همه چیز در مورد فناوری رباتیک

رباتیک یک حرفه میان رشته ای از علم و مهندسی است که در برنامه ریزی، ساخت و استفاده از ربات های مکانیکی ذخیره می شود.

رباتیک چیست؟

رباتیک نقطه تلاقی علم، مهندسی و فناوری است که ماشین‌هایی به نام ربات‌ها را تحویل می‌دهد که فعالیت‌های انسانی (یا تکراری) را جایگزین می‌کنند.

ربات‌ها همیشه فرهنگ پاپ را مسحور کرده‌اند. ربات‌هایی مانند R2-D2 یا Optimus Prime. این تصورات بیش از حد اغراق آمیز و انسان‌گرایانه از ربات‌ها معمولاً مانند کاریکاتور چیزهای طبیعی به نظر می‌رسند… یا آیا آنها بیشتر از آنچه ما تصور می‌کنیم فکر می‌کنند؟ ربات‌ها در حال کسب مدارک آکادمیک و مکانیکی هستند که احتمال وجود یک دستگاه مانند R2-D2 در آینده را رد نمی‌کند.

همچنین ربات ها توسعه رباتیک هستند، جایی که ماشین های قابل برنامه ریزی ساخته می شوند که می توانند به انسان کمک کنند یا فعالیت های انسانی را تقلید کنند.

ربات‌ها در ابتدا برای انجام کارهای تکراری مانند خط تولید خودروها طراحی شدند. با این حال، از آن زمان به بعد، آنها به طرز چشمگیری فراتر از وظایف اولیه خود پیشرفت کرده و توانسته‌اند به فعالیت‌هایی مانند آتش‌نشانی، تمیز کردن منزل و کمک به جراحی‌های پیچیده بپردازند. ربات‌ها از نظر میزان خودکنترلی متفاوت هستند؛ از ربات‌های تحت کنترل مستقیم انسان گرفته تا ربات‌های کاملاً خودمختار که بدون نیاز به دخالت خارجی عمل می‌کنند.

با پیشرفت فناوری، حوزه رباتیک نیز به طور گسترده‌ای توسعه یافته است. در سال ۲۰۰۵، ۹۰ درصد از ربات‌های استفاده شده در صنعت خودروسازی در خطوط تولید مشاهده می‌شدند. این ربات‌ها عمدتاً شامل بازوهای مکانیکی بودند که برای جوشکاری یا پیچاندن بخش‌های خاص خودرو به کار می‌رفتند. امروزه، تعریف رباتیک به طرز چشمگیری تغییر یافته و شامل توسعه، ساخت و کاربرد ربات‌هایی است که شرایط سخت را در زمین بررسی می‌کنند، به اجرای قوانین کمک می‌کنند و حتی در تمام حوزه‌های مراقبت بهداشتی فعالیت دارند.

در حالی که کل دنیای رباتیک در حال گسترش است، یک ربات ویژگی های ثابتی دارد:

• همه ربات ها از ساختار مکانیکی تشکیل شده اند. عنصر خودکار به انجام وظایف در محیطی که برای آن طراحی شده است کمک می کند. به عنوان مثال، چرخ‌های مریخ‌نورد ۲۰۲۰ دارای یک موتور مجزا هستند و از لوله‌های تیتانیومی ساخته شده‌اند که به آن کمک می‌کند زمین سخت سیاره سرخ را در دست بگیرد.
• ربات‌ها به عناصر الکتریکی نیاز دارند که ماشین‌ها را تحت تأثیر قرار داده و نیرو می‌دهند. یک منبع جریان الکتریکی (به عنوان مثال، یک باتری) برای تامین انرژی بیشتر ربات ها مورد نیاز است.
• ربات ها حداقل سطحی از برنامه نویسی کامپیوتری دارند. بدون مجموعه ای از کدها که به ربات می گوید چه کاری انجام دهد، یک ربات فقط یک ماشین ساده خواهد بود. قرار دادن یک برنامه در یک ربات این توانایی را به آن می دهد که بداند چه زمانی و چگونه یک کار را انجام دهد.

انواع ربات ها

ربات‌های مکانیکی در همه شکل‌ها و اندازه‌ها در دسترس هستند تا وظایف طراحی شده برای آنها را به نحو احسن انجام دهند. ربات ها از نظر طراحی، عملکرد و میزان استقلال متفاوت هستند. از RoboBee 0.2 میلی متری گرفته تا حامل رباتیک Vindskip به طول ۲۰۰ متر، ربات ها در حال ظهور هستند تا کارهایی را انجام دهند که انسان نمی تواند انجام دهد. به طور کلی، پنج نوع ربات وجود دارد:

• ربات های از پیش برنامه ریزی شده
• ربات های انسان نما
• رباتهای خودکشش
• ربات های مخابراتی
• ربات های تقویت کننده

آیا نرم افزار ربات رباتیک محسوب می شود؟

ربات های نرم افزاری بسیاری از برنامه های کامپیوتری هستند که وظایف خود را به طور مستقل انجام می دهند، مانند ربات های گفتگو یا خزنده های وب. با این حال، از آنجایی که ربات های نرم افزاری فقط در اینترنت وجود دارند و از رایانه ها سرچشمه می گیرند، ربات محسوب نمی شوند. برای اینکه یک دستگاه به عنوان یک ربات در نظر گرفته شود، باید شکل فیزیکی مانند بدنه یا شاسی داشته باشد.

ربات ها چگونه کار می کنند؟

• رباتهای مستقل
• ربات های وابسته

ربات های مستقل

ربات‌های مستقل می‌توانند کاملاً مستقل و مستقل از کنترل اپراتور انسانی عمل کنند. اینها معمولاً به برنامه‌نویسی قوی‌تری نیاز دارند، اما در عوض به ربات‌ها اجازه می‌دهند تا در هنگام انجام کارهای خطرناک، پیش پا افتاده یا غیرممکن برای انسان، از خنثی کردن بمب و سفرهای دریایی در اعماق دریا گرفته تا اتوماسیون کارخانه، جایگزین انسان شوند. گرفتن. ربات‌های مستقل مخرب‌ترین ربات‌ها برای جامعه هستند، مشاغل کم‌دستمزد را حذف می‌کنند اما فرصت‌های رشد جدیدی را ارائه می‌دهند.

ربات های وابسته

ربات‌های وابسته، ربات‌های غیرخودمختاری هستند که برای پشتیبانی و تکمیل فعالیت‌های موجود با انسان‌ها در تعامل هستند. این یک شکل نسبتاً منحصر به فرد از فناوری است و دائماً در برنامه های کاربردی جدید تکامل می یابد. یکی از انواع رباتیک وابسته که به دست آمده، پروتزهای پیشرفته است که توسط ذهن انسان کنترل می شود.

جانز هاپکینز APL یک نمونه معروف از یک ربات وابسته APL را در سال ۲۰۱۸ برای بیمار به نام جانی ماتنی، مردی که دستش بالای آرنج قطع شده بود، ایجاد کرد. Matney به یک اندام مصنوعی مدولار (MPL) مجهز شد تا محققان بتوانند استفاده از آن را در یک دوره پایدار مطالعه کنند. MPL توسط الکترومیوگرافی یا سیگنال‌هایی از اندام قطع شده که پروتز را کنترل می‌کند، کنترل می‌شود. با گذشت زمان، Matney در کنترل MPL کارآمدتر شد. سیگنال های ارسال شده از اندام های قطع شده او کوچکتر و کمتر متغیر می شد و منجر به دقت بیشتر در حرکات او می شد و به او اجازه می داد کارهای ظریفی مانند نواختن پیانو را انجام دهد.

ویژگی های اصلی یک ربات چیست؟

ربات‌ها برای ارائه راه‌حل‌هایی برای نیازهای مختلف و برآوردن چندین هدف دیگر ساخته شده‌اند و بنابراین برای تکمیل این وظایف به اجزای تخصصی مختلفی نیاز دارند. با این حال، چندین ویژگی برای ساخت هر ربات، مانند منبع تغذیه یا واحد پردازش مرکزی، مرکزی هستند. به طور کلی، اجزای مکانیکی به این پنج دسته تقسیم می شوند:

• سیستم کنترل
• حسگرها
• محرک ها
• منبع تغذیه
• اندام های موثر نهایی
• سیستم کنترل

محاسبات شامل تمام اجزایی است که واحد پردازش مرکزی ربات را تشکیل می دهد که اغلب به عنوان سیستم کنترل آن شناخته می شود. سیستم های کنترل طوری برنامه ریزی شده اند که به روبات ها می گویند چگونه از اجزای خاص خود استفاده کنند. و به روش هایی مشابه نحوه ارسال سیگنال های مغز انسان به سراسر بدن برای انجام یک کار خاص. این وظایف رباتیک می تواند از جراحی کم تهاجمی تا بسته بندی خط مونتاژ باشد.

حسگرها

حسگرهای یک ربات محرک‌هایی را در سیگنال‌های الکتریکی پردازش شده توسط کنترل فراهم می‌کنند و به ربات اجازه می‌دهند با دنیای بیرونی تعامل داشته باشند. سنسورهای ربات استاندارد شامل دوربین‌های ویدئویی هستند که به عنوان چشم عمل می‌کنند، مقاومت‌های نوری (یا حسگرهای تغییر نور) که به نور پاسخ می‌دهند و میکروفون‌هایی که به عنوان گوش عمل می‌کنند. این حسگرها به ربات اجازه می‌دهد تا محیط اطراف خود را بگیرد و منطقی‌ترین نتیجه‌گیری را بر اساس لحظه فعلی انجام دهد و به کنترل‌کننده اجازه می‌دهد تا دستورات را به اجزای بیشتری منتقل کند.

محرک ها

همانطور که قبلا ذکر شد، یک دستگاه تنها در صورتی می تواند ربات در نظر گرفته شود که دارای شاسی یا بدنه متحرک باشد. محرک ها اجزایی هستند که مسئول این حرکت هستند. این قطعات متشکل از موتورهایی هستند که سیگنال هایی را از سیستم کنترل دریافت می کنند و در عین حال حرکت می کنند تا حرکت لازم برای انجام وظیفه محول شده را انجام دهند. عملگرها را می‌توان از مواد مختلفی مانند مواد الاستیک یا الاستیک فلزی ساخته و معمولاً با هوای فشرده (عملگرهای پنوماتیکی) یا روغن (محرک‌های هیدرولیک) کار می‌کنند، اما در قالب‌های مختلف برای انجام بهترین نقش‌های تخصصی. وجود دارند.

منبع تغذیه

همانطور که بدن انسان برای عملکرد به غذا نیاز دارد، ربات ها نیز به قدرت نیاز دارند. ربات‌های ثابت، مانند ربات‌هایی که در یک کارخانه یافت می‌شوند، ممکن است با برق متناوب از طریق پریز برق کار کنند، اما ربات‌ها معمولاً با باتری داخلی کار می‌کنند. بیشتر ربات ها برای کیفیت و طول عمر ایمن از باتری های سرب اسید استفاده می کنند. در عین حال، دیگران از انواع فشرده‌تر و گران‌تر نقره کادمیوم استفاده می‌کنند. منبع تغذیه، ایمنی، وزن، قابلیت تعویض و چرخه عمر در طراحی ربات ضروری است.

اندام های موثر نهایی

اندام‌های مؤثر نهایی، اجزای فیزیکی، معمولاً بیرونی، هستند که به ربات‌ها اجازه می‌دهند وظایف خود را انجام دهند. ربات های کارخانه ای اغلب دارای ابزارهای قابل تعویض مانند رنگ پاش و مته هستند و ربات های جراحی ممکن است به چاقوهای جراحی کوچک مجهز شوند. و انواع دیگر Robotic را می توان با چنگال یا حتی دست برای کارهایی مانند بسته بندی تحویل گرفت. ، بمب بازی کنید و آیتم های مختلف بسازید.

استفاده از ربات ها

• ساخت و ساز
• لجستیکی
• استفاده خانگی

ربات ها کاربردهای مختلفی دارند که آنها را به فناوری ایده آل برای آینده تبدیل می کند. به زودی تقریباً در همه جا شاهد ربات ها خواهیم بود. علاوه بر این، ما آنها را در بیمارستان ها، هتل ها و حتی در جاده های خود خواهیم دید.

ساخت و ساز

صنعت تولید احتمالاً قدیمی ترین و شناخته شده ترین کاربر ربات است. این ربات ها و ربات های متحرک (ربات هایی که در کنار انسان کار می کنند) به طور موثر ماشین ها و ابزارهای صنعتی را آزمایش و مونتاژ می کنند. تخمین زده می شود که در حال حاضر بیش از سه میلیون ربات صنعتی در حال استفاده هستند.

لجستیکی

ربات های حمل و نقل، جابجایی و کنترل کیفیت برای اکثر خرده فروشان و شرکت های لجستیک ضروری شده اند. از آنجایی که ما اکنون انتظار داریم بسته های ما با سرعت سرسام آوری به دستشان برسد، شرکت های لجستیک از ربات ها در انبارها و در واقع در جاده ها برای پشتیبانی از حداقل زمان استفاده می کنند. در حال حاضر، برخی از ربات‌ها اقلام شما را از قفسه‌ها خارج می‌کنند، آن‌ها را از کف انبار حمل می‌کنند و بسته‌بندی می‌کنند. علاوه بر این، ظهور ربات‌های آخرین مایل (ربات‌هایی که بسته‌های خود را به‌طور خودکار درب منزل شما تحویل می‌دهند) تضمین می‌کند که به زودی با یک ربات تدارکاتی مواجه خواهید شد.

رباتهای خانگی

این دیگر علمی تخیلی نیست و ربات‌هایی در خانه‌های ما دیده می‌شوند که در کارهای خانه کمک می‌کنند، برنامه‌هایمان را به ما یادآوری می‌کنند و حتی فرزندانمان را سرگرم می‌کنند. بنابراین معروف ترین نمونه ربات خانگی جاروبرقی خودکششی رومبا است. علاوه بر این، ربات‌ها اکنون تکامل یافته‌اند تا در مناطقی از چمن‌زنی مستقل تا تمیز کردن استخر کار کنند.

جمع بندی

انسان ها همچنین از ربات ها به عنوان اتومبیل، جراح رباتیک و بسیاری از اشکال دیگر استفاده می کنند.