فناوری رباتیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟

فناوری رباتیک چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟ علوم آن شامل چه چیزهایی است؟ اینها سوالاتی است که در ذهن هر خواننده ای زمانیکه با این واژه مواجه می شود، بوجود می آید. ما در این مقاله قصد داریم که در مورد این موضوع صحبت کنیم، پس اگر به این مطلب علاقه دارید با ما همراه باشید!

رباتیک بخش میان رشته‌ای علوم پایه و مهندسی است که به طراحی و ساخت و استفاده از ربات‌های مکانیکی اختصاص یافته است. در این مقاله به رباتیک، انواع مختلف ربات ها و کاربرد آن ها در صنایع مختلف پرداخته ایم. علم رباتیک شامل انواع مختلف ربات‌ها و اینکه چطور در صنایع مختلف بکار می‌رود، است.

رباتیک چیست؟

رباتیک ترکیبی از علوم پایه، مهندسی و تکنولوژی است که به تولید دستگاه‌هایی که ربات نامیده می‌شود، می پردازد. ربات‌ها برای مردم همیشه جذاب بوده اند. برای مثال: ربات های WALL-E، Optimus Prime و R2-D2 بین مردم شناخته شده و محبوب هستند. این مفاهیم اغراق‌آمیز و انسان‌نما از ربات‌ها، معمولاً مانند یک کاریکاتور از چیزهای واقعی به نظر می‌رسد. ربات‌ها دارای توانایی‌های مکانیکی و ذهنی هستند، به گونه ای که امکان وجود ربات هایی مانند R2-D2 در آینده چندان هم دور از دسترس نیست.

ربات چیست؟

ربات‌ها، ماشین های قابل برنامه ریزی هستند که معمولاً برای کمک به انسان یا تقلید اعمال انسانی ساخته می‌شوند. رشته دانشگاهی رباتیک به طراحی و ساخت ربات‌ها می پردازد. ربات‌ها در ابتدا برای انجام کارهای یکنواخت و خسته کننده (مانند ربات های خط مونتاژ کارخانه) ساخته شدند. اما فراتر از کاربردهای اولیه از ربات در زمینه های مختلف مانند: اطفاء حریق، نظافت منزل و حتی در جراحی های پیچیده نیز استفاده می‌شود. هر ربات برای انجام کارها از نظر خودمختاری و تحت کنترل بودن توسط انسان سطوح متفاوتی دارد، به طوریکه ربات‌های تمام اتوماتیک با نظارت کامل انسان، کارها را بدون دخالت عوامل خارجی انجام می دهند.

با پیشرفت تکنولوژی، رباتیک نیز پیشرفت چشم‌گیری داشته است. در سال 2005، 90% ربات‌ها در خطوط مونتاژ خودرو در کارخانه‌های اتومبیل‌سازی یافت می‌شدند. این ربات‌ها اساساً از بازوهای مکانیکی تشکیل شده‌اند که موظف به جوشکاری و پیچ نمودن قطعات خودروها هستند. امروزه تعریف تکامل یافته و گسترده‌ای از ربات وجود دارد که شامل توسعه، تولید و استفاده از ربات‌ها در کاوش زمین در سخت ترین شرایط، کمک به اجرای قوانین و کمک به صنعت بهداشت و درمان می‌شود.

با اینکه دنیای ربات در حال توسعه است، ربات‌ها مشخصات ثابت و یکسانی دارند:

1. همه ربات‌ها از نوعی ساختار مکانیکی تشکیل شده اند. ساختار مکانیکی ربات از این جهت اهمیت دارد تا در محیطی که برای آن طراحی شده است، بتواند به درستی کار کند و به انجام وظایفش بپردازد. برای مثال در مارس 2020 چرخ‌های ربات Rover بطور جداگانه موتوری شد. این چرخ ها از تیوب تیتانیوم ساخته شده اند تا بتوانند به زمین خشن سیاره سرخ، محکم بچسبند.
2. ربات‌ها به المان‌های الکتریکی برای کنترل و تغذیه نیاز دارند. برای تغذیه بیشتر ربات ها به جریان الکتریکی (مثلا یک باطری) نیاز است.
3.  در ساخت یک ربات، علاوه بر مکانیک و الکترونیک به زبان برنامه نویسی هم نیاز است. یک ربات بدون کدهایی که به آن می‌گوید چه کاری انجام دهد، تنها یک سازه ساده است. با برنامه نویسی ربات می توانیم به آن نوع عمل و زمان انجام کار مورد نظرمان را بدهیم.

 در آینده ای نزدیک با پیشرفت هوش مصنوعی، نرم افزارها و زبان های برنامه نویسی به ربات‌هایی هوشمندتر، کاربردی‌تر و با بازدهی بیشتر دست پیدا می‌کنیم. به علاوه، این ربات ها هسته اصلی کارخانه های هوشمند را تشکیل خواهند داد تا کارهای پرچالش و سخت با دقت انجام شود و امنیت در زنجیره ی تولید برقرار شود.

هر چند که علم رباتیک بسیار جوان است اما به سرعت در حال پیشرفت است و به زودی به تمام آنچه که تنها در داستان های علمی-تخیلی قابل دستیابی است، می‌رسد. از اعماق اقیانوس‌ها تا هزاران کیلومتر خارج از جو زمین، ربات‌ها قادر به انجام کارهایی هستند که از عهده انسان به تنهایی خارج است.

انواع ربات‌ها

شکل و اندازه ربات های مکانیکی به شکلی است تا بتوانند کاری که برای آن طراحی شده‌اند را به طور کارآمد انجام دهند. ربات‌ها در طراحی، عملکرد و درجه آزادی متفاوتند. از ربات با طول 0.2 میلی‌متری “RoboBee” گرفته تا ربات کشتی حمل و نقل “Vindskip” با طول 200  متر. ربات‌ها برای انجام کارهایی که انسان نمی‌تواند به سادگی انجام دهد، بوجود آمدند.
بطور کلی 5 نوع ربات وجود دارد:

1- ربات از پیش‌ برنامه‌ریزی شده

ربات‌های از پیش برنامه‌ریزی شده در یک محیط تحت کنترل، کارهای ساده و یکنواختی انجام می‌دهند. یک مثال از این نوع ربات، بازوی مکانیکی در خط مونتاژ خودرو است. این نوع ربات یک نوع کار مانند جوش دادن در، یا قرار دادن یک قطعه خاص در موتور را سریع تر، کارآمدتر و در مدت طولانی تر از انسان انجام می‌دهد.

2- ربات انسان نما

این ربات‌ها شبیه انسان بوده و رفتارهای انسان را تقلید می‌کنند. آنها معمولاً به گونه ای طراحی می‌شوند تا بتوانند کارهایی شبیه کارهایی که انسان انجام می‌دهند، مانند: دویدن، پریدن و جابجا کردن اشیاء را انجام دهند. حتی گاهی شکل ظاهری آنها شبیه چهره انسان طراحی می‌شوند. دو مثال مهم از ربات‌های انسان نما  Hanson Robotics’ Sophiaو Boston Dynamics’ Atlas است.

3- ربات اتوماتیک

ربات‌های اتوماتیک مستقل از اپراتورهای انسانی عمل می‌کنند. این ربات‌ها معمولا برای انجام کار در محیط هایی که نیاز به نظارت انسان نیست، طراحی شده‌اند. این ربات‌ها کاملاً منحصر به فرد هستند و از حسگرها برای درک دنیای پیرامون خود استفاده می‌کنند و برای تعیین بهترین گام بعدی بر اساس داده و ماموریت‌شان از ساختارهای تصمیم گیری (معمولاً کامپیوتر) استفاده می‌کنند. جارو برقی Roomba یک مثال از ربات اتوماتیک است که از حسگرها برای گردش آزادانه در خانه استفاده می‌کند.

مثال هایی از ربات‌های اتوماتیک

• ربات‌های پاک کننده مثل Roomba
• ربات چمن‌زنی
• ربات بیمارستانی
• هواپیمای بدون خلبان
• ربات دستیار پزشک

4- ربات کنترل از راه دور

این ربات‌ها نیمه- اتوماتیک هستند و با استفاده از یک شبکه بی سیم از فاصله مجاز توسط انسان کنترل می‌شود. این ربات‌ها معمولاً در شرایط آب و هوایی و جغرافیایی حاد می‌توانند کار کنند. ربات زیر دریایی که برای تعمیر نشتی لوله‌های نفتی کاربرد دارند، یا هواپیمای بدون سرنشین مین‌یاب که در میدان های جنگ کاربرد دارند، مثال هایی از ربات کنترل از راه دور هستند.

5- ربات توانبخش

این ربات ها برای افزایش توانایی های انسان یا برای جایگزین کردن توانایی هایی که انسان از دست داده، ساخته می‌شوند. این شاخه از علم رباتیک جایی است که داستان های علمی-تخیلی با ارائه تعریف جدیدی از بشریت می‌تواند به واقعیت بدل شود. معمولاً نقش اصلی این داستان ها، انسان هایی با توانایی و قدرت خارق العاده هستند که با وجود این ربات های الحاقی این  انسان ها تنها به تخیل محدود نمی‌شوند!. ربات هایی که به عنوان پروتز اندامی ساخته می‌شوند یا ربات هایی که به شکل استخوان های بیرونی برای کمک در بلند کردن وزنه های سنگین استفاده می‌شوند، مثال هایی از این نوع ربات هستند.

کاربردهای ربات

ربات‌ها کاربردهای بسیار متنوع و گسترده ای دارند و  یک فناوری ایده‌آل برای آینده به حساب می آیند . به زودی ربات ها را در هر جایی مانند بیمارستان ها، جاده ها، هتل ها و… می‌توان دید.

موارد استفاده از ربات ها را به صورت زیر دسته بندی کرده ایم:

• کمک به آتش نشانان جنگل
• کارکردن در کنار انسانها در تولید گیاهان ( که به عنوان co-bots شناخته می‌شود)
• مصاحبت با افراد سالخورده
• دستیار جراحی
• تحویل بسته درب منزل و تحویل غذای سفارشی
• انجام کارهای خانه به صورت اتوماتیک مانند: جارو زدن و چمن زنی
• کمک در پیدا کردن اشیا و حمل آنها در انبارها
• استفاده در ماموریت جستجو و نجات بعد از حوادث طبیعی
• مین یابی در مناطق جنگی

تولید

قدیمی‌ترین و معروف ترین کاربرد ربات ها در صنعت تولید است. از ربات ها به تنهایی یا در کنار انسان ها در کارخانجات برای تست و مونتاژ محصولات مانند خودرو یا تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود. تعداد ربات هایی که تا به حال در صنعت تولید به کار گرفته شده اند بیش از سه میلیون عدد تخمین زده شده‌اند.

تدارکات

حمل و نقل، رسیدگی و کنترل کیفی از الزامات شرکتهای تدارکاتی و خرده فروشی است که می‌توان مسئولیت آن را به ربات ها سپرد. چون ما انتظار دریافت بسته‌هایمان را با سرعت زیاد داریم. شرکت‌های تدارکاتی از ربات‌ها در انبارها استفاده می‌کنند تا بیشترین بازده زمانی را داشته باشند. در حال حاضر در انبار فروشگاه ها ربات‌هایی برای برداشتن اقلام از قفسه ها، جابه جایی  و بسته‌بندی آنها وجود دارد. افزایش ربات‌های last-mile (ربات‌هایی که بطور اتوماتیک بسته ها را درب منزل تحویل می‌دهد) این امکان را فراهم می‌کند که در آینده نزدیک با چهره های فلزی مامورین پست مواجه خواهیم شد!

منزل

 این کاربرد دیگر علمی تخیلی نیست! ربات ها در خانه ها بسیار پرکاربرد هستند و می‌توان روی آن ها برای انجام کارهای خانه، یادآوری برنامه ها و حتی سرگرم کردن بچه ها حساب کرد. یکی از مثال های معروف ربات هایی که در خانه به کمک انسان آمده است، ربات جاروبرقی اتوماتیک Roomba است. به طور کلی ربات ها در همه کارهای منزل از تمیز کردن تا چمن زنی و تمیزکردن استخر به انسان کمک می کنند.

مسافرت

چند سالی است که خودروهای خودران دیگر تنها یک تخیل نیستند. این خودروها که ترکیبی از علم داده و رباتیک هستند، به تدریج جهان را فراگرفته اند. خودروسازانی مانندTesla, Ford, Waymo, Volkswagen ,BMW همگی روی نسخه جدیدی از سفر کار می‌کنند که در آن راننده با خیال آسوده در صندلی عقب نشسته و از رانندگی خودکار خودرو لذت می‌برد.

بهداشت و درمان

ربات‌ها گام‌های بلندی در صنعت بهداشت و درمان برداشته‌اند. ربات ها تقریبا در تمام حوزه های سلامت و درمان مشاهده می‌شوند، از دستیار جراح در اتاق عمل تا ربات هایی که به بهبود زخم و بازگشت سلامتی بیمار کمک می‌کنند. ربات کمک درمان Toyota رباتی است که به افراد ناتوان کمک می‌کند تا توانایی راه رفتن را بدست آورند. همچنین ربات “TUG” طوری طراحی شده است که بطور اتوماتیک در بیمارستان قدم زده و داروها را به clean lines تحویل می‌دهد. نمونه ای از ربات هایی که در این حوزه استفاده می‌شود، ربات “Toyota” است. این ربات به افراد کمک می‌کند تا توانایی راه رفتن را به دست آورند. ربات “TUG” نیز که در بیمارستان‌ها برای جابه جایی وسایل مانند دارو و پارچه های تمیز به کار می‌رود، نمونه ای دیگر از این کاربرد است.

اخیراً ربات هایی برای تسریع مبارزه با بیماری کوید 19 ساخته شده است. این ربات‌ها برای پرکردن و مهر و موم کردن تست کوید 19 بکار می‌رود. همچنین برخی از ربات ها برای تولید گان های پزشکی و دستگاه تنفس مصنوعی به کار می‌روند.

کلام آخر

در این مقاله سعی کردیم تا مطالب به روز و مفیدی را در حوزه رباتیک و انواع ربات ها به شما همراهان همیشگی مجله خبری 118الک بدهیم. امیدواریم که از این مقاله لذت برده باشید!

ما همچنان سعی داریم که مطالب سایت را ارتقا و بهبود بخشیم، از این رو خوشحال می شویم تا مشترک مجله شوید و مقالات خود را با ما به اشتراک بگذارید. همچنین نظرات و پیشنهادات خود را زیر همین پست با ما به اشتراک بگذارید تا با کمک شما مطالب آن را به روز کنیم.