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.
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.
قانون رباتیک مطرح شده توسط آسیموف:
1- ربات ها نباید هیچگاه به انسانها صدمه بزنند.
2- رباتهاباید دستورات انسانها را بدون سرپیجی از قانون اوّل اجرا کنند.
3- رباتها باید بدون نقض قانون اوّل و دوم از خود محافظت کنند.
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.
اجزای یک ربات با دیدی ریزتر :
** وسایل مکانیکی و الکتریکی شامل :
* شاسی، موتورها، منبع تغذیه،
* حسگرها (برای شناسایی محیط):
* دوربین ها، سنسورهای sonar، سنسورهای 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، …
انواع رباتها
ربات ماهی :
رباتهایی که به شکل موجودات دریایی ساخته میشوند در این رده قرار میگیرند.
در حقیقت این رباتها الگوی حرکتی خود را از ماهی ها و دیگر موجودات دریایی وام گرفته اند.سیستم جلو برنده این رباتها دقیقا همانند ماهی ها است و با حرکت موجی بدن و دم ربات در درون آب به جلو رانده میشوند.
این رباتها عموما به دو روش حرکت میکنند. متداول ترین نوع آنها شبیه به ماهی های قرمز رنگی که به میهمانی هفت سین دعوت میشوند حرکت میکنند، به این معنی که حرکات بدنه و دم ربات در صفحه افقی صورت میگیرد. نوع دیگری شبیه به دلفین حرکت میکند به این معنی که حرکات بدنه ودم ربات در صفحه عمودی صورت می پذیرد.
معادلات حرکتی این گونه رباتها به دلیل چگالی ربات در زیر آب بسیار پیچیده می باشد و از نظر ساخت محدودیت های مکانیکی زیادی وجود دارد. این گونه ربات ها دارای سیستم های کنترلی پیشرفته ای می باشند و با توجه به مقدار تواناییهای مکانیکی و الکترونیکی می توانند به عمق بیشتری از آب فرو بروند .
معایب این گونه رباتها این است که بایستی تمام تجهیزات در یک محیط کاملا آب بندی قرار گیرد که این کار از انعطاف پذیری ربات میکاهد و کار طراحی را بسیار پیچیده می کند.
ربات مار :
شکل ظاهری این ربات شبیه به مار می باشد و از تعدادی قطعه شبیه به هم تشکیل شده که همانند مار به نرمی حرکت میکند و میتواند در سوراخها و لوله ها به راحتی بخزد.
از دیگر مزایای این گونه ربات این است که میتواند حول یک لوله پیچ بخورد، یا اینکه از شیار دیوار بالا برود. به دلیل عرض و ارتقاء کم، این ربات ها میتوانند از مجاری بسیار باریک عبور نمایند. به همین دلایل و نیز پیچیدگی و فراوان بودن ساختار های مکانیکی این روباتها، طراحان آنها با دشواری های فراوانی مواجه میشوند و پس از به پایان رسیدن پروژه طراحی مکانیک متوجه میشوند که فضای بسیار کمی برای قطعات الکترونیکی در روی ربات وجود دارد.
معایب این گونه ربات ها این است که بسیار کند حرکت می کنند و کنترل آنها بسیار پیچیده است.
ربات های عنکبودی :
شکل ظاهری این رباتها شبیه به حشرات بخصوص عنکبود است و معمولا دارای 6 یا 8 پا می باشند . در طراحی این رباتها سعی شده از تمامی قابلیتهایی که در یک عنکبود وجود دارد الگو برداری شود.
معمولا رباتهایی که با این عنوان ساخته می شوند کاربردی نبوده و بیشتر جنبه تحقیقاتی دارند.
طراحی و ساخت بخشهای مکانیکی این گونه رباتها پیچیده نیست ولی کنترل حرکتی آنها بسیار پیچیده میباشد و این باعث شده تا اینگونه رباتها به کندی حرکت کنند .
از مزایای حرکتی این گونه رباتها میتوان به مانور در حرکت، بخصوص قدرت حرکت در زوایای مختلف اشاره نمود.
ربات های انسان نما :
پیشرفته ترین رباتهایی که تاکنون ساخته شده است ربات های Human می باشند.
در طراحی این ربات از انسان الهام گرفته شده و سعی کردیده تمام جزئیات حرکتی انسان در آن لحاظ شود. ساخت این رباتها بسیار پیچیده است و قطعات تشکیل دهنده آنها دارای دقت بالا و تعداد قطعات آنها با توجه به تعداد محور های آزادی که رباتها دارند بسیار زیاد می باشد.
حفظ تعادل بر روی یک پا حتی برای برخی از انسانها هم امری دشوار است. معادله تعادل هر انسان در ضمیر ناخود آگاهش قرار دارد و باعث می شود انسانها بتوانند به راحتی حرکت کنند. رباتهای Human نیز برای حرکت کردن نیاز به معادله حرکت دارند که بدست آوردن این معادله با توجه به پارامترهای وزن و قد و مرکز ثقل کار پیچیده ای می باشد.
در صورتی تدبیری برای بدست آوردن معادله حرکتی یک ربات و نهایتا حفظ تعادلی آن اندیشه نشود، در هنگامی که ربات یک پا از روی زمین بردارد واژگون میشود و نتیجتا ربات نمی تواند راه برود.
این رباتها به دلیل تصویر ذهنی مردم جوامع مختلف از رباتها، یکی از بهترین گزینه های تبلیغاتی می باشند.
تبلیغ با این رباتها حتی به لایه های بالا مسئولین برخی از کشور ها راه یافته است به گونه ای که در استقبال های رسمی از مقامات خارجی انواع رباتها به همراه هیات استقبال کننده از میهمانان استقبال می کنند.
ربات های تسمه ای :
ای ن ربات ها به رباتهای تسمه تانکی مشهور هستند. در برخی از شرایط ناملایم حرکتی تنها رباتهای تسمه ای قادر بهایفای نقش میباشند. سیستم حرکتی با استفاده از تسمه این توانایی را به این رباتها می بخشد که از موانع سخت مانند راه پله، آوار به جای مانده از خرابی ها، سطوح شیب دار و زمین های گلی به راحتی عبور کنند. رباتهایی که با این سیستم حرکت می کنند کاربردهای زیادی دارند، مانند ربات های امدادگر و جستجو گر.
در طراحی و ساخت این رباتها باید موارد مکانیکی متعددی مانند سیستم انتقال نیرو، طراحی تسمه، سیستم رگلاژ تسمه و موتردی از این دست را مد نظر داشت.