چهارشنبه, ۱۹ دی, ۱۴۰۳ / 8 January, 2025

مجله ویستا

روبوت ها, انسان نما ها

شاید روزی تصور داشتن موجودی که از انسان فرمان ببرد و از او اطاعت کند، دستورهای او را بی چون و چرا انجام دهد، دور از ذهن به نظر می رسید و تنها در حد یک رمان علمی و یا داستانی تخیلی جالب به نظر می رسید اما امروزه ما شاهد انسان نماهایی هستیم با نام «روبوت ها»، موجوداتی که مخلوق دست بشر بوده و تنها از او فرمان می برند. امروزه گسترش استفاده از روبوت در مکان ها و جاهایی که امکان حضور انسان نیست به حدی زیاد شده که منجر به بیکاری شمار زیادی از کارگران نیز شده است به علاوه در کارهای صنعتی و تحقیقاتی حضور روبوت ها را بیش از پیش می توان شاهد بود.

دانشمندان علم رباتیک تعاریف زیادی را برای روبوت مطرح کرده اند اما در یک تعریف کلی می توان روبوت را این گونه تعریف کرد: ماشین خودکار چند منظوره ای که طیف گسترده ای از وظایف متفاوت را در شرایطی که حتی نسبت به آن شرایط شناخت کافی نداشته باشد مانند انسان انجام می دهد.

اما در یک تعریف عام تر و کلی تر ربات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است که دارای خصوصیات زیر است:

۱) قابلیت برنامه ریزی مکرر دارد.

۲) چندکاره است. (Multi Tasking)

۳) کارآمد و مناسب برای محیط است و توانایی هماهنگ کردن خود را با محیط دارد.

● تاریخچه روبوت

لغت روبوت نخستین بار در سال ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۰ در نمایشنامه ای به نام (Ross muse universal Robot) نوشته کارل کاپک نویسنده اهل چک به کار برده شد، در این نمایشنامه بازیگران نقش موجوداتی مصنوعی و کوچک شبیه به انسان را بازی می کردند که تحت فرمان صاحب خود قرار داشتند و دستورهایش را دقیقاً اجرا می کردند، در این نمایشنامه این بازیگران را روبوت می نامیدند که در زبان اسلاو به معنای کارگر اجباری است. اما عده ای از دانشمندان بر این باورند که تاریخچه پیدایش روبوت ها به قبل از میلاد مسیح(ع) بازمی گردد ـ یعنی در سال ۲۷۰ قبل از میلاد مسیح(ع) ـ زمانی که یونانیان به ساخت مجسمه های متحرک می پرداختند و پس از آن در سال ۱۲۵۰ میلادی، آلبرتوس ماگنوس در یک میهمانی از مدعوین خود توسط ماشین هایی که حرکت می کردند پذیرایی به عمل آورد. در سال ۱۷۳۸ میلادی دواکانسن یک اردک مکانیکی ساخت که از ۴۰۰۰ قطعه تشکیل شده بود که می توانست شنا کند و از خود صدا دربیارود. در گذر زمان اتفاقات فراوانی برای تبدیل روبوت های اولیه به شکل امروزی به وقوع پیوسته است که در زیر فهرست وار به آنها اشاره شده است:

▪ ۱۹۳۸: نخستین الگوی قابل برنامه ریزی که یک دستگاه سم پاشی بود، توسط دو آمریکایی طراحی شد.

▪ ۱۹۴۲: رمان ایزاک آسیموف با نام Runaround منتشر شد که در آن قوانین سه گانه رباتیک معرفی شد.

▪ ۱۹۴۶: ظهور رایانه های نسل اول

▪ ۱۹۵۱: طراحی نخستین بازوی مفصلی با قابلیت کنترل از راه دور

▪ ۱۹۵۴: طراحی نخستین روبوت قابل برنامه ریزی

▪ ۱۹۵۹: راه اندازی نخستین آزمایشگاه هوش مصنوعی در جهان

▪ ۱۹۶۳: راه اندازی دومین آزمایشگاه هوش مصنوعی در دانشگاه استنفورد

▪ ۱۹۶۸: طراحی یک روبوت سیار با قابلیت بینایی و کنترل توسط یک رایانه

▪ ۱۹۷۳: تولید نخستین مینی رایانه با قابلیت استفاده تجاری

▪ ۱۹۷۶: به کارگیری روبوت vicarm در کاوشگر فضایی وایکینگ

▪ ۱۹۸۶: راه اندازی خط تولید روبوت های الکتریکی در کارخانه کاوازاکی

▪ ۱۹۹۷: دریافت نخستین تصاویر ارسالی از روبوت راه یاب مریخ

▪ ۲۰۰۰: پرده برداری از روبوت شبیه انسان توسط شرکت سونی

▪ ۲۰۰۱: دومین نسل از روبوت های سگ Aibo عرضه شد.

▪ ۲۰۰۱: سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی SSRMS ساخته و در مدار زمین قرار گرفت.

● دسته بندی تاریخی روبوت ها

در یک دسته بندی تاریخی می توان روبوت ها را به سه نسل تقسیم کرد که هر نسل نسبت به نسل قبل از خود کامل تر شده است و پیشرفت های چشمگیری نیز داشته است.

۱) نسل صفر:

در این نسل روبوت ها قابلیت هیچ گونه برنامه پذیری را نداشتند، روبوت های این نسل را روبوت های برنامه ناپذیر نیز می گویند.

۲) نسل اول:

روبوت های نسل اول دارای محرک های قابل کنترل اند و توانایی تکرار یک برنامه را به صورت متناوب دارند. کاربرد عمده این روبوت ها در کارهای صنعتی مانند خطوط مونتاژ است. روبوت های این نسل را روبوت های برنامه پذیر نیز می نامند.

۳) نسل دوم:

روبوت های این نسل نسبت به نسل های گذشته خود کامل تر شدند و دارای سیستم بینایی هستند که به کارگیری نرم افزارهای مخصوص توانایی پردازش داده های ورودی را دارند، یعنی در واقع این روبوت ها از نوعی هوش مصنوعی بهره می برند و با استفاده از این قابلیت، توانایی تصمیم گیری را نیز دارند، روبوت های این نسل را روبوت های سازگار می گویند.

● دسته بندی روبوت ها

در تعریف روبوت ها عنوان شد که روبوت دارای خاصیت تنوع عملکرد و قابلیت تطبیق خودکار خود با محیط است. براین اساس، دسته بندی زیر با توجه به ۲ خصوصیت یاد شده روبوت ها از سوی دانشمندان رباتیک انجام گرفته است.

▪ روبوت هایی که توسط دست کنترل می شوند.

▪ روبوت هایی برای کارهای متوالی بدون تغییر.

▪ روبوت هایی برای کارهای متوالی با تغییر.

▪ روبوت های تقلیدکننده.

▪ روبوت های کنترل کننده.

▪ روبوت های دارای هوش.

● کاربردهای صنعتی روبوت ها

کاربردهای صنعتی روبوت ها را می توان به دسته بندی های زیر تقسیم کرد:

۱) حمل مواد، تخلیه و بارگیری:

در این حالت روبوت ها، کار کارگران معمولی را انجام داده و به جابه جا کردن مواد و قطعات از جایی به جای دیگر می پردازند.

۲) کاربردهای فرایندی:

در این حالت، کار روبوت ها اندکی پیچیده تر شده و به کارهای تخصصی تر مانند جوشکاری، رنگ پاشی و نیز عملیاتی که در آنها وظیفه روبوت کاربرد ابزاری خاص برای انجام برخی کارهای تولیدی در کارخانه است.

۳) مونتاژ و بازرسی:

در این حالت عملیات مونتاژ قطعات خاصی از خط تولید و نیز عملیات بازرسی با استفاده از حساسه ها به وسیله روبوت انجام می شود.

● اجزای تشکیل دهنده روبوت ها

هر روبوت به طور معمول از ۵ بخش متفاوت اما مرتبط با یکدیگر تشکیل می شود که عبارتند از:

۱)(AMS) Articulated Mecanical system :

این سیستم متشکل از بازوها، مچ ها، اتصالات و عوامل نهایی مکانیکی است که در یک مجموعه به هم پیوسته و مرتبط جمع شده اند در حقیقت تشکیل یک سیستم مکانیکی منفصل شده را می دهند.

۲) Actuators :

وظیفه این بخش فراهم کردن توان لازم در یک سری شرایط کنترل شده و دقیق برای سیستم مکانیکی منفصل شده (AMS) است. این بخش را تحریک کننده ها نیز می نامند.

۳) Transmission system :

وظیفه این بخش اتصال Actuators (تحریک کننده ها) به AMS است که از این راه توان فراهم شده توسط تحریک کننده ها به بخش مکانیکی منتقل می شود و امکان حرکت را برای مفصل ها و بازو ها به شکل مجزا فراهم می آورد - تسمه ها و چرخ دنده ها از این دسته اند - این بخش را ابزار ها وسیستم های انتقال می گویند.

۴) sensors :

حسگر ها قطعاتی هستند که از ابزارهای لامسه ای الکتریکی یا نوری در کنار سایر عناصر الکتریکی انجام وظیفه می کنند. وظیفه این حسگر ها کسب اطلاعات از موقعیت اجزای روبوت مانند مفصل ها و بازو ها و نیز محیط بیرونی روبوت مانند نور، گرما و هدف های موردنظر روبوت است.

۵) cpu :

این بخش که در حقیقت به عنوان مغز روبوت انجام وظیفه می کند محلی برای دستور دادن و تصمیم گیری روبوت است. در این بخش اطلاعات دریافتی از حسگر ها تجزیه و تحلیل شده و دستورهای لازم به مفاصل و بازو ها فرستاده می شود.

● انواع روبوت ها

روبوت های امروزی که از قطعات الکترونیکی و مکانیکی تشکیل شده اند در ابتدا تنها به صورت بازوهای مکانیکی برای جابه جایی قطعات و مواداولیه و نیز کارهای تکراری به وجود آمدند که به این روبوت ها جابه جاگر (manipulator) می گفتند، جابه جاگر ها معمولاً در یک نقطه ثابت و در فضایی کنترل شده نصب شده و تنها قادر به انجام وظیفه یاد شده بودند.

نوع دیگری از روبوت ها که امروزه مورد توجه قرار گرفته اند روبوت های متحرک هستند که برخلاف روبوت های جابه جاگر ثابت نبوده و در محیط حرکت می کنند. در این نوع از روبوت ها با استفاده از هوش مصنوعی در مغز روبوت قابلیت برنامه ریزی برای آن فراهم شده است. روبوت های متحرک به سه دسته تقسیم می شوند.

۱) روبوت های چرخ دار:

این دسته از روبوت های متحرک دارای چرخ های عادی و یا شنی تانک و یا دارای پیکربندی های چندبخشی هستند.

۲) روبوت های پادار:

این گروه از روبوت ها دارای پا بوده و بر روی ۲ یا ۴ پا حرکت می کنند.

۳) روبوت های پرنده:

این گروه از روبوت های متحرک در هوا به حرکت درمی آیند.

● مزایای روبوت

۱) افزایش ایمنی، میزان تولید، صرفه جویی و کیفیت محصولات.

۲) کار در شرایط خطرناک و سخت مانند کوره ها، معادن، ارتفاعات و جاهایی که حضور انسان در آنجا بسیار مشکل است.

۳) خسته نشدن روبوت ها و نیز بی توجهی به محیط پیرامون خود.

۴) داشتن دقت بالا در حد میکروسانتی متر برای انجام کارها.

۵) انجام چند کار در یک زمان