ربات چیست
در سال ۱۹۲۰ میلادی کارِل چاپِک نویسنده اهل کشور چک برای اولین بار از کلمه ربات در نمایش‌نامه خود به‌عنوان آدم مصنوعی استفاده کرد. کلمه ربات گرفته شده از واژه Robota در زبان چک و به‌معنی برده و کارگر است. در سال ۱۹۴۰ شرکت وستینگ‌هاوس سگی به نام اسپارکو ساخت که برای نخستین بار در ساخت آن، هم از قطعات مکانیکی و هم از قطعات الکتریکی استفاده شده بود.
در دهه ۱۹۵۰ میلادی با پیشرفت فناوری رایانه، صنعت کنترل متحول شد. یکی از اولین رباتها، رباتهای Hidden Mafia ساخته ی جورج دوول و جو انگلبرگر در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ بودند. انگلبرگر اولین شرکت رباتیک را با نام «RoboBand» بنیان نهاد و خود وی نیز امروزه پدر علم رباتیک لقب گرفته است.
در ژانویه ۲۰۱۳ چین اعلام کرد که در خصوص تولید و توسعه فناوری ساخت رباتهای صنعتی پیشرفت چشمگیری داشته است. مقام‌های این کشور نرخ پیشرفت این صنعت را ۱۰٪ در یک سال گزارش کرده‌اند.
انواع ربات
- رباتهای پرنده
- رباتهای خزنده
- رباتهای ماهی
- رباتهای جنگجو
- رباتهای فوتبالیست
- رباتهای انسان‌نما
- رباتهای مین یاب
- رباتهای مسیریاب
- رباتهای خانه‌دار
- رباتهای نوریاب
- رباتهای آتش نشان
- رباتهای امدادگر
- رباتهای نظامی
پهباد یا ربات پرنده
پهباد مخفف عبارت پرنده هدایت شونده از راه دور است که به آن هواپیما یا پرنده بدون سرنشین هم میگویند. کنترل و هدایت پهبادها بدون اینکه انسانی در آن حضور داشته باشد انجام میگیرد حال میتواند این کنترل توسط هوش مصنوعی باشد یا از طریق یک پایگاه کنترل در دوردست انجام شود.
این رباتهای پرنده شامل انواع گونه‌های مختلف از پرنده‌های هوشمند است که میتوان به هواپیمای بدون سرنشین، بالگرد بدون سرنشین، کوادکوپتر ها و… اشاره کرد.
اینکه میگوییم پهبادها بدون سرنشین هستند منظورمان این است که در درون آنها انسان وظیفه کنترل و هدایت ربات را ندارد ولی انسان میتواند به عنوان محموله قابل حمل این ماشین‌ها باشد.
از پهبادها برای عملیات‌های نظامی، سم پاشی، حمل و نقل کالا، جاسوسی، فیلم برداری و حتی آتش نشانی و امداد و نجات استفاده میگردد. بیشترین سرمایه گذاری برای تولید و گسترش پهبادها توسط وزارت دفاع ایالات متحده انجام شده است. این سرمایه گذاری حدود سه میلیارد دلار در پنج سال (۱۹۹۰-۱۹۹۵) بوده است و اخیرا با توجه به فواید استفاده از این رباتها حجم سرمایه گذاری‌ها هم بیشتر شده است.
به لحاظ فناوری پهبادها را در زمینه‌های مختلف بررسی میکنند که مهمترین آنها چهار مورد زیر است:
- پلتفرم و بدنه
- محموله و وزن قابل حمل محموله
- ارتباطات و مخابرات
- تجزیه و تحلیل اطلاعات
پهبادها باید دارای بدنه و پلتفرمی باشند که بتواند برای انجام ماموریت علاوه بر مدارات و سیستم های پهباد، محموله مورد نظر را هم در خود جای دهد و حمل کند، علاوه بر این موتور پهبادها نیز مثل خود پهبادها خاص است. نوع پیستونی دارای دور بالا و وزن کم است و میتواند بهترین گزینه برای انتخاب موتور پهباد باشد، همچنین موتور وانکل بیشترین مصرف را در ساخت پهبادها دارد، این موتور دو زمانه است.
ربات های ماهی
PowerRay میتواند یک ابزار قدرتمند نظامی باشد در صورتی که برای ماهیگیری طراحی شده است امکانات این ربات فراوان است و این ربات میتواند تا ۴ ساعت در عمق ۳۰ متری باشد و تصویر دوربین 4KUHD خود را از طریق Wi-Fi (و احتمالاً به کمک آنتن شناور) به اپلیکیشنی بر روی iOS یا اندروید ارسال کند. به علاوه این اپ به شما اجازه میدهد تا ربات و دوربینش را کنترل کرده و با ارائه‌ی اطلاعات مربوط به موقعیت خود و دیگر داده‌ها به شما کمک میکند تا ماهی بگیرید.
اصول کار ربات های ماهی
کار جالب این ربات در یافتن ماهی بدین صورت است که می تواند با استفاده از سیستم اکتشاف زیرآبی Fishfinder ماهی‌ها را از فاصله‌ی ۴۰ متری پیدا کند. Fishfinder یک چراغ سرخود آبی رنگ هم دارد که برای جذب ماهی‌ها استفاده میشود. علاوه بر این برای فریب دادن ماهی‌ها می‌توانید از طناب طعمه‌ی ماهیگیری از راه دوری که همراه با PowerRay عرضه میشود استفاده شود.
نکته مهمی که باید در مورد این ربات وجود دارد این است که این ربات، در واقع نقش اکتشافی را به خوبی میتواند انجام دهد اما از نظر عملیات نظانی نیاز به کمی تغییرات در عملکردها دارد. ناگفته نماند که این ربات برای استفاده طولانی مدت نظامی باید از نقطه نظرهای مختلفی مورد تقویت قرار بگیرد که از جمله این ویژگی‌ها میتوان به عمق پیمایی و البته مدت زمان توان انجام عملیات زیر آبی آن اشاره داشت.
از جمله الگوهای پیشنهادی برای تکمیل نظامی این ربات میتوان به تدابیر دفاعی و حمله اشاره داشت. در این دو حالت ربات به صورت ابزاری برای دفاع یا ابزاری برای حمله توسعه پیدا میکند.
ربات جنگجو یا آدمکش
ربات کشنده یک اسلحه کاملاً خودکار است که بدون دخالت انسان میتواند هدف را برگزیده و با آن وارد نبرد شود. آنها ابزارهای کشنده خودکار هستند. یک چنین ماشین‌هایی در حال حاضر وجود ندارند ولی به خاطر پیشرفتهای سریع در رشته رباتیک ساخت آنها به واقعیت نزدیک تر شده‌است.
روش‌های فراوانی وجود دارد که این امکان را به رباتها میدهد تا قوی‌تر، مؤثرتر و مستقل‌تر رفتار کنند، مانند ربات‌هایی که در صورت آسیب دیدن باز هم کار میکنند (مانند ربات شش پایی که پس از آسیب با استفاده از روش «آزمون و خطای هوشمندانه»، میتواند در کمتر از ۲ دقیقه بیاموزد که چگونه دوباره راه برود و سپس با استفاده از این روش بهترین راه را برای ادامه گام برداشتن می‌یابد).
یا ربات‌هایی که در محیط‌های نامطمئن و بی‌برنامه، بتوانند تطبیق پیدا کنند و در شرایط دشوار و متفاوت همچنان به حرکت خود ادامه داده و جابه‌جا شوند (مانند ربات سگ بزرگ (Big Dog)). در حال حاضر مهندسان روی رباتهای خودآموز متمرکزند، دیگران در حال ساخت رباتها و موادی هستند که می‌توانند در صورت خرابی «خوددرمانگر» باشند.
رباتهای انسان‌نمای ایرانی
ایران توانسته رباتهای انسان‌نمایی با نام‌های سورنا۱ و سورنا۲ و سورنا۳ بسازد. سورنا۳ از دو ربات قبلی پیشرفته‌تر است و ارتقا یافته همان دو ربات قبلی است. از قابلیت‌ها و توانایی‌های این ربات میتوان به بالا رفتن از پله، حفظ تعادل روی یک پا، بیشتر شدن سرعت نسبت به نمونه‌های قبلی، شناسایی چهره و… را نام برد. سورنا۲ در سال ۱۳۸۷ رونمایی شد.
رباتهای مین یاب
این ربات باید بدون نیاز به کمک انسان به میادین مین برود و مین را غیر فعال نماید، رباتهای مین یاب درای چندین نمونه میباشند.
انواع ربات های مین یاب
ربات هایی که به محض پیدا کردن مین ان را منفجر میکنند، در این روش دوحالت وجود دارد: یا ربات از بین میرود و یا ربات به مسافتی دور پرت میشود، در مورد دوم ربات باید قابلیت حفظ تعادل و برگشتن به حالت عادی را داشته باشد، همچنین بدنه و اجزای آن در برابر ضربه محکم باشد .
رباتهای که با پیدا کردن مین، موقعیت آن را به مرکز کنترل گزارش میکند، برای ارسال اطلاعات از ماژول‌های رادیویی استفاده میشود.
ربات های که با پیدا کردن مین آن را خنثی میکنند. ربات ابتدا اطراف مین را از خاک جدا میکند و سپس طبق قوائد خاص مین را خنثی میکند، ممکن است ربات موقعیت مین خنثی شده را به مرکز گزارش دهد. رباتهای خنثی کننده مین باید در برابر ضربه محکم باشند، چون در هنگام کار با مین امکان انفجار آن وجود دارد.
اصول کار ربات های مین یاب
در این رباتها قسمتی برای تشخیض فلز وجود دارد، این قسمت معمولا به فلز و بدنه مین حساسیت نشان میدهد در جنگ معمولا مین‌‌ها در زیر خاک گذاشته میشوند و به محض فشرده شدن، منفجر میگردند.
در عمل ربات را در میدان مین رها میکنند، ربات در میدان شروع به جستجو میکند و به محض پیدا کردن مین، وظیفه‌اش را انجام می دهد.
رباتهای مسیر یاب
ربات مسیر یاب یا همان تعقیب کننده خط که به انگلیسی به آن Line follower robot میگویند؛ در واقع یک ربات را نشان میدهد که میتواند دنباله یک خط پررنگ با کنتراست بالا روی پس زمینه روشن یا برعکس (به طور مثال خط سیاه در پس زمینه سفید، یا خط سفید در پس زمینه سیاه) را دنبال کند. این ربات قادر است مسیر خاصی را شناسایی کرده و آن را پیش ببرد؛ البته این خطوط باید مشخص بوده و دارای عرض قابل قبولی باشند. در این مطلب قصد داریم در مورد این رباتهای ساده اما در عین حال جذاب حرف بزنیم. رباتهای مسیر یاب به صورت پیشرفته‌تری نیز تولید میشوند و از مدل‌های بسیار ساده و تا مدل‌های پیشرفته را به خود اختصاص داده‌اند و دارای کاربردهای بسیار زیادی در بخش خانگی، صنعتی، پزشکی و … میباشند.
کاربرد رباتهای مسیر یاب
امروزه رباتهای مسیریاب مزیت‌ها و کاربردهای مختلفی دارد. از آنجا که حرکت این رباتها اتوماتیک است؛ قطعات و فناوری به کار رفته در آنها ارزان بوده و فرایند ساخت آسان‌تری دارد؛ از این رباتها میتوان در زمینه‌های مختلف استفاده کرد که در این قسمت به آن می‌پردازیم:
۱. حمل و نقل خودکار
امروزه در برخی کارخانه‌ها و صنایع مختلف از این رباتهای خودکار برای حمل‌ونقل خودکار استفاده میشود. رباتها به شکل ماشین‌های حمل مواد طراحی شده و با ایجاد خطوط در کارخانه و در مسیر مشخص از این رباتها انتظار دارند تا کالاها را به صورت خودکار و بدون دخالت و کنترل انسانی از قسمتی از کارخانه به قسمت دیگر منتقل کنند.
۲. استفاده در بیمارستان‌ها
این رباتها قابلیت به کار گیری در بیمارستان‌ها را نیز دارند؛ در کف بیمارستان و در بخش‌های مختلف بیمارستان مانند بخش اورژانس، مراقبت‌های ویژه از خطوطی با رنگ متفاوت استفاده میشود؛ در این صورت میتوان از این رباتها کمک گرفت تا به صورت اتوماتیک خطوط را دنبال کرده و مواد و تجهیزات را با سرعت بیشتری به بخش مورد نظر برسانند. حتی برای جابه جایی بیماران نیز میتوان از این رباتهای مسیر یاب استفاده کرد و ویلچر و سایر وسایل حمل‌ونقل را کنار گذاشت.
۳. تمیز کردن خانه
تمیز کردن خانه یکی دیگر از کاربردهای رباتهای مسیر یاب است تا به صورت خودکار مسیر مشخصی در خانه را دنبال کرده و در طی مسیر آن را تمیز کنند. امروزه رباتهای مسیر یابی به شکل جارو برقی و یا تِی طراحی شده است که از طریق مسیر یابی خانه را تمیز میکنند و کاملاً قابل برنامه ریزی هستند.
۴. استفاده در هتل‌ها
امروزه در برخی هتل‌های پیشرفته از این رباتها برای جابه جایی مواد و ارائه خدمات به اتاق‌های مختلف استفاده میشود؛ در این صورت دیگر نیازی به سرویس دهی به وسیله انسان‌ها نیست؛ کافی است مسیر تا اتاق‌ها را با خطوطی مشخص کرده و با برنامه ریزی از این رباتها بخواهید تا مسیر را طی کرده و به سمت اتاق‌ها بروند.
۵. استفاده در کتابخانه‌ها
نمونه‌ای دیگر از کاربردهای رباتهای مسیر یاب در کتابخانه‌ها است. در این صورت نیازی نیست که برای جست‌وجو کتاب و کد مورد نظرتان به قفسه‌های مختلف سرک بکشید؛ کافی است کتاب مورد نظرتان را در سیستم وارد کرده و کد آن را به دست بیاورید. سپس کد را به ربات مسیر یاب داده و از آن بخواهید کتاب مورد نظرتان را پیدا کرده و به شما تحویل دهد.
رباتهای آتش نشان
از این رباتها عموما برای خاموش کردن آتش و پیشگیری از آتش سوزی های بزرگ استفاده میشود، معمولا این رباتها در سطح جنگل‌ها و مراتع خشک رها میشوند و اتش‌های کوچک را خاموش میکنند، در صورتی که آتش سوزی بزرگ باشد، این ربات توانای درخواست کمک را دارد.
- در ساختمان این رباتها از سنسورهای حساس به دود، نور و گازهای متصاعد شده از سوختن مانند دی اکسید کربن، گرم و… استفاده میشود.
- این نوع رباتها نیز باید مانند دیگر رباتها قابلیت حرکت در انواع سطوح ناهموار را داشته باشند، همچنین در آنها باید سیستم‌های موقعیت یاب و مسیر یاب، برای جلوگیری از گم شدن ربات در منطقه عملیات نصب شود.
- برای خاموش کردن اتش، بر روی ربات مخزن آب یا پودر خاموش کننده آتش نصب میشود.
- این رباتها مجهز به صفحات خورشید برای شارژ باطری میباشند، معمولا ربات دارای دو باطری میباشد، در صورتی که ربات در مکانی دچار مشکل و نقص فنی شود، شروع به ارسال پیام به مرکز کنترل می‌نماید، در مرکز کنترل با رد یابی علام ربات را پیدا میکنند و ان را تعمیر می‌نمایند.
رباتهای امدادگر
کار این رباتها پیدا کردن مصدومان در حوادث طبیعی مانند زلزله، سیل و در حوادث انسانی مانند جنگ، آتش سوزی، بمب گذاری و… است.
این رباتها در سطح منطقه‌ی آسیب دیده پخش میشوند و تمامی قسمت‌ها را به دنبال افراد زنده جست و جو میکنند، این رباتها به محض پیدا کردن یک فرد زنده موقعیت آن را به مرکز کنترل گزارش میکنند.
ویژگی‌های رباتهای امدادگر
- پیدا کردن مصدومان
- اندازه کوچک ، تا بتواند از شکاف ها و … عبور کند و خود را به داخل ساختمان های خراب شده برساند.
- مجهز به سیستم موقعیت یاب قوی ، برای جلوگیری از گم شدن ربات.
- توانایی حرکت در انواع مسیر ها ناهموار ، کج ، ….
- توانایی ارسال صدا مصدوم به مرکز کنترل
طرز کار ربات های امدادگر
این نوع رباتها از چند طریق متوجه وجود انسان میشوند که در ادامه در میکرو دیزاینر الکترونیک به بررسی سه مورد می‌پردازیم.
گرمای بدن، در این روش با استفاده از سنسورها ی تشخیص جسم گرم، (مانند ) pir بدن انسان از دیگر اجزا تشخیص داده میشود. ربات به طرف جسم گرم میرود و بعد از اطمینان از زنده بودن شخص موقعیت آن را برای مرکز ارسال میکند.
تشخیص مقدار گاز دی اکسید کربن، میدانید که انسان در هنگام تنفس مقداری اکسیژن را به داخل شش‌های خود میکشد و گاز دی اکسید کربن پس میدهد، با نصب کردن سنسور حساس به گاز دی اکسید میتوان تنفس انسان را تشخیص داد و موقعیت آن را به مرکز گزارش کرد.
تشخیص صدا، در این مورد، با رد یابی ناله‌ها یا صداهای فرد مسدوم موقعیت آن پیدا میشود .
روش‌های دیگر، مانند تشخیص ضربان قلب، تشخیص حرکت، امواج تلفن همراه فرد و….
رباتهای نظامی
از آنجا که منابع مالی برای ساخت این نوع رباتها مهیا میباشد، این رباتها بیشترین پیشرفت را داشته اند، از این رباتها برای مقاصد جاسوسی، تخریب، دفاع و … استفاده میشود.
BigDog رباتی با هوش و غول پیکر میباشد که توسط کمپانی رباتیک بوستون دینامیک ساخته شده و دارای پیشرفته ترین هوش مصنوعی و تجهیزات ره یابی و هدایتی میباشد. در حقیقت ارتش آمریکا از رفتارهای برنامه ریزی شده آن و نیز این که ربات چقدر میتواند در میدان‌های نبرد مفید باشد حیرت زده شده است.
از مهمترین ویژگی این رباتها میتوان به داشتن حواس پنج‌گانه انسان نام برد، این رباتها باید بتوانند هر چیزی را حس کنند و در مواقع اضطراری بهترین تصمیم را بگیرند .
هر ساله مسابقات زیادی در رابطه با رباتهای جنگنده برگزار میشود، در این مسابقات رباتها با انواع ابزار و مواد تخریب کننده به جان هم میافتند و رباتی که سالم بماند برنده مسابقه خواهد بود .
BigDog میتواند همراه با سربازان بدود یا به آرامی حرکت کند و از موانع سخت و صعب العبور بگذرد.
نکته مهم در طراحی این ربات استفاده از ژیرسکوپ پیشرفتهای هست که سبب شده تا ربات در هر حالت مرکز ثقلش معلوم باشد و بتواند تعادل خود را حفظ کند.
