مقاله ربات چيست (docx) 8 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 8 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

ربات چيست؟ 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. left0بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ربات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است با خصوصیات زیر:*  می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.*  چند کاره است.*  کارآمد و مناسب برای محیط است.   قانون رباتیک مطرح شده توسط آسیموف:1- ربات ها نباید هیچگاه به انسانها صدمه بزنند.2- رباتهاباید دستورات انسانها را بدون سرپیجی از قانون اوّل اجرا کنند.3- رباتها باید بدون نقض قانون اوّل و دوم از خود محافظت کنند. 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.  اجزاي يك ربات با ديدي ريزتر : **  وسایل مکانیکی و الکتریکی شامل : * شاسی، موتورها، منبع تغذیه،  *  حسگرها (برای شناسایی محیط): *  دوربین ها، سنسورهای sonar، سنسورهای ultrasound، … *  عملکردها (برای انجام اعمال لازم) *  بازوی ربات، چرخها، پاها، … *  قسمت تصمیم گیری (برنامه ای برای تعیین اعمال لازم): *  حرکت در یک جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجسام، … *  قسمت کنترل (برای راه اندازی و بررسی حرکات روبات): *  نیروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسیر، … انواع رباتها ربات ماهی : رباتهایی که به شکل موجودات دریایی ساخته میشوند در این رده قرار میگیرند. در حقیقت این رباتها الگوی حرکتی خود را از ماهی ها و دیگر موجودات دریایی وام گرفته اند.سیستم جلو برنده این رباتها دقیقا همانند ماهی ها است و با حرکت موجی بدن و دم ربات در درون آب به جلو رانده میشوند. این رباتها عموما به دو روش حرکت میکنند. متداول ترین نوع آنها شبیه به ماهی های قرمز رنگی که به میهمانی هفت سین دعوت میشوند حرکت میکنند، به این معنی که حرکات بدنه و دم ربات در صفحه افقی صورت میگیرد. نوع دیگری شبیه به دلفین حرکت میکند به این معنی که حرکات بدنه ودم ربات در صفحه عمودی صورت می پذیرد. معادلات حرکتی این گونه رباتها به دلیل چگالی ربات در زیر آب بسیار پیچیده می باشد و از نظر ساخت محدودیت های مکانیکی زیادی وجود دارد. این گونه ربات ها دارای سیستم های کنترلی پیشرفته ای می باشند و با توجه به مقدار تواناییهای مکانیکی و الکترونیکی می توانند به عمق بیشتری از آب فرو بروند . معایب این گونه رباتها این است که بایستی تمام تجهیزات در یک محیط کاملا آب بندی قرار گیرد که این کار از انعطاف پذیری ربات میکاهد و کار طراحی را بسیار پیچیده می کند. ربات مار : شکل ظاهری این ربات شبیه به مار می باشد و از تعدادی قطعه شبیه به هم تشکیل شده که همانند مار به نرمی حرکت میکند و میتواند در سوراخها و لوله ها به راحتی بخزد. از دیگر مزایای این گونه ربات این است که میتواند حول یک لوله پیچ بخورد، یا اینکه از شیار دیوار بالا برود. به دلیل عرض و ارتقاء کم، این ربات ها میتوانند از مجاری بسیار باریک عبور نمایند. به همین دلایل و نیز پیچیدگی و فراوان بودن ساختار های مکانیکی این روباتها، طراحان آنها با دشواری های فراوانی مواجه میشوند و پس از به پایان رسیدن پروژه طراحی مکانیک متوجه میشوند که فضای بسیار کمی برای قطعات الکترونیکی در روی ربات وجود دارد. معایب این گونه ربات ها این است که بسیار کند حرکت می کنند و کنترل آنها بسیار پیچیده است. ربات های عنکبودی : شکل ظاهری این رباتها شبیه به حشرات بخصوص عنکبود است و معمولا دارای 6 یا 8 پا می باشند . در طراحی این رباتها سعی شده از تمامی قابلیتهایی که در یک عنکبود وجود دارد الگو برداری شود. معمولا رباتهایی که با این عنوان ساخته می شوند کاربردی نبوده و بیشتر جنبه تحقیقاتی دارند. طراحی و ساخت بخشهای مکانیکی این گونه رباتها پیچیده نیست ولی کنترل حرکتی آنها بسیار پیچیده میباشد و این باعث شده تا اینگونه رباتها به کندی حرکت کنند . از مزایای حرکتی این گونه رباتها میتوان به مانور در حرکت، بخصوص قدرت حرکت در زوایای مختلف اشاره نمود. ربات های انسان نما : پیشرفته ترین رباتهایی که تاکنون ساخته شده است ربات های Human می باشند. در طراحی این ربات از انسان الهام گرفته شده و سعی کردیده تمام جزئیات حرکتی انسان در آن لحاظ شود. ساخت این رباتها بسیار پیچیده است و قطعات تشکیل دهنده آنها دارای دقت بالا و تعداد قطعات آنها با توجه به تعداد محور های آزادی که رباتها دارند بسیار زیاد می باشد. حفظ تعادل بر روی یک پا حتی برای برخی از انسانها هم امری دشوار است. معادله تعادل هر انسان در ضمیر ناخود آگاهش قرار دارد و باعث می شود انسانها بتوانند به راحتی حرکت کنند. رباتهای Human نیز برای حرکت کردن نیاز به معادله حرکت دارند که بدست آوردن این معادله با توجه به پارامترهای وزن و قد و مرکز ثقل کار پیچیده ای می باشد. در صورتی تدبیری برای بدست آوردن معادله حرکتی یک ربات و نهایتا حفظ تعادلی آن اندیشه نشود، در هنگامی که ربات یک پا از روی زمین بردارد واژگون میشود و نتیجتا ربات نمی تواند راه برود. این رباتها به دلیل تصویر ذهنی مردم جوامع مختلف از رباتها، یکی از بهترین گزینه های تبلیغاتی می باشند. تبلیغ با این رباتها حتی به لایه های بالا مسئولین برخی از کشور ها راه یافته است به گونه ای که در استقبال های رسمی از مقامات خارجی انواع رباتها به همراه هیات استقبال کننده از میهمانان استقبال می کنند. ربات های تسمه ای : ای ن ربات ها به رباتهای تسمه تانکی مشهور هستند. در برخی از شرایط ناملایم حرکتی تنها رباتهای تسمه ای قادر بهایفای نقش میباشند. سیستم حرکتی با استفاده از تسمه این توانایی را به این رباتها می بخشد که از موانع سخت مانند راه پله، آوار به جای مانده از خرابی ها، سطوح شیب دار و زمین های گلی به راحتی عبور کنند. رباتهایی که با این سیستم حرکت می کنند کاربردهای زیادی دارند، مانند رباتهای امدادگر و جستجو گر. در طراحی و ساخت این رباتها باید موارد مکانیکی متعددی مانند سیستم انتقال نیرو، طراحی تسمه، سیستم رگلاژ تسمه و موتردی از این دست را مد نظر داشت. به عنوان مثال : در هر طرف ربات چرخی وجود دارد که نیروی محرکه را از موتور دریافت و آ را از تسمه منتقل می سازد. چرخهای تامین کننده نیروی محرکه میتوانند در جلو یا عقب ربات قرار گیرند. تسمه های این رباتها با توجه به محیط کاری این ربات ها طراحی و ساخته می شوند که میتوانند به صورت فلزی و یا پلاستیکی و یا موارد دیگر باشند. رباتهای چرخی : اساس حرکتی این رباتها به کمک چرخهایشان می باشد که تعداد چرخ ها با توجه به کارکرد آنها تغییر میکند. این سیستم متداول ترین سیستم متحرک است. از مزایای این ربات ها میتوان سریع بودن و ارزان بودن فرایند طراحی ساخت ربات اشاره نمود.همچنین سرعت این گونه ربات ها نسبت به ربات های دیگر بالاتر میباشد. همچنین به دلیل ساده بوده اجزای مکانیکی در این ربات فضای وسیعی برای نسب تجهیزات الکترونیکی وجود دارد. در این ربات نیروی محرکه ربات از حد اقل دو چرخ تامین می شود و برای حفظ تعادل روبات یک یا چند چرخ هرز گرد وجود دارد. اندازه این رباتها بسیار متنوع بوده و ممکن است وزن آنها چند گرم و یا صدها کیلو گرم باشد. مزایای رباتها: 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. معایب رباتها:1-  رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.2-  رباتها هزینه بر هستند.3-  قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.  برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از ربات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند. تأثیر رباتیک در جامعه:علم رباتیک در اصل 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.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. 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. خوشبختانه خرابی ربات‌ها بسیار نادر است زیرا سیستم رباتیک با  مشخصه‌های امنیتی زیادی طراحی می‌شود که می‌تواند آسیب‌ آن‌ها را محدود ‌کند.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:left0مزایا 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. تاثیرات شغلی: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. آینده 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. 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. 1976: Vicarm Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد. یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicarm به کار رفت. 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. 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.