محصول جدید روبین معرفی شد
(تحویل 30 روزه)

رباتیک نقطه تلاقی علم، مهندسی و فناوری است که ماشین هایی به نام ربات تولید می کند که جایگزین اعمال انسان می شود یا آن‌ها را تکرار می‌کند. فرهنگ عامه همیشه شیفته ربات ها بوده است، از R2-D2 گرفته تا WALL-E.

این نمایش بیش از حد اغراق‌آمیز و انسانی از ربات‌ها معمولاً شبیه کاریکاتوری از واقعیت به نظر می‌رسند… یا ممکن است که این ربات های تخیلی بیشتر از آنچه ما تصور می‌کنیم نزدیک به آن‌چیزی باشند که ربات ها در آینده‌ی زندگی انسان‌ها خواهند بود؟ ربات‌ها در حال به دست آوردن قابلیت‌های فکری و مکانیکی هستند و در نتیجه امکان وجود داشتن ماشینی شبیه R2-D2 در آینده دور از انتظار نیست.

ربات چیست؟

ربات محصول حوزه رباتیک است، جایی که ماشین‌های قابل برنامه‌ریزی ساخته می‌شوند که می‌توانند به انسان کمک کنند یا اعمال انسان را تقلید کنند. ربات‌ها در ابتدا برای انجام کارهای یکنواخت (مانند ساخت اتومبیل در خط مونتاژ) ساخته شدند، اما از آن زمان به بعد بسیار فراتر از کاربردهای اولیه خود برای انجام کارهایی مانند اطفاء حریق، تمیز کردن خانه ها و کمک به جراحی های فوق العاده پیچیده گسترش پیدا کردند. 

هر ربات دارای سطح متفاوتی از استقلال است، از ربات های کنترل شده توسط انسان که وظایفی را انجام می دهند که یک انسان کنترل کامل بر آنها دارد تا ربات های کاملاً مستقل که وظایف را بدون هیچ گونه تأثیر خارجی انجام می دهند.

همانطور که فناوری پیشرفت می کند، دامنه آنچه که رباتیک در نظر گرفته می شود نیز گسترش می یابد. در سال 2005، 90 درصد از تمام ربات‌ها را می‌توانستید در حال مونتاژ اتومبیل در کارخانه‌های خودروسازی بیابید. این ربات‌ها عمدتاً از بازوهایی مکانیکی تشکیل شده‌اند که وظیفه آنها جوشکاری یا پیچ کردن قسمت‌های خاصی از خودرو است. 

امروزه، ما شاهد یک تعریف توسعه یافته و توسعه یافته از رباتیک هستیم که شامل توسعه، ایجاد و استفاده از ربات‌هایی است که سخت‌ترین شرایط زمین را بررسی می‌کنند، ربات‌هایی که به مجریان قانون کمک می‌کنند و حتی ربات‌هایی که تقریباً در هر جنبه‌ای از مراقبت‌های پزشکی کمک می‌کنند.

در حالی که دنیای کلی رباتیک در حال گسترش است، یک ربات دارای برخی ویژگی های ثابت است:

  • ربات ها همه از نوعی ساختار مکانیکی تشکیل شده اند. جنبه مکانیکی یک ربات به آن کمک می کند تا وظایف خود را در محیطی که برای آن طراحی شده است انجام دهد. به عنوان مثال، چرخ‌های مریخ‌نورد 2020 به‌صورت جداگانه موتوری هستند و از لوله‌های تیتانیومی ساخته شده‌اند که به آن کمک می‌کند تا زمین‌های خشن سیاره سرخ را محکم بگیرد.
 
  • ربات ها به قطعات الکتریکی نیاز دارند که ماشین آلات را کنترل و نیرو می دهد. اساساً یک جریان الکتریکی (مثلاً یک باتری) برای تأمین انرژی اکثر ربات ها مورد نیاز است.
 
  • ربات ها حداقل دارای سطحی از برنامه نویسی کامپیوتری هستند. بدون مجموعه ای از کدها که به او بگوید چه کاری انجام دهد، یک ربات فقط یک ماشین ساده دیگر خواهد بود. قرار دادن یک برنامه در یک ربات این توانایی را به آن می دهد که بداند چه زمانی و چگونه یک کار را انجام دهد.
 

تاریخچه رباتیک

اصطلاح رباتیک پسوندی از کلمه ربات است. یکی از اولین کاربردهای آن توسط نویسنده چک، کارل چاپک، که این کلمه را در نمایشنامه خود، ربات‌های جهانی راسوم، در سال 1920 به کار برد، انجام شد.

با این حال، فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد افتخار  اولین کسی که این اصطلاح را در دهه 1940 توسط به کار برد،به نویسنده داستان های علمی تخیلی، ایزاک آسیموف داده است.

در داستان آسیموف، او سه اصل را برای هدایت رفتار روبات‌های خودران و ماشین‌های هوشمند پیشنهاد کرد.

سه قانون رباتیک آسیموف تا به امروز باقی مانده است:

  • ربات ها هرگز نباید به انسان آسیب برسانند.
  • ربات ها باید دستورالعمل های انسان ها را بدون نقض قانون 1 دنبال کنند.
  • ربات ها باید بدون نقض قوانین دیگر از خود محافظت کنند.

با این حال، تا چند دهه بعد در سال 1961 – بر اساس طرح های دهه 50 – اولین ربات قابل برنامه ریزی، Unimate، ساخته شد تا قطعات فلزی بسیار داغ را از یک ماشین ریخته‌گری جابه‌جا کند.

انواع ربات ها

ربات های مکانیکی در اشکال و اندازه های مختلف برای انجام کارایی که برای آن‌ها طراحی شده اند به کار می روند. همه ربات ها از نظر طراحی، عملکرد و میزان استقلال متفاوت هستند. به طور کلی، پنج نوع ربات وجود دارد:

1.     ربات های از پیش برنامه ریزی شده

ربات های از پیش برنامه ریزی شده در یک محیط کنترل شده کار می کنند که در آن وظایف ساده و یکنواختی را انجام می دهند. نمونه ای از یک ربات از پیش برنامه ریزی شده می تواند یک بازوی مکانیکی در خط مونتاژ خودرو باشد. بازوی مکانیکی موظف است تنها یک وظیفه را انجام بدهد – جوش دادن یک در، وارد کردن قسمت خاصی به موتور و غیره – این دسته ار ربات‌ها میبایست که این کار را طولانی تر، سریع تر و کارآمدتر از انسان انجام دهد.

2.     ربات های انسان نما

ربات‌های انسان‌نما ربات‌هایی هستند که شبیه انسانند و یا رفتار انسان را تقلید می‌کنند. این ربات‌ها معمولاً فعالیت‌های انسانی (مانند دویدن، پریدن و حمل اشیا) را انجام می‌دهند و گاهی به گونه‌ای طراحی می‌شوند که شبیه ما باشند، حتی چهره و حالات انسانی دارند. دو مورد از برجسته‌ترین نمونه‌های ربات‌های انسان‌نما، سوفیا از Hanson Robotics و Atlas Boston Dynamics هستند.

3.     ربات های خودمختار

این دسته از ربات‌ها مستقل از اپراتورهای انسانی عمل می‌کنند. و معمولاً برای انجام کارهایی در محیط های باز طراحی می شوند که نیازی به نظارت انسان ندارند. آنها کاملاً منحصر به فرد هستند زیرا از حسگرهایی برای درک جهان اطراف خود استفاده می کنند و سپس از ساختارهای تصمیم گیری (معمولاً یک رایانه) برای بهینه بودن تصمیماتشان بر اساس داده ها و مأموریت خود استفاده می کنند.

نمونه ای از یک ربات مستقل می تواند جاروبرقی Roomba باشد که از حسگرهایی برای پرسه زدن آزادانه در سراسر خانه استفاده می کند.

نمونه هایی از ربات های خودگردان

  • ربات های تمیز کردن (به عنوان مثال، Roomba)
  • ربات های اصلاح چمن
  • ربات های مهمان نوازی
  • پهپادهای خودمختار
  • ربات های دستیار پزشکی

4.     ربات های از راه دور

ربات‌های از راه دور، ربات‌های نیمه مستقلی هستند که از یک شبکه بی‌سیم برای فعال کردن کنترل انسان از فاصله ایمن استفاده می‌کنند. این ربات‌ها معمولاً در شرایط غیر قابل دسترس جغرافیایی، آب‌وهوایی و … کار می‌کنند. نمونه‌هایی از ربات‌های کنترل‌شونده از راه دور، زیردریایی‌های کنترل‌شده توسط انسان هستند که برای رفع نشت لوله‌های زیر آب در طول نشت نفت BP یا پهپادهایی که برای شناسایی مین‌های زمینی در میدان جنگ، استفاده می‌شوند.

5.     ربات های تقویت کننده

ربات‌های تقویت‌کننده یا توانایی‌های فعلی انسان را افزایش می‌دهند یا توانایی‌هایی را که ممکن است انسان از دست داده باشد جایگزین کنند. حوزه رباتیک برای تقویت انسان، زمینه ای است که در آن داستان های علمی تخیلی می تواند به زودی به واقعیت تبدیل شود، یا ربات هایی که توانایی تعریف مجدد از انسانیت را با سریع تر و قوی تر کردن انسان ها دارند.

برخی از نمونه‌های ربات‌های تقویت‌کننده فعلی، اندام‌های مصنوعی رباتیک یا اسکلت‌های بیرونی هستند که برای بلند کردن وزنه‌های سنگین استفاده می‌شوند.

سوال مهم: آیا نرم افزار ربات، رباتیک محسوب می شود؟

ربات نرم افزاری یک نوع فراوان از برنامه کامپیوتری است که وظایف خود را به طور مستقل انجام می دهد، مانند ربات چت یا خزنده وب. با این حال، از آنجایی که ربات‌های نرم‌افزاری فقط در اینترنت وجود دارند و از یک کامپیوتر سرچشمه می‌گیرند، ربات محسوب نمی‌شوند. برای اینکه یک دستگاه به عنوان یک ربات در نظر گرفته شود، باید یک فرم فیزیکی مانند بدنه یا شاسی داشته باشد.

اجزای اصلی یک ربات

ربات‌ها در راستای ارائه‌ی راه‌حل‌هایی برای نیازهای مختلف و انجام چندین هدف مختلف ساخته شده‌اند و بنابراین، برای تکمیل این وظایف به اجزای تخصصی مختلفی نیاز دارند. اجزای متعددی وجود دارند که در ساخت هر رباتی نقش اساسی دارند، مانند یک منبع انرژی یا یک واحد پردازش مرکزی. به طور کلی، اجزای رباتیک در این پنج دسته قرار می گیرند:

سیستم کنترل

این جزء همانند مغز ما انسان‌ها است.سیستم‌های کنترل به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که به ربات می‌گویند چگونه از اجزای خاص خود استفاده کند، که از جهاتی شبیه به نحوه ارسال سیگنال‌های مغز انسان به سراسر بدن برای انجام یک کار خاص است که می تواند شامل هر چیزی از جراحی کم تهاجمی تا بسته بندی خط مونتاژ باشد.

 حسگرها

حسگرها محرک های بیرونی مانند رنگ، صدا و… را به شکل سیگنال های الکتریکی در اختیار ربات قرار می‌دهند که توسط کنترلر پردازش می شوند و به ربات اجازه می دهند با دنیای بیرون تعامل داشته باشد.

حسگرهای معمولی که در ربات‌ها یافت می‌شوند شامل دوربین‌های ویدیویی که به عنوان چشم عمل می‌کنند، مقاومت‌های نوری که به نور واکنش نشان می‌دهند و میکروفون‌هایی که مانند گوش عمل می‌کنند، هستند.

این حسگرها به ربات اجازه می دهد تا محیط اطراف خود را گرفته و منطقی ترین نتیجه را بر اساس لحظه فعلی پردازش کند و به کنترل کننده اجازه می دهد تا دستورات را به اجزای اضافی منتقل کند.

عملگرها

همانطور که قبلاً گفته شد، یک دستگاه تنها زمانی می تواند ربات در نظر گرفته شود که دارای قاب یا بدنه متحرک باشد. عملگرها اجزایی هستند که مسئولیت این حرکت را بر عهده دارند. این قطعات از موتورهایی تشکیل شده اند که سیگنال هایی را از سیستم کنترل دریافت می کنند و به صورت پشت سر هم حرکت می کنند تا حرکت لازم برای انجام وظیفه تعیین شده را انجام دهند.

عملگرها می‌توانند از مواد مختلفی مانند فلز یا پلاستیک ساخته شوند و معمولاً با استفاده از هوای فشرده (محرک‌های پنوماتیکی) یا روغن (محرک‌های هیدرولیک) کار می‌کنند، اما در قالب‌های مختلفی برای انجام بهترین وظایف تخصصی خود ارائه می‌شوند.

منبع تغذیه

همانطور که بدن انسان برای عملکرد به غذا نیاز دارد، ربات ها نیز به قدرت نیاز دارند. ربات‌های ثابت، مانند ربات‌هایی که در یک کارخانه یافت می‌شوند، ممکن است با برق متناوب از طریق پریز برق کار کنند، اما معمولاً ربات‌ها از طریق باتری داخلی کار می‌کنند.

بیشتر ربات‌ها از باتری‌های اسید سرب برای کیفیت ایمن و ماندگاری طولانی خود استفاده می‌کنند، در حالی که بقیه ممکن است از نوع فشرده‌تر اما گران‌تر نقره کادمیوم استفاده کنند.

ایمنی، وزن، قابلیت تعویض و چرخه عمر فاکتورهای مهمی هستند که در طراحی منبع تغذیه ربات باید در نظر گرفته شوند.برخی از منابع انرژی بالقوه برای توسعه رباتیک آینده نیز می‌تواند انرژی خورشیدی، نیروی هیدرولیک و انرژی هسته ای باشد.

موارد استفاده از ربات ها

ربات ها موارد استفاده بسیار متنوعی دارند که آنها را به فناوری ایده آل برای آینده تبدیل می کند. به زودی تقریباً در همه جا شاهد ربات ها خواهیم بود. ما آنها را در بیمارستان‌ها، هتل‌ها و حتی در جاده‌هایمان خواهیم دید.

کاربردهای رباتیک:

کمک به مبارزه با آتش سوزی جنگل

  • کار در کنار انسان در کارخانه های تولیدی (معروف به co-bots)
  • ربات هایی که به افراد مسن کمک می کنند
  • دستیاران جراحی
  • تحویل بسته آخرین مایل و سفارش غذا
  • ربات‌های خانگی مستقل که کارهایی مانند جاروبرقی و چمن‌زنی را انجام می‌دهند
  • کمک به یافتن اقلام و حمل آنها در انبارها
  • استفاده در ماموریت های جستجو و نجات پس از بلایای طبیعی
  • مین یاب در مناطق جنگی

ساخت

صنعت تولید احتمالاً قدیمی ترین و شناخته شده ترین کاربر ربات ها است. این ربات‌ها و ربات‌های همکار (ربات‌هایی که در کنار انسان‌ها کار می‌کنند) برای آزمایش و مونتاژ مؤثر محصولاتی مانند خودروها و تجهیزات صنعتی کار می‌کنند. تخمین زده می شود که در حال حاضر بیش از سه میلیون ربات صنعتی در حال استفاده هستند.

لجستیک

ربات های حمل و نقل، جابجایی و کنترل کیفیت برای اکثر خرده فروشان و شرکت های لجستیک به یک امر ضروری تبدیل شده اند. از آنجایی که ما اکنون انتظار داریم بسته‌های ما با سرعتی فوق‌العاده برسد، شرکت‌های لجستیک از ربات‌ها در انبارها و حتی در جاده‌ها استفاده می‌کنند تا به حداکثر بهره‌وری زمان کمک کنند.

در حال حاضر، ربات‌هایی وجود دارند که اقلام شما را از قفسه‌ها بیرون می‌آورند، آن‌ها را در کف انبار حمل می‌کنند و بسته‌بندی می‌کنند. علاوه بر این، افزایش تعداد ربات‌های last-mile (ربات‌هایی که بسته شما را به طور مستقل به درب منزل شما تحویل می‌دهند) تضمین می‌کند که در آینده نزدیک بسته‌ای که از یک فروشگاه اینترنتی سفارش داده‌اید را از یک ربات دم در خانه‌تان تحویل بگیرید.

خانه

این دیگر یک داستان علمی تخیلی نیست. ربات‌ها در سرتاسر خانه‌های ما دیده می‌شوند، در انجام کارهای خانه کمک می‌کنند، برنامه‌هایمان را به ما یادآوری می‌کنند و حتی بچه‌هایمان را سرگرم می‌کنند. شناخته شده ترین نمونه ربات های خانگی جاروبرقی مستقل Roomba است. علاوه بر این، ربات‌ها اکنون تکامل یافته‌اند تا همه چیز را از چمن‌زدن خودکار گرفته تا تمیز کردن استخرها انجام دهند.

حمل و نقل

خودروهای خودران دیگر فقط تخیلی نیستند. با ترکیبی از علم داده و رباتیک، وسایل نقلیه خودران در حال درنوردیدن جهان هستند. خودروسازانی مانند تسلا، فورد، وایمو، فولکس واگن و بی‌ام‌و همگی در حال کار بر روی موج بعدی سفر هستند که به ما اجازه می‌دهد آرام بنشینیم و از سواری لذت ببریم. شرکت‌های Uber و Lyft همچنین در حال توسعه وسایل نقلیه خودران اشتراکی هستند که نیازی به استفاده از وسیله نقلیه توسط انسان ندارند.

مراقبت های پزشکی

ربات ها در صنعت مراقبت های پزشکی پیشرفت های چشمگیری داشته اند. این شگفتی‌های مکانیکی تقریباً در همه جنبه‌های مراقبت‌های پزشکی ، از جراحی‌های با کمک ربات گرفته تا ربات‌هایی که به انسان‌ها در بهبود آسیب‌های فیزیوتراپی کمک می‌کنند، استفاده می‌شوند.

نمونه‌هایی از ربات‌هایی که در بخش مراقبت‌های پزشکی کار می‌کنند، دستیاران مراقبت‌های بهداشتی تویوتا هستند که به افراد کمک می‌کنند توانایی راه رفتن را دوباره به دست آورند، و “TUG”، رباتی که برای قدم زدن مستقل در بیمارستان و ارائه همه چیز از دارو گرفته تا ملحفه‌های تمیز طراحی شده است.

اخیراً، ربات‌ها توسط شرکت‌های داروسازی به کار گرفته شده‌اند تا به سرعت بخشیدن به مبارزه با COVID-19 کمک کنند. این ربات‌ها اکنون برای پر کردن و مهر و موم کردن سواب‌های تست COVID-19 استفاده می‌شوند و همچنین توسط برخی از تولیدکنندگان برای تولید PPE و ماسک‌های تنفسی استفاده می‌شوند.

منابع:

builtin.com

whatis.techtarget.com

با دوستانتان به اشتراک بگذارید:
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در print
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin

مقالات مرتبط به رباتیک