سرشناسه: فرزانه فرد، بنیامین، 1387-

عنوان و نام پدیدآور: انواع ربات ها و بازوهای رباتی و کاربرد آن ها در زندگی/ پدیدآورندگان بنیامین فرزانه فرد، آریان رضائی؛ ویراستار ادبی راضیه جوهریان؛ ویراستار علمی مهسا صالحیان.

مشخصات نشر: اصفهان: امیرفدک، 1397.

مشخصات ظاهری: 70 ص.: مصور (رنگی)؛ 22×29 سم.

شابک: 400000 ریال : 978-622-6446-23-5

وضعیت فهرست نویسی: فیپا

یادداشت: کتابنامه.

موضوع: روبوت ها

موضوع: Robots

موضوع: روباتیک

موضوع: Robotics

شناسه افزوده: رضائی، آریان، 1387-

شناسه افزوده: صالحیان، مهسا، 1361 -، ویراستار

رده بندی کنگره: TJ211/ف4الف8 1397

رده بندی دیویی: 629/892

شماره کتابشناسی ملی: 5491282

ص: 2

انواع ربات ها و بازوهای رباتی و کاربرد آن ها در زندگی

گردآورندگان:

بنیامین فرزانه فرد

دانش آموز پایه ی چهارم دبستان دکتر محمدشفیعی

آریان رضائی

دانش آموز پایه ی چهارم دبستان دکتر محمدشفیعی

ص: 3

انتشارات امیرفدک: اصفهان - خیابان هشت بهشت غربی نبش تقاطع ملک ساختمان فدک

تلفن: 32730360-031 - همراه: 09133135694 کد پستی: 43151-81546

Fadak.mansori@gmail.com

انواع ربات ها و بازوهای رباتی و کاربرد آن ها در زندگی

بنیامین فرزانه فرد 87- آریان رضائی 87

آماده سازی: انتشارات امیرفدک

مدیرمسئول: دکترمحمدرضا محمد شفیعی

مدیر تولید: سیدمحمدرضامنصوری تهرانی

مدیر فنی: مهسا صالحیان - سمیه مظفری

ویراستار ادبی: راضیه جوهریان

ویراستار علمی: مهسا صالحیان - سمیه مظفری - سروش نکوئی

صفحه آرا: عابدی - کاویانی

طراح جلد: کاویانی

● لیتوگرافی: طاها ● چاپ: ملت ● صحافی: ملت

● چاپ اول: 1397 ● تعداد:1000 ● قیمت: 40000 تومان

© حق چاپ: 1397، انتشارات امیر فدک

شابک: 5-23-6446-622-978 ISBN: 978-622-6446-23-5

هر گونه استفاده از مطالب این کتاب اعم از بازنویسی، خلاصه سازی، نقل مطالب آموزشی، برداشت به صورت دست نویس، کپی، تکثیر و هر گونه چاپ سنتی و دیجیتال، استفاده به صورت کتاب الکترونیکی، لوح فشرده، قراردادن مطالب بر روی اینترنت و وب سایت ها و هر گونه شبکه ی کامپیوتری دیگر و به طور کل هر گونه استفاده ی اشخاص حقیقی و حقوقی در جهت منافع مادی و معنوی خود، بدون اجازه ی کتبی ناشر ممنوع و بر اساس بند 5 ماده ی 23 قانون حمایت از حقوق مؤلفان و مصنفان و قوانین مربوط به جرایم رایانه ای کشور قابل پیگیری در محاکم قضایی است.

ص: 4

ربات را می توان دستگاهی خود کنترل با قابلیت برنامه ریزی، تشکیل شده از اجزای الکتریکی، الکترونیکی یا مکانیکی تعریف کرد. به عبارتی دیگر، ربات ماشینی است که به جای یک مأمور زنده عمل می کند.

تصویری از نمایش RUR چاپک که ظاهراً ربات ها در حال شورش هستند.

ربات اریک ساخته شده در سال 1928 میلادی

آیزاک آسیموف، قوانین سه گانه رباتیک را برای تبیین این موضوع که به

ص: 10

چه چیزهایی ربات می گوییم و به چه چیزهای خیر، آورد. او یک دانشمند نیست، نویسنده ای است که داستان های کوتاه متعددی را درباره ربات ها، بین دهه های 1940 تا 1950 نوشته است. همچنین، برای ابداع کلمه «ربات»، مورد تحسین قرار گرفت. در زیر، قوانین سه گانه آسیموف را می آوریم:

1- ربات نباید با ارتکاب یا خودداری از انجام عملی باعث آسیب دیدن یک انسان شود.

2- ربات باید از فرمان های انسان ها تبعیت کند.

3- ربات باید وجود خود را حفظ کند.

شکل بالا: آیزاک آسیموف (1992-1920 میلادی)

ص: 11

ص: 13

و- ربات های میکروموس (مسیریاب)

ز- ربات های انسان نما و حیوان نما

ح- ربات های صنعتی

ط- ربات پرنده

ی- ربات های زیردریایی (ماهی)

ک- ربات های کاوشگر فضایی

ربات های مین یاب

براساس بررسی های انجام شده توسط تیم های کارشناس ایران سومین کشور از لحاظ تعداد زیاد مین می باشد. در این کشور حدود 17 میلیون مین دفن شده است. این مین ها در مناطق بسیار دورافتاده بوده و طبیعتاً خنثی نشده اند.

برطبق بررسی های علمی دیده می شود که خنثی شدن مین ها کار بسیار دشواری است. این موضوع سبب شده که ربات مین یاب وارد ذهن ها شود. یک ربات مین روب می بایست قادر به بررسی و شناسایی تمامی مین های موجود در یک ناحیه باشد. این ربات می بایست مین ها را نابود ساخته و یا خنثی نماید. با توجه به تجهیزات مطرح شده شاید ساخت ربات مین روب برای چنین مسئولیتی بسیار دشوار و حساس باشد. در نظر داشته باشید که استفاده از ربات مین روب در بسیاری از مسابقات مین یابی مورداستفاده قرار می گیرد. هدف از این مسابقات ساخت رباتی است که به صورت خودکار و اتوماتیک فعالیت نماید. این ربات مین روب بدون دخالت انسان به جست وجو و کشف مین پرداخته و می بایست از توان حرکتی و جهت شناسی صحیحی برخوردار باشد.

ص: 16

ویژگی های مهم ربات مین یاب

عموماً یک ربات مین یاب برای مسابقات می بایست دارای سنسورهای فلزیاب باشد. مین های کارگذاری شده اغلب از جنس سکه و یا فلز هستند. سنسورهای نوری و صوتی از دیگر ویژگی های مهم برای ربات مین یاب است. دقت نمایید که این ربات ها می بایست درحرکت شناسی بسیار دقیق باشند، برنامه ریزی و الگوریتم های به کار برده در این ربات ها به صورتی است که نباید به دیوارها و موانع برخورد نمایند.

نتیجه نهایی یک ربات مین روب به صورت نقشه ای است که نشان می دهد که نقطه امن از شروع تا پایان کدام است. این ربات ها می بایست جت شناسی بسیار قوی داشته باشند و دید هوش مصنوعی در ساخت ربات های مین روب بسیار مهم و ضروری است. برای دقت حرکت نیاز به قطب نما می باشد. الگوریتم به کار برده شده برای جست وجوی زمین از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. دید سخت افزاری قوی یکی دیگر از موضوعات مهم در ساخت بهترین ربات مین روب می باشد.

3/0Thermite ،Packbot و Warrior نمونه هایی از این ربات های آتش نشان هستند که توسط شرکتی آمریکایی برای کاهش صدمات نیروی انسانی در آتش سوزی های وسیع و پرخطر و حتی شناسایی مواد خطرناک معرفی شده اند.

ویژگی های ربات های آتش نشان

آلومینیوم و فولاد به کار گرفته شده در بدنه ربات ها باعث افزایش چشمگیر مقاومت در دماهای بالا شده، در کنار این ویژگی هر ربات آتش نشان، با قدرت بالای پمپ خود قادر است در هر دقیقه 2500 گالن آب را به بیرون پرتاب کند، قدرتی که با

ص: 18

نیروی 6 تا 8 مرد قوی هیکل برابری خواهد کرد.

این نوع ربات ها با نفوذ به مناطق غیرقابل دسترس مانند تونل ها یا ساختمان های بلند مرتبه، پله ها و یا مکان هایی با دمای بسیار بالا، کار آتش نشانان را بسیار ایمن تر از گذشته خواهند کرد.

ربات های امدادگر و ویژگی های آن

این روبات ها مجهز به سنسورهای مختلف دارای کارایی ویژه ای هستند. این

ص: 19

روبات ها که به شکل بولدوزر ساخته شده اند و در محل های تاریک نیز می توانند کار جست وجوی آسیب دیدگان زلزله و حوادث مشابه را انجام دهند، با بی سیم اطلاعات به دست آورده را به مرکز فرماندهی ارسال می کنند این امر سبب می گردد امدادگران اطلاعات جامع و کاملی از صحنه حادثه داشته باشند و با تدابیر امنیتی کاملی به نجات و امدادرسانی بپردازند.

به عنوان مثال زمانی که محیطی آلوده به مواد شیمیایی خطرناک یا آلوده به تشعشعات رادیواکتیو باشد و اندازه گیری پارامتری از محیط، ارسال تصاویر و صدا، نمونه برداری و یا حتی ایجاد تغییراتی در محیط (بستن شیرگاز یا آب، باز کردن در و پنجره، جابه جا کردن اشیا) نیاز باشد، اعزام ربات پایه متحرک راه حل مشکل می باشد.

محیط های تخریب شده براثر زلزله از محیط هایی هستند که اعزام نیروی انسانی جهت شناسایی محیط خطرات جانی برای امدادگر را به دنبال دارد. چرا که پس لرزهها و سقوط آوار در این محیط ها بسیار محتمل می نماید.

ایده استفاده از ربات در این محیط ها مورد نظر محافل علمی جهان می باشد. از آن جایی که پس از زلزله وضعیت حیاتی مصدومان و محل قرارگیری آن ها برای گروه امداد نامشخص می باشد، مناسب است که ربات هایی برای شناسایی و ارسال گزارش به این محیط ها اعزام گردند. سپس گروه امداد با توجه به این اطلاعات دقیقاً به سراغ مصدومانی بروند که احتمال نجات آن ها وجود دارد و در کم ترین زمان و با پذیرفتن کم ترین ریسک جانی به محل مورد نظر برسند.

ص: 20

از این ربات ها انتظار می رود که قادر باشند از موانع سخت ناشی از ریزش آوار عبور کنند و در ضمن ارسال تصویر و صدا به مرکز کنترل، اطلاعاتی از وضعیت حیاتی مصدومان مانند دما، حرکت، صدا و گازهای تنفسی را گزارش نمایند.

ربات های پرنده ای که بال های ثابت دارند، می توانند به خوبی بین سی تا یکصد و بیست متر پرواز کنند. به کمک این ربات ها به راحتی می توان یک نمای بزرگ از نواحی تخریب شده را مشاهده کرد.

ربات هایی که شبیه هلیکوپتر هستند، می توانند حتی به زمین نزدیک تر هم بشوند. آن ها می توانند از داخل پنجره ها به درون منازل سرک بکشند تا از عدم وجود مصدوم در خانه ها اطمینان حاصل شود. حتی پس از پایان عملیات امداد به کمک این پرنده ها می توان اطلاعات دقیقی از ساختار و کیفیت تخریب در نواحی آسیب دیده به دست آورد.

و کنترل شونده از راه دور توسط انسان، تقسیم بندی می شوند. از آن جا که هوش مصنوعی هنوز آن قدر پیشرفت نکرده تا در مواقع حساس و موقعیت های جدید تصمیم صحیح و سریع را بگیرد، انسان همچنان نقش مهمی را در هدایت و کنترل ربات های نظامی ایفا می کند.

ربات های نظافت چی (خانگی)

این ربات ها، به طور معمول کارهای کسل کننده، خطرناک و تکراری را از قبیل نظافت برای کمک در امور کارهای خانه انجام می دهند.

ربات های میکروموس (مسیریاب)

ربات مسیریاب، رباتی است که می تواند خطوط را تشخیص داده و آن ها را دنبال کند و هر زمان که خطوط تغییر مسیر دادند، ربات مسیریاب نیز مسیر خود را همراه با

ص: 22

خطوط تغییر می دهد. معمولاً این نوع ربات ها، ساده ترین نوع ربات های شناخته شده هستند و انتخاب بسیار مناسبی برای افراد تازه کار و علاقه مندان به یادگیری رباتیک است. ساخت این نوع ربات علاوه بر این که بسیار جالب و سرگرم کننده است، باعث می شود تا مهارت های برنامه نویسی و الکترونیک شما افزایش پیدا کند.

کاربرد ربات مسیریاب

یکی از کاربردهای عمده این ربات، حمل ونقل وسایل و کالاهای مختلف در کارخانجات، بیمارستان ها، فروشگاه ها، کتابخانه ها و غیره می باشد.

ربات مسیریاب تا حدی قادر به انجام وظیفه کتابداری کتابخانه ها می باشد. به

ص: 23

این صورت که بعد از دادن کد کتاب، ربات با دنبال کردن مسیری که کد، آن را تعیین می کند، به محلی که کتاب در آن قرارگرفته می رود و کتاب را برداشته و به نزد ما می آورد.

از این ربات در کارخانه ها برای جابه جا کردن ابزار و سامان دهی وسایل مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال در آمازون برای جابه جایی وسایل مورد استفاده قرار می گیرد.

مثال دیگر کاربرد این نوع ربات در بیمارستان های پیشرفته است، کف بیمارستان های پیشرفته خط کشی هایی به رنگ های مختلف به منظور هدایت

ص: 24

ربات های مسیریاب به محل های مختلف، مثلاً رنگ قرمز به اتاق جراحی یا آبی به اتاق زایمان، وجود دارد. بیمارانی که توانایی حرکت کردن و جابه جا شدن را ندارند و باید از ویلچر یا تخت استفاده کنند، این تخت نقش ربات را دارد و بیمار را از روی مسیر مشخص به محل مطلوب می برد.

ربات های انسان نما و حیوان نما

ربات های انسان نما، یکی از جذاب ترین و درعین حال پیشرفته ترین شاخه ربات سازی است که طی سال های اخیر، ذهن دانشمندان را به سمت خود جلب نموده و کشورهای پیشرفته، سرمایه گذاری های زیادی را در این زمینه انجام داده و انجام می دهند. روبات انسان نما humanoids همان طور که از اسمش پیداست به روبات خودکاری گفته می شود که ظاهری شبیه انسان داشته باشد؛ یعنی دارای سر، دو بازو و دو پا باشد. البته ممکن است برخی از آن ها دارای صورت، چشم و دهان، انگشتان و سایر اعضای مشابه انسان نیز باشند. این روبات دارای سنسورها و الگوریتم های پیچیده ای است که باعث می شود روبات بتواند غیر از تقلید ظاهری از انسان، توانایی هایی مثل دیدن، شنیدن، یادگیری از محیط و همچنین دیگر توانایی های ذهنی انسان را نیز تقلید کند.

ص: 25

ص: 26

سیر تکاملی ربات های صنعتی

صحبت از ربات هاست ربات هایی که امروزه پیچیده ترین کارها رو جهت تولید انجام می دهند تا سرعت، کیفیت و دقت را در سالن های تولید به چالش بکشند. ربات های صنعتی در افزایش بهره وری تولید در سراسر جهان حضور دارند و بهبود کیفیت و ایمنی محیط کار را در بردارند. پیشرفت این تکنولوژی در 35 سال گذشته بسیار چشمگیر بوده به طوری که در ابتدا ربات ها کارهای نسبتاً ساده و وظایف یکنواخت در محیط های خطرناک داشتند؛ اما امروزه تکامل و پیشرفت نسبت به نیاز در این زمینه باعث شده تا ربات های صنعتی تکالیف پیچیده تر در تولید را انجام دهند و فضای انعطاف پذیرتری نسبت به گذشته ایجاد کنند.

ص: 28

تاریخچه ربات های صنعتی

اولین ربات صنعتی در سال 1961 توسط جوزف انگل پدر ربات های صنعتی به صورت هیدرولیکی طراحی و به بازار صنعت ریخته گری عرضه شد. در سال 1974 اولین ربات تمام برقی که تنها ظرفیت 6 کیلوگرم را داشت نه تنها منحصربه فرد بود از پیکربندی انسان استفاده شده و سیستم راه اندازی آن بهصورت میکروپروسسوری بود که ردپای کوچکی از سرعت حرکت و دقت موقعیت یابی در خود داشت.

راه اندازی برقی ربات ها به نوعی بود که کم کم هیدرولیک ها را از چرخه تولید خارج کرد زیرا برنامه های جدید با کاربردهای هیدرولیکی همسو نبود. نسل اولیه این ربات های الکتریکی جهت پرداخت فولاد ضد زنگ و خم لوله های فولادی برای صنایع غذایی استفاده می شد. البته ناگفته نماند نقطه جوش با ظرفیت 60 کیلوگرم در سال 1975 به پایداری عمر ربات های هیدرولیکی افزود تا دوباره بازار تازه ای در صنعت ایجاد کند.

ربات های صنعتی برای نقاشی

یکی از بزرگ ترین مشکلاتی که شرکت های خودروسازی در روند تولید با آن روبه رو بودند. رنگ آمیزی خودروها بود که در دهه 1960 این مشکل به خاطر تأمین منابع انسانی و کمبود متخصصین نقاش در بازار کار بود. حل این مشکل توسط اتوماسیون صنعتی یک چالش به شمار می رفت سرانجام کلید حل این معما را جوانی

ص: 29

به نام Ole Molaug به دست آورد و اولین ربات هیدرولیکی نقاش دنیا در سال 1966 به دست او ساخته شد.

Ole Molaug سازنده اولین ربات نقاش دنیا

ص: 30

این دستگاه به طور مداوم با کنترل مسیر، برنامه را از روی یک نوار مغناطیسی که الگوی یک نقاش ماهر در آن ثبت شده بود را اجرا می کرد. این نقاش اتوماتیک در سال 1969 به بازار عرضه گردید.

در سال 1988 شرکت ASEA و شرکت سوئیسی براون باوری باهم ادغام شده و شرکت ABB به وجود آمد، این شرکت اولین درایو الکتریکی ربات نقاش را تولید کرد و بر روی ربات TR5000 نصب کرد. این توسعه باعث بالا رفتن دقت، سرعت و ایمنی ربات نقاش گردید.

چالش ربات های صنعتی

در سال 1990 ربات های صنعتی به چالش های بزرگ تری دعوت شدند. شرکت سوئدی ABB نسل جدیدی از ربات های رنگ آمیزی خود را با سیستم (CBS (Cartridge Bell System رونمایی نمود تا تحولی در خطوط تولید خودرو ایجاد کند، این روبات ها تا به امروز مشغول رنگ آمیزی خودروهای تولیدی اند. این سیستم با بهره گیری از کارتریج رنگ به منظور کاهش رنگ و مواد زائد حلال و درنتیجه باعث کاهش هزینه ها و کاهش تولید گازهای گلخانه ای گردید.

آلودگی ایجاد شده از روند نقاشی باعث شده تا فناوری های نوآورانه به کار بسته شود تا جایی که انسان را به طور کامل از سالن های رنگ دور نگه دارد، بنابراین ربات های اتوماتیک رنگ وارد بازار شدند.

تکامل مکانیکی در ربات های صنعتی

تکامل در ربات ها به صورتی بود که باید یک ربات مجموعه ای از کارهای تخصصی خود را انجام می داد زیرا اگر قرار بود هر ربات کاری جزئی انجام دهد مراحل پروسه تولید طولانی شده و فضای بیشتری را اشغال می کردند. به صورتی که اولین پیشرفت عمده در ربات ها مکانیکی بود برای مثال طراحی گیربکس و جایگزین کردن بال اسکرو برای ران و شانه و درنتیجه حرکت شناسی در راستای استفاده از فضای بهتر بود.

اما از سویی دیگر تغییر قابل توجهی در سیستم های برق آن ها به وجود آمد و موتورهای جریان مستقیم (DC) جای خود را به موتورهای با جریان متناوب (AC) دادند، زیرا این موتورها از گشتاور بالاتری برخوردار بوده و از نظر فیزیکی کوچک تر

ص: 31

هستند همچنین دارای مزایای دیگری مانند طول عمر بالاتر و نگهداری آسان تر می باشند و با خواص صنعتی همسوترند. این انقلاب الکتریکی در ربات های صنعتی باعث انعطاف پذیری بیشتری در فضاهای صنعتی گردید.

دیگر زمان این بود تا مفهوم نیاز نسبت به ربات کامل گردد این امر با دسته بندی شدن ربات ها شکل گرفت و ربات ها به دسته هایی همچون پایه، بازو و مچ دست برای بهینه سازی استفاده ربات در صنعت تحول ایجاد کردند.

جوشکاری با ربات های صنعتی

در سال 2007 رباتی بانام IRB6620 ساخته شرکت ABB روانه بازار شد که جهت جوشکاری ساخته شد بود در تکنولوژی این ربات سعی شده بود تا نور تولید شده از جوش را به شدت کاسته و ایمنی بصری را در محیط کار بالاتر ببرند، این ربات توانایی جابجایی یک محموله با وزن 150 کیلوگرم را داشته و مچ این ربات از طراحی خوبی برخوردار بوده به طوری که مچ دست این ربات بسیار قوی و دارای استاندارد 200 کیلوگرم بود و ابزار جوشکاری آن از یک بازو قابل تعویض تشکیل شده و لباس ویژه ای برای جوشکاری برایش تعبیه شده بود این ربات از نظر کاربرد و صرفه اقتصادی بسیار مناسب بود.

ص: 32

افزایش سرعت در ربات های صنعتی

درحالی که بازوی انسان بیش از 30 سال است که در ساخت ربات الگو قرارگرفته است، در کنار این ربات ها برخی از دستگاه های سرعت بالا مانند مونتاژکننده ها و جابه جا کننده ها با برنامه های کاربردی و محدوه تنظیمات بالا طراحی شده اند. یکی از موفق ترین طرح های رباتیک صنعتی طرح ربات SCARA می باشد که نمونه ی مناسبی از یک ربات FlexPicker می باشد. این طرح بسیار پرکاربرد در صنایع مختلف می باشد که برای جابه جا کردن و چیدن اشیا به کمک فراوانی می کند.

این ربات توسط پروفسور هیروشی ماکینو در دانشگاه یاماناشی توسعه یافته و به بازارهای جهانی را پیداکرده است یک نمونه کوچک از کاربرد این ربات ها همان سیستم های اسمبلینگ بوردهای الکترونیکی هستند که با بالاترین سرعت و دقت این کار را انجام می دهند. در سال 2008 نسل جدیدی از ربات های FlexPicker با تحقیق و توسعه شرکت ABB به جهان معرفی شد تا بار دیگر سرعت و دقت را به چالش بزرگ تری در ربات ها دعوت کند. این ربات در بهبود بهره وری و انعطاف پذیری عملیات بسته بندی می تواند تکنیک هوشمندانه ای برای تولیدکنندگان باشد.

ص: 33

محدودی انجام می گیرد؛ اما مشکل بزرگی که بر سر طراحی چنین پرنده هایی وجود دارد مسئله پایداری این نوع از پرنده هاست که کار بسیار پیچیده ای است.

کاربرد کواد کوپتر

شاید بتوان به جرات گفت که یکی از مهم ترین و کلی ترین کاربردهای یک کواد کوپتر جنبه تفریحی، سرگرمی آن است! بله درست متوجه شده اید امروزه جنبه ی بازی و سرگرمی پرنده های پروازی به قدری افزایش پیدا کرده است که بسیاری از افراد مایل به خرید یک کواد کوپتر شخصی برای مصارف تفریحی، سرگرمی خود هستند.

اما بسیار جالب است که بدانید علاوه بر این کاربرد بسیار کلی، کواد کوپترها کاربردهای بسیار مهم و حیاتی تری نیز دارند. یکی دیگر از کاربردهای پرمصرف و اشتغال زا این پرنده ها تصویربرداری و عکاسی هوایی (هلیشات) است.

ص: 35

این نتیجه توسط کواد کوپترها و به طورکلی پرنده هایی که در زیر آن ها دوربین تعبیه شده است، محقق می شود. مثلاً بسیاری از کاربران با خرید یک کواد کوپتر دوربین دار از جمع های شخصی و خانوادگی شان عکاسی و فیلم برداری می کنند و از نتیجه کار بسیار لذت می برند. یا بسیاری از عکاسان و فیلمبرداران با خرید پرنده های حرفه ای تر با دوربین های باکیفیت به عکاسی و فیلم برداری هوایی از بسیاری مراسمات مانند عروسی ها می پردازند. یا کشاورزان برای فیلمبرداری از زمین های کشاورزی خودشان و یا حتی برای چک کردن خطوط بسیار طولانی راه آهن و یا فیلم برداری از یک ساختمان در حال ساخت به عنوان پیشرفت پروژه و …

دسته ای از کواد کوپترها، کواد کوپترهای محموله بر هستند: البته طراحی و ساخت چنین پرنده هایی در دست بررسی است اما با محقق شدن این موضوع به زودی بسیاری از شرکت ها و سازمان ها به جابه جایی محموله و بارهایشان توسط پرنده های بارکش می پردازند.

دسته ی دیگری از کواد کوپترها پرنده های ناجی هستند: به عنوان مثال رساندن کمک های اولیه به مصدومین در یک حادثه وسیع.

ص: 36

دسته ی بعدی کواد کوپترهای امنیتی هستند: پرنده هایی که برای کنترل و امنیت شخصی یا عمومی به کار می آیند. امروزه بسیاری از سازمان ها و نهادهای امنیتی از پرنده های بسیار کوچکی برای جمع آوری اطلاعات بهره می برند.

به طورکلی دایره کاربرد پرنده های پروازی بسیار وسیع است، به گونه ای که نمی توان تمامی کاربردها را به صورت تفکیکی دسته بندی کرد.

اما به طور کل با پیشرفت علم و تکنولوژی آینده ی بسیار روشنی در انتظار پرنده های پروازی برای مصارف گوناگون است.

ربات های زیردریایی یا زهپاد

ربات های زیردریایی امروز کاربردهای زیادی در صنایع و علوم دریایی و به ویژه در اکتشافات دریایی دارند. محققان اروپایی می خواهند با طراحی این روبات ها در اکتشافات دریایی تحول بزرگی ایجاد کنند. این طرح «فناوری سونار زیرآب با قابلیت تغییر مقیاس گسترده» نام دارد.

سیستمی که محققان اروپایی این طرح به کار می برند، شامل انبوه روبات های پیچیده مجهز به هیدروفون و حسگر است که زیرآب کار می کنند و می توانند به صورت انبوه مرتبط به هم کار و با فناوری سونار کف دریا را بررسی کنند.

ص: 37

می توانند به سادگی در چنین فرایندهایی قرارگرفته و کارها را به صورت مؤثرتری نسبت به انسان به انجام برسانند.

کوتاه بودن زمان لازم جهت تغییر مدل محصول

با تغییر دادن برنامه کامپیوتری هدایت روبات، حرکات روبات تغییر می کند و در نتیجه با استفاده از این انعطاف پذیری می توان عملیات مورد اجرا در خطوط تولید را به راحتی تغییر داده و محصولات متنوعی را تولید نمود.

در مقایسه با خطوط تولید سنتی که از روبات استفاده نمی کنند، هزینه بسیار کمتری صرف تغییر فرایند تولید جهت تغییر مدل محصولات می شود.

قابلیت پیش بینی

از آن جایی که عملیات مورد اجرا توسط روبات ها قابل برنامه ریزی می باشد، بنابراین حجم تولید و کیفیت تولید روبات ها در مدت زمان طولانی قابل پیشبینی است، بنابراین از دیگر مزایای استفاده از روبات ها قابلیت پیشبینی کار آن می باشد درحالی که این در رابطه با کار مورد اجرا توسط انسان صحت ندارد، زیرا ممکن است در کارخانه ای در خط تولید خود از نیروی انسانی استفاده می نماید، کارگران بنابر علل مختلفی نظیر بیماری، اعتصاب، مرخصی و... از انجام وظایف بازبمانند و درنتیجه تولید کارخانه طبق پیشبینی انجام نپذیرد.

ص: 41

به کار گیری و کنترل آسان

از مزایای استفاده از روبات این است که به کارگیری و کنترل آن نسبت به انسان بسیار آسان و ساده است. مثلاً برای این که بتوان از روبات در خط تولید کارخانه ای استفاده نمود، فقط نیاز به مطالعات و سرمایه گذاری اولیه بوده و سپس مانند تجهیزات تولید، مقداری هزینه صرف تعمیرات و نگهداری روبات می شود ولی در عوض روبات ها به طور کامل تحت اختیار و کنترل هستند.

به صرفه بودن در مقابل استفاده از ابزار کار

وقتی از نیروی انسانی برای تولید استفاده می کنیم ممکن است زمانی پیش بیاید که دو نفر به طور هم زمان به یک نوع ابزار نیاز داشته باشند و درنتیجه یک نفر بی کار سپری نموده تا نفر دیگر کار خود را انجام بدهد.

اثرات تبلیغات

علاوه بر مزایای گفته شده، استفاده از روبات در خطوط تولید اثرات تبلیغاتی غیرقابل انکاری ایجاد می نماید که این خود باعث در میزان فروش خواهد شد، هنگامی که یک کارخانه خطوط تولید خود را درحالی که روبات ها در حال حرکت به این سو، آن سو می باشند و عملیات تولیدی را انجام می دهند به نمایش گذارد، تأثیر شگرفی در تشویق افراد جامعه به استفاده از محصولات آن کارخانه خواهد گذاشت .

ص: 42

معایب استفاده از روبات ها

هزینه زیاد مطالعه و سرمایه گذاری

استفاده از روبات نیازمند انجام محاسبات و مطالعات دقیق جهت طراحی و نصب و نیز نیازمند سرمایه گذاری اولیه زیاد جهت خرید و نصب تجهیزات لازم می باشد و این بزرگ ترین عیب یک صنعت ربات می باشد.

کمبود متخصصان روباتیک

نصب و راه اندازی سیستم های روبات نیازمند تخصص ویژه ای می باشد و به منظور کسب بهترین نتیجه و بهره برداری صحیح از سیستم های مذکور باید تمامی جنبه های مختلف فنی و محیطی در نظر گرفته شوند.

ص: 43

عدم پذیرش توسط کارکنان

یکی از خصوصیات همه انسان ها این است که وقتی به روش انجام یک کار عادت کردند تمایل دارند به کار عادت شده ادامه بدهند و تمایلی به تغییر آن ندارند. حال اگر روش جدید یک روش پیچیده و پیشرفته باشد که مهارت های جدید را باطل نماید، پذیرش آن توسط افراد با مشکلات بیشتری مواجه خواهد گردد.

هزینه جایگزینی

همواره با پیدایش یک تکنولوژی نوین، تکنولوژی کهنه و تجهیزات مربوط به آن از دور خارج می گردد و جای خود را به تجهیزات جدیدتر می دهند و چه بسا این تجهیزات که از رده خارج می شوند هنوز از بین نرفته و مخارج زیادی برای تهیه آن صرف شده باشد.

ص: 44

معرفی رشته دانشگاهی در زمینه ی رباتیک

مهندسی رباتیک یک برنامه آموزشی با دید تخصصی به رباتیک شامل آموزش زمینه هایی از مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک است که در ساخت و استفاده از ربات ها مورد نیاز هستند.

هدف از رشته رباتیک تجمیع تحقیقات رباتیک است که در حال حاضر در دپارتمان های مختلف انجام می شود. دانشجویان این رشته باید بتوانند نقش مؤثری در توسعه تکنولوژی های مربوط به رباتیک داشته باشند. این رشته بر پایه دروس علمی و تحقیقات عملی پایه ریزی می شود که در آزمایشگاه رباتیک و تحت نظارت اساتید انجام خواهند شد.

پیشبینی می شود که رباتیک یکی از 10 صنعت برتر آینده باشد. کاربرد محصولات رباتیک از محدوده کارخانجات فراتر رفته و در حال تسریع به کاربردهای روزمره است. توسعه و تحقیق در مورد کاربردهای جدید نیازمند توجه ویژه به این رشته و تربیت مهندسین خلاق و متخصص است. از طرفی در چند سال گذشته فعالیت های چشمگیری درزمینه ی رباتیک در بین دانش آموزان و دانشجویان صورت پذیرفته که باعث به وجود آمدن طیف وسیعی از علاقه مندان به این رشته گردیده که مشتاق ادامه فعالیت های آکادمیک در این زمینه هستند. با ایجاد رشته رباتیک می توان به

ص: 45

نیازهای صنعتی و اجتماعی همزمان پاسخ داد.

مهندسان رباتیک در حال طراحی و ساخت ربات ها

مهندسان رباتیک در حال طراحی و ساخت ربات ها

معرفی ربات های هوشمند ایرانی

ص: 46

ربات هایی که به نجات جان انسان ها کمک می کنند

دو نوع ربات امدادگر واقعی و پرنده که توسط پژوهشگران جوان ایرانی ساخته شده است، توانسته توانمندی های خود را در مانورهای زلزله در معرض نمایش بگذارد.

استفاده از این ربات ها در حوادث مختلف در نقاط گوناگون جهان امکان پذیر است چرا که در مناطق زلزله زده و حادثه دیده به دلیل وجود خطرات فراوان برای امدادگران انسانی و نیز سرعت بالای این ربات ها برای نجات جان مجروحان، حضور و استفاده از این ربات ها بسیار مؤثر واقع شده است.

همچنین ربات پرنده نیز قادر به تصویربرداری های هوایی است و مجهز به GPS و قطب نما است:

این روبات فروشندگی را به صورت هوشمند انجام می دهد. با نصب این ربات در

ص: 47

معابر عمومی، فروشگاه ها، سلف دانشگاه و مدارس، جاده ها و ... به خریداران، کالا عرضه کند. چاپ رسید، تغییر قیمت کالا، تشخیص خودکار اسکناس ها و ارزهای رایج، نصب کارت خوان، داشتن صفحه لمسی، امنیت بالا، کارکرد ساده و سخنگو بودن از ویژگی های این روبات فروشنده است. دارا بودن دزدگیر ماهواره ای به منظور جلوگیری از جابه جایی دستگاه به صورت غیرمجاز از دیگر قابلیت های این دستگاه است.

ربات نفتی در دریای خزر

ربات نفتی ایران در دریای خزر به جابه جایی تجهیزات و لوازم مورد نیاز در عمق 800 تا 1000 متری بستر عمق آب می پردازد همچنین ارسال تصاویر به سکوهای واقع در دریا و گزارش هرگونه نشت نفت و گاز از دیگر مسئولیت های این ربات نفتی است.

ربات مین یاب

اجرای عملیات پاک سازی مناطق مین گذاری شده تاکنون باعث کشته شدن بسیاری از انسان ها شده است در کل کشف و خنثی سازی مین ها خطرناک و پرهزینه است.

ص: 48

ربات مین یاب یکی از راه های کشف و خنثی سازی مین ها است که می تواند بدون حضور فیزیکی انسان عملیات مورد نظر را انجام دهد و در مناطقی که عبور سخت است و مناطق بیابانی عملیات خنثی سازی را اجرا کند.

این ربات می تواند مین گذاری کردن میادین را نیز انجام دهد. علاوه بر آن این ربات با داشتن ارتباط پایدار با پهنای باند بسیار بالا، قادر به ارسال تصاویر است. باز کردن مسیرهای عبوری که توسط مین ها مسدود شده باشند و توانایی حرکت در مناطق کوهستانی و راه هایی که هموار نیستند از دیگر قابلیت های این ربات است.

اطفای حریق با ربات آتشنشان ایرانی

ربات آتش نشان با استفاده از دوربین های خود می تواند تمامی وضعیت محل آتش گرفته را بررسی کرده، دمای محیط را اندازه گیری کند و به وسیله بازوهای مخصوص به محل مورد نظر نفوذ کرده و آتش را خاموش می کند.

ربات جراح

محققان ایرانی موفق به ساخت دو بازوی رباتیک جراح با پنج درجه آزادی برای انجام جراحی های از راه دور شدند.

این بازو امکان استفاده از اکثر ابزارهای جراحی که دارای قطرهای بین 5 تا 15 میلی متر هستند را فراهم می کند. فرامینی که توسط جراح به این ربات داده می شود ابتدا وارد رایانه شده و توسط الگوریتم های مختص ربات، کارها انجام می شود. از جمله مزیت های این ربات می توان به عدم وجود لرزش دست در جراحی اشاره کرد.

ص: 49

این ربات به راحتی در تمامی نقاطی که جراح بخواهد قرار می گیرد. رباتیک یکی از عرصه های دانش است که ایران پیشرفت های چشمگیری در آن داشته و در مسابقات رباتیک از همان ابتدا خود را قوی ظاهر کرده است.

ربات آتش نشان

این ربات با وجود موتورهای بسیار قوی می تواند در مکان هایی که با دشواری هایی مانند کم بودن ارتفاع، دمای بالا، وجود دود و گازهای سمی زیاد در محیط های آتش گرفته همراه بوده و امکان حضور آتش نشان به دلیل این محدودیت ها وجود ندارد، ورود پیدا کرده و آتش را خاموش کند.

این ربات آتشنشان توانایی ارسال تصویر و صدا با کیفیت بالا به کاربر را دارد و با همین وسیله می توان مصدومین را سریع تر کشف کرده و نجات داد.

معرفی سورنا ربات ایرانی

ربات سورنا ربات انسان نمایی است که توسط مرکز سیستم ها و فناوری های پیشرفته در دانشگاه تهران ساخته شده است. نام گذاری این ربات بر اساس نام سردار اشکانی؛ سورنا انجام گرفته است.

ص: 50

ص: 51

سورنا 3

سورنا 2

ص: 52

خود بخواند.

این ربات محدودیت هایی هم دارد. به عنوان نمونه نمی تواند بازوهای خود را حرکت دهد. ولی می تواند تشخیص دهد که صداها از کدام سمت پخش می شوند و همچنین می تواند دریابد که چه کسی در حال سؤال کردن از او است. به لطف تعبیه 14 حسگر مادون قرمز و فناوری تشخیص چهره اریکا می تواند افراد را در اتاق ردیابی نماید.

ربات انسان نما کسپر

کسپر که یک ربات رده اجتماعی است و در دانشگاه هرفورشایر انگلیس در سال 2015 ساخته شد. این درواقع یک حقیقت است که شما اگر یک ربات را مانند یک کودک خردسال لباس بپوشانید و به آن چشم های درشت رنگین اضافه کنید،

ص: 54

می توانید مطمئن باشید که مردم را خواهید ترساند. این کاملاً حقیقت است و کسپر در این تست ترسناک بودن به طرز ناامید کننده ای موفق عمل کرده؛ اما کسپر کارایی والا و مهمی خواهد داشت. این ربات مخصوص کودکانی که مبتلابه بیماری اوتیسم هستند طراحی شده؛ کسانی که توانایی پاسخگویی به اطرافیان خود را به خوبی ندارند و نمی توانند احساسات خود را به راحتی ابراز کنند. حرکات مینی مان کسپر این کودکان را تشویق می کند که راه های جدید ارتباطی را خودشان پیدا کنند و کسپر درواقع همدم و همراه رباتی آن هاست. باوجود کسپر، کودکان مبتلا به اوتیسم می توانند اعتماد به نفس خود را در کنار توانایی هایشان افزایش دهند. درواقع کسپر کسی خواهد بود که هیچ وقت از این کودکان خسته نخواهد شد و همواره برای بهتر شدنشان تلاش خواهد کرد بی آن که در طول مسیر ناامید شود. این ربات به طورکلی گامی جدید در کمک به افراد ناتوان می باشد.

ربات هری

هری توسط تویوتا موتور ژاپن در سال 2005 طراحی شده و یک ربات نوازنده ترومپت است. به اعتقاد تویوتا، اگر شما یک کار در دنیا داشته باشید، باید آن را به بهترین نحو انجام بدهید. ربات هری از کمپانی تویوتا فقط برای انجام یک هدف طراحی شده و آن این است که بتواند ترومپت بنوازد و اگر از حق نگذریم، واقعاً این کار را خوب انجام می دهد. البته اگر از چند بلندگوی جاسازی شده در آن صرف نظر کنیم، ربات تویوتا واقعاً خوب است. دمیدن هوا توسط لب های قابل انعطافش و ضربه

ص: 55

زدن به دکمه های ترومپت با تغییر هر نت یک موسیقی تمیز و دقیق را برای شما اجرا خواهد کرد. شاید از خودتان بپرسید این ربات که ترومپت می نوازد، چطور می خواهد دنیا را تغییر دهد؟ اما باید این را در نظر بگیرید که شاید کاری که عرضه می کند به اندازه ربات های دیگر ارزشمند نباشد، اما نبوغی که این ربات در انجام این کار از خود ارائه می کند می تواند دنیا را زیرورو کند. این ربات این توانایی را دارد که برای هر کاری برنامه ریزی شود. علاوه بر این که این ربات می تواند اولین عضو کنسرت نوازندگان مکانیکی دنیا باشد.

ربات کومودوروئید

این ربات، رباتی ارتباطی است که توسط دانشگاه اوزاکا و لابراتوآر ATI ژاپن در سال 2014 رونمایی شد. شاید در نگاه اول شما اصلاً متوجه نشوید که این یک ربات است اما زیر پوسته واقعی آن، یک ربات وجود دارد، مانند تمام ربات هایی که قبلاً دیده اید. یکی از واقعی ترین ربات های حال حاضر دنیا، کومودوروئید است که می تواند به عنوان خواننده اخبار فعالیت کند. این ربات می تواند بدن و حرکاتش متناسب با هر واژه ای که در حال خواندن آن است تنظیم کند.

ربات تلنوئید

تلنوئید یک ربات ارتباطی است که توسط دانشگاه اوزاکا و لابراتوآرهای ATI ژاپن در سال 2013 معرفی شد. شاید ظاهر این ربات کمی ترسناک و نچسب باشد،

ص: 56

شبیه کسپر، ولی دقیقاً مانند کسپر برخلاف ظاهر ترسناکش، برای هدفی شیرین طراحی شده و ذاتی مهربان دارد. عملکرد این ربات این است که صدا و حالت های چهره یک گوینده خود را از پشت تلفن تشخیص داده و بتواند آن ها را در سوی دیگر ارتباط تلفنی برای مخاطبتان تقلید کند. شاید به ظاهر زیاد جدی به نظر نیاید اما در وضع عمیق تر درباره این ربات، این رباتی بسیار کاربردی خواهد بود.

ربات یومی

یومی یک ربات کارگر است که توسط انجمن ABB رباتیک سوئیس در سال 2015 معرفی شد. وقتی که صحبت از اتوماسیون کاری و اتوماتیک شدن همه نیروی کار و از دست دادن شغل توسط انسان به میان می آید، شما احتمالاً رباتی شبیه یومی

ص: 57

را در ذهن خود طراحی می کنید. طراحی بازوهای این ربات به طور واضحی از روی انسان کپی برداری شده است. اگرچه اندام دست ها آن تعداد مفاصل بسیار بیشتری نسبت به دست های انسان دارد که به همین جهت مهارت و دقت بی نظیری را به این ربات اضافه می کند. با همین دلایل می توان فهمید که چرا این ربات پرکاربرد و به دردبخور خواهد است. مخصوصاً برای خطوط تولید؛ سر هم کردن دستگاه های کوچک، حساس و ریز که این ربات را بسیار جذاب می کنند.

ربات ریم

ریم یک ربات سرویس دهنده پیشخدمت است که توسط پال رباتیک اسپانیا در سال 2016 ساخته شد. شاید دربان های هتل های آینده افرادی با کلاه بلند و کت قرمز نباشند شاید ربات هایی باشند، که یک باتری در پشتشان دارند و صفحه تاچ اسکرین در جلوشان است. ربات اسپانیایی ریم رباتی است که به عنوان ربات پیشخدمت از آن یاد می شود که شرکت سازنده آن مدعی است که از آن می توان در نمایشگاه ها، مراسم ها و همایش های تبلیغاتی استفاده کرد. این ربات می تواند در آدرس دادن، دعوت کردن مهمان ها، خوش آمدگویی و فعالیت به عنوان مدیر تشریفات یک جشن برنامه ریزی شود. می تواند خود به خود حرکت کند، با سایر مهمان ها که انسان هستند ارتباط برقرار کند و به سؤالات آن ها پاسخ دهد و از دستورات شان پیروی کند. دستوراتی که از روی تاچ اسکرین روی آن، به این ربات داده می شود.

ص: 58