روباتیک چیست؟
روباتیک نقطه تلاقی علم، مهندسی و فناوری است که ماشین هایی تولید می کند که روبات نامیده می شوند و جایگزین اعمال انسان (یا تکرار) می شوند. فرهنگ پاپ همیشه شیفته روبات ها بوده است. R2-D2. Optimus Prime. این مفاهیمِ بیش از حد اغراق آمیز و انسان نما از روبات ها معمولاً کاریکاتوری از چیزهای واقعی به نظر می رسند ... یا آنها جلوتر از آن چه ما تصور می کنیم فکر می کنند؟ روبات ها در حال به دست آوردن قابلیت های فکری و مکانیکی هستند که احتمال وجود یک دستگاه شبیه R2-D2 را در آینده، دور از دسترس نمی کند.روبات چیست؟
روبات محصول حوزه روباتیک است، جایی که ماشین های قابل برنامه ریزی ساخته می شوند که می توانند به انسان ها کمک کنند یا از اقدامات انسان تقلید کنند. روبات ها در ابتدا برای انجام کارهای یکنواخت (مانند ساخت ماشین در خط مونتاژ) ساخته شده بودند، اما از آن زمان به بعد بسیار بیشتر از کاربردهای اولیه خود برای انجام وظایفی مانند اطفاء حریق، نظافت خانه ها و کمک به جراحی های فوق العاده پیچیده توسعه یافته اند. هر روبات دارای سطح متفاوتی از خودگردانی است، از روبات های کنترل شده توسط انسان که وظایفی را انجام می دهند که انسان کنترل کامل بر آنها دارد گرفته تا روبات های کاملاً خودگردان که بدون هیچ تأثیر خارجی کارها را انجام می دهند.با پیشرفت تکنولوژی، محدوده آن چه که روباتیک تلقی می شود نیز افزایش می یابد. در سال 2005 ، 90 درصد از تمام روبات ها در حال مونتاژ اتومبیل در کارخانه های خودرو یافت می شدند. این روبات ها عمدتاً بازوهای مکانیکی هستند که وظیفه جوشکاری یا پیچاندن قسمتهای خاصی از خودرو را بر عهده دارند. امروزه، ما شاهد تعریف تکامل یافته و گسترده ای از روباتیک هستیم که شامل توسعه، ایجاد و استفاده از روبات هایی است که در سخت ترین شرایط زمین کاوش می کنند، روبات هایی که به اجرای قانون کمک می کنند و حتی روبات هایی که تقریباً در همه زمینه های مراقبت های بهداشتی کمک می کنند.
در حالی که جهان کلی روباتیک در حال گسترش است، یک روبات دارای ویژگی های ثابتی است:
1- همه روبات ها از نوعی ساختار مکانیکی تشکیل شده اند. جنبه مکانیکی یک روبات به آن کمک می کند تا وظایفی را در محیطی که برای آن طراحی شده است، انجام دهد. به عنوان مثال، چرخ های Mars 2020 Rover به صورت جداگانه دارای موتور هستند و از لوله های تیتانیوم ساخته شده اند که به آن کمک می کند تا زمین های سخت سیاره قرمز را محکم بگیرد.
2- روبات ها به مؤلفه های الکتریکی ای نیاز دارند که ماشین آلات را کنترل و تغذیه می کنند. در اصل، یک منبع جریان الکتریکی (به عنوان مثال باتری) برای تغذیه اکثریت روبات ها مورد نیاز است.
3- روبات ها حداقل دارای سطوحی از برنامه نویسی کامپیوتری هستند. بدون مجموعه ای از کد که به روبات می گوید چه باید بکند، یک روبات فقط یک قطعه ماشین آلات ساده خواهد بود. قرار دادن یک برنامه در روبات به آن این توانایی را می دهد که بداند چه موقع و چگونه یک کار را انجام دهد.
ما واقعاً آماده ایم نوید صنعت روباتیک را هر چه زودتر ببینیم، زیرا هوش مصنوعی و نرم افزار هم به پیشرفت خود ادامه می دهند. در آینده ای نزدیک، به لطف پیشرفت این فناوری ها، روبات ها همچنان هوشمندتر، انعطاف پذیرتر و از نظر مصرف انرژی کارآمدتر خواهند بود. آنها همچنین همچنان به عنوان کانون اصلی در کارخانه های هوشمند باقی خواهند ماند، جایی که چالش های سخت تری را بر عهده خواهند گرفت و به تأمین زنجیره تأمین جهانی کمک خواهند کرد.
صنعت روباتیک اگرچه نسبتاً جوان است، اما نوید تحسین برانگیزی برای پیشرفت هایی دارد که فقط داستان های علمی تخیلی زمانی می توانستند رؤیای آن را داشته باشند. از عمیق ترین اعماق اقیانوس های ما تا هزاران مایل در فضا، روبات هایی پیدا می شوند که وظایفی را انجام می دهند که انسان ها به تنهایی نمی توانستند انجام دهند.
انواع روبات ها
روبات های مکانیکی در همه اشکال و اندازه ها وجود دارند تا بتوانند وظیفه ای را که برای آنها طراحی شده است به نحو احسن انجام دهند. روبات ها از نظر طراحی، عملکرد و میزان خودگردانی متفاوت هستند. از "RoboBee" به طول 0.2 میلی متر تا کشتی حمل روباتیک "Vindskip" به طول 200 متر، روبات ها در حال ظهور هستند تا وظایفی را انجام دهند که انسان ها به سادگی نمی توانند انجام دهند. به طور کلی، پنج نوع روبات وجود دارد:1- روبات های از پیش برنامه ریزی شده
روبات های از پیش برنامه ریزی شده در محیطی کنترل شده کار می کنند و وظایف ساده و یکنواخت را انجام می دهند. نمونه ای از یک روبات از پیش برنامه ریزی شده می تواند بازوی مکانیکی در خط مونتاژ خودرو باشد. بازو یک وظیفه را انجام می دهد - جوش دادن درب، قرار دادن قسمت خاصی در موتور و غیره - و وظیفه آن این است که این کار را طولانی تر (و بدون وقفه تر)، سریع تر و کارآمدتر از انسان انجام دهد.2- روبات های انسان نما
روبات های انسان نما روبات هایی هستند که شبیه انسان هستند و/یا رفتار انسان را تقلید می کنند. این روبات ها معمولاً فعالیت هایی شبیه انسان انجام می دهند (مانند دویدن، پریدن و حمل اجسام)، و گاهی اوقات طوری طراحی شده اند که حتی شبیه چهره و حالات انسانی نیز هستند. دو نمونه برجسته از روبات های انسان نما عبارتند از Sophia از Hanson Robotics و Atlas از Boston Dynamics.3- روبات های خودگردان
روبات های خودگردان مستقل از اپراتورهای انسانی عمل می کنند. این روبات ها معمولاً برای انجام وظایف در محیط های باز طراحی شده اند که نیازی به نظارت انسان ندارند. آنها کاملاً منحصر به فرد هستند زیرا از حسگرها برای درک جهان پیرامون خود استفاده می کنند و سپس از ساختارهای تصمیم گیری (معمولاً رایانه) برای برداشتن گام بعدی مطلوب بر اساس داده ها و مأموریت خود استفاده می کنند. یک مثال از یک روبات خودگردان جاروبرقی رومبا است که از حسگرها برای گردش آزادانه در خانه استفاده می کند.نمونه هایی از روبات های خودگردان:
* روبات های تمیز کننده (به عنوان مثال Roomba)
* ربات های پیرایش چمن
* روبات های مهمان نواز
* پهپادهای خودگردان
* روبات های دستیار پزشکی
4- روبات های دورکاری
روبات های دورکاری روبات های نیمه خودگردان هستند که از یک شبکه بی سیم استفاده می کنند که کنترل انسان را بر آنها از یک فاصله ایمن فعال می کند. این روبات ها معمولاً در شرایط جغرافیایی شدید، آب و هوای شدید، موقعیت های بحرانی و غیره کار می کنند. نمونه هایی از روبات های دورکاری، زیردریایی های تحت کنترل انسان هستند که برای رفع نشتی لوله های زیر آب در هنگام نشت نفت BP مورد استفاده قرار می گیرند یا هواپیماهای بدون سرنشین مورد استفاده برای تشخیص مین در میدان جنگ.5- روبات های تقویت کننده
روبات های تقویت کننده یا قابلیت های فعلی انسان را افزایش می دهند یا جایگزین قابلیت هایی می شوند که ممکن است یک انسان از دست داده باشد. رشته روباتیک برای تقویت انسان، زمینه ای است که در آن داستان های علمی تخیلی به زودی به واقعیت تبدیل می شوند، با روبات هایی که توانایی بازتعریف تعریف بشریت را با سریع تر و قوی تر ساختن انسان ها دارند. برخی از نمونه های روبات های تقویت کننده فعلی اندام مصنوعی روباتیک یا اسکلت های خارجی هستند که برای بلند کردن وزنه های سنگین استفاده می شوند.آیا نرم افزار روبات، روباتیک محسوب می شود؟
روبات نرم افزاری یک نوع فراوان از برنامه های کامپیوتری است که وظایف خود را به طور خودگردان انجام می دهد، مانند چت بات یا خزنده وب. با این حال، از آن جا که روبات های نرم افزاری فقط در اینترنت وجود دارند و از رایانه سرچشمه می گیرند، آنها روبات محسوب نمی شوند. یک دستگاه برای این که یک روبات در نظر گرفته شود، باید دارای شکل فیزیکی مانند بدنه یا شاسی باشد.روبات ها چگونه عمل می کنند؟
روبات های مستقل
روبات های مستقل قادر به عملکرد کاملاً خودگردان و مستقل از کنترل اپراتور انسانی هستند. این ها معمولاً به برنامه نویسی قوی تری نیاز دارند اما در عوض این به روبات ها اجازه می دهد هنگام انجام کارهای خطرناک، پیش پا افتاده یا غیرممکن برای انسان، از پخش بمب و سفر در اعماق دریا گرفته تا اتوماسیون کارخانه، جای انسان ها را بگیرند. ثابت شده است که روبات های مستقل برای جامعه مخرب ترین هستند، و مشاغل با دستمزد پایین را حذف می کنند اما امکانات جدیدی را برای رشد ارائه می دهند.
روبات های وابسته
روبات های وابسته، روبات های غیر خودگردانی هستند که با انسان ها تعامل دارند تا اقدامات موجود خود را تقویت و تکمیل کنند. این یک شکل نسبتاً جدید از فناوری است و دائماً در برنامه های جدید گسترش می یابد. یکی از انواع روبات های وابسته که به دست آمده است پروتزهای پیشرفته است که توسط ذهن انسان کنترل می شود.یک مثال معروف از یک روبات وابسته توسط APL از Johns Hopkins در سال 2018 برای بیماری به نام جانی ماتنی، مردی که دستش از بالای آرنج قطع شده بود، ایجاد شد. ماتنی مجهز به اندام پروتز مدولار (اندام پروتز دارای قسمت های کوچک) (Modular Prosthetic Limb (MPL)) بود تا محققان بتوانند استفاده از آن را در یک دوره پایدار مطالعه کنند. MPL از طریق الکترومیوگرافی یا سیگنال های ارسال شده از اندام قطع شده وی که پروتز را کنترل می کند، کنترل می شود. با گذشت زمان، ماتنی در کنترل MPL کارآمدتر شد و سیگنال های ارسال شده از اندام قطع شده وی کوچک تر و کمتر متغیر شد، که منجر به دقت بیشتر در حرکات آن شد و به ماتنی اجازه داد تا کارهای ظریف مانند نواختن پیانو را انجام دهد.
برترین شرکت های رباتیک در حال حاضر استخدام می کنند
اجزای اصلی یک روبات چیستند؟
* سیستم کنترل* سنسورها
* محرک ها
* منبع تغذیه
* اندام های مؤثر نهایی
.jpg "فناوری روباتیک")
مؤلفه های اصلی یک روبات
روبات ها برای ارائه راه حل برای نیازهای مختلف و برآوردن چندین هدف مختلف ساخته شده اند و بنابراین، برای تکمیل این وظایف به اجزای تخصصی مختلفی نیاز دارند. با این حال، اجزای متعددی وجود دارند که برای ساخت هر روبات امری مرکزی هستند، مانند منبع تغذیه یا واحد پردازش مرکزی. به طور کلی، اجزای روباتیک در این پنج دسته قرار می گیرند:سیستم کنترل
محاسبه شامل همه اجزایی است که واحد پردازش مرکزی یک روبات را تشکیل می دهند، که اغلب به عنوان سیستم کنترل آن شناخته می شود. سیستم های کنترلی طوری برنامه ریزی شده اند که به روبات می گویند چگونه از اجزای خاص خود استفاده کند، و از جهاتی شبیه به نحوه ارسال سیگنال های مغز انسان به سراسر بدن، به منظور انجام یک کار خاص هستند. این وظایف روباتیک می تواند شامل هر چیزی از جراحی با حداقل تهاجم تا بسته بندی خط مونتاژ باشد.سنسورها
سنسورها یا حسگرها برای یک روبات محرک هایی به شکل سیگنال های الکتریکی فراهم می آورند که توسط کنترل کننده پردازش می شوند و به روبات اجازه می دهد با دنیای خارج تعامل داشته باشد. سنسورهای رایج موجود در روبات ها شامل دوربین های ویدئویی هستند که به عنوان چشم عمل می کنند، و مقاومت های نوری (یا سنسورهای تغییرات نوری) هستند که به نور واکنش نشان می دهند، و میکروفون هایی که مانند گوش عمل می کنند. این حسگرها به روبات اجازه می دهند محیط اطراف خود را بگیرد و منطقی ترین نتیجه گیری را بر اساس لحظه کنونی پردازش کند و به کنترل کننده اجازه دهد دستورات را به مؤلفه های بیشتری منتقل کند.محرک ها
همانطور که قبلاً گفته شد، یک دستگاه تنها در صورتی می تواند یک روبات تلقی شود که دارای شاسی یا بدنه متحرک باشد. محرک ها مؤلفه هایی هستند که مسئول این تحرک هستند. این اجزا از موتورهایی تشکیل شده اند که سیگنال هایی را از سیستم کنترل دریافت می کنند و همزمان برای انجام حرکت لازم برای تکمیل وظیفه تعیین شده حرکت می کنند. محرک ها می توانند از مواد مختلفی مانند فلز یا مواد الاستیک یا کشسان ساخته شوند و معمولاً با استفاده از هوای فشرده (محرک های پنوماتیک) یا روغن (محرک های هیدرولیک) کار می کنند، اما در قالب های مختلف برای انجام بهترین نقش های تخصصی خود وجود دارند.منبع تغذیه
همان طور که بدن انسان برای عملکرد نیاز به غذا دارد، روبات ها به قدرت نیاز دارند. روبات های ثابت، مانند آنهایی که در یک کارخانه یافت می شوند، ممکن است با برق متناوب از طریق پریز دیواری کار کنند، اما معمولاً روبات ها از طریق باتری داخلی کار می کنند. بیشتر روبات ها از باتری های سرب - اسید برای کیفیت ایمن و ماندگاری طولانی خود استفاده می کنند در حالی که برخی دیگر از انواع جمع و جورتر و گران تر نقره – کادمیوم استفاده می کنند. ایمنی، وزن، قابلیت تعویض و چرخه عمر همه عوامل مهمی هستند که هنگام طراحی منبع تغذیه روبات باید در نظر گرفته شود.برخی از منابع قدرت بالقوه برای توسعه روباتیک آینده همچنین شامل نیروی پنوماتیک ناشی از گازهای فشرده، انرژی خورشیدی، قدرت هیدرولیک، ذخیره زباله های آلی انرژی از طریق هضم بی هوازی و انرژی هسته ای است.
اندام های مؤثر نهایی
اندام های مؤثر نهایی اجزای فیزیکی و معمولاً خارجی هستند که به روبات ها اجازه می دهند تا وظایف خود را به پایان برسانند. روبات ها در کارخانه ها اغلب دارای ابزارهای قابل تعویض مانند سمپاش رنگ و مته هستند، و روبات های جراحی ممکن است مجهز به چاقوهای کوچک جراحی باشند، و انواع دیگر روبات ها را می توان با چنگال یا حتی دست برای کارهایی مانند تحویل، بسته بندی، پخش بمب، و موارد دیگر ساخت.موارد استفاده از روبات ها
روبات ها موارد استفاده بسیار متنوعی دارند که آنها را به فناوری ایده آل برای آینده تبدیل می کند. به زودی تقریباً همه جا روبات ها را خواهیم دید. ما آنها را در بیمارستان ها، هتل ها و حتی در جاده های خود خواهیم دید.ساخت
صنعت تولید احتمالاً قدیمی ترین و شناخته شده ترین کاربر روبات است. این روبات ها و روبات های همراه (روبات هایی که در کنار انسان ها کار می کنند) برای آزمایش و مونتاژ مؤثر محصولاتی مانند اتومبیل و تجهیزات صنعتی کار می کنند. تخمین زده می شود که در حال حاضر بیش از سه میلیون روبات صنعتی در حال استفاده هستند.لجستیک
روبات های حمل، جابجایی و کنترل کیفیت برای اکثر خرده فروشان و شرکت های لجستیکی به یکی از ضروریات تبدیل شده اند. از آنجا که ما در حال حاضر انتظار داریم بسته های ما با سرعت سرسام آوری برسد، شرکت های لجستیک از روبات ها در انبارها و حتی در جاده استفاده می کنند تا به حداقل رساندن زمان کمک کنند. در حال حاضر، روبات هایی هستند که اقلام شما را از قفسه ها بیرون می آورند، آنها را از کف انبار حمل کرده و بسته بندی می کنند. علاوه بر این، افزایش روبات های مایلِ آخر (روبات هایی که بسته خود را به صورت خودکار به درب خانه شما می رسانند) تضمین می کند که در آینده ای نزدیک با یک روبات لجستیک برخورد رو در رو خواهید داشت.خانه
دیگر این علمی تخیلی نیست و روبات ها را می توان در سرتاسر خانه هایمان مشاهده کرد که در کارهای خانه کمک می کنند، برنامه های ما را به ما یادآوری می کنند و حتی بچه های ما را سرگرم می کنند. مشهورترین نمونه روبات های خانگی جاروبرقی خودگردان رومبا است. علاوه بر این، روبات ها اکنون تکامل یافته اند تا در زمینه هایی از چمن زنی مستقل گرفته تا تمیز کردن استخرها کار کنند.روبات ها همچنین به صورت خودروها خودران و نیز جراحان روباتیک و بسیاری صورت های دیگر موارد استفاده مؤثری برای انسان دارند.
منبع: builtin
