تحقیق مقاله آموزه هایی از رباتیک

ربات چیست؟

ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.
برای مثال در قسمت مونتاژ یک  کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و ...می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.
و یا ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.
 

کلمه ربات توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R  (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.

بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

رُبات یا روبوت وسیله‌ای مکانیکی جهت انجام وظایف مختلف است. یک ماشین که می‌تواند برای عمل به دستورات مختلف برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری اعمال ویژه انجام دهد. مخصوصا آن دسته از کارها که فراتر از حد توانایی‌های طبیعی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن اعمالی از قبیل احساس کردن درک نمودن و جابجایی اشیا یا اعمال تکراری شبیه جوشکاری تولید می‌شوند.

  علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:

         ·        الکترونیک ( شامل مغز ربات)
         ·        مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)
         ·        نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات)

اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند، مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و می سازند و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.

ربات‌ها چه کارهایی انجام می‌دهند؟

بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 ربات‌ها از چه ساخته می‌شوند؟

ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:

مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.

محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و ...

سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.

با این سه قسمت، یک ربات می‌تواند با اثرپذیری  و اثرگذاری در محیط کاربردی‌تر شود.

ربات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است با خصوصیات زیر:
*  می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.
*  چند کاره است.
*  کارآمد و مناسب برای محیط است.

 اجزای یک ربات با دیدی ریزتر :
 **  وسایل مکانیکی و الکتریکی شامل :
 * شاسی، موتورها، منبع تغذیه، 
 *  حسگرها (برای شناسایی محیط):
 *  دوربین ها، سنسورهای sonar، سنسور های ultrasound، …
 *  عملکردها (برای انجام اعمال لازم)
 *  بازوی ربات، چرخها، پاها، …
 *  قسمت تصمیم گیری (برنامه ای برای تعیین اعمال لازم):
 *  حرکت در یک جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجسام، …
 *  قسمت کنترل (برای راه اندازی و بررسی حرکات روبات):
 *  نیروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسیر، …

مزایای رباتها:
 
1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
2-  رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
3-  رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.
4-  دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
5-  رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.
 
معایب رباتها:
1-  رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.
2-  رباتها هزینه بر هستند.
3-  قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.
 
 برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از ربات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.

مزایای رباتیک:
مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات می‌تواند کارهایی که ما انسان‌ها می‌خواهیم انجام دهیم را ارزان‌تر انجام‌ دهد. علاوه بر این ربات‌ها می‌توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هسته‌ای یا کاوش یک آتش‌فشان را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند کارها را دقیقتر از انسان‌ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت ‌بخشند. ربات‌ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.
 

انواع ربات ها

رباتهای امروزی که شامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی هستند در ابتدا به صورت بازوهای مکانیکی برای جابجایی قطعات و یا کارهای ساده و تکراری که موجب خستگی و عدم تمرکز کارگر و افت بازده میشد بوجود آمدند. اینگونه رباتها جابجاگر (manipulator) نام دارند.جابجاگرها معمولا در نقطه ثابت و در فضای کاملا کنترل شده در کارخانه نصب میشوند و به غیر از وظیفه ای که به خاطر آن طراحی شده اند قادر به انجام کار دیگری نیستند. این وظیفه میتواند در حد بسته بندی تولیدات, کنترل کیفیت و جدا کردن تولیدات بی کیفیت, و یا کارهای پیچیده تری همچون جوشکاری و رنگزنی با دقت بالا باشد.

نوع دیگر رباتها که امروزه مورد توجه بیشتری است رباتهای متحرک هستند که مانند رباتهای جابجا کننده در محیط ثابت و شرایط کنترل شده کار نمی کنند. بلکه همانند موجودات زنده در دنیای واقعی و با شرایط واقعی زندگی میکنند و سیر اتفاقاتی که ربات باید با انها روبرو شود از قبل مشخص نیست. در این نوع ربات هاست که تکنیک های هوش مصنوعی می بایست در کنترلر ربات(مغز ربات) به کار گرفته شود.

دسته‌بندی ربات‌ها

ربات‌ها در سطوح مختلف دارای دو خاصیت "تنوع در عملکرد" و "قابلیت تطبطق خودکار با محیط" (automated adapting) می‌باشند. بر اساس این دو خاصطت دسته‌بندی ربات‌ها انجام می‌گیرد.

دسته‌بندی اتحادطه ربات‌های ژاپنی(jira) به شرح زیر است:

 1. وسیله‌ای که توسط دست کنترل می‌شود.
 2. ربات برای کارهای متوالی بدون تغییر
 3. ربات برای کار‌های متوالی متغیر
 4. ربات مقلد
 5. ربات کنترل
 6. ربات باهوش

که در دسته‌بندی موسسه رباتیک آمریکا(RIA)، فقط ماشین‌های دسته 3 تا 6، ربات محسوب می‌شوند.

رباتهای متحرک به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:

رباتهای چرخ داربا انواع چرخ عادی

و یا شنی تانک و با پیکربندی های مختلف یک, دو یا چند قسمتی

2-رباتهای پادار مثل سگ اسباب بازی

AIBO ساخت سونی که در شکل بالا نشان داده شد یا ربات ASIMO ساخت شرکت هوندا

3-رباتهای پرنده

4-رباتهای چند گانه(هایبرید) که ترکیبی از رباتهای بالا یا ترکیب با جابجاگرها هستند

روبات همکار

 روباتای همکار روباتایی هستند که با کمک هم یک کارو انجام می دهند و کارهای انها بهم مربوط است و از هم مستقل نیست. در این مجموعه دو روبات چشم هست (چپ و راست)، و یک روبات دست (وسط). کارآنها این است که: چشکها محیط رو می بینند و اطلاعات مربوط رو به کامپیوتر می فرستند. کامپیوتر با image processing محیط را آنالیز می کند و اگر در آن جسم قرمزی ببیند، ان را پیدا می کند. یعنی اینکه این سیستم به اشیای قرمز رنگ حساس است ( که البته می تواند به رنگهای دیگر باشد) بعد با استفاده از روابط هندسی با توجه به زاویه دید دوربینها مکان جسم رادر فضا پیدا می شود و اگه در محدوده روبات دست باشد، این روبات 3 درجه آزادی به حرکت درمی اید و جسم رو در فضا می گیرد ........

نانوبات‌ها

اگر چه در حال حاضر کارایی‌های انسان و روبات با هم قابل مقایسه نیستند، اما ری کورزویل در مورد آینده عقیده دیگری دارد. او که نویسنده و متخصص رشته کامپیوتر است در یکی از نوشته‌های خود با صراحت اظهار امیدواری کرده است تا سال 2029 انسان با توجه به روند شناخت و ساخت هوش مصنوعی میتواند روباتی را بسازد که در هوش و تصمیم گیری با انسان برابر باشد. کورزویل معتقد است در سالهای 2030 انسان خواهد توانست نانوبات Nanobots یا روباتهای بسیار کوچک را جهت افزایش شعور به مغز خود بفرستد. این نانو روباتها به اندازه سلولهای خون هسنتد و از طریق جریان خون در رگها به مغز انتقال خواهند یافت. کورزویل در مقابل کمیته علوم کنگره آمریکا اعتراف کرده است در حال حاضر انسان از چنین تکنولوژی برخوردار است و آن را بر روی تعدادی حیوان نیز آزمایش کرده است. او در ادامه شهادت خود در کنگره آمریکا اضافه کرده است دانشمندان توانسته‌اند با انتقال 7 ننو روبات به بدن موش آزمایشگاهی دیابت او را علاج کرده و انسولین را از منفذهای پوست خارج کنند.آخرین کتاب کورزویل "شگفتی در راه است، برتری انسان بر بیولوژی" نیز بر اساس پیش بینی‌های علمی او نوشته شده است. او در این کتاب مینویسد در 25 سال آینده ننوبات‌ها در خون جاری در رگها هر نوع بیماری را با نابود کردن عوامل بیماری زا از بین برده و پس از خارج کردن آثار باقیمانده مرض همزمان به مرمت اشتباهات موجود در دی ان ای و ساختار بیولوژیکی انسانی خواهد پرداخت. کورزویل در بخش اقتصادی ورود روبات به خانه‌ها اعتقاد دارد در فاصله سالهای 2020 تا 2030 هر کس با کمک روبات و ننوتکنولوژی و تولید کننده‌های مولکول، در خانه خود قادر خواهد بود هر نوع محصول غیر ارگانیک را تهیه کند.