● مقدمه
تقدیمی به تمامی دوستداران روباتیک
رباتیک علمی است که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است . متاسفانه در کشور ما آن طور که شایسته است شناخته نشده است .
وقتي حرف از روبات مي شود همه به فكر يه چيزي مي افتند كه دست و پاه داره و يه سري كار انجام مي دهد، بايد بگم كه امروزه كار كرد هاي روبات فرا تر از اين چيز هاست
امروزه در دنياي نانو تكنولوژي مثل ساخت آي سي هاي بسيار كوچك كه ميليونها المان الكترونيكي رو در خود جاي دادن از روبات استفاده مي شه, دنياي روبات كه تلفيقي از الكترونيك, مكانيك, نرم افزار, سخت افزار مي باشه روز به روز در حال گسترش و تكامله. در این مقاله سعی می کنیم مبانی علم رباتیک و وضعیت رباتیک در ایران وجهان و کاربرد علم رباتیک را بررسی کنیم . بدین منظور ابتدا تاریخچه و تعریف مختصری از ربات ارائه می نماییم . سپس به و ضعیت رباتیک در کشور های صنعتی می پردازیم و سرانجام و ضعیت ایران را بررسی می نماییم و برای بهبود آن راهکاری را مشخص می نمایییم .
● تاریخچه ی رباتیک
در گذشته کشورهای استعمارگر برای افزایش سرمایه وپیشرفت خود به کشور های ضعیف حمله می کردند و با تصرف کشور قربانی ، مردم آنجا را به عنوان برده به خدمت می گرفتند و از آنها به عنوان نیروی کار رایگان بهره می بردند و آنها را در مزارع کارخانه ها آشپزخانه ها و… به کار می گرفتند . اما این برده ها چند عیب بزرگ داشتند . مهمترین عیب آن اسارت یک انسان و ظلم به او بود و دیگر عیب آن خستگی برده ها بود . برده ها نمی توانستند ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند . باید به آن ها وقت استراحت می دادند . دیگر عیب آن ها این بود که ارباب باید آن ها را مداوم کنترل می کرد . در آن زمان آرزوی اربابان این بود که برده ای غیر انسانی داشته باشند که بتواند ۲۴ ساعته کارکند و دچار خستگی نشود و نیاز به کنترل مداوم نداشته باشد . با توجه به علم آن زمان این رویایی بیش نبود و فقط در تئاتر به نمایش در می آمد و به این برده های آسمانی (( ربات )) می گفتند .
با پیشرفت علوم در طی گذشت زمان و انقلاب صنعتی اروپا ، نیاز به برده هایی بیشتر با سرعت بالاتر دقت بیشتر و خستگی کمتر ، بیشتر احساس می شد . بنابراین دانشمندان به فکرساخت ماشین های خود کار افتادند . (تا آن زمان علم در زمینه ی برق و مکانیک مقداری پیشرفت کرده بود . ) از آن به بعد در قسمت هایی از کارخانه ها از ماشین های الکترومکانیکی استفاده می شد . بدین شکل مکانیزاسیون صنعتی آغاز شد . عیب بزرگ این دستگاه ها تک منظوره بودن و عدم انعطاف پذیری آن ها بود . یعنی با تغییر قسمتی از کارخانه یا محصول تولیدی می بایست کل دستگاه ها دوباره طراحی می شدند . با پیشرفت هر چه بیشتر علم ، کامپیوتر ها اختراع شدند و گسترش یافتند . تا حدی که در خانه ها نیز یافت می شد . سپس صنعت گران به فکر ترکیب ماشین ها ی الکترومکانیکی با کامپیوتر ها افتادند تا بتوان آن ها را برنامه نویسی کرد [ یکی از ویژگی های کامپیوتر قابل برنامه نویسی بودن آن است ] و بایک دستگاه بتوان چندین کار را انجام داد (مثلا دستگاهی که یک نوع ماشین را رنگ می زند بتواند با عوض شدن مدل و طرح آن ، آن ها را نیز رنگ بزند ) . بدین صورت ربات ها ساخته شدند.
تاریخچه تحولات حوزه رباتیک
1920: نمایش نامه نویس چک اسلواکی Karl capek، کلمه ربات را در نمایش«رباتهای جهانی روسیه» استفاده کرد این جمله از کلمه چکی « Robota» به معنی« کوشش ملال آور» آمده است.
1938: نخستین الگوی قابل برنامهریزی که یک دستگاه سمپاشی بود، توسط دو آمریکایی به نامهای Willard pollard و Harold Roselund برای شرکت devilbiss طراحی شد.
1942: ایزاک آسیموفRunaround را منتشر کرد و در آن قوانین سهگانه رباتیک را تعریف کرد.
1946: ظهور کامپیوتر: George Devol، با استفاده از ضبط مغناطیسی، یک دستگاه playback همه منظوره، برای کنترل ماشین به ثبت رساند. John Mauchly اولین کامپیوتر الکترونیکی (ENIAC) را در دانشگاه پنسیلوانیا ساخت. در MIT، اولین کامپیوتر دیجیتالی همه منظوره (Whirl wind) اولین مسئله خود را حل کرد.
1951: در فرانسه Reymond Goertz اولین بازوی مفصلی کنترل از راه دور را برای انجام مأموریت هستهای طراحی کرد. طراحی آن مبتنی بر کلیه روابط متقابل مکانیکی بین بازوی اصلی و فرعی با استفاده از روش متداول تسمه و قرقره بود که نمونههایی برگرفته از این طرح هنوز هم در مواردی که نیاز به لمس نمونههای کوچک هستهای است، دیده میشود.
1954: George Devol اولین ربات قابل برنامهریزی را طراحی و عبارت جهانی اتوماسیون را ابداع کرد. این امر زمینهای برای نامگذاری این شرکت به Unimation در آینده شد.
1959: Marvin Minsky و John McCarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی را در MIT بنا نهادند.
1960: Unimation توسط شرکت Coudoc خریداری شد و توسعه سیستم رباتهای آن آغاز گردید. کارخانجات ساخت تراشه مانند AMF پس از آن شناخته شدند و اولین ربات استوانه ای شکل به نام Versatran که توسط Harry Johnson&Veljkomilen kovic طراحی شده بود، فروش رفت.
1962: جنرال موتورز اولین ربات صنعتی را از Unimation خریداری کرد و آن را در خط تولید خود قرار داد.
1963: John Mccarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی دیگری از دانشگاه استنفورد بنا کرد.
1964: آزمایشگاههای تحقیقاتی هوش مصنوعی در M.I.T ،مؤسسات تحقیقاتی استنفورد (SRI)، دانشگاه استنفورد و دانشگاه ادین برگ گشایش یافت.
1964: رباتیک C&D پایه گذاری شد.
1965: دانشگاه Carnegie Mellon مؤسسه رباتیک خود را تأسیس کرد.
1965: حرکت یکنواخت ( Homogeneous Trans formation) در شناخت نحوه حرکات ربات به کار رفت. این روش امروزه به عنوان نظریه اسامی رباتیک وجود دارد.
1965: ژاپن ربات Verstran ( نخستین رباتی که به ژاپن وارد شد) را از AMF خریداری کرد.
1968: کاوازاکی مجوز طراحی رباتهای هیدرولیک را از Unimation گرفت و تولید آن را در ژاپن آغاز کرد.
1968: SRI،Shakey (یک ربات سیار با قابلیت بینایی و کنترل با یک کامپیوتر به اندازه یک اتاق) را ساخت.
1970: پروفسور victor sheinman از دانشگاه استنفورد بازوی استاندارد را طراحی کرد. ساختار ترکیب حرکتی او هنوز هم به بازوی استاندارد معروف است.
1973: Cincinnate Milacron اولین مینی کامپیوتر قابل استفاده تجاری که با رباتهای صنعتی کنترل می شد(T3) را عرضه کرد. ( طراحی توسطRichard Hohn )
1974: پروفسور Victor Scheinman، سازنده بازوی استاندارد، Inc Vicarm را جهت فروش یک نسخه برای کاربردهای صنعتی ساخت. بازوی جدید با یک مینی کامپیوتر کنترل میشد.
1977: یک شرکت ربات اروپایی (ASEA)، دو اندازه از رباتهای قدرتمند الکتریکی صنعتی را عرضه کرد که هر دو ربات از یک کنترلر میکرو کامپیوتر برای برنامه ریزی عملکرد خود استفاده میکردند.
1976: Vicarm Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد. یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicarm به کار رفت.
1977: Inc, Unimation vicarm را فروخت.
1978: unimation با استفاده از تکنولوژی Vicarm ( puma) ماشین قابل برنامهریزی برای مونتاژ( puma) را توسعه داد . امروزه همچنان میتوان puma را در بسیاری از آزمایشگاههای تحقیقاتی یافت.
1978: ماشین خودکار Brooks تولید شد.
1978: IBM و SANKYO ربات با بازوی انتخاب کننده، جمع کننده و مفصلی (SCARA) که در دانشگاه Yamanashi ژاپن برنامهریزی و تولید شده بود، را فروختند.
1980: Cognex تولید شد.
1981: گروه رباتهای CRS عرضه شد.
1982: Fanuc از ژاپن و جنرال موتورز درGM Fanuc برای فروش ربات در شمال آمریکا قرار داد بستند.
1983: تکنولوژی Adept عرضه شد.
1984: Joseph Engelberger ایجاد تغییرات در رباتیک را آغاز کرد و پس از آن نام رباتهای کمکی (Helpmate) به رباتهای خدماتی توسعه یافته (developed service Robots) تغییر یافت.
1986: با خاتمه یافتن مجوز ساخت Unimation، کاوازاکی خط تولید رباتهای الکتریکی خود را توسعه داد.
1988: گروه Staubli، Unimation را از Westing house خرید.
1989: تکنولوژی Sensable عرضه شد.
1994: یک ربات متحرک شش پا از مؤسسه رباتیک CMUیک آتشفشان در آلاسکا را برای نمونهبرداری از گازهای آتشفشانی کاوش کرد.
1997: ربات راهیاب مریخ ناسا از زمانیکه ربات وارد مریخ شد تصاویری از جهان را ضبط و ربات سیار Sojourner تصاویری از سفرهایش به سیارههای دور را ارسال کرد.
1998: Honda نمونه ای از p3 (هشتمین نمونه در پروژه طراحی شبیه انسان ) که در 1986 آغاز شده بود را عرضه کرد.
2000: Honda نمونه آسیمو نسل بعدی از سری رباتهای شبیه انسان را عرضه کرد.
2000: Sony از ربات شبیه انسان خود که لقب SDR ( Sony Dream Robots) را گرفت، پرده برداری کرد.
2001: Sony دومین نسل از رباتهای سگ Aibo را عرضه کرد.
2001: سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی(SSRMS ) توسط مؤسسه رباتیک MD در کانادا ساخته و با موفقیت به مدار پرتاب شد و عملیات تکمیل ایستگاه فضایی بینالمللی را آغاز کرد
● تعریف ربات و رباتیک
همیشه بین صاحب نظران رباتیک و فعالان رباتیک در دانشگاه ها بحث در مورد تعریف ربات وجود داشته است، گاهی اوقات بر اساس تولید ربات، در شرکتی، تعریفی صنعتی و بر اساس تولید آن شرکت از ربات ارایه می شود و در مواردی نسبت به تکنولوژی ربات توصیف شده است
با این همه در زمان کنونی فناوری ساخت ربات در حدی است که با تکیه بر تکنولوژی جدید و پیشرفته کنونی و با کمی آینده نگری می توان تعریف عینی و دست یافتنی از ربات کرد.در این جا چند تعریف معتبر ذکر شده است:
“یک دستگاه یا وسیله خود کاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسانها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است.”
یک ربات هوشمند ،ماشین خودکار چند منظوره ای است که طیف وسیعی از وظایف متفاوت را، تحت شرایطی که حتی ممکن است به آن شناخت کافی نداشته باشد ،همانند انسان آن را انجام دهد”
موسسه صنعتی آمریکا RAI یا Robotic Industrial Association که شرکتی با سابقه در صنعت رباتیک می باشد و در تولید بازوهای ربات های صنعتی یا (Manipulators) است، این گونه ربات را تعریف می کند:
“یک ربات، یک جابجا کننده چند وظیفه ای برنامه پذیر است که برای حرکت دادن مواد ، قطعات ،ابزار ها یا وسایل خاص ،با استفاده از حرکات برنامه ریزی شده قابل تغییر برای تحقق فرامین مختلف ،طراحی شده است.
ربات در معنای عام تر و کلی تر یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است
کلمه ربات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روباتهای جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر میباشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات مینامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که بهطور طبیعی توسط انسان انجام میشود را انجام دهد، استفاده میشود
ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.
روباتها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند.بسته به نوع برنامهای که شما به آنها میدهید.کارها و حرکات مختلفی را انجام میدهند. رشته دانشگاهی نیز تحت عنوان روباتیک وجود دارد.که به مسایلی از قبیل حسگرها، مدارات، بازخوردها، پردازش اطلاعات و بسط و توسعه روباتها میپردازد.روباتها انواع مختلفی دارند از قبیل روباتهای شمشیر باز، دنبال کننده خط،کشتی گیر، فوتبالیست،و روباتهای خیلی ریز تحت عنوان ریز-روباتها، روباتهای پرنده و غیره نیز وجود دارند. روباتها برای انجام کارهای سخت و دشواری که بعضی مواقع انسانها از انجام آنها عاجز یا انجام آنها برای انسان خطرناک هستند.مثل روباتهای که در نیروگاههای هستهای وجود دارند استفاده میشوند.
کاری که روباتها انجام میدهند.، توسط ریزپردازشگرها و ریزکنترلگرها کنترل میشود.با تسلط در برنامه نویسی این دو میتوانید دقیقا همان کاری را که انتظار دارید روبات انجام دهد.
با توجه به توضیحاتی که داده شد :
ربات ماشینی هوشمند ، قابل برنامه نویسی و انعطاف پذیر است که برای بدست آوردن اطلاعاتی از محیط خود دارای حسگرهایی است .
رباتیک علم طراحی ، ساخت ، نگهداری و تعمیر ربات ها است همچنین رباتیک دانش و فناوری وابسته به ابزارهای مکانیکی کنترل شونده بهوسیله رایانه است. هدف رباتیک اتصال هوش از ادراک به رفتار می باشد. رباتیک در اکثر مواقع در حوزه مهندسی برق، مهندسی مکانیک و مهندسی رایانه کاربرد دارد.
رباتيك علم بهكارگيري رباتهاست و تاثير آن را در محصولاتي كه هر روزه استفاده ميكنيم، ميبينيم.
مهندسی رباتیک علم هوشمند کردن و الکترونیکی کردن ماشین ها ی مکانیکی است ( در جهت مصارف صنعتی ) [مهندسی رباتیک = مهندسی برق + مهندسی مکانیک]
رباتها دارای سه قسمت اصلی هستند:
* مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
* محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخها، چرخ دندهها و …
* سنسور که میتواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
با این سه قسمت، یک ربات میتواند با اثرپذیری و اثرگذاری در محیط کاربردیتر شود.
قوانین سهگانه رباتیک:
ایزاک آسیموف نویسنده داستانهای علمی تخیلی قوانین سهگانه رباتیک را به صورت زیر تعریفکرده است:
1ـ یک ربات نباید به هستی انسان آسیب برساند یا به واسطه بیتحرکی، زندگی یک انسان را به مخاطره بیاندازد.
2ـ یک ربات باید از دستوراتی که توسط انسان به او داده میشود، اطاعت کند؛ جز در مواردی که با قانون یکم در تضاد هستند.
3ـ یک ربات باید تا جاییکه با قوانین یکم و سوم در تضاد نباشد از خود محافظت کند.
علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:
· الکترونیک ( شامل مغز ربات)
· مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)
· نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات)
اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند(تصویر3)، مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و می سازند و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.
● مزایای ربات و رباتیک
مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات میتواند کارهایی که ما انسانها میخواهیم انجام دهیم را ارزانتر انجام دهد. علاوه بر این رباتها میتوانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هستهای یا کاوش یک آتشفشان را انجام دهند. رباتها میتوانند کارها را دقیقتر از انسانها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت بخشند. رباتها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.
همچنین میتوان به مزایای دیگر ربات از جمله : افزایش بهره ، افزایش تولید ، بهبود کیفیت کار ، افزایش دقت ، جلوگیری از اتلاف نیروی انسانی ، افزایش سرعت ، کاهش هزینه ، کاهش ضایعات ، چند منظوره بودن ، هوشمند بودن ، عدم خستگی اشاره کرد.
علاوه بر این متوان مزایای زیر را بر شمرد!
1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
2- رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
3- رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.
4- دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
5- رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.
رباتها معمولاً در مواردي استفاده ميشوند كه بتوانند كاري را بهتر از يك انسان انجام دهند يا در محيط پرخطر فعاليت كنند.
ربات ميتواند كارهايي را كه انسان انجام ميدهد، ارزانتر انجام دهد. علاوه بر اين، رباتها ميتوانند كارهاي خطرناك مانند نظارت بر تاسيسات انرژي هستهاي و يا كنترل كابلهاي فشار قوي را انجام دهند. رباتها ميتوانند كارها را دقيقتر از انسان انجام دهند و روند پيشرفت در علم پزشكي و ساير علوم كاربردي را سرعت بخشند. همچنين رباتها در امور تكراري و خستهكننده همانند ساخت صفحه مدار، ريختن چسب روي قطعات يدكي سودمند هستند.
همه ارزيابيها بر اين نكته تاكيد دارد كه رباتها نقش فزايندهاي در جوامع مدرن ايفا خواهند كرد. آنها به انجام كارهاي خطرناك، تكراري، پرهزينه و دقيق ادامه ميدهند تا انسانها را از انجام آنها بازدارند.
● صنعت و رباتیک
رباتها اولین بار در سال 1954 در صنعت به کارگرفته شدند که یک بازوی ربات یا Manipulator نام داشت که تنها 3 درجه آزادی بود.رباتهای صنعتی امروزی اکثراً همان بازوی رباتیکی هستند ولی با 6 درجه آزادی و خیلی پیشرفته تر نبست به گذشته کار میکنند رباتها در صنعت به شیوه ها و روشها و مدلهای مختلفی به کارگرفته میشوند.
امروزه، ۹۰ درصد روباتها، روبات هاى صنعتى هستند، يعنى روبات هايى كه در كارخانه ها، آزمايشگاه ها، انبارها، نيروگاه ها، بيمارستان ها، و بخش هاى مشابه به كارگرفته مى شوند. در سال هاى قبل، بيشتر روباتهاى صنعتى در كارخانه هاى خودروسازى به كارگرفته مى شدند، ولى امروزه تنها حدود نيمى از روباتهاى موجود در دنيا در كارخانه هاى خودروسازى به كار گرفته مى شوند. مصارف روباتها در همه ابعاد زندگى انسان به سرعت در حال گسترش است تا كارهاى سخت و خطرناك را به جاى انسان انجام دهند. براى مثال امروزه براى بررسى وضعيت داخلى راكتورها از روبات استفاده مى شود تا تشعشعات راديواكتيو به انسانها صدمه نزند.
برخلاف تصور افسانه ای عمومی از رباتها به عنوان ماشینهای سیار انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاههای روباتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابلیت انعطاف، ولی محدودی را انجام می دهند چنین دستگاهی حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردهای و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، می باشد. علاوه براین، ممکن است حسگرها و تجهیزات جانبی یا ابزاری را که فرمان داشته باشد بعضی از رباتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می دهند. که سایر سیستم های پیچیده تر که بطور همزمان چند کار انجام می دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند. حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوریکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربات دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد.، که عیوب کالاهای ساخته شده را تشخیص دهد. بعضی از رباتهای مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونیکی، پس از مکان یابی دیداری علامتهای تثبیت مکان بر روی برد، می توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند. ساده ترین شکل رباهای سیار، برای رساندن نامه در ساختمانهای اداری یا جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسیر یک کابل قرار گرفته در زیر خاک یا یک مسیر رنگ شده که هرگاه حسگرهایشان در مسیر، یا فردی را پیدا کنند متوقف می شوند. رباتهای بسیار پیچیده تر رد محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می شود.
روباتهاى صنعتى زيادى ساخته شد ه اند و انجمن صنايع روباتيك اين تعريف را براى روبات صنعتى ارائه كرد:
«روبات صنعتى يك وسيله چند كاره و با قابليت برنامه ريزى چند باره است كه براى جابه جايى قطعات، مواد، ابزارها با وسايل خاص به وسيله حركات برنامه ريزى شده، براى انجام كارهاى مختلف استفاده مى شود.»
در سال ۱۹۶۲ م شركت خودروسازى جنرال موتورز نخستين روبات Unimate را در خط مونتاژ خود به كار گرفت.
امروزه کمتر کارخانه ای را می توان یافت که در آن از ربات استفاده نشود . بازو های رباتیکی که بدون استراحت قطعات و محصولات را از نقطه ای به نقطه ی دیگر جا به جا می کنند . ربات های جوشکار ربات های رنگرز ربات های بسته بند ربات های تراشکار ربات های چاپگر ربات های کنترل کیفیت ربات ها سوراخکار ربات های کنترل دما ربات های هشدار دهنده ی نشت گاز ربات های غربال سانتریفوژ های خودکار و … همگی نمونه هایی از ربات ها در کارخانه ها هستند .
کارخانه ها برای افزایش سرعت و کیفیت و دقت و هزینه ی پایین تر به سمت رباتیکی کردن تمامی قسمت های کارخانه پیش می روند و در بعضی از قسمت ها که برای انسان خطرناک است مانند جوشکاری و رنگ پاشی و سموم شیمیایی و …. ناچار به استفاده از ربات می شوند
امروزه استفاده از رباتها واتوماسیون غیر قابل انکار و معرفی شده برای تمام صنایع و کارخانه ها میباشد به طوری که کارخانه ها روز به روز به این سمت روی می آورند دلیلش هم مشخص است زیرا بازده ای بهتر و سرعت دقت کم هزینه بودن دیگر خصوصیات مورد انتظار را به ارمغان میآورد.
● مثال هایی از ربات
کلمه ربات مانند کلمه ی ماشین ، یک کلمه ی کلی است و به چند مورد خاص خلاصه نمی شود . به عنوان نمونه چند مورد را ذکر می نماییم :
بازو های ربات های صنعتی ، ربات کنترل چاه های نفت ، یخچال های خانگی ، آسانسور ها ، اسباب بازی کودکان ، هواپیما های بدون سرنشین ، سیستم های دفاع ضد موشکی ، پرینتر ها ، دستگاههای تراش خودکار ، نوشابه پرکن ها و …
این ها فقط نمونه هایی از بی نهایت انواع ربات بود . ربات ها آنقدر گسترده اند که امروزه نمی توان بدون آن ها زندگی کرد . ولی در مهندسی منظور از ربات ، ربات های صنعتی می باشد .
در قسمت مونتاژ یک کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و …می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.
و یا ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.
ربات مسیریاب: دنبال یک خط سیاه در زمین سفید حرکت می کند.
بات جراح تحت فرمان پزشک جراح در اتاق عمل با حضور مستقیم پزشک و یا غیر مستقیم و با کمک اینترنت ،نمودی از پیشرفت این رشته است که بسیار مفید و حیاتی میباشد.تصور کنید رباتی را که شما طراحی کرده اید وسیله ای برای نجات یک بیمارو بهبودی وی شده است که قطعاَ لذت موفقیت آنفخستگی زحمتتان را از بین میبرد.
یا ربات آتش نشان: آتش را پیدا می کند و آن را خفه می کند!
رباتها در پروژه های JPL شرکت فضایی NASA نقش مهمی دارند از جمله آنها Spriteو Sojourner می باشد.این نیز استفاده دیگری از رباتیک میباشد .
رو بات همسر نمونه ی دیگر از رباتهاست ، این روبات که در کشور هلند ساخته میشود تا بحال طرف داران زیادی پیدا کرده ،ولی بدلیل قیمت بالای آن هموز مورد استفاده عام قرار نگرفته است! کارشناسان رباتیک هلندی پیش بینی کردن تا ده سال آینده روبات همسر ارزان قیمت وارد بازار شود ! با این حال از سوی دیگر “رونالد آرکین” کارشناس ربات در این باره گفت: پیش بینی می کنم حداقل تا سال 2050 به مردم اجازه ازدواج با ربات به صورت قانونی داده نشود.
مطالعات اخیر نشان می دهد، به زودی نقش آفرینی ربات ها در ارتش آمریکا به حدی افزایش خواهد یافت که این ماشین های هوشمند را قادر می سازد تمام وظایف یک سرباز نظامی را به خوبی به انجام برسانند.
به گزارش روز سه شنبه بخش انگلیسی گروه بین الملل باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران “ایسکانیوز” و به نقل از خبرگزاری رسمی چین شینهوا، پیش بینی ها از جایگزینی بیش از 30 درصدی نیروهای انسانی ارتش آمریکا با ربات ها تا سال 2020 حکایت دارد.
یا ربات زیر آبی ،یک وسیلهٔ نقلیهٔ پویشگرِ قابل کنترل از راه دور (ROV) زیردریایی، «ربات زیرآبی است که به اپراتور این امکان را میدهد که این وسیله را در اعماق آب کنترل و هدایت کند و از طریق اعمال فرامین عملیات مورد نظر را از طریق تجهیزاتِ ربات، انجام دهد»
يك ربات شهري ارائه دهنده يك يا چند سرويس خودكار يا نيمه خودكار مفيد براي شهروندان يا تاسيسات و سامانههاي شهري است. رباتهاي خدمتكار، نگهبان، پرستار، فروشنده، مددكار معلولين و چراغهاي هوشمند راهنما نمونههايي از رباتهاي خدمات شهروندي و رباتهاي شستشوگر، شيشه پاككن، چمنزن، زباله جمعكن، سوخترسان و باربر، نمونهاي از رباتهاي دسته دوم بهشمار ميروند.
يكي از عرصههايي كه امروز در بهرهگيري از اتوماسيون و روباتها پيشرفت فراواني كرده است، حوزه خدمات شهري است.
در شهرهاي پيشرفته جهان، ميتوان نمونههاي فراوان موفقي از بهكارگيري اتوماسيون و ربات در ارائه خدمات شهري را ديد.
تسهيل در عبور و مرور و كنترل ترافيك، فروش كارتهاي اعتباري و بليت و عبور و مرور و غيره در ايستگاههاي اتوبوس و مترو، ارائه اطلاعات در معابر، خيابانها، پاركها و موزهها، نظافت خيابانها، مراكز و معابر، آبياري فضاي سبز شهري و… تنها نمونههاي كوچكي از بهكارگيري تكنولوژيهاي مدرن اتوماسيون و رباتيك در ارائه خدمات به شهروندان است.
از ديگر زمينههايي كه امروزه دولتها به صورت فعال و با صرف هزينههاي فراوان به سرمايهگذاري در آن روي آوردهاند، بهكارگيري رباتهاي امداد و نجات در مهار بحرانهاي شهري است.
در حال حاضر، سيستمهاي امداد و نجات رباتيك كه اغلب به صورت مجتمع و با عنوان سيستمهاي مديريت بحران DMS شناخته ميشوند، در برخي از شهرهاي پيشرفته راهاندازي شده و در حال بهرهبرداري است. از آنجا كه طراحي اينگونه سيستمها، دقيقاً مطابق با شرايط بومي و مختصات هدف مورد نظر صورت ميگيرد، تنها راه توليد چنين سيستمهايي براي تهران و ساير كلانشهرها، هدايت محققان بومي به سمت اين هدف مشخص است تا با بهرهگيري و مجتمعسازي نتايج آنها بتوان به راههاي بومي در اين زمينه دست يافت.
رباتهای امدادگر، یکی از راهکارهایی که برای نجات مصدومین زلزله استفاده می شود، به کاربستن رباتیک و علوم کامپیوتر در عملیات امداد و نجات است. از طریق این فناوریها میتوان به مصدومین گرفتار در زیر آوار دسترسی پیدا کرده و جان آنها را نجات داد
این ربوتها به گونهای طراحی شده است که بتوان مسیر خود را در شکافهای باریک و از میان آوار بهجا مانده از ساختمان بیابد و در لابهلای آنها به جستجوی مصدومین حادثه بپردازد. پیکرهی این رباتها به یک دوربین و یک میکروفون برای دریافت دادههایی از میان ویرانیها مجهز شده است. به علاوه یک حسگر حرارتی نیز به تجهیزات این ربوت ها افزوده شده، تا بتواند حرارت بدن مصدوم را دریافته و موقعیت او را بیابد. این حسگر، این امکان را نیز فراهم میسازد که حتی اگر در زیر آوار منبع نوری نیز وجود نداشت و مصدومین در تاریکی گرفتار شده بودند، باز هم فرصت یافته شدن آنها وجود داشته باشد. طراحی منعطف این ربوتها برخی توانمندیهای مختص محیطهای دچار سانحه را به آن افزوده است، اگر در شرایطی این ربوتها با مانعی در زیر آوار برخورد کند و به سبب این برخورد تعادل خود را از دست بدهد و یا از ارتفاعی، فرو بیفتد، خواهد توانست با چرخش پیکرهی خود مجدداً به وضعیت متعادل و مناسب برای حرکت بازگردد.
ربات حمل مجروح نمونه یدیگر رباتهاست که این ربات از ترکیب دو گونه ربات درست شده: از پایین تنه شبیه تانک و از بالا تنه به شکل یک ربات انسان نماست.
پایین تنه ربات تشکیل شده از دو شنی. از این گونه طراحی شنی برای افزایش قدرت مانور ربات در زمین های ناهموار استفاده میشه. با تاشدن شنی، طولش کم میشه و نیاز به جای کمتری داره. با باز شدن کامل شنی دوم جوری که هر دو در امتداد هم قرار بگیرند طول ربات زیاد میشه و میتونه از مانع یا پله به راحتی رد بشه. در ضمن سطح تماسش با زمین زیاد میشه و پایداری بیشتری داره.
قراره دست های ربات به اندازه ای قوی باشه که بتونه تا 135 کیلو رو بلند کنه و مثلا از آن برای حمل مجروح در میدان جنگ استفاده کنند . این ربات توسط شرکت Vecna Technologies در مریلند ساخته شده و انتظار میره تا پنج سال دیگه مورد استفاده واقعی قرار بگیره.
پس از سالها تلاش پژوهشگران رباتیک ژاپني ها، روبات شبيه انسان يعني۲- HRP به حدي پيشرفت كرده كه مي تواند تعدادي از فرمان هاي صوتي انسان را انجام دهد. اين روبات كه به «پروموت» نيز معروف است، توسط مؤسسه ملي علم و تكنولوژي ژاپن تهيه شده و قابليت انجام فرمان هاي انسان را دارد. پروموت براي انجام دستورات صوتي كاربران و همچنين گرفتن عكس و تصاوير سه بعدي از اشياء و نگهداري آنها با استفاده از يك سنسور مادون قرمز طراحي شده است. اگرچه اين روبات حركت به ظاهر خشن و آهسته و صدايي يكنواخت و خسته كننده دارد ولي به راحتي مي تواند با استفاده از كنترل از راه دور تلويزيون را كنترل نموده و يا يك نوشيدني براي شما آماده نمايد. مؤسسه ژاپني سازنده اين روبات مي گويد كه اين روبات به راحتي مي تواند با انسان ها رابطه برقرار نمايد.
روباتهايي كه توانايي جمعآوري قارچ و روباتهاي علفزنها كه به نظر ميرسد توسط دارندگان زمينهاي گلف استفاده شوند از جمله محصولات اين گروه از دانشمندان است. هر چند روبات قارچ جمعكن نميتواند به سرعت انسان كار كند ، اما توانايي اين كه 24 ساعت كار كند را دارد . روبات علفزن نيز ميتواند كار انجام شده توسط يك فرد در شش ساعت را در 10 دقيقه انجام دهد. قيمت بالاي روباتها در حال حاضر تنها نقطه ضعف آنها است؛ اما به نظر ميرسد كشاورزان در درازمدت بتوانند محصولات مشابه را با قيمت مناسب تهيه كنند.
نانو روباتهاي زيستي
ا استفاده از دانش نانوتكنولوژي دانشمندان توانستهاند نانوروباتهاي زيستي طراحي كنند كه در بدن انسان قرار ميگيرند و نقش محافظ و درمانگر را ايفا ميكنند. اين ريزماشينهاي هوشمند قادرند چندين نسخه از خودشان تهيه كنند و جايگزين بافتهاي فرسوده يا آسيبديده نمايند.
«در آينده نانو روباتهاي هوشمند در مغز و بدن هر انساني به تعداد زياد وجود خواهند داشت و انسان را از ابتلا به انواع بيماريها مصون ميدارند حتي روند پير شدن بشر را به تعويق مياندازند و نيز قدرت جسماني و حافظه او را تقويت ميكنند.» شايد در نگاه اول اين جمله تداعيكننده پيشگوييهاي «آرتور سيكلارك» در رابطه با دنياي آينده باشد ولي جالب اينجاست كه اين پيشبيني از دكتر «كورزويل» متخصص علوم كامپيوتر و عضو موسسه ملي مهندسي در امريكاست. او هم اكنون به همراه گروهي از متخصصين، در زمينه كاربرد نانو روباتها در زندگي آينده بشر تحقيقاتي انجام ميدهد و قرار است نتايج مطالعات اين گروه به صورت فيلمي با عنوان «داستان واقعي زندگي در آينده» در اواخر سال جاري ميلادي ارائه شود.
بر اساس اين گزارش با استفاده از نانوتكنولوژي دستيابي به انرژي خورشيدي امكانپذير خواهد شد. انرژي خورشيدي قابل تبديل و استفاده به اشكال مختلف انرژي ميباشد و بشر را از منابع ديگر انرژي بينياز ميكند. نانوروباتها ماشينهاي كوچكي هستند كه براي انجام عملياتي خاص و بعضا تكرارشونده با دقت بسيار بالا طراحي شدهاند. نانو( nano-) به معني يك بيليونيوم يا يك ميلياردم است. قطر موي سر انسان يك دهم ميليمتر است درنظر بگيريد، يك نانومتر صدهزار برابر كوچكتر از آن است .9-10 =1 nanometer (nm) . مكعبي با ابعاد 5/2 نانومتر ممكن است حدود 1000 اتم را در خود جاي دهد. با استفاده از دانش نانوتكنولوژي دانشمندان توانسته اند نانوروباتهاي زيستي طراحي كنند كه در بدن انسان قرار ميگيرند و نقش محافظ و درمانگر را ايفا ميكنند. اين ريزماشينهاي هوشمند قادرند چندين نسخه از خودشان تهيه كنند و جايگزين بافتهاي فرسوده يا آسيبديده نمايند اين فرايند را خود تكثيري مينامند. آنها نه تنها قادر به تشخيص محل دقيق سرطان خواهند بود بلكه داروي مناسب براي از بين بردن سلولهاي سرطاني را تزريق ميكنند.
امروزه تحقيقات وسيعي در زمينه درمان بيماريهايي چون ديابت، بيماريهاي قلبي و ايدز در حال انجام است. نانوروباتها داراي امكانات بالقوهاي هستند كه با اجتماع و قرارگيري به صورت كلوني قادرند بطور موشكافانه و دقيق از سيستم حفاظت كنند. در واقع با ساختاري اتمي و يا مولكولي در يك فرايند شناخته شده قرار داده ميشوند تا چرخهاي را كامل نمايند. تكنولوژي نانوروباتيك آنقدر سريع در حال پيشرفت است كه به يقين زندگي انسان از اواسط قرن جاري بكلي متحول خواهد شد. اين تغييرات شامل از بين رفتن بسياري از بيماريها، كاهش عوامل و عوارض بسياري از امراض و حتي جراحيها ميباشد. يكي از مهمترين برنامههاي گسترش علوم روباتيك در جهان بيشتر كردن عمر بشر و مبارزه با پيري و عواقب آن است. از دهه 80 ميلادي تا كنون كوچكسازي (مينياتورسازي) از اهم فعاليتها در زمينه علوم كامپيوتري بوده است.
طبق گزارشات اعلام شده سرعت رشد تكنولوژي هر بيست سال دو برابر خواهد شد، در نتيجه تكنولوژي در سال 2050 حدود 32 برابر از سال 1950 جلوتر خواهد بود. يكي از شاخههايي كه رشد تكنولوژي در آن بسيار چشمگير است، دانش پزشكي است. با ساخت ابزار و وسايل پزشكي در آينده روند پير شدن كند ميشود و مبارزه با بيماريها آسانتر و مطمئنتر خواهد شد. در زمينه كالبدشناسي از نانوروباتها به منظور تعيين محل دقيق آسيب استفاده خواهد شد. در شرايطي استفاده از نانو رباتهاي زيستي ضروري به نظر ميرسد كه امكان دسترسي به عضو موردنظر دشوار بوده يا امكانپذير نباشد يا حتي در مواردي كه عواقب دردناك و دشواري توسط پزشك پيشبيني شود. براي طراحي يك نانوروبات دانشمندان از مدلهاي طبيعي مثل ساختار رشتههاي DNA بهره ميگيرند. با بهرهگيري از دانش نانو تكنولوژي دانشمندان قادر به ساخت حسگرهاي زيستي در ابعاد يك ميلياردم هستند.
هم اكنون نانو روباتهايي كه در مراكز تحقيقاتي ساخته ميشود به اندازهاي كوچك هستند كه هنگام عطسه همراه با گرد و غبار به بيرون پرتاب ميشوند. يكي از اولين ريزروباتهايي كه براي كمك به علم پزشكي ساخته شد «سلئو» نام داشت. اين ميكروروبات براي جاسازي در داخل روده انسان طراحي شده بود. سئلو مجهز به يك چنگال و چند حسگر بود. حسگرها بدين منظور تعبيه شده بودند تا مانع برخورد با موانع شوند، وظيفه چنگال نيز برداشتن نمونه از سطح روده ميباشد. اين ريزماشين ميتوانست يا خود حركت كند يا توسط پزشك با يك كنترل دستي به حركت درآيد. اسلوب كار نانوروباتهايي كه در داخل بدن كار گذاشته ميشوند، شبيهسازي از محيط، در فضايي سه بعدي است و تجزيه و تحليل اطلاعات در آنها بر مبناي روشهاي عددي ميباشد. نانوروباتها مانند انسان به اطلاعات اطرافشان نياز دارند.
حواس ماشيني يا حسگرها اين وظيفه را در نانورباتها بر عهده دارد. به جرات ميتوان گفت كه بسياري از اين حسگرها از حواس انسان بهتر و دقيقتر كار ميكنند. نانوروباتهاي زيستي به تغييرات حرارتي و شيميايي بسيار حساس هستند. زيرا اگر تغييرات حرارتي در بين سلولهاي عضوي از بدن وجود داشته باشد و يا ضرايب شيميايي متفاوتي بين آنها مشاهده شود، نشان از تغييراتي است كه در بين سلولهاي سالم رخ داده و در نتيجه حاكي از بيماري خاصي ميباشد. اينگونه ريزماشينها به گونهاي طراحي شدهاند كه به تفاوتهاي ضرايب شيميايي سلولها بسيار حساس هستند و همچنين قادرند ميزان حرارت سلولها را اندازهگيري نمايند. هنگامي كه ضرايب شيميايي و دمايي متفاوتي مابين سلولها دريافت كنند با بررسي اطلاعات و مطابقت با دادههاي ذخيره شده بيماري موردنظر را تشخيص ميدهد. ناگفته نماند كه اين نانوروباتها قادرند بين گزينهها و موارد مشابه بهترين آنها را گزينش كنند، به عبارتي از هوش ماشيني در سطحي پيشرفته برخوردارند تا بهترين گزينه را در جهت تشخيص بيماري انتخاب نمايند. در مرحله بعدي نيز به درمان سلولي اقدام ميكند كه با تزريق دارو به سلولها همراه است.
گفته شده است كه بدليل نوع كار اين نانو روباتها در بدن تجهيزات و يا سختافزار اين ماشينهاي مولكولي بسيار پيشرفته و ابتكاري است. در ساخت سنسورهاي زيستي تنها روشهاي ميكروالكترونيكي كاربرد دارد. نانورباتهاي زيستي داراي سنسورهايي در ابعاد بسيار كوچك هستند و در عين حال به گونهاي طراحي شدهاند كه با شرايط زيستي بدن انسان سازگارند. نانورباتهاي زيستي با داشتن حسگرهاي بسيار حساس از تجهيزاتي خواهند بود كه امور پزشكي را بتدريج متحول ميكند. در واقع مدلي از ماشينهاي مولكولي هستند كه با روشهاي خاصي ارتباطات و اتصالات بين سلولهاي بيولوژيكي را كنترل كرده و بهبود ميبخشد، به عبارتي روي نحوه عملكرد سلولها نظارت كرده و كنترل صحيح آنها را به عهده ميگيرد. روش كار اين مدلهاي مولكولي بر اساس شبيهسازي در محيط سه بعدي است. تحقيقات در زمينه نانو رباتهايي كه مجهز به حسگرهاي زيستي و دارويي باشند در سطح گستردهاي در حال انجام است.
مراحل آزمايشگاهي نانوروباتهاي زيستي در يك محيط واقعي با كنترلها و سنجشهاي شيميايي و حرارتي در مسير مطلوبي قرار دارد. طراحي نانوروباتها بر پايه و اساس نانوبيوالكترونيك ميباشد و حسگرهاي ويژهاي به نام نانوبيوسنسورها عملگرهايي هستند كه به روشي خاص عمل ميكنند و كاربرد آنها در جهت اهداف پزشكي و تحويل دارو به سلولها ميباشد. اين پژوهشها باعث پيشرفتهاي خارقالعادهاي در زمينه نانو داروهاي هوشمند شده است. از ديگر وظايف تعريف شده در نانوروباتها عملكرد آنها به عنوان antibady است. antibady به معني مادهايي است كه در بدن توليد ميشود و به مقابله با بيماريها ميپردازد. موضوع جالب اين است كه سيستم ايمني بدن با نانوروباتهاي زيستي سازش ميكند و در جهت رفع بيماري با آنها همكاري مينمايد. از ديگر قابليتهاي تعريف شده در نانوبيوسنسورها بررسي زمان است، به عبارتي بررسي تشخيص بهترين زمان براي تزريق دارو به سلولهاست.
نانو روباتهاي هوشمند قادر به تجزيه و تحليل منطقي شرايط زيستي سلول ميباشند، زيرا تزريق دارو به سلولها اگر در زمان و موقعيت مناسب انجام شود به طور يقين تاثير مطلوب خواهد داشت و در غير اين صورت نه تنها به بهبود وضعيت بيمار كمك نخواهد شد بلكه داراي عواقب خطرناكي نيز هست. تجزيه تحليلهاي گوناگوني كه از بررسي محيط بدست ميآيد بسيار مهم و حساس است، از طرفي ابعاد بسيار كوچك يا مينياتوري اين ريزماشينها محدوديتهايي را ايجاد خواهد كرد. مسئله بسيار مهم ديگر تامين انرژي لازم براي گرفتن اطلاعات و تجزيه و تحليل آنهاست. Adriano Cavalcanti يكي از پيشگامان درگسترش تكنولوژي نانو يا مهندسي اتوماتيكي مولكولهاي زيستي است، همچنين او رئيس CAN (Center for Automation in Nanobiotech) ميباشد. او به همراه گروهي از متخصصين اين رشته توانسته است دستگاهها، وسايل و تجهيزات پزشكي مجهزي با استفاده از نانوروباتهاي زيستي توليد كند و گامهاي موثري در درمان بيماريهايي چون ديابت، انواع سرطانها، كارديولوژي (بيماريهاي قلب) و نيز معالجه انوريسم (اتساع غيرطبيعي شريانها) انجام دهد.
آدرسهاي اينترنتي www.nanorobotdesign.com , www.canbiotechnems.com براي دسترسي به اطلاعات بيشتر و آشنايي با نحوه كار اين گروه ميباشد. مراحل كلي ساخت نانوروباتها داراي دو بخش اصلي است ابتدا طراحي و ساخت تراشههاي زيستي، به عبارتي ساخت تراشههايي كه با ساختار ژنتيكي انسان سازگار بوده و براساس مدل ژنوم انسان طراحي شده باشند. در مراحل بعدي كه از حساسيت ويژهاي برخوردار است تست و انجام مراحل آزمايشگاهي به منظور بررسي واكنش بدن و چگونگي تاثيرگذاري نانوروباتهاست. يكي از اهداف ابداع اين گونه روشها مقابله با بيماريهاي صعبالعلاج و همچنين انواع سرطانها است. طراحان نانوروباتهاي زيستي معتقدند كه درمان بيماريهايي به ويژه سرطان با اين روش موثرتر و همچنين ريسك خطرپذيري در آن بسيار كمتر است، زيرا اين نانوروباتهاي زيستي بدون تاثيرگذاري روي سلولهاي سالم، سلولهاي بيمار و سرطاني را مورد هدف قرار ميدهد.
ناگفته نماند كه يكي از مشكلات درمان سرطانهاي گوناگون، داروها و مواد از بين برنده اين سلولهاست، زيرا علاوه بر اينكه روي سلولهاي سرطاني تاثير ميگذارد سلولهاي سالم را نيز از بين ميبرد. امروزه در كنار شناخت بيماريها و روشهاي درماني آنها، آگاهي و دسترسي دقيقي نسبت به اجزاي بدن حاصل شده و شاهد هستيم كه پزشكان قادر به پيوند اندامهايي به بدن انسان ميباشند كه تاكنون غيرممكن بوده است. پيوند اعضاي مصنوعي و جايگزين كردن آنها با عضو از كار افتاده از مسائل بسيار حساس و پيچيده است كه امروزه قابل انجام ميباشد. ناگفته نماند كه اين جراحيها خطرات نه چندان كوچك و عواقب دردناك و دوره درمان بسيار بالايي دارند. ديگر آنكه اعضاي پيوندي و اندامهاي مصنوعي هنوز كارآيي بافتهاي طبيعي و اوليه را پيدا نكردهاند. براي مثال بايد گفت اگر دست يك كارگر زير تيغ دستگاههاي صنعتي قطع شود خوشبختانه پزشكان قادرند كه دست را به بدن فرد پيوند زنند و حيات را به سلولها باز گردانند.
اما متاسفانه دست موردنظر همه قابليتهاي اوليه را نخواهد داشت، زيرا هنوز اطلاعات لازم براي اتصال اعصاب و بافتهاي جدا شده كه مطابق حالت طبيعي باشد به دست نيامده است. از طرفي داروهايي كه براي درمان انواع بيماريها ساخته شده است، خود آسيبهاي ديگري به سلامت بدن انسان وارد ميسازند زيرا كه محيط و هدف خود را به طور دقيق نميشناسند و ميتواند مولد زيانهايي حتي بزرگتر از مشكلات اوليه باشد. از طرفي ظهور بيماريهايي نظير ايدز با ويروس مرموز HIV كه روشها و داروهاي كنوني از شناسايي و نابود كردن كامل آن عاجزند، خود دليلي بر متحول شدن دنياي پزشكي است. دانش نانوتكنولوژي توليد و ساخت تجهيزاتي در مقياس نانومتريك را ممكن ميسازد. تجهيزاتي در ابعاد اتم يا مولكول با ويژگيها و خواص شيميايي كاملا” منحصر به فرد و شناخته شده. در واقع متخصصين با دستكاري اتمها بطور جداگانه و جاي دادن دقيق آنان در مكاني خاص قادرند ساختار دلخواه و مطلوبي را توليد كنند.
پژوهشهاي انجام شده ساختاري را ارائه ميكند كه ميتواند پيشرفتهاي حيرتانگيزي را در صنعت دارو و درمان بيماريها و آسيبهاي زيستي ايجاد نمايد. نانوبيوروباتها سيستمهايي هستند كه شناساگر، تحليلكننده، ترميمكننده، متحرك و بسيار دقيق ميباشند كه قادرند بخش عظيمي از مشكلات پزشكي امروز را برطرف سازند. اين ماشينها با اطلاعات كامل از ساختار بدن و حتي اجزاي سلولهاي بدن به راحتي قادر به حفاظت افراد در برابر باكتريها، ميكروبها و ويروسهاي بيماريزا ميباشند. با استفاده از اينگونه روشهاي درماني محققان قادر به ساخت بافتهاي بسيار مقاومي براي بدن انسان هستند كه حتي با افتادن از ارتفاع زياد هم كوچكترين خدشهاي در عملكردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ كنند. آينده علوم و مهندسي چند گرايشي (Multi- Disciplinary) است و هر روزه به سمت توليد ماشينهاي مولكولي سوق داده ميشود تا در نهايت بتواند مجموعههايي از ﭘيوندهاي ارگانيك و سايبريك را عرضه كند.
با پيشرفت در نانوتكنولوژي دانشمندان قادرند تا نانوحسگرهاي ويژهاي با كاربردهاي نانوبيوالكترونيك و بيولوژيكي براي عملياتي خاصي ابداع كنند. برخي معتقدند «نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد.» از طرفي برخي اعتقاد دارند كه پيشبينيهايي كه در رابطه با سرعت پيشرفت تكنولوژي صورت گرفته است تا حدي اغراقآميز و خوشبينانه ميباشد. زيرا با درنظر گرفتن سرعت گرم شدن زمين، اثرات گلخانهاي، گسترش بيماري هاي عفوني و بعضا ناشناخته، آلودگي زمين و هوا، كمبود مواد غذايي و بسياري از موارد ديگر، تعيين زمان اينگونه پيشگوييها بسيار خوشبينانه است.
● رباتیک و کشور های صنعتی
کشور ها صنعتی به این حقیقت رسیده اند ، که کشوری پیشرفت نمی کند مگر این که در تمام علوم پیشرفت کند . بنابراین ، با توجه به این که رباتیک یکی از علوم اصلی سرنوشت ساز قرن است و به آن احساس نیاز می کنند . در این راستا فعالیت های بسیاری را انجام داده اند. آن ها آن قدر پیشرفت کرده اند که هدف خود را اینگونه ذکر می کنند ” در سال ۲۰۵۰ ربات هایی خواهیم ساخت شبیه انسان که بتواند با قوی ترین تیم فوتبال انسان ها بازی کند و بدون انجام خطا ، انسان ها را شکست دهد .”
آن ها هر ساله مسابقات رباتیک جهت کسب علم و استفاده نمودن از آن در صنعت برگزار می نمایند .
همچنین در راستای تربیت نیروی انسانی جهت گسترش این علم ، رشته ی مهندسی رباتیک را ایجاد نمودند .
ژاپني ها در صنعت توليد روبات به عنوان پيش روي ساير كشورها هستند و شركت هاي هيتاچي، سوني، تويوتا و هوندا از جمله فعالان اين صنعتند. اكثريت روبات هاي ساخته شده، شباهتي با انسان ها ندارند و معمولاً در خطوط توليد كارخانه ها مورد استفاده قرار مي گيرند.
مهندسی رباتیک در واقع تلفیقی از رشته ی مهندسی برق و مهندسی مکانیک است که هدف آن تربیت نیرویی که بتواند به تنهایی ربات های صنعتی را طراحی کند و آن را بسازد . این رشته در اکثر دانشگاه های کشور های صنعتی تدریس می شود .
کارخانه های خصوصی آن ها علاوه بر رباتیکی کردن فرایند تولید ، مقداری از درآمد های ناخالص خود را جهت تحقیق و گسترش رباتیک صرف می نمایند .
● وضعیت رباتیک در ایران
وضعیت رباتیک در ایران فاجعه بار است . به طوری که می توان گفت : رباتیک در ایران هنوز شناخته شده نیست . این وضعیت در حالی است که ایران یکی از بزرگترین وارد کنندگان ربات های صنعتی است . هر ساله ارز زیادی بابت خرید ربات ، از کشور خارج می شود . در بیشتر کارخانه های ما از رباتها استفاده می شود . کارخانه هایی مانند فولاد ، خودروسازی ، مواد غذایی و … را می توان تقریبا تمام رباتیک دانست . اما متاسفانه تمام ربات های آن وارداتی است و حتی نصب و کنترل و تعمیر آن بر عهده ی خارجی ها می باشد
به منظور عقب نماندن کشور در علم رباتیک ، رشته ی مهندسی رباتیک در سال ۱۳۸۱تاسیس شد و متاسفانه تا امسال (۱۳۸۷ ) تنها دانشگاه ارائه کننده ی آن دانشگاه صنعتی شاهرود بود . اکنون این رشته در دانشگاه صنعتی همدان نیز تدریس می شود . اما آیا دو دانشگاه کافی است ؟ پاسخ روشن است با توجه به اهداف کشور و سند چشم انداز ۲۰ ساله هم اکنون باید در تمام دانشگاه های صنعتی ، تدریس شود .
یکی از مشکلات دانش آموختگان این رشته در کشور این است که کسی این رشته را نمی شناسد و اصلا نمی داند ربات چیست . وقتی از ربات صحبت می شود به یاد اسباب بازی آدم آهنی کودکان و فیلم های سینمایی می افتند . دیگر مشکل دانش آموختگان عدم اعتماد صنعت کشور به آن ها است . صنعت گران حاضرند چندیدن برابر آن هزینه کنند ولی از نیروی خارجی استفاده نمایند .دیگر مشکل این رشته کمبود امکانات دانشگاهی و قدیمی بودن امکانات فعلی آن ها است .
بعضی از افراد در ایران استفاده از ربات را مساوی اخراج نیرو کار می دانند و با توسعه ی آن مخالفت می کنند . اما آنها از این قافل هستند که گماردن نیروی انسانی به کار های روزمره و تکراری ، اتلاف نیروی انسانی است . به جای انجام کار بیهوده می توان آن ها را در جایی دیگر به خدمت گرفت .
هر ساله چندین مسابقات رباتیک در سطح کشور برگزار می شود که می توان گفت همه ی آن ها دارای قوانین ثابت و یک شکل و تکراری است و هیچ کدام قوانین بومی ندارند . متاسفانه در ایران به این مسابقات به چشم هدف نگریسته می شود . (بر عکس کشور های صنعتی که مسابقات را ، وسیله ای برای ارتقاء صنعت خویش می دانند . ) و تمام وقت دانشجویان را می گیرند که رباتی با هدف پوچ ( مانند مسیریاب که در این مسابقات ربات باید مسیر خط سیاه را دنبال کند ) بسازند .
متاسفانه هیچ یک از ما ، هیچ روز یا هفته ای در سال را به عنوان هفته ی رباتیک ، حداقل برای یادآوری اهمیت آن بر نگزیده ایم . و برای بهبود وضعیت آن کوششی نکردیم و نمی کنیم. علم رباتيك در كشور ما علمي نو هستش و آينده اي روشن و پويا خواهد داشت.
با این همه اخیرا در مسابقات روباتهای هوشمند انگلیس تیم دانشگاه آزاد اسلامی، ضمن کسب مقام دوم جهانی بعنوان فنیترین تیم طراح روبات انتخاب شدند.
همچنین ربات انسان نماي ايراني پارسه ، آسيمو را به وحشت انداخت، ربات انسان نمای پارسه ، محصول مرکز تحقیقات فناوری های پیشرفته پارسه هست که از پیشرفته ترین سیستم هوش مصنوعی جهان بهره می برد. سیستم هوش مصنوعی این ربات توانست در سال 2007 نرم افزار “کلاریسا” که توسط دانشمندان ناسا طراحی شده بود و تا آن زمان پیشرفته ترین سیستم هوش مصنوعی جهان به شمار می آمد رو با اقتدار کامل شکست بدهد . همچنین عنوان پدر هوش مصنوعی نوین جهان را از آن طراح خود کند. لازم به توضیح است که ربات انسان نمای پارسه برای رقابت جدی با ربات انسان نمای آسیمو طراحی شده است و در پایان سال 2008 بروی پیست رقابت خواهد رفت.
گفتنی است بخش سیستم هوش مصنوعی ربات انسان نمای پارسه توانست در سال 2007 طی 9 روز رقابت دقیق و کارشناسی بیش از 30 سیستم هوشمند و ربات جهان را از جمله بخش هوش مصنوعی ربات آسیمو ، نرم افزار کلاریسا در ناسا ، سیستم هوش مصنوعی لوییزا و…. را با قدرت شکست دهد . طبق نظر کارشناسان انجمن هوش مصنوعی آمریکا AAAI این سیستم توانسته 70 درصد هوش انسانی را بازسازی نماید که تاکنون در جهان توانسته بودند کمتر از 10 درصد آن را شبیه سازی کنند یعنی چیزی در حد هوش یک گربه!!!!!!
● ربات هاي متفكر، نسل آينده ربات ها
محققان رباتیک دانشگاه ايالت ميشيگان آمريكا (MSU) بر روي ربات هايي با فناوري هوش مصنوعي در حال كارند
فيلم جديد بازگشت ماتريكس سوژه اي مشترك با فيلم هاي ديگري دارد كه در آنها ماشين هاي رايانه اي كه بسيار پيشرفته اند با تفكر خود قصد سلطه بر جهان را دارند، اين تصور و تخيل چندان كه به نظر مي رسد خيال پردازانه نيست. محققان دانشگاه ايالت ميشيگان آمريكا (MSU) بر روي ربات هايي با فناوري هوش مصنوعي در حال كارند كه قادر مي باشند فكر كنند يا حداقل از تجربياتشان بياموزند. درست همانند يك بچه. اما آيا اين امكان وجود دارد كه ربات هاي ساخت بشر روزي عليه سازندگانشان به جنگ بپردازند؟
آرتور تانگ كه يك محقق است اعتقاد دارد، از لحاظ تكنيكي چنين امري در آينده اي نه چندان نزديك امكان پذير است و ربات هاي داراي هوش مصنوعي اين استعداد را دارا مي باشند. هوش مصنوعي از داغ ترين موضوعاتي است كه دانشمندان علوم رايانه آن را تحت بررسي دارند. آنها قصد دارند تا به جاي ساخت يك ماشين هوش مصنوعي (AI) آن را به بار آورده و رشد دهند. تانگ در اين مورد مي گويد: «به جاي دادن برنامه حل يك مسأله به رايانه ما قصد داريم تا با بزرگ كردن يك ماشين هوش مصنوعي همانند يك كودك امكان حل مسأله و پيدا كردن راه حل را به خود او واگذار كنيم. مثلاً ما دوست داريم به جاي برنامه دادن به آن جهت تشخيص كاراكترها و گرامر، نحوه خواندن را به اين ماشين ها ياد دهيم.» اين درست همان كاري است كه جان ونگ استاد دانشگاه MSU در حال انجام آن است. او هم اكنون دومين ربات نمونه خود را نيز ساخته است. اين ربات كه Dav نام دارد شبيه رباتي است كه در سريال تلويزيوني «گم شدن در فضا» به نمايش در آمد.
يك جفت دوربين چشم هاي Dav مي باشند و يك ميكروفن به همراه پردازنده صوت گوش هاي اين ربات را تشكيل مي دهند. قدرت تشخيص حركت و حسگرهاي حرارتي اين ربات را به توانايي هاي انسان نزديك تر مي كنند.
اين ماشين ها پس از ساخته شدن، خود توانايي هاي فكري خود را بهبود مي بخشند. به منظور دادن آموزش راه رفتن به آنها، محققان اين ربات ها را به سمت گوشه ها و در درون راهروها به جلو هل مي دهند. درست همانند والديني كه پشت دوچرخه كودكانشان را به هنگام آموزش دوچرخه سواري نگاه داشته و به دنبال آنان مي دوند تا زماني كه كودكانشان بدون نياز به آنها بتوانند به دوچرخه سواري بپردازند.
برنامه نويس پشت سر ربات حركت نموده و با تنظيم حسگرها و تغيير دستورالعمل هاي ورودي حركت آن را بهبود مي بخشد. با ده بار انجام اين كار ربات ياد مي گيرد كه هنگام رسيدن به گوشه ها دور بزند و از برخورد با ديوار اجتناب ورزد.
ونگ مي گويد در مورد انسان ها فراگيري و اندازه مغز محدود است اما در مورد ربات ها چنين موانعي وجود ندارد. البته ونگ معتقد است احتمالاً ربات ها هيچ گاه از كنترل انسان خارج نخواهند شد،چرا كه برنامه نويسان آنها انسانها هستند.
● استفاده از روباتهای هوشمند در مانیتورینگ، کنترل و تعمیرات خطوط لوله گاز
کی از روشهای نگهداری و تعمیرات لوله های انتقال گاز در خطوط لوله بین شهری و یا حتی شبکههای شهری، استفاده از روباتهای تشخیص دهنده و برطرف کننده عیوب میباشد. اینگونه روباتهای هوشمند با بهرهگیری از برنامههای کامپیوتری و سنسورها و تجهیزات آزمایش کننده میتوانند عیوب مختلف را تشخیص داده و اطلاعات جمعآوری شده در طول حرکت خود در داخل لولهها را در حافظه خود ذخیره کرده و در مقصد تحویل دهند یا بصورت آنلاین جهت مرکز کنترل ارسال کنند و حتی امکان برخی تعمیرات کوچک داخل لولهها را دارا میباشند و میتوانند مسیر حرکت را، بعنوان مثال در انشعابات، بر اساس نیاز انتخاب کنند. مشکلات ساخت و استفاده از چنین روباتهایی: منبع تغذیه و تامین انرژی مورد نیاز آنها، چگونگی برقراری ارتباط با اپراتور یا کنترل کننده دستگاه، چگونگی حرکت در داخل لوله و یا ثابت ماندن مقطعی آن به دلخواه اپراتور، چگونگی وارد نمودن روبات به داخل خط دارای جریان گاز بدون قطع جریان و یا بدون پیگ رسیورها و یا پیگ لانچرهای از پیش تعبیه شده.
● آینده ی علم رباتیک
جمعیت رباتها به سرعت در حال افزایش است. این رشد توسط ژاپنیها که رباتهای آنها تقریباً دو برابر تعداد رباتهای آمریکا است، هدایت شده است.
همه ارزیابیها بر این نکته تأکید دارد که رباتها نقش فزایندهای در جوامع مدرن ایفا خواهند کرد. آن ها به انجام کارهای خطرناک، تکراری، پر هزینه و دقیق ادامه میدهند تا انسانها را از انجام آنها باز دارند.
ربات ها هر روز گسترده تر می شوند بزودی ربات های پرستار نظافتچی فوتبالیست آشپز مربی و … به تولید انبوه می رسند قرار است تا سال 2050 دانشمندان تیم فوتبال رباتیک بسازند که با انسان ها بازی کنند و آن ها را شکست دهند . یک روز فرا می رسد که در هر خانه ای یک ربات انسان نما و همه کاره وجود داشته باشد و در صنایع و کشاورزی و … دیگر به انسان نیاز نباشد و انسان در آن فقط تفریح و تولید علم کند .
شهری را تصور کنید که رباتها در اکثر فعالیت های انسانی و بشری کمک رسان بشر شده اند.به یقین که نگاهی با کمی دورنگری و کمی بزرگ نمایی از آینده این رشته بسیار نگران کننده و شاید خطرناک باشد.تصور این که رباتی شما را در یک معامله بفریبد و یا رباتی که دارای احساس و اندیشه و جماعاتی رباتی که بر سر مسایل مورد نظر شان مثل کم توجهی به آنها شروع به شورش کنند و دیگر موارد که اکنون خنده دار و در باطن نگران کننده است.
در راستای همین مطالب بد نیست نگاهی با تامل و جدی به فیلم “مرد 200 ساله” بیاندازید که به تصور شما کمک میکند.
● نتیجه گیری
اگر می خواهیم ایران به پیشرفت شایسته ی خود برسد . باید موانع را از جلو آن برداریم . در اولین قدم بهتر است در موارد زیر گامی محکم برداریم .
۱) آشنایی مردم با علم رباتیک و مزیت استفاده از ربات ها
۲) تاسیس رشته ی مهندسی رباتیک در تمامی دانشگاه های صنعتی کشور
۳) برگزاری هدفمند مسابقات رباتیک در رشته های بومی در راستای تولید ثروت از راه علم
۴) جلب اعتماد صنعت به نیرو های داخلی
۵) مشخص کردن هفته ای خاص به نام هفته ی رباتیک
۶) و … .
همچنین آموزش و پرورش بايد به متولي اصلي رباتيك تبديل شود، آموزش و پرورش به دليل اينكه بهطور مستقيم با دانشآموزان در تماس است، ميتواند به بهترين متولي رباتيك در كشور تبديل شود و با تشكيل كانون و انجمن رباتيك، علاقهمندان به اين رشته را بهطور پيوسته به سمت و سوي خود سوق دهد.
همچنین بر گزرای مسابقات رباتیک در زمینه های مختلف از جمله مسابقات روبوکاپ ،مسابقات رباتیک در حوزه ی خدمات شهری و روباتهای امداد ونجات ، می تواند فرهنگسازي مناسبی براي استفاده از دانش رباتيك براي پاسخگويي به نيازهاي مردم در سطح جامعه می باشد .
بسیاری از مردم از اینکه رباتها تعداد شغلها را کاهش دهد و افراد زیادی شغل خود را از دست دهند، نگرانند. این تقریباً هرگز قضیهای بر خلاف تکنولوژی جدید نیست. در حقیقت اثر پیشرفت تکنولوژی مانند رباتها (اتومبیل و دستگاه کپی و…) بر جوامع ، آن است که انسان بهرهورتر میشود.
در حوزه رباتیک مشکلاتی در رابطه با انسانهای شرور و استفاده از رباتها برای مقاصد شیطانی داریم. مطمئناً رباتها میتوانند در جنگهای آینده استفاده شوند. این میتواند هم خوب و هم بد باشد. اگر انسانها اعمال خشونت آمیز را با فرستادن ماشینها به جنگ یکدیگر نمایش دهند، ممکن است بهتر از فرستادن انسانها به جنگ با یکدیگر باشد. رباتها میتوانند برای دفاع از یک کشور در مقابل حملات استفاده میشوند تا تلفات انسانی را کاهش دهد. آیا جنگهای آینده میتواند فقط یک بازی ویدئویی باشد که رباتها را کنترل میکند؟
DVB Card) 
