تحقیق مقاله رباتیک

رباتیک

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 .

وقتی حرف از روبات می شود همه به فکر یه چیزی می افتند که دست و پاه داره و یه سری کار انجام می دهد، باید بگم که امروزه کار کرد های روبات فرا تر از این چیز هاست

امروزه در دنیای نانو تکنولوژی مثل ساخت آی سی های بسیار کوچک که میلیونها المان الکترونیکی رو در خود جای دادن از روبات استفاده می شه, دنیای روبات که تلفیقی از الکترونیک, مکانیک, نرم افزار, سخت افزار می باشه روز به روز در حال گسترش و تکامله. 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 .