات برجسته اي در رفتار ، حرکت ،هوش و ارتباط از خود به نمايش بگذارد.يک ربات هوشمند را ميتوان اين گونه تعريف کرد:
"يک ربات هوشمند ،ماشين خودکار چند منظوره اي است که طيف وسيعي از وظايف متفاوت را، تحت شرايطي که حتي ممکن است به آن شناخت کافي نداشته باشد ،همانند انسان آن را انجام دهد"
موسسه صنعتي آمريکا RAI يا Robotic Industrial Association که شرکتي با سابقه در صنعت رباتيک مي باشد و در توليد بازوهاي ربات هاي صنعتي يا (Manipulators) است، اين گونه ربات را تعريف مي کند:
"يک ربات، يک جابجا کننده چند وظيفه اي برنامه پذير است که براي حرکت دادن مواد ، قطعات ،ابزار ها يا وسايل خاص ،با استفاده از حرکات برنامه ريزي شده قابل تغيير براي تحقق فرامين مختلف ،طراحي شده است.
ربات در معناي عام تر و کلي تر يک ماشين الکترومکانيکي هوشمند است، با خصوصيات زير:
1- مي توان آن را مکرراً برنامه ريزي کرد.
2- چند کاره است.
3- Multi Tasking
4- کارآمد و مناسب براي محيط است و توانايي هماهنگ کردن خود با محيط را دارد.
و خلاصه ربات ماشيني است که کاري مستمر و تکراري را بدون خستگي و با سرعت بالا و بدون اشتباه (منظور با خطاي کم) انجام دهد
ربات چيست؟
خسته نباشيد من هم يه چيزي اضافه مي کنم
کلمه روباتيک (robatics) اولين بار توسط ايزاک آسيموف در يک داستان کوتاه ارائه شد. ايزاک آسيموف (1920-1992) نويسنده کتابهاي توصيفي درباره علوم و داستانهاي علمي تخيلي است. ايزاک آسيموفRunaround را منتشر کرد و در آن قوانين سه‌گانه رباتيک را تعريف کرد.
هدف رباتيک اتصال هوش از ادراک به رفتار مي باشد. رباتيک در اکثر مواقع در حوزه مهندسي برق، مهندسي مکانيک و مهندسي رايانه کاربرد دارد.
کنترل کننده ها اولين هدايت کننده هاي رباتيک بوده اند. استفاده از تئوري کنترل در هدايت سامانه هاي پيچيده ، موضوع علم سيبرنيتيک است. چرخه حس، طرح و عمل در هوش مصنوعي توسعه اي از علم سيبرنيتيک براي هدايت هوشمند سيستم ها مي باشد، در اين چرخه تعريف عمومي تري از خطا بکار رفته است و هدف آن حداقل سازي اين خطاست.
در اين چرخه حس وظيفه گرفتن اطلاعات از حسگر هاي ربات تبديل آن به دانشي درباره جهان ، وظيفه اخذ دانش و حصول آگاهي، استدلال ، تصميم گيري و توليد اوامري براي اجرا و عمل وظيفه انجام اوامر را بر عهده دارد.
ربات يک ماشين هوشمند است که قادر است در شرايط خاصي که در آن قرار مي گيرد، کار تعريف شده اي را انجام دهد و همچنين قابليت تصميم گيري در شرايط مختلف را نيز ممکن است داشته باشد. با اين تعريف مي توان گفت ربات ها براي کارهاي مختلفي مي توانند تعريف و ساخته شوند.مانند کارهايي که انجام آن براي انسان غيرممکن يا دشوار باشد.
براي مثال در قسمت مونتاژ يک کارخانه اتومبيل سازي، قسمتي هست که چرخ زاپاس ماشين را در صندوق عقب قرار مي دهند، اگر يک انسان اين کار را انجام دهد خيلي زود دچار ناراحتي هايي مثل کمر درد و ...مي شود، اما مي توان از يک ربات الکترومکانيکي براي اين کار استفاده کرد و يا براي جوشکاري و ساير کارهاي دشوار کارخانجات هم همينطور.
و يا ربات هايي که براي اکتشاف در ساير سيارات به کار ميروند هم از انواع ربات هايي هستند که در جاهايي که حضور انسان غيرممکن است استفاده مي شوند.
علم رباتيک از سه شاخه اصلي تشکيل شده است:
1 الکترونيک ( شامل مغز ربات)
2 مکانيک (شامل بدنه فيزيکي ربات)
3 نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصميم گيري ربات)
اگريک ربات را به يک انسان تشبيه کنيم، بخشهايي مربوط به ظاهر فيزيکي انسان را متخصصان مکانيک مي سازند
مغز ربات را متخصصان الکترونيک توسط مداراي پيچيده الکترونيک طراحي و مي سازند
و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسيله برنامه هاي کامپيوتري براي ربات شبيه سازي مي کنند تا در موقعيتهاي خاص ، فعاليت مناسب را انجام دهد.
روباتيک، علم مطالعه فن آوري مرتبط با طراحي، ساخت و اصول کلي و کاربرد روباتهاست. روباتيک علم و فن آوري ماشينهاي قابل برنامه ريزي، با کاربردهاي عمومي مي باشد.
برخلاف تصور افسانه اي عمومي از رباتها به عنوان ماشينهاي سيار انسان نما که تقريباً قابليت انجام هر کاري را دارند، بيشتر دستگاههاي روباتيک در مکانهاي ثابتي در کارخانه ها بسته شده اند و در فرايند ساخت با کمک کامپيوتر، اعمال قابليت انعطاف، ولي محدودي را انجام مي دهند چنين دستگاهي حداقل شامل يک کامپيوتر براي نظارت بر اعمال و عملکردهاي و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، مي باشد. علاوه براين، ممکن است حسگرها و تجهيزات جانبي يا ابزاري را که فرمان داشته باشد بعضي از رباتها، ماشينهاي مکانيکي نسبتاً ساده اي هستند که کارهاي اختصاصي مانند جوشکاري و يا رنگ افشاني را انجام مي دهند. که ساير سيستم هاي پيچيده تر که بطور همزمان چند کار انجام مي دهند، از دستگاههاي حسي، براي جمع آوري اطلاعات مورد نياز براي کنترل کارشان نياز دارند. حسگرهاي يک ربات ممکن است بازخورد حسي ارائه دهند، طوريکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسيب زدن، در جاي مناسب قرار دهند. ربات ديگري ممکن است داراي نوعي ديد باشد.، که عيوب کالاهاي ساخته شده را تشخيص دهد. بعضي از رباتهاي مورد استفاده در ساخت مدارهاي الکترونيکي، پس از مکان يابي ديداري علامتهاي تثبيت مکان بر روي برد، مي توانند اجزا بسيار کوچک را در جاي مناسب قرار دهند. ساده ترين شکل رباهاي سيار، براي رساندن نامه در ساختمانهاي اداري يا جمع آوري و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسير يک کابل قرار گرفته در زير خاک يا يک مسير رنگ شده که هرگاه حسگرهايشان در مسير، يا فردي را پيدا کنند متوقف مي شوند. رباتهاي بسيار پيچيده تر رد محيط هاي نامعين تر مانند معادن استفاده مي شود.
روباتها همانند کامپيوترها قابليت برنامه ريزي دارند.بسته به نوع برنامه اي که شما به آنها مي دهيد.کارها وحرکات مختلفي را انجام مي دهند.رشته دانشگاهي نيز تحت عنوان روباتيک وجود دارد.که به مسايلي از قبيل سنسورها، مدارات ، فيدبکها،پردازش اطلاعات وبست وتوسعه روباتها مي پردازد.روباتها انواع مختلفي دارند از قبيل روباتهاي شمشير باز، دنبال کننده خط،کشتي گير،
فوتباليست،و روباتهاي خيلي ريز تحت عنوان ميکرو روباتها،روباتهاي پرنده وغيره نيز وجود دارند.
روباتها براي انجام کارهاي سخت ودشواري که بعضي مواقع انسانها از انجام آنها عاجز يا انجام آنها براي انسان خطرناک هستند.مثل روباتهايي که در نيروگاهاي هسته اي وجود دارند.،استفاده مي شوند.
کاري که روباتها انجام ميدهند.، توسط ميکرو پروسسرها(microprocessors) و ميکروکنترلرها(microcontroller) کنترل مي شود.با تسلط در برنامه نويسي اين دو مي توانيد دقيقا همان کاري را که انتظار داريد روبات انجام دهد.
روباتهايي شبيه انسان (human robotic)نيز ساخته شده اند.،آنها قادرند اعمالي شبيه انسان را انجام دهند.حتي بعضي از آنها همانند انسان داراي احساسات نيز هستند.بعضي از آنها شکلهاي خيلي ساده اي دارند.آنها داراي چرخ يا بازويي هستند که توسط ميکرو کنترلرها يا ميکرو پرسسرها کنترل مي شوند.در واقع ميکروکنترلر يا ميکرو پروسسر به مانند مغز انسان در روبات کار مي کند.برخي از روباتها مانند انسانها وجانوران خون گرم در برخورد و رويارويي با حوادث ومثايل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان مي دهند.يک نمونه از اين روباتها روبات مامور است.
برخي روباتها نيز يکسري کارها را به صورت تکراري با سرعت ودقت بالا انجام مي دهند مثل روبات هايي که در کارخانه هاي خودرو سازي استفاده مي شوند.اين گونه روبات کارهايي از قبيل جوش دادن بدنه ماشين ، رنگ کردن ماشين را با دقتي بالاتر از انسان بدون خستگي و وقفه انجام مي دهند.
ويژگيهاي يک روبات
يک روبات داراي سه مشخصه زير است
1-داري حرکت وپويايي است
2-قابليت برنامه ريزي جهت انجام کارهاي مختلف را دارد
3-بعد از اينکه برنامه ريزي شد.قابليت انجام وظايفش را به صورت خودکار دارد.
ممکن است روزي فرا برسد که روباتها جاي انسانها را در انجام کارها بگيرند.
حتي بعضي از آنها ممکن است به صورت
محافظ شخصي از جان انسانهادر مقابل خطرات احتمالي حفاظت کنند.
آناتومي اندام روبات هاي شبيه انسان
در سال 1950 دانشمندان تصميم گرفتند.شکلي از رباتهاي دو پارا درست کنند.که از لحاظ فيزيکي شبيه انسان باشند.اين گونه روباتها متشکل از دو بازو دو پا هستند.که دستها و پاها به صورت متقارن وشبيه بدن انسان در سمت راست وچپ ربات قرار گرفته اند.براي انجام چنين کاري آنها مي بايست در ابتدا آناتومي بدن خود را مي شناختند.آنها معتقد بودن که انسانها طي ميليونها سال تکامل يافته اند.،تا اينکه امروزه قادرند انواع مختلفي از کارها را انجام دهند.اگر از مردم راجع به روباتهاي شبيه انسان سوال کنيد.آنها در اولين وهله به ياد فيلم پليس آهني مي افتند.شما نيز مي توانيد با استفاده از کاغذهاي استوانه اي و تک هاي چوب وچسب شکلي مانند زير درست کنيد.
حرکت در روبات
هنگاميکه شما راجع به مطلبي فکر مي کنيد و براي آن دنبال پاسخ مي گرديد.مي توانيد جواب خود را در طبيعت بگيريد.به حيواناتي که اطراف ما هستند.،و مانند ما مي توانند در چهار جهت حرکت کنند.دقت کنيد.به طور مثال به حرکت فيل توجه کنيد.مفاصلي که در پاها وجود دارند.سبب حرکت پاها به سمت عقب،جلو، چپ و راست مي شوند
هنگامکه اين حيوان حرکت مي کند وزن خود را بر روي پا هايش تقسيم ميکند.بنابراين اين امکان را دارد که تعادلش را حفظ کند و بر روي زمين نيافتد.در روباتها نيز همين مسئله وجود دارد اگر يکي از پاهاي آن در هوا قرار بگيرد روبات متوقف مي شود.واين امکان وجود دارد بر روي زمين بيافتد.به حرکت مورجه ها دقت کنيد.اين موجود 6 پا دارد. در هنگام حرکت به سمت جلو سه پايش را به سمت جلو وسه پاي ديگرش را در همان موقعيت به سمت عقب فشار ميدهد .دو پا از يک طرف ويک پا از طرف ديگرهمواره کار مشترکي را انجام مي دهند. واين کار سبب حرکت مورچه به سمت جلو مي شود.
حشرات بدليل داشتن پاهاي بيشتر وفرم پاها راحتر از حيوانات چهار پا مي توانند تعادل خود را در حرکت حفظ کنند.بهمين دليل رباتهاي شبيه حشرات بيشتر از روباتهايي شبيه سگ و گربه ساخته شده اند.
لگو روبات(lego robot)
براي شروع به ساخت روبات بهتر است .،که با لگو ها ونحوه اسمبل کردن آنها آشنا شويد.لگوها ايده هاي خوبي در ساخت روبات به شما مي دهند.بسياري از روباتهايي که ساخته شده اند.حشره،حيوان،انسان نيستند.بلکه آنها لگو هستند.شما مي توانيد بدنه روبات خود را بوسيله لگوها بسازيد.و مدارات الکترونيک را در آن جا سازي کنيد.
بيشتر ماشينهايي که وجود دارند از چهار چرخ تشکيل شده اند.دو چرخ جلويي داراي چرخش زاويه اي هستند.،و دو چرخ عقبي در جاي خود ثابت هستند.،وتنها ميچرخند،حرکت به سمت راست،جلو و عقب را چرخهاي جلويي تعيين مي کنند.در برخي از ماشينها هر چهار چرخ داراي اين وضعيت هستند.از اين موارد در ساخت لگو روباتها شبيه ماشين استفاده مي شود.برخي از ماشينهاي پيشرفته از راه دور کنترل مي شوند(remote control) که اين مسئله را براحتي مي توان در روباتها بست وتوسعه داد.
براي ساخت يک لگو ماشين احتياج به چهار چرخ پلاستيکي و دو ميله تحت عنوان محور احتياج داريد.شايد بتوانيد اين قطعات را براحتي در يک ماشين اسباب بازي پيدا کنيد.برخي از طراحان روبات به جاي چهار چرخ از سه چرخ استفاده مي کنند.در اين حالت عموما دو چرخ ثابت وتنها در جاي خود مي چرخند و تنها يک چرخ داراي حرکت آزاد است.نوع دو چرخ آن نيز وجود دارد.در اين حالت هر دوچرخ داراي حرکت آزاد زاويه اي هستند.
براي حل مشکل تعادل روباتها در هنگام چرخش از چهار چرخ استفاده مي شود. در هر طرف دوچرخ وجود دارد.که چرخهاي در هر سمت بوسيله تسمه يا نواري پلاستيکي بهم متصل مي شوند.
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.
رباتها چه کارهايي انجام ميدهند؟
بيشتر رباتها امروزه در کارخانه‌ها براي ساخت محصولاتي مانند اتومبيل؛ الکترونيک و همچنين براي اکتشافات زيرآب يا در سيارات ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
رباتها از چه ساخته مي‌شوند؟
رباتها داراي سه قسمت اصلي هستند:
* مغز که معمولاً يک کامپيوتر است.
* محرک و بخش مکانيکي شامل موتور، پيستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و ...
* 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 کاربردي‌تر شود.
تأثير رباتيک در جامعه:
علم رباتيک در اصل در صنعت به‌کار مي‌رود و ما تأثير آن را در محصولاتي که هر روزه استفاده مي‌کنيم، مي‌بينيم. که اين تأثيرات معمولاً در محصولات ارزان‌تر ديده ميشود.
رباتها معمولاً در مواردي استفاده مي‌شوند که بتوانند کاري را بهتر از يک انسان انجام دهند يا در محيط پر خط فعاليت نمايند مثل اکتشافات در مکانهاي خطرناک مانند آتش‌فشان‌ها که ميتوان بدون به خطر انداختن انسانها انجام داد.
مشکلات رباتيک:
البته مشکلاتي هم هست. يک ربات مانند هر ماشين ديگري، مي‌تواند بشکند يا به هر علتي خراب شود. ضمناً آنها ماشينهاي قدرتمندي هستند که به ما اجازه ميدهند کارهاي معيني را کنترل کنيم.
خوشبختانه خرابي رباتها بسيار نادر است زيرا سيستم رباتيک با مشخصه‌هاي امنيتي زيادي طراحي ميشود که مي‌تواند آسيب آنها را محدود کند.
در اين حوزه نيز مشکلاتي در رابطه با انسان‌هاي شرور و استفاده از رباتها براي مقاصد شيطاني داريم. مطمئناً رباتها مي‌توانند در جنگ‌هاي آينده استفاده شوند. اين مي‌تواند هم خوب و هم بد باشد. اگر انسانها اعمال خشونت آميز را با فرستادن ماشينها به جنگ يکديگر نمايش دهند، ممکن است بهتر از فرستادن انسانها به جنگ با يکديگر باشد. رباتها مي‌توانند براي دفاع از يک کشور در مقابل حملات استفاده مي‌شوند تا تلفات انساني را کاهش دهد. آيا جنگ‌هاي آينده مي‌تواند فقط يک بازي ويدئويي باشد که رباتها را کنترل ميکند؟
مزاياي رباتيک:
مزايا کاملاً آشکار است. معمولاً يک ربات مي‌تواند کارهايي که ما انسانها مي‌خواهيم انجام دهيم را ارزان‌تر انجام دهد. علاوه بر اين رباتها مي‌توانند کارهاي خطرناک مانند نظارت بر تأسيسات انرژي هسته‌اي يا کاوش يک آتش‌فشان را انجام دهند. رباتها مي‌توانند کارها را دقيقتر از انسانها انجام دهند و روند پيشرفت در علم پزشکي و ساير علوم کاربردي را سرعت بخشند. رباتها به ويژه در امور تکراري و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ريختن چسب روي قطعات يدکي و... سودمند هستند.
تاثيرات شغلي:
بسياري از مردم از اينکه رباتها تعداد شغل‌ها را کاهش دهد و افراد زيادي شغل خود را از دست دهند، نگرانند. اين تقريباً هرگز قضيه‌اي بر خلاف تکنولوژي جديد نيست. در حقيقت اثر پيشرفت تکنولوژي مانند رباتها (اتومبيل و دستگاه کپي و...) بر جوامع ، آن است که انسان بهره‌ورتر ميشود.
قوانين سه‌گانه رباتيک:
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.
آينده رباتيک:
جمعيت رباتها به سرعت در حال افزايش است. اين رشد توسط ژاپني‌ها که رباتهاي آنها تقريباً دو برابر تعداد رباتهاي آمريکا است، هدايت شده است.
همه ارزيابي‌ها بر اين نکته تأکيد دارد که رباتها نقش فزاينده‌اي در جوامع مدرن ايفا خواهند کرد. آن ها به انجام کارهاي خطرناک، تکراري، پر هزينه و دقيق ادامه ميدهند تا انسانها را از انجام آنها باز دارند.
ربات امدادگر
يکي از راهکارهايي که براي نجات مصدومين زلزله استفاده مي شود، به کاربستن رباتيک و علوم کامپيوتر در عمليات امداد و نجات است. از طريق اين فناوري‌ها ميتوان به مصدومين گرفتار در زير آوار دسترسي پيدا کرده و جان آنها را نجات داد
اين ربوتها به گونه‌اي طراحي شده است که بتوان مسير خود را در شکاف‌هاي باريک و از ميان آوار به‌جا مانده از ساختمان بيابد و در لا‌به‌لاي آنها به جستجوي مصدومين حادثه بپردازد. پيکره‌ي اين رباتها به يک دوربين و يک ميکروفون براي دريافت داده‌هايي از ميان ويراني‌ها مجهز شده است. به علاوه يک حسگر حرارتي نيز به تجهيزات اين ربوت ها افزوده شده، تا بتواند حرارت بدن مصدوم را دريافته و موقعيت او را بيابد. اين حسگر، اين امکان را نيز فراهم مي‌سازد که حتي اگر در زير آوار منبع نوري نيز وجود نداشت و مصدومين در تاريکي گرفتار شده بودند، باز هم فرصت يافته شدن آنها وجود داشته باشد. طراحي منعطف اين ربوتها برخي توانمندي‌هاي مختص محيط‌هاي دچار سانحه را به آن افزوده است، اگر در شرايطي اين ربوتها با مانعي در زير آوار برخورد کند و به سبب اين برخورد تعادل خود را از دست بدهد و يا از ارتفاعي، فرو بيفتد، خواهد توانست با چرخش پيکره‌ي خود مجدداً به وضعيت متعادل و مناسب براي حرکت بازگردد.
مباني رباتيك
ربات ها ماشين هايي هستند كه به تقليد رفتار انسان ها يا حيوانات مي پردازند . انسان ها داراي جسم مي باشند و از ماهيچه براي حركت بدن ، حسگر براي دريافت اطلاعات محيط ، قدرت براي فعال كردن ماهيچه ها ، مغز براي پردازش اطلاعات حسگرها و دستور به ماهيچه ها و ويژگي هاي نامشهود ديگر مانند هوش و روحيه برخوردارند . به طور مشابه ربات ها نيز از ساختار قابل حركت ، موتورها ، حسگرهايي براي مشاهده محيط ، فعال ساز براي كنترل حركت ، منبع تغذيه و پردازنده / كامپيوتر براي كنترل رفتار و اجزاي خود برخوردار مي باشند . ربات هاي صنعتي بازوها يا ماشين هاي خودكار مكانيكي هستند كه توسط كامپيوتر كنترل شده و از آنها در خطوط مونتاژ كارخانه ها استفاده مي شود . وظايف آنها بازه وسيعي را از اتصال اجزاي بدنه اتومبيل تا قرار دادن يك قطعه بسيار كوچك در يك دستگاه الكترونيكي در بر مي گيرد .
يك ربات صنعتي كه از شش مفصل برخوردار است ، شباهت بسيار زيادي به بازوي انسان دارد . اين شش اتصال در واقع معادل شانه ، آرنج و مچ هستند . هر كدام از اين اتصالات توسط يك موتور DC/AC كنترل مي شوند . خود اين موتورها توسط سيگنال هايي كه توسط كابل منتقل مي شود ، كنترل مي گردند .
كامپيوتر كنترلي ربات شامل برنامه هايي است كه رفتار هر موتور را كنترل مي كند و بدين ترتيب ربات عمل مورد نياز را انجام مي دهد . براي حركت ربات ، اين رايانه ، موتورها و دريچه هاي مرتبط را فعال مي كند . ربات ها قابل برنامه ريزي جديد بوده و مي توان با برنامه ريزي جديد رفتار متفاوتي را از آنها انتظار داشت .
برنامه يك ربات جوشكاري حاوي دستورات لازم در زمينه ميزان جريان برق و اعمال جريان براي المان جوشكاري ربات است تا بدين ترتيب بعنوان قطعات فلزي با قطرهاي مختلف را به هم جوش داد . حسگرهاي موجود ، اطلاعات محيطي را به صورت پسخورد در اختيار كامپيوتر كنترلي قرار مي دهند و آنها را قادر مي سازند تا عمليات ربات را مطابق با شرايط محيطي تنظيم كنند . كامپيوترها سيگنال هاي فرمان را به ابزار رباتيك ارسال مي نمايند و بدين ترتيب عمليات كارخانه كنترل مي گردد .
مي توان ماشين هاي رباتيك را به گونه اي برنامه ريزي كرد كه وظايف مختلفي را انجام دهند و در نتيجه ربات ها مي توانند به منظور توليد محصولات مختلف ، مورد استفاده قرار گيرند . ربات هاي فوق در كارخانه هايي مورد استفاده قرار مي گيرند كه محصولات متنوعي را در دسته هاي كوچك توليد مي كنند و محصولات هر دسته با دسته ديگر فرق مي كند . ربات ها با سخت افزار فرآيند توليد ادغام مي شوند . پس از اينكه كار جاري خط توليد به پايان رسيد ، مي توان از اين ربات ها براي كار ديگر دوباره استفاده كرد .
خط توليدي كه در آن از ربات استفاده مي شود ، ممكن است فقط شش ماه دوام داشته باشد . پس از آن ، كارخانه به دليل تغيير محصول توليدي خود بايد خط توليد فوق را جمع آوري كند . از آنجايي كه مي توان ربات ها را براي انجام كارهاي مختلف برنامه ريزي كرد ، مي توان آنها را به راحتي از يك خط توليد جدا كرده و در جاي ديگر مورد استفاده قرار داد.
كارخانه موتورولا از دو ربات به طور همزمان براي مونتاژ قطعات الكترونيكي در دستگاه هاي راديويي خود استفاده مي كند . اين دو ربات دوازده كار پايه اي مانند قرار دادن قطعات الكترونيكي بر روي بوردهاي چاپي را بطور مشترك با هم انجام مي دهند . اين دو ربات به صورت جفت و دقيقا مانند دو بازوي يك انسان در خط مونتاژ كار مي كنند و كامپيوتر كنترل كننده با ارسال سيگنال هاي مناسب مانع از برخورد آنها باهم مي شود .
حواس انسان براي ربات ها :
تمركز طراحان بر شبيه سازي حواس انسان براي ربات ها است . ربات ها بايد بتوانند حسي از محيط پيرامون خود داشته باشند ( مشابه حواس انسان ) . آنها بايد بتوانند ببينند ، احساس كنند ، بشنوند ، بو بكشند و با انسان ها به زبان طبيعي صحبت كنند .رادارها ، دستگاههاي كاشف ، ميكروفن هاي جهت دار ، اسكنر هاي بدن و موارد مشابه قادر ند بهتر از اعضا ي بدن انسان عمل كنند ، ببينند و يا اشياء را شناسايي كنند . مشكل اصلي ، گردآوري اطلاعات نيست ، بلكه تفسير و درك آنهاست .
ساخت رباتي كه بتواند به سطح يك چاه نفت در دريا برود يا رباتي كه بتواند به يك راكتور هسته اي وارد شود ، بسيار متفاوت از رباتي است كه در آن لوله است . تصوير لوله تنها نشان دهنده جلبك هايي است كه به دور اتصالات جمع شده اند . اگر قرار است ربات تشخيص دهد كه مي تواند مشكل را حل كند يا نه ، بايد از هوش لازم براي رفع ابهام از تصوير و ايجاد يك تصوير واضح و روشن برخوردار باشد . ربات ها بايد اطلاعات مورد نياز را براي پاسخگويي به مسائل پيش آمده در جهان واقعي فراهم سازند . ربات ها بايد قادر به درك حوادث پيرامون خود باشند تا بتوانند بر آنها كنترل داشته باشند و گرنه ، داشتن حواس صرف براي گردآوري اطلاعات ، ارزشي نخواهد داشت . حواس آنها بايد پسخوري از اثرات رفتار انها بر جهان ، به آنها بدهد .
ربات هاي بيولوژيكي :
محققان به دنبال هوش هستند ، گرچه اين هوش لزوما به پيچيدگي مغز انسان كه از ميليارها نورون و تريليون ها اتصال برخوردار است نخواهد بود . گرچه بسياري از مناطق مغز انسان از ساختار يكنواختي برخوردارند ، ولي صدها منطقه در مغز وجود دارد كه از نظر معماري متمايز هستند . اين مساله سبب پيچيدگي شبيه سازي مغز انسان در ربات ها مي شود .
در مقايسه ، حشرات و موجودات دريايي از نورون هاي كمتري برخوردارند . مهندسان با استفاده از داده هاي رفتاري مي دانند كه چگونه بخش هاي مغز اين موجودات با هم در ارتباط هستند و همچنين از نحوه تعامل نورون هاي آنها به منظور انجام يك كار خاص مطلع هستند .
هوش مغز سوسك براي توسعه ربات هاي بيولوژيكي بكار گرفته شده است . حشرات در زمان حركت بالا ، زير با پيرامون موانع شش بازوي خود را كنترل مي كنند . ربات هاي شش بازويي مانند Lemur (مخففLimbed Excursion Mobile Utility Robot ) " ربات با قدرت حركت عضوي " از خصوصيات سيستم عصبي حشرات براي حركت در سطوح سخت و ناهموار به منظور گردآوري ، نمونه برداري و تحليل داده ها استفاده مي كنند .
ماهيچه ها مسبب حركت و دستكاري در مخلوقات هستند . فعال سازي هاي ربات ها در واقع شبيه ساز ماهيچه ها به شمار مي روند . فعال سازي هايي كه از پليمرهاي فعال شونده با جريان برق (EAP) استفاده مي كنند ، بيشترين شباهت را به ماهيچه هاي بيولوژيكي دارند . EAP ها در پاسخ به تحريك هاي الكتريكي تغيير شكل مي دهند .در صورتي كه به سيال هاي الكترورئولوژيك (ERF) مبتني بر EAP تحريك الكتريكي وارد شود ، چسبناك مي شوند . از ERF ها براي توسعه فعال سازي هاي مينياتوري كنترل شونده توسط جريان برق استفاده مي شود . نيروهايي كه در محيط هاي دور اعمال مي شوند ، سبب تغيير در ويسكوزيته ERF شده و بدين شكل خود را در اجزاي مكانيكي ربات نشان مي دهند .
از ربات هاي مبتني بر EAP در كاربردهاي پزشكي و فضايي استفاده مي شود . ربات ماهي اولين محصول تجاري است كه در آن از EAP استفاده شده است . اين ربات مي تواند بدون استفاده از موتور يا باتري و با استفاده القاء گرهاي موجود شنا كند .
EAP ها را ميتوان به شكل هاي مختلفي ساخت . از تركيب آنها با حسگرهاي MEMS ( سيستم ميكروالكترومكانيكي ) مي توان به فعال سازهاي هوشمند دست يافت . EAP واسطي است بين انسان و ماشين در واقع جايگزيني است براي حواس انسان . بعنوان مثال ، مي توان از EAP بعنوان واسط بين ربات و مغز انسان استفاده كرد . كلاوس پيترزانر از دانشگاه ساوت همپتون در انگلستان رباتي ساخته است كه توسط يك نمونه پرورش يافته و خاص از موجودات زنده " كپك مانند" كنترل ميشود . اين سلول ها از نور دوري مي كنند .
يك نمونه ستاره اي شكل از اين سلول ها به يك ربات شش بازويي ربات متصل گرديده اند . تابش نور سفيد بر بخشي از ارگانيسم سلول سبب مرتعش شدن آن مي گردد . اين ارتعاشات به رايانه منتقل شده و بر اساس آن سيگنال هاي كنترلي براي حركت بازوها ارسال مي گردد . با تابش نور برروي بخش هاي مختلف ستاره ، بازوهاي متفاوتي را ميتوان حركت داد . با انجام اين كار به صورتي منظم و با قاعده ، ميتوان ربات را به راه انداخت .
منابع :
مجله علم الكترونيك و كامپيوتر
ttp://riazicenter.ne
http://www.forum.microrayaneh.com/خ