مقدمه
این مجموعه شامل مطالبی در باره ی ساخت ربات های کوچک و مثال هایی از ساخت ربات هاست .هر ربات برای هوش و حرکت و کنترل موتور و استنبا طات حسی از یک میکروکنترلر PIC استفاده میکند.
با تعویض حسگر ها و برنامه ی میکروکنترلر می توانیم باغ وحشی شامل ربات های دنبال کننده ی نور و ربات های مبنی بر رفتار و .... خلق کنیم.
هر ربات در خود چیز هایی برای یاد دادن دارد.
فصل اول:ربات چیست؟
بشر نام علمى homo-sapiens یا «مرد خردمند» را به خود نسبت داده است، زیرا قابلیت هاى ذهنى و حسى ما براى زندگى روزمره بسیار مفید هستند. حوزه هوش مصنوعی سعى دارد تا موجودیت هاى هوشمند را درک کند. از این رو یکى از علل مطالعه آن، بیشتر دانستن در مورد خودمان است، اما برخلاف فلسفه و روانشناسى - که آنها نیز به هوشمندى مرتبط هستند - هوش مصنوعى سعى دارد به همان خوبى که آنها را مى فهمد، به ساخت آنها نیز قادر شود.
دلیل دیگر براى مطالعه هوش مصنوعى، جالب و مفید بودن این موجودیت هاى هوشمند است. هوش مصنوعى محصولات مهم و مؤثر زیادى در مراحل اولیه توسعه اش تولید کرده است. اگر چه هیچ کس نمى تواند آینده را به طور مشخص پیش بینى کند، اما آشکار است که کامپیوتر هایى هوشمند همردیف با انسان، تأثیر بسزایى بر زندگى روزمره و همچنین برآینده خواهدداشت.
ربات یک ماشین الکترومکانیکى هوشمند است که مى توان آن را بارها برنامه ریزى کرد. چندکاره و کارآمد و مناسب براى محیط است.
اجزاى یک ربات:
- وسایل مکانیکى و الکتریکى: شاسى، موتورها، منبع تغذیه و...
- حسگرها (براى شناسایى محیط) دوربین ها، سنسورهاى sonar، سنسورهاى ultrasound و...
- عملکردها (براى انجام اعمال لازم) بازوى ربات، چرخ ها، پاها و...
- قسمت تصمیم گیرى (برنامه اى براى تعیین اعمال لازم): حرکت در یک جهت خاص، دورى از موانع، برداشتن اجسام و...
- قسمت کنترل (براى راه اندازى و بررسى حرکات ربات): نیروها و گشتاورهاى موتورها براى سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسیر و...
کلمه رباتیک (robatics) را اولین بار «ایزاک آسیموف» در یک داستان کوتاه ارائه کرد. ایزاک آسیموف (1992-1920) نویسنده کتاب هاى توصیفى درباره علوم و داستان هاى علمى - تخیلى است.
در سال 1954 میلادى، عصر رباتها با ارائه اولین روبات آدم نما از طرف <جرج دوول=">>
(george devol) شروع شد.
امروزه، 90 درصد رباتها، ربات هاى صنعتى هستند، یعنى ربات هایى که در کارخانه ها، آزمایشگاه ها، انبارها، نیروگاه ها، بیمارستان ها، و بخش هاى مشابه به کارگرفته مى شوند. در سال هاى قبل، بیشتررباتهاى صنعتى در کارخانه هاى خودروسازى به کارگرفته مى شدند، ولى امروزه تنها حدود نیمى از رباتهاى موجود در دنیا در کارخانه هاى خودروسازى به کار گرفته مى شوند. مصارف رباتها در همه ابعاد زندگى انسان به سرعت در حال گسترش است تا کارهاى سخت و خطرناک را به جاى انسان انجام دهند. براى مثال امروزه براى بررسى وضعیت داخلى راکتورها از ربات استفاده مى شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.
در سال 1956 م پس از توسعه فعالیت هاى تکنولوژى یک، که بعد از جنگ جهانى دوم، یک ملاقات تاریخى بین جرج سى.دوول (george c.devol) مخترع و کارآفرین صاحب نام، و «ژوزف اف.انگلبرگر» joseph ) ( f.engelberger که یک مهندس با سابقه بود، صورت گرفت. در این ملاقات آنها به بحث در مورد داستان آسیموف پرداختند. ایشان سپس به موفقیت هاى بسیارى در تولید رباتها دست یافتند و با تأسیس شرکت هاى تجارى به تولید ربات مشغول شدند. انگلبرگر شرکت unimate را برگرفته از universal automation براى تولید ربات پایه گذارى کرد. نخستین رباتهاى این شرکت در کارخانه جنرال موتورز (general motors) براى انجام کارهاى دشوار در خودروسازى به کار گرفته شد. انگلبرگر را «پدر رباتیک» نامیده اند.
بعدها رباتهاى صنعتى زیادى ساخته شدند و انجمن صنایع رباتیک این تعریف را براى ربات صنعتى ارائه کرد:
« ربات صنعتى یک وسیله چند کاره و با قابلیت برنامه ریزى چند باره است که براى جابه جایى قطعات، مواد، ابزارها با وسایل خاص به وسیله حرکات برنامه ریزى شده، براى انجام کارهاى مختلف استفاده مى شود.» در سال 1962 م شرکت خودروسازى جنرال موتورز نخستین روبات unimate را در خط مونتاژ خود به کار گرفت.
ربات ها روز به روز هوشمندتر مى شوند تا هر چه بیشتر در کارهاى سخت و پر خطر به یارى انسان ها بیایند.
انواع رباتها:
1- رباتهاى امروزى که شامل قطعات الکترونیکى و مکانیکى هستند در ابتدا به صورت بازوهاى مکانیکى براى جابه جایى قطعات و یا کارهاى ساده و تکرارى به وجود آمدند که موجب خستگى و عدم تمرکز کارگر و افت بازده مى شد. این گونه رباتها، جا به جاگر (manipulator) نام دارند. جابه جاگرها معمولاً در نقطه ثابت و در فضاى کاملاً کنترل شده در کارخانه نصب مى شوند و به غیر از وظیفه اى که براى آن طراحى شده اند قادر به انجام کار دیگرى نیستند. این وظیفه مى تواند در حد بسته بندى تولیدات، کنترل کیفیت و جدا کردن تولیدات بى کیفیت و یا کارهاى پیچیده ترى همچون جوشکارى و رنگزنى با دقت بالا باشد.
2- نوع دیگر رباتها که امروزه مورد توجه بیشترى است رباتهاى متحرک هستند که مانند رباتهاى جابه جا کننده در محیط ثابت و شرایط کنترل شده کار نمى کنند، بلکه همانند موجودات زنده در دنیاى واقعى و با شرایط واقعى زندگى مى کنند و سیر اتفاقاتى که ربات باید با آنها روبه رو شود از قبل مشخص نیست. در این نوع ربات هاست که تکنیک هاى هوش مصنوعى باید در کنترل کننده ربات (مغز ربات( به کار گرفته شود. رباتهاى متحرک به دسته هاى زیر تقسیم مى شوند: رباتهاى چرخ دار با انواع چرخ عادى و یا شنى تانک و با پیکربندى هاى مختلف یک، دو یا چند قسمتى رباتهاى پادار مثل سگ اسباب بازى aibo ساخت سونى یا ربات asimo ساخت شرکت هوندا.
3- ربات هاى پرنده
4- ربات هاى چند گانه (هایبرید) که ترکیبى از روباتهاى بالا یا ترکیب با جابه جا گرها هستند.
مزایاى رباتها:
1- رباتیک و اتوماسیون در بسیارى از موارد مى توانند ایمنى، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
2- رباتها مى توانند در موقعیت هاى خطرناک کار کنند و با این کار، جان هزاران انسان را نجات دهند.
3- رباتها به راحتى محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهاى انسانى براى آنها مفهومى ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمى شوند.
4- دقت رباتها خیلى بیشتر از انسانهاست، آنها در حد میلى یا حتى میکرو اینچ دقت دارند
5- رباتها مى توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند، ولى انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام مى دهند.
معایب رباتها:
1-رباتها در موقعیت هاى اضطرارى توانایى پاسخگویى مناسب ندارند که این مطلب مى تواند بسیار خطرناک باشد.
2- رباتها هزینه بر هستند
3- قابلیت هاى محدود دارند یعنى فقط کارى را که براى آن ساخته شده اند انجام مى دهند.
اکنون اولین ربات انسان نماى خاورمیانه در دانشگاه صنعتى شریف طراحى و ساخته مى شود.
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.
فصل دوم: رباتیک چیست؟
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 کارگرمی باشد.
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.
رباتها چه کارهایی انجام می‌دهند؟
بیشتر رباتها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
رباتها از چه ساخته می‌شوند؟
رباتها دارای سه قسمت اصلی هستند:
1- مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
2- محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و ...
3- 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.
تأثیر رباتیک در جامعه:
رباتها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط پر خط فعالیت نمایند مثل اکتشافات در مکان‌های خطرناک مانند آتش‌فشان‌ها که می‌توان بدون به خطر انداختن انسانها انجام داد.علم رباتیک درا صل در صنعت به‌کار می‌رود و ما تأثیر آن را در محصولاتی که هر روزه استفاده می‌کنیم، می‌بینیم. که این تأثیرات معمولاً در محصولات ارزان‌تر دیده میشود.
مشکلات رباتیک:
البته مشکلاتی هم هست. یک ربات مانند هر ماشین دیگری، می‌تواند بشکند یا به هر علتی خراب شود. ضمناً آنها ماشینهای قدرتمندی هستند که به ما اجازه می‌دهند کارهای معینی را کنترل کنیم.
در این حوزه نیز 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؟
مزایای 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.ربات ها به خصوص در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار-ریختن چسپ روی قطعات الکتریکی و... سودمندهستند.
دوول=" "="">