فناوری رباتیک چالش‌های بسیار زیاد و همچنین فرصت‌های بسزای برای اینده انسان ارائه می‌دهد. با استفاده از فناوري رباتيك مي توانيم كارآيي و كيفيت زندگي خود را بهبود بخشيم و مشكلات جامعه را حل كنيم. همچنین مجبور نخواهيم بود كار های خطر ناك يا خسته كننده اي رابكار كنيم. با این حال، فناوري رباتيك نيز مسائل اخلاقي، حقوقي و اجتماعي خود رابديده است. برای مثال، آيابكار كارگران از سوي ربات هابعث نگراني نخواهد شد؟ يابكاربردي ربات هابصورت نادرست يا خلاف قانون نخواهد بود؟ ياچگونه مي توانيم از امنيت و حريم خصوصي خود در برابر ربات ها محافظت كنيم؟
فناوری رباتیک چیست؟
رباتیک شاخه‌ای از مهندسی است که شامل ایده، طراحی، ساخت و بهره برداری از ربات‌ها می‌شود. هدف از رشته رباتیک ایجاد ماشین‌های هوشمندی است که می‌توانند به روش‌های مختلف به انسان کمک کنند.
رباتیک می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد. یک ربات ممکن است شبیه یک انسان یا به شکل یک برنامه کاربردی رباتیک باشد، مانند اتوماسیون فرآیند رباتیک (RPA)، که نحوه تعامل انسان با نرم افزار برای انجام وظایف تکراری و مبتنی بر قوانین را شبیه سازی می‌کند.
فناوری رباتیک علم و هنر طراحی، ساخت و کاربرد ربات‌ها است. ربات‌ها ماشین‌هایی هستند که می‌توانند به صورت خودکار یا با کنترل انسان وظایف مختلفی را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند در شرایطی که برای انسان خطرناک، سخت یا خسته‌کننده است، مفید باشند. برخی از ربات‌ها شبیه به انسان یا حیوانات هستند و بعضی دارای شکل‌های مختلف و منحصر به فرد هستند.
تاریخچه فناوری رباتیک
تاریخچه رباتیک تقریبا به 2000 سال قبل بازمی‌گردد.
تاریخچه فناوری رباتیک به دوران باستان برمی‌گردد، زیرا انسان‌ها همواره تلاش کرده‌اند تا ماشین‌هایی را بسازند که بتوانند عملکردهای انسان را تقلید کنند. اما تحقیقات جدی در زمینه رباتیک تا قرن بیستم شروع نشده بود. در سال ۱۹۲۰، نویسنده چک کارل چاپک کلمه ربات را در نمایشنامه‌ای به نام R.U.R (روبات‌های جهانی روسوم) به کار برد. در سال ۱۹۴۲، نویسنده علمی-تخیلی آمریکایی آیزاک آسیموف کلمه رباتیک را در داستان کوتاه «دروغگو» اختراع کرد. در سال ۱۹۵۶، جوزف اِنگِلبرگِر و جورج دِول اولین ربات صنعتی آمریکا را با نام Unimate ساختند. از آن زمان تا کنون، فناوری رباتیک با پیشرفت‌های علم و تکنولوژی در حوزه‌های مختلف مانند پزشکی، نظامی، فضایی، خانگی و آموزشی گسترش یافته است.
ربات‌ها از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
ربات‌ها از نوعی ساختار مکانیکی تشکیل شده‌اند. جنبه مکانیکی یک ربات به او کمک می‌کند تا وظایف خود را در محیطی که برای آن طراحی شده انجام دهد. به‌عنوان مثال، چرخ‌های مریخ نورد 2020 به‌صورت موتوری جداگانه هستند و از لوله‌های تیتانیومی ساخته شده‌اند که به آن کمک می‌کند تا زمین‌های خشن سیاره سرخ را محکم بگیرد.
ربات‌ها به قطعات الکتریکی نیاز دارند که ماشین آلات را کنترل و نیرو می‌دهند. اساساً یک جریان الکتریکی برای مثال یک باتری، برای تامین انرژی اکثریت ربات‌ها مورد نیاز است.
ربات‌ها حداقل دارای سطحی از برنامه نویسی کامپیوتری هستند. یک ربات بدون مجموعه‌ای از کدها که به او بگوید چه کاری انجام دهد، فقط یک قطعه دیگر از ماشین آلات ساده خواهد بود. قرار دادن یک برنامه در یک ربات این توانایی را به آن می‌دهد که بداند چه زمانی و چگونه یک کار را انجام دهد.
ما موظف هستیم که زودتر شاهد نوید صنعت رباتیک باشیم، زیرا هوش مصنوعی و نرم افزار نیز به پیشرفت خود ادامه می‌دهند. در آینده نزدیک، به لطف پیشرفت در این فناوری‌ها، ربات‌های هوشمندتر، انعطاف‌پذیرتر و انرژی کارآمدتری خواهند شد. آن‌ها همچنین به‌عنوان نقطه کانونی اصلی در کارخانه‌های هوشمند، جایی که چالش‌های سخت‌تری را تحمل می‌کنند و به امنیت زنجیره‌های تامین جهانی کمک می‌کنند، ادامه خواهند داد.
کاربردهای رباتیک
امروزه از ربات‌های صنعتی و همچنین بسیاری از انواع دیگر ربات‌ها برای انجام کارهای تکراری استفاده می‌شود. آن‌ها ممکن است به شکل یک بازوی رباتیک، اسکلت بیرونی رباتیک یا ربات‌های انسان‌نما باشند.
ربات‌های صنعتی و بازوهای ربات، توسط تولید کنندگان و در انبار کارخانه یا شرکت‌ها استفاده می شود، مانند آن‌هایی که متعلق به آمازون، Devol، Best Buy و… هستند.
عملکرد ربات‌ها، به‌صورت ترکیبی از برنامه‌نویسی کامپیوتری و الگوریتم‌ها، یک سیستم کنترل کننده از راه دور، محرک‌ها، پردازش و ادراک و حسگرهای بلادرنگ می‌باشد.
برخی از کاربردهای دیگر برای فناوری رباتیک به شرح زیر است:
- لوازم الکترونیکی خانگی
- علوم کامپیوتر / برنامه‌نویسی کامپیوتر
- هوش مصنوعی
- علم داده
- مهندسی مکانیک
- نانوتکنولوژی
- مهندسی زیستی / بهداشت و درمان
- هوافضا
یادگیری ماشینی در رباتیک
یادگیری رباتی مطالعه تکنیک‌هایی است که ربات را قادر می‌سازد تا دانش یا مهارت‌های جدیدی را از طریق الگوریتم‌های یادگیری ماشین کسب کند.
برخی از کاربردهایی که توسط یادگیری ربات مورد بررسی قرار گرفته اند عبارتند از: گرفتن اشیا، دسته بندی اشیا و حتی تعامل زبانی با انسان.
یادگیری می‌تواند از طریق خودکاوی یا از طریق راهنمایی یک اپراتور انسانی اتفاق بیفتد.
برای یادگیری، روبات‌های هوشمند باید حقایق را از طریق ورودی یا حسگرهای انسانی جمع‌آوری کنند. سپس، واحد پردازش ربات، داده‌های تازه به‌دست‌آمده را با اطلاعات ذخیره‌شده قبلی مقایسه می‌کند و بر اساس داده‌هایی که به دست آورده، بهترین اقدام را پیش‌بینی می‌کند.
با این حال، درک این نکته مهم است که یک ربات تنها می‌تواند مشکلاتی را حل کند که برای حل آن‌ها ساخته شده است و توانایی‌های تحلیلی عمومی را ندارد.
مزایا و معایب رباتیک
سیستم‌های رباتیک در بسیاری از صنایع مورد علاقه هستند زیرا می‌توانند دقت را افزایش دهند، هزینه را کاهش دهند و ایمنی را برای انسان‌ها افزایش دهند.
در واقع، ایمنی یکی از بزرگترین مزایای رباتیک است، زیرا بسیاری از محیط‌های خطرناک یا ناسالم دیگر نیازی به عنصر انسانی ندارند. به‌عنوان مثال می‌توان به صنعت هسته‌ای، فضا، دفاع، تعمیر و نگهداری و موارد دیگر اشاره کرد. با ربات‌ها یا سیستم‌های رباتیک، کارگران می‌توانند از قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خطرناک اجتناب کنند و حتی خطرات روانی را نیز محدود کنند. با این حال، با وجود این مزایا، رباتیک معایبی نیز دارد.
وظایف خاصی وجود دارد که به سادگی برای انسان‌ها مناسب تر است. به‌عنوان مثال، مشاغلی که نیاز به خلاقیت، سازگاری و مهارت‌های تصمیم گیری حیاتی دارند. ربات‌ها به دلیل ساختاری که دارند، توانایی این‌گونه از مهارت‌ها را ندارند و به‌همین دلیل انسان‌ها، نمی‌توانند در برخی از موارد به ربات‌ها اعتماد کنند!
انواع رباتیک
ربات‌های مکانیکی در اشکال و اندازه‌های مختلف برای انجام کارایی که برای آن طراحی شده‌اند، ارائه می‌شوند. همه ربات‌ها از نظر طراحی، عملکرد و میزان استقلال متفاوت هستند. از کشتی 0.2 میلی متری “RoboBee” تا کشتی 200 متری حمل و نقل رباتیک “Vindskip”، روبات‌ها در حال ظهور هستند تا وظایفی را انجام دهند که انسان به سادگی نمی‌تواند انجام دهد.
شش نوع متمایز از ربات‌ها وجود دارد که بسته به توانایی‌های خود وظایفی را انجام می‌دهند. در ادامه خلاصه‌ای از این انواع و کارهایی که انجام می‌دهند آورده شده است.
ربات‌های از پیش برنامه ریزی شده
- ربات‌های از پیش برنامه ریزی شده در یک محیط کنترل شده کار می‌کنند که در آن وظایف ساده و یکنواخت انجام می‌دهند. نمونه‌ای از یک ربات از پیش برنامه ریزی شده می‌تواند یک بازوی مکانیکی در خط مونتاژ خودرو باشد. بازوی مکانیکی یک وظیفه را انجام می‌دهد، آن هم جوش دادن یک در، وارد کردن قسمت خاصی به موتور و… می‌باشد. وظیفه آن این است که این کار را سریع تر و کارآمدتر از انسان انجام دهد.
ربات‌های انسان نما
- ربات‌های انسان نما ربات‌هایی هستند که شبیه رفتار انسان هستند یا از آن‌ها تقلید می‌کنند. این ربات‌ها معمولاً فعالیت‌هایی شبیه به انسان (مانند دویدن، پریدن و حمل اشیا) 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 عبارتند از: سوفیا شرکت Hanson Robotics و Atlas.Autonomous Boston Dynamics.
ربات‌های مستقل
- ربات‌های مستقل می‌توانند کاملاً مستقل از کنترل اپراتور انسانی کار کنند. این‌ها معمولاً به برنامه‌ریزی بیشتری نیاز دارند، به این نوع از ربات‌ها اجازه می‌دهند تا هنگام انجام کارهای خطرناک، پیش پا افتاده یا غیرممکن، از پخش بمب و سفر در اعماق دریا گرفته تا کار در کارخانه، جای انسان‌ها را بگیرند. روبات‌های مستقل ثابت کرده‌اند که بیشترین اختلال را برای جامعه ایجاد می‌کنند، زیرا مشاغل خاصی را حذف می‌کنند، اما امکانات جدیدی را برای رشد ارائه می‌دهند.
این ربات‌ها معمولاً برای انجام کارهایی در محیط‌های باز طراحی می‌شوند که نیازی به نظارت انسان ندارند. آن‌ها کاملاً منحصر به فرد هستند زیرا از حسگرها برای درک دنیای اطراف خود استفاده می‌کنند و سپس از ساختارهای تصمیم گیری (معمولاً یک رایانه) برای برداشتن گام بعدی بهینه بر اساس داده‌ها و مأموریت خود استفاده می‌کنند. یک نمونه از این ربات‌ها، جاروبرقی Roomba است که از حسگرهایی برای پرسه زدن آزادانه در خانه استفاده می‌کند.
نمونه‌های دیگری از ربات‌های خودکار:
- ربات‌های تمیز کردن (به عنوان مثال، Roomba)
- ربات‌های اصلاح چمن
- ربات‌های مهمان نوازی
- پهپادهای خودمختار
- ربات‌های دستیار پزشکی
ربات‌های 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. نمونه‌هایی از ربات‌هایی که از راه دور کار می‌کنند، زیردریایی‌های کنترل‌شده توسط انسان هستند که برای رفع نشتی لوله‌های زیر آب در طول نشت نفت BP یا هواپیماهای بدون سرنشین مورد استفاده برای شناسایی مین‌های زمینی در میدان جنگ استفاده می‌شوند.
ربات‌های تقویت کننده
- ربات‌های تقویت‌کننده، که به ربات‌های واقعیت مجازی نیز معروف هستند، یا توانایی‌های فعلی انسان را افزایش می‌دهند یا قابلیت‌هایی را که ممکن است انسان از دست داده باشد، جایگزین می‌کنند. حوزه رباتیک برای تقویت انسان، زمینه ای است که در آن داستان‌های علمی تخیلی می‌تواند به زودی به واقعیت تبدیل شود. برخی از نمونه‌های روبات‌های تقویت‌کننده فعلی، اندام‌های مصنوعی روباتیک یا اسکلت‌های بیرونی هستند که برای بلند کردن وزنه‌های سنگین استفاده می‌شوند.
ربات‌های مراقبت‌های بهداشتی
- ربات‌ها در صنعت مراقبت‌های بهداشتی پیشرفت چشمگیری داشته اند. این شگفتی‌های مکانیکی تقریباً در همه جنبه‌های مراقبت‌های بهداشتی، از جراحی‌های با کمک ربات گرفته تا ربات‌هایی که به انسان‌ها در بهبود آسیب‌های فیزیوتراپی کمک می‌کنند، استفاده می‌شوند. نمونه‌هایی از روبات‌هایی که در بخش مراقبت‌های بهداشتی کار می‌کنند، دستیاران مراقبت‌های بهداشتی هستند که به مردم کمک می‌کنند توانایی راه رفتن را دوباره به دست آورند، و TUG، روباتی که برای قدم زدن بدون کمک افراد در بیمارستان و ارائه همه موارد از دارو گرفته تا ملحفه‌های تمیز طراحی شده است.
نرم افزار رباتیک چیست؟
رباتیک نرم افزاری که ربات نیز نامیده می‌شود، برنامه‌های رایانه‌ای هستند که وظایف را به طور مستقل انجام می‌دهند. یکی از موارد استفاده رایج از روبات‌های نرم افزاری، ربات چت است. چت بات یک برنامه رایانه‌ای است که مکالمه را هم به صورت آنلاین و هم از طریق تلفن شبیه سازی می‌کند و اغلب در سناریوهای خدمات مشتری استفاده می‌شود. چت بات‌ها می‌توانند سرویس‌های ساده‌ای باشند که با پاسخ خودکار به سؤالات می‌دهند یا دستیارهای دیجیتال پیچیده تری باشند که از اطلاعات کاربر یاد می‌گیرند.
اجزای اصلی یک ربات چیست؟
ربات‌ها برای ارائه راه‌حل‌هایی برای نیازهای مختلف و انجام چندین هدف مختلف ساخته شده‌اند و بنابراین، برای تکمیل این وظایف به اجزای تخصصی مختلفی نیاز دارند.
اجزای اصلی ربات‌ها شامل موارد زیر می‌شود:
سیستم کنترل: CPU وظیفه ربات را در سطح بالا هدایت می‌کند.
حسگرها: قطعه‌ای که سیگنال‌های الکتریکی را برای ربات فراهم می‌کند تا با جهان تعامل داشته باشد.
محرک: قطعات موتوری که وظیفه حرکت روبات را بر عهده دارند.
منبع تغذیه: باتری که انرژی ربات را تامین می‌کند.
:End Effectors
ویژگی‌های بیرونی یک ربات که به آن اجازه می‌دهد یک کار را کامل کند.
با این حال، اجزای متعددی وجود دارد که در ساخت هر روباتی نقش اساسی دارند، مانند یک منبع انرژی یا یک واحد پردازش مرکزی.
رشته مهندسی رباتیک در کدام دانشگاه‌ها ارائه می‌شوند؟
- دانشگاه شاهرود
- دانشگاه صنعتی همدان
- دانشگاه صنعتی سیرجان
- دانشگاه مهندسی فناوری های نوین – قوچان
برخی کتاب‌های مربوط به رباتیک
کتاب رباتیک مقدماتی
- نویسنده: مهندس امیر اسحق میر حسینی
رباتیک پیشرفته (برنامه نویسی ربات)
- نویسنده: مهندس امیر اسحق میر حسینی
کتاب مرجع منحصر به فرد روباتیک (طراحی و ساخت)
- نویسنده: فرشاد عسگری
سخن آخر
زندگی بشر همواره به سمت ماشینی شدن در حال حرکت است و نقش ربات‌ها در زندگی روزمره انسان آشکار و واضح است. ربات‌ها زندگی را آسان‌تر می‌کنند و نسل بشر را مجهزتر و پیشرفته‌تر می‌سازد. اما همراه با مزایای فراوان آن معایب آن نیز که در مقاله به آن اشاره شد، به چشم می‌خورد.
سوالات متداول
فناوری رباتیک چیست؟
رباتیک شاخه‌ای از مهندسی است که شامل ایده، طراحی، ساخت و بهره برداری از ربات‌ها می‌شود. هدف از رشته رباتیک ایجاد ماشین‌های هوشمندی است که می‌توانند به روش‌های مختلف به انسان کمک کنند.
تاریخچه فناوری رباتیک
تاریخچه رباتیک تقریبا به 2000 سال قبل بازمی‌گردد.
ربات‌ها از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
ربات‌ها از نوعی ساختار مکانیکی تشکیل شده‌اند.
کاربردهای رباتیک
امروزه از ربات‌های صنعتی و همچنین بسیاری از انواع دیگر ربات‌ها برای انجام کارهای تکراری استفاده می‌شود. آن‌ها ممکن است به شکل یک بازوی رباتیک، اسکلت بیرونی رباتیک یا ربات‌های انسان‌نما باشند.
مزایا و معایب رباتیک
سیستم‌های رباتیک در بسیاری از صنایع مورد علاقه هستند زیرا می‌توانند دقت را افزایش دهند، هزینه را کاهش دهند و ایمنی را برای انسان‌ها افزایش دهند. وظایف خاصی وجود دارد که به سادگی برای انسان‌ها مناسب تر است. به‌عنوان مثال، مشاغلی که نیاز به خلاقیت، سازگاری و مهارت‌های تصمیم گیری حیاتی دارند. ربات‌ها به دلیل ساختاری که دارند، توانایی این‌گونه از مهارت‌ها را ندارند و به‌همین دلیل انسان‌ها، نمی‌توانند در برخی از موارد به ربات‌ها اعتماد کنند!
