روبوت ها، انسان نما ها

شايد روزى تصور داشتن موجودى كه از انسان فرمان ببرد و از او اطاعت كند، دستورهاى او را بى چون و چرا انجام دهد، دور از ذهن به نظر مى رسيد و تنها در حد يك رمان علمى و يا داستانى تخيلى جالب به نظر مى رسيد اما امروزه ما شاهد انسان نماهايى هستيم با نام «روبوت ها»، موجوداتى كه مخلوق دست بشر بوده و تنها از او فرمان مى برند. امروزه گسترش استفاده از روبوت در مكان ها و جاهايى كه امكان حضور انسان نيست به حدى زياد شده كه منجر به بيكارى شمار زيادى از كارگران نيز شده است به علاوه در كارهاى صنعتى و تحقيقاتى حضور روبوت ها را بيش از پيش مى توان شاهد بود.   دانشمندان علم رباتيك تعاريف زيادى را براى روبوت مطرح كرده اند اما در يك تعريف كلى مى توان روبوت را اين گونه تعريف كرد: ماشين خودكار چند منظوره اى كه طيف گسترده اى از وظايف متفاوت را در شرايطى كه حتى نسبت به آن شرايط شناخت كافى نداشته باشد مانند انسان انجام مى دهد.
اما در يك تعريف عام تر و كلى تر ربات يك ماشين الكترومكانيكى هوشمند است كه داراى خصوصيات زير است:
۱ـ قابليت برنامه ريزى مكرر دارد.
۲ـ چندكاره است. (Multi Tasking)
۳ـ كارآمد و مناسب براى محيط است و توانايى هماهنگ كردن خود را با محيط دارد. 

تاريخچه روبوت

لغت روبوت نخستين بار در سال ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ در نمايشنامه اى به نام (Ross muse universal Robot) نوشته كارل كاپك نويسنده اهل چك به كار برده شد، در اين نمايشنامه بازيگران نقش موجوداتى مصنوعى و كوچك شبيه به انسان را بازى مى كردند كه تحت فرمان صاحب خود قرار داشتند و دستورهايش را دقيقاً اجرا مى كردند، در اين نمايشنامه اين بازيگران را روبوت مى ناميدند كه در زبان اسلاو به معناى كارگر اجبارى است. اما عده اى از دانشمندان بر اين باورند كه تاريخچه پيدايش روبوت ها به قبل از ميلاد مسيح(ع) بازمى گردد ـ يعنى در سال ۲۷۰ قبل از ميلاد مسيح(ع) ـ زمانى كه يونانيان به ساخت مجسمه هاى متحرك مى پرداختند و پس از آن در سال ۱۲۵۰ ميلادى، آلبرتوس ماگنوس در يك ميهمانى از مدعوين خود توسط ماشين هايى كه حركت مى كردند پذيرايى به عمل آورد. در سال ۱۷۳۸ ميلادى دواكانسن يك اردك مكانيكى ساخت كه از ۴۰۰۰ قطعه تشكيل شده بود كه مى توانست شنا كند و از خود صدا دربيارود. در گذر زمان اتفاقات فراوانى براى تبديل روبوت هاى اوليه به شكل امروزى به وقوع پيوسته است كه در زير فهرست وار به آنها اشاره شده است:
۱۹۳۸: نخستين الگوى قابل برنامه ريزى كه يك دستگاه سم پاشى بود، توسط دو آمريكايى طراحى شد.
۱۹۴۲: رمان ايزاك آسيموف با نام Runaround منتشر شد كه در آن قوانين سه گانه رباتيك معرفى شد.
۱۹۴۶: ظهور رايانه هاى نسل اول
۱۹۵۱: طراحى نخستين بازوى مفصلى با قابليت كنترل از راه دور
۱۹۵۴: طراحى نخستين روبوت قابل برنامه ريزى
۱۹۵۹: راه اندازى نخستين آزمايشگاه هوش مصنوعى در جهان
۱۹۶۳: راه اندازى دومين آزمايشگاه هوش مصنوعى در دانشگاه استنفورد
۱۹۶۸: طراحى يك روبوت سيار با قابليت بينايى و كنترل توسط يك رايانه
۱۹۷۳: توليد نخستين مينى رايانه با قابليت استفاده تجارى
۱۹۷۶: به كارگيرى روبوت vicarm در كاوشگر فضايى وايكينگ
۱۹۸۶: راه اندازى خط توليد روبوت هاى الكتريكى در كارخانه كاوازاكى
۱۹۹۷: دريافت نخستين تصاوير ارسالى از روبوت راه ياب مريخ
۲۰۰۰: پرده بردارى از روبوت شبيه انسان توسط شركت سونى
۲۰۰۱: دومين نسل از روبوت هاى سگ Aibo عرضه شد.
۲۰۰۱: سيستم كنترل از راه دور ايستگاه فضايى SSRMS ساخته و در مدار زمين قرار گرفت.

دسته بندى تاريخى روبوت ها

در يك دسته بندى تاريخى مى توان روبوت ها را به سه نسل تقسيم كرد كه هر نسل نسبت به نسل قبل از خود كامل تر شده است و پيشرفت هاى چشمگيرى نيز داشته است.
۱ـ نسل صفر: در اين نسل روبوت ها قابليت هيچ گونه برنامه پذيرى را نداشتند، روبوت هاى اين نسل را روبوت هاى برنامه ناپذير نيز مى گويند.
۲ـ نسل اول: روبوت هاى نسل اول داراى محرك هاى قابل كنترل اند و توانايى تكرار يك برنامه را به صورت متناوب دارند. كاربرد عمده اين روبوت ها در كارهاى صنعتى مانند خطوط مونتاژ است. روبوت هاى اين نسل را روبوت هاى برنامه پذير نيز مى نامند.
۳ـ نسل دوم: روبوت هاى اين نسل نسبت به نسل هاى گذشته خود كامل تر شدند و داراى سيستم بينايى هستند كه به كارگيرى نرم افزارهاى مخصوص توانايى پردازش داده هاى ورودى را دارند، يعنى در واقع اين روبوت ها از نوعى هوش مصنوعى بهره مى برند و با استفاده از اين قابليت، توانايى تصميم گيرى را نيز دارند، روبوت هاى اين نسل را روبوت هاى سازگار مى گويند.

دسته بندى روبوت ها

در تعريف روبوت ها عنوان شد كه روبوت داراى خاصيت تنوع عملكرد و قابليت تطبيق خودكار خود با محيط است. براين اساس، دسته بندى زير با توجه به ۲ خصوصيت ياد شده روبوت ها از سوى دانشمندان رباتيك انجام گرفته است.
- روبوت هايى كه توسط دست كنترل مى شوند.
- روبوت هايى براى كارهاى متوالى بدون تغيير.
- روبوت هايى براى كارهاى متوالى با تغيير.
- روبوت هاى تقليدكننده.
- روبوت هاى كنترل كننده.
- روبوت هاى داراى هوش.

كاربردهاى صنعتى روبوت ها

كاربردهاى صنعتى روبوت ها را مى توان به دسته بندى هاى زير تقسيم كرد:
۱ـ حمل مواد، تخليه و بارگيرى: در اين حالت روبوت ها، كار كارگران معمولى را انجام داده و به جابه جا كردن مواد و قطعات از جايى به جاى ديگر مى پردازند.
۲ـ كاربردهاى فرايندى: در اين حالت، كار روبوت ها اندكى پيچيده تر شده و به كارهاى تخصصى تر مانند جوشكارى، رنگ پاشى و نيز عملياتى كه در آنها وظيفه روبوت كاربرد ابزارى خاص براى انجام برخى كارهاى توليدى در كارخانه است.
۳ـ مونتاژ و بازرسى: در اين حالت عمليات مونتاژ قطعات خاصى از خط توليد و نيز عمليات بازرسى با استفاده از حساسه ها به وسيله روبوت انجام مى شود.

اجزاى تشكيل دهنده روبوت ها

هر روبوت به طور معمول از ۵ بخش متفاوت اما مرتبط با يكديگر تشكيل مى شود كه عبارتند از:
۱-(AMS) Articulated Mecanical system :
اين سيستم متشكل از بازوها، مچ ها، اتصالات و عوامل نهايى مكانيكى است كه در يك مجموعه به هم پيوسته و مرتبط جمع شده اند در حقيقت تشكيل يك سيستم مكانيكى منفصل شده را مى دهند.
۲ـ Actuators :
وظيفه اين بخش فراهم كردن توان لازم در يك سرى شرايط كنترل شده و دقيق براى سيستم مكانيكى منفصل شده (AMS) است. اين بخش را تحريك كننده ها نيز مى نامند.
۳- Transmission system :
وظيفه اين بخش اتصال Actuators (تحريك كننده ها) به AMS است كه از اين راه توان فراهم شده توسط تحريك كننده ها به بخش مكانيكى منتقل مى شود و امكان حركت را براى مفصل ها و بازو ها به شكل مجزا فراهم مى آورد - تسمه ها و چرخ دنده ها از اين دسته اند - اين بخش را ابزار ها وسيستم هاى انتقال مى گويند.
۴ـ sensors :
حسگر ها قطعاتى هستند كه از ابزارهاى لامسه اى الكتريكى يا نورى در كنار ساير عناصر الكتريكى انجام وظيفه مى كنند. وظيفه اين حسگر ها كسب اطلاعات از موقعيت اجزاى روبوت مانند مفصل ها و بازو ها و نيز محيط بيرونى روبوت مانند نور، گرما و هدف هاى موردنظر روبوت است.
۵- cpu :
اين بخش كه در حقيقت به عنوان مغز روبوت انجام وظيفه مى كند محلى براى دستور دادن و تصميم گيرى روبوت است. در اين بخش اطلاعات دريافتى از حسگر ها تجزيه و تحليل شده و دستورهاى لازم به مفاصل و بازو ها فرستاده مى شود. 

انواع روبوت ها

روبوت هاى امروزى كه از قطعات الكترونيكى و مكانيكى تشكيل شده اند در ابتدا تنها به صورت بازوهاى مكانيكى براى جابه جايى قطعات و مواداوليه و نيز كارهاى تكرارى به وجود آمدند كه به اين روبوت ها جابه جاگر (manipulator) مى گفتند، جابه جاگر ها معمولاً در يك نقطه ثابت و در فضايى كنترل شده نصب شده و تنها قادر به انجام وظيفه ياد شده بودند. نوع ديگرى از روبوت ها كه امروزه مورد توجه قرار گرفته اند روبوت هاى متحرك هستند كه برخلاف روبوت هاى جابه جاگر ثابت نبوده و در محيط حركت مى كنند. در اين نوع از روبوت ها با استفاده از هوش مصنوعى در مغز روبوت قابليت برنامه ريزى براى آن فراهم شده است. روبوت هاى متحرك به سه دسته تقسيم مى شوند.
۱- روبوت هاى چرخ دار: اين دسته از روبوت هاى متحرك داراى چرخ هاى عادى و يا شنى تانك و يا داراى پيكربندى هاى چندبخشى هستند.
۲- روبوت هاى پادار: اين گروه از روبوت ها داراى پا بوده و بر روى ۲ يا ۴ پا حركت مى كنند.
۳- روبوت هاى پرنده: اين گروه از روبوت هاى متحرك در هوا به حركت درمى آيند.

مزاياى روبوت

۱- افزايش ايمنى، ميزان توليد، صرفه جويى و كيفيت محصولات.
۲- كار در شرايط خطرناك و سخت مانند كوره ها، معادن، ارتفاعات و جاهايى كه حضور انسان در آنجا بسيار مشكل است.
۳- خسته نشدن روبوت ها و نيز بى توجهى به محيط پيرامون خود.
۴- داشتن دقت بالا در حد ميكروسانتى متر براى انجام كارها.
۵- انجام چند كار در يك زمان
۶- انجام كارهاى تكرارى و خسته كننده