بنابراین، روبات‌ها سیستم‌هایی هستند که به دلیل توانایی‌هایشان در «فکر کردن» و «انجام دادن» قادر به جایگزینی انسان در زمینه‌های مختلف فعالیت هستند (البته نسبت بین «فکر» و «انجام» برای ربات‌های مختلف متفاوت است). زمینه های کاربرد ربات ها در حال حاضر بسیار متنوع است، از مراقبت های پزشکی، جایی که آنها به عنوان پرستار و مراقبت از بیماران عمل می کنند، تا تحقیقات، جایی که روبات ها می توانند جایگزین انسان ها در اعماق اقیانوس ها و سیارات دیگر شوند.
در این کتاب به بررسی ربات‌هایی که در مهندسی مکانیک، ابزارسازی و صنعت رادیو الکترونیک استفاده می‌شوند محدود می‌شویم و به ربات‌های مورد نیاز برای کشاورزی، صنایع سبک و معدن و غیره اشاره نمی‌کنیم.
ربات های صنعتی برای چیست؟ پاسخ به این سوال ساده به نظر می رسد: آنها برای جایگزینی یک فرد در فعالیت های تولیدی خود، یعنی انجام انواع مختلف عملیات تکنولوژیکی اساسی و کمکی مورد نیاز هستند. با این حال، همه چیز به این سادگی نیست.
به عنوان مثال، فرآیند تکنولوژیکی ماشینکاری در ساخت چکش را در نظر بگیرید. اصولا ربات های صنعتی مدرن به راحتی با استفاده از فایل می توانند این کار را انجام دهند. اما آیا این در تولید منطقی است؟ معلوم می شود که نه. از این گذشته ، ماشین های برش فلز با کنترل عددی (CNC) قبلاً ایجاد شده اند که در حالت خودکار ، بدون دخالت انسان در فرآیند پردازش ، می توانند این و سایر مشکلات بسیار پیچیده تر را حل کنند ، از جمله مواردی که شخص دیگر نمی تواند به صورت دستی و بسیار سریعتر و با کیفیت بالاتر مقابله کنید.
واضح است که هیچ رباتی نمی تواند با چنین ماشینی رقابت کند. اما این لازم نیست. ماشین‌های ماشینکاری CNC طوری طراحی شده‌اند که با حذف مواد اضافی از قطعه کار (Allowance)، بخشی از شکل و اندازه مورد نیاز را به دست آورند، یعنی فرآیند برش را خودکار کنند. یونیورسال هستند، یعنی می توانند قطعات بسیار متنوعی را پردازش کنند که از نظر شکل، اندازه، جنس و ... متفاوت است اما تا به حال مردم این قطعات را روی دستگاه نصب کرده و آنها را حذف کرده اند. در اینجا یک پارادوکس وجود دارد، به یک معنا. پیچیده ترین چیزی که صلاحیت کارگر پشت تراش یونیورسال را تعیین می کرد، یعنی فرآیند پردازش خود قطعه، با استفاده از تراش CNC خودکار بود، اما ساده ترین کار نصب قطعه در چاک دستگاه، که هر دانش آموزی انجام می دهد. می تواند به راحتی با ترنر کنار بیاید، امکان اتوماسیون وجود نداشت (البته ما در مورد خطوط اتوماتیک در تولید انبوه و در مقیاس بزرگ صحبت نمی کنیم، که همان قسمت را پردازش می کند؛ در آنجا این عملیات، به عنوان مثال، توسط اپراتورهای خودرو انجام می شود. ). و این ناشی از تنوع شکل ها، اندازه ها، مسیر حرکت قطعات است و البته نه تنها در مورد تجهیزات ماشینکاری اعمال می شود.
عملیات بارگیری و تخلیه تجهیزات تکنولوژیکی کمکی است. اما دامنه کاربرد ربات ها در تولید فقط به آنها محدود نمی شود.
به عنوان مثال، در طول فرآیند جوشکاری الکتریکی، لازم است که انتهای الکترود با سرعت معینی نسبت به محل اتصال قطعات در حال جوش حرکت کند. اگر مسیر حرکت ساده باشد، برای مثال مستقیم، آنگاه می توان این فرآیند را خودکار کرد. اما اغلب قطعاتی که در حال جوشکاری هستند شکل پیچیده ای دارند و بنابراین پیکربندی مفصلی پیچیده دارند، به همین دلیل است که چنین حجم زیادی از جوشکاری به صورت دستی انجام می شود. ربات ها با موفقیت در این فرآیندها جایگزین انسان می شوند.
همین امر را می توان در مورد رنگ آمیزی اسپری با استفاده از تفنگ های اسپری نیز گفت (روش های رنگ آمیزی دیگر، به ویژه غوطه وری وجود دارد، اما ما به آنها نمی پردازیم). قطعات ساده شکل مانند پانل ها با استفاده از نوار نقاله رنگ رنگ می شوند که در آن قطعات با سرعت ثابتی از تفنگ های اسپری عبور می کنند. برای قسمت هایی با اشکال پیچیده تر، این روش مناسب نیست، زیرا برای رنگ آمیزی یکنواخت لازم است که فاصله تفنگ اسپری تا سطح مورد رنگ آمیزی و سرعت حرکت ثابت باشد. خوب، اگر قطعه به شکل کابینت یا قاب باشد که باید از داخل نیز رنگ آمیزی شود، چطور؟ ربات ها می توانند این مشکلات را نیز با موفقیت حل کنند.
در این فرآیندهای فناورانه بارگیری قطعات، جوشکاری، رنگ آمیزی مشترک چیست که به ما امکان می دهد در مورد امکان و ضرورت استفاده از ربات ها برای انجام آنها صحبت کنیم؟ نکته کلی این است که در همه موارد لازم است اطمینان حاصل شود که قطعه نسبت به هر ابزار کاری در امتداد یک مسیر نسبتاً پیچیده حرکت می کند (در اصل، مهم نیست که آیا ربات قطعه را نسبت به تجهیزات حرکت می دهد، مانند هنگام بارگیری، یا سر جوش، مانند هنگام جوشکاری). پیچیدگی مسیری که یک ربات می تواند ارائه دهد با افزایش پیچیدگی سینماتیک محرک ها به دست می آید.
بنابراین، هدف ربات‌های صنعتی، جابه‌جایی بخشی در فضا، یا ابزار کاری (سر جوش، تفنگ پاشش) نسبت به قطعه، یا قطعات نسبت به یکدیگر (مثلاً در یک مجموعه) است. البته لازم است از رعایت برخی شرایط و رعایت رژیم های تکنولوژیکی اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، در هنگام مونتاژ، اغلب لازم است که به قطعات واسط نیرو وارد شود.
پیچیدگی عملیات فناوری از این نوع چیست و چرا فقط انسان می تواند آن را انجام دهد؟ دو دلیل عمده وجود دارد: اولی تنوع اشکال هندسی و اندازه قطعات و مسیرهایی که این قطعات باید در طول آن جابجا شوند و دلیل دوم که از دلیل اول ناشی می شود حجم زیاد اطلاعات، تنوع و پیچیدگی وظایف پردازش آن در طول عملیات.
حال اجازه دهید تعریف کنیم که ربات صنعتی چیست. طبق استاندارد ایالتی، ربات صنعتی "یک ماشین خودکار قابل برنامه ریزی مجدد است که در فرآیند تولید برای انجام عملکردهای موتوری مشابه عملکردهای انسانی هنگام جابجایی اقلام تولیدی و (یا) تجهیزات تکنولوژیکی استفاده می شود."
از آنجایی که ربات تعدادی از عملکردهای تولید انسان را بر عهده می گیرد، مقایسه عملکرد آنها جالب است، اما این نیاز به سیستمی از معیارها برای ارزیابی آنها دارد. در اینجا مشخصات فنی اصلی ربات وجود دارد که به شما امکان می دهد قضاوت کنید که چه کاری می تواند انجام دهد.
اولین چیزی که مورد توجه است این است که او چه وزنه هایی را می تواند بلند کند. ظرفیت بار نامی یک ربات صنعتی حداکثر جرم اشیاء صنعتی را که می تواند دستکاری کند، تعیین می کند و نه تنها باید قادر به درک و نگهداری باشد، بلکه مقادیر تعیین شده سایر مشخصات عملیاتی را نیز باید داشته باشد. ربات ها بر اساس ظرفیت بار خود به گروه هایی تقسیم می شوند: از فوق سبک، طراحی شده برای کار با قطعات با وزن حداکثر 1 کیلوگرم، تا فوق سنگین، بالابرنده اشیاء تولیدی با وزن بیش از 1000 کیلوگرم.
یکی دیگر از ویژگی های مهم، دقتی است که ربات می تواند یک قطعه یا ابزار را به یک موقعیت معین در فضا منتقل کند. این خطای موقعیت یابی بدنه کار دستکاری کننده نامیده می شود و انحراف موقعیت بدنه کار دستکاری کننده یک ربات صنعتی را از آنچه در هنگام برنامه ریزی آن مشخص شده است، مشخص می کند. خطای موقعیت یابی مجاز بستگی به عملیاتی دارد که ربات برای آن استفاده می شود. اگر او قسمتی را با تفنگ اسپری رنگ کرد، خطای موقعیت چند میلی متری عملاً تأثیری بر کیفیت محصول ندارد. اما در جوشکاری قوس الکتریکی با چنین خطایی ممکن است ربات حتی الکترود را به محل اتصال قطعات نرساند. در اینجا، خطای مکان یابی مجاز نباید از دهم میلی متر بیشتر شود. در مورد مونتاژ ساعت، به طور کلی دقت میکرونی مورد نیاز است.
یک ویژگی مهم، ویژگی های هندسی منطقه کار یک ربات صنعتی است. منطقه کار فضایی است که می توان قسمت کار دستکاری را در آن قرار داد. به عبارت دیگر، این مجموع تمام نقاطی است که عنصر کار را می توان به آنها منتقل کرد. بسته به طراحی ربات صنعتی، محل کار ممکن است شکل متفاوتی داشته باشد، به عنوان مثال یک مستطیل. منطقه کار با ابعاد خطی یا زاویه ای، سطح مقطع و حجم مشخص می شود.
اما مفهوم منطقه کاری به اندازه کافی توانایی های تکنولوژیکی یک ربات را مشخص نمی کند. به عنوان مثال، یک ربات مونتاژ از نوع Skilam دارای یک منطقه کاری است که در شکل 1 نشان داده شده است. 2. اما آیا او می تواند هر گونه عملیات مونتاژ را در محدوده کار انجام دهد؟ معلوم می شود که نه. "Skylam" قادر به انجام عملیات مونتاژ است که در آن حرکت کاری برای اجرای رابط فقط به صورت عمودی از بالا به پایین انجام می شود. اگر نیاز به حرکت در یک زاویه دارید، "Skilam" با این کار کنار نخواهد آمد. دست او به اندازه کافی انعطاف پذیر نیست، بنابراین نمی تواند قطعاتی را در فضا در طول یک مسیر دلخواه حرکت دهد. این قابلیت ها به تعداد درجات تحرک ربات صنعتی بستگی دارد. تعداد درجات تحرک به تعداد درجات آزادی زنجیره سینماتیکی دستکاری کننده اشاره دارد. در عمل، برابر است با تعداد جفت های سینماتیک، چرخشی و انتقالی. از درس هندسه تحلیلی مشخص می شود که برای انجام هر حرکتی در فضای سه بعدی، سه حرکت انتقالی و سه حرکت چرخشی کافی است. این تعداد درجات تحرک است که عمدتاً افزونگی سینماتیکی ربات و وسعت عملکرد آن را تعیین می کند.
برنج. 2. ربات مونتاژ تخصصی "Skilam" (ژاپن) (الف) و پیکربندی منطقه کاری آن (ب)
مفهوم فضای کاری، فضایی که محرک یک ربات صنعتی می تواند در آن قرار گیرد، با مفهوم منطقه کاری متفاوت است.
ربات های ثابت و متحرک وجود دارد. ربات های ثابت برای کار در یک موقعیت کاری طراحی شده اند. ربات های متحرک چندین موقعیت را انجام می دهند. به عنوان مثال، ربات‌های پورتال مانند M-33 (شکل 3)، که می‌توانند در امتداد یک ریل مونوریل حرکت کنند و چندین ماشین تراش را سرویس دهند، و همچنین ربات‌های حمل و نقلی که قطعات و قطعات را از انبار به ماشین‌ها و ماشین‌ها منتقل می‌کنند، می‌شوند. پشت، انتقال قطعات از ماشینی به ماشین دیگر.
هنگام صحبت در مورد ویژگی های عملکرد ربات های صنعتی، نمی توان از قابلیت اطمینان آنها غافل شد. متأسفانه، هرچه عملکرد گسترده تر باشد، به دلیل پیچیدگی بیشتر ربات، قابلیت اطمینان کمتری دارد. قابلیت اطمینان ربات ها با میانگین زمان بین خرابی ها ارزیابی می شود. بهبود قابلیت اطمینان ربات ها مهم است. به هر حال، خط تولید توسط چندین ربات (و گاهی اوقات چندین ده) سرویس می شود و اگر هر یک از آنها خراب شود، کل خط متوقف می شود.
علیرغم اینکه زمان بسیار کمی از ایجاد اولین ربات های صنعتی می گذرد، در حال حاضر سه نسل از آنها وجود دارد. نسل اول ربات های نرم افزاری، نسل دوم ربات های تطبیقی و نسل سوم ربات های به اصطلاح هوشمند هستند.
ربات های نسل های مختلف چگونه با هم تفاوت دارند؟ آنها از بسیاری جهات با هم تفاوت دارند، اما تفاوت اصلی آنها انعطاف پذیری، توانایی انطباق، تغییر رفتار در هنگام تغییر محیط تولید است. این انعطاف پذیری (البته در محدوده عملکرد بسته به سینماتیک ربات) عمدتاً با اطلاعات مربوط به محیط خارجی که ربات می تواند درک کند و توانایی پردازش آن توسط سیستم کنترل ربات تعیین می شود که اقدامات کنترلی را برای ربات ایجاد می کند. محرک ها
با این حال، نباید فکر کرد که یک نسل از ربات ها به طور مداوم جایگزین دیگری می شوند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که هنگام استفاده از ربات ها، باید به اصل حداقل افزونگی عملکردی پایبند بود، یعنی بسته به ماهیت وظیفه تکنولوژیکی که ربات باید انجام دهد، باید سطح افزونگی عملکردی آن را انتخاب کرد. بالاتر از آنچه برای یک کار خاص لازم است.
قبلاً گفتیم که تاریخ رباتیک "از ابتدا" شروع نشده است. پیشینیان ربات‌های صنعتی، دستکاری‌کننده‌های (اپراتورهای خودکار) بودند که گاهی اوقات ربات‌های نسل صفر نامیده می‌شوند و اکنون با موفقیت در خطوط خودکار استفاده می‌شوند. خطوط اتوماتیک در تولید انبوه و در مقیاس بزرگ برای تولید همان قطعه در مقادیر زیاد و در مدت زمان طولانی (چند سال) ایجاد می شود. اپراتورهای خودرو در یک چرخه با سایر تجهیزات تکنولوژیکی خط کار می کنند و عملیات کمکی بارگیری و تخلیه آن را انجام می دهند. از آنجایی که قطعه همیشه یکسان است، نیازی به بازسازی اپراتور خودکار نیست.
نسل اول روبات ها - نرم افزار - با این واقعیت متمایز می شوند که رفتار آنها می تواند در نتیجه تغییر برنامه تغییر کند. به عنوان مثال، رباتی را در نظر بگیرید که قطعات را در چاک یک ماشین تراش CNC از یک پالت بارگیری می کند (این وسیله ای برای حمل و نقل قطعات است که در آن به طور دقیق در لانه های مخصوص ذخیره می شوند). ربات قطعات کار را یکی یکی از پالت می گیرد و در چاک ماشین قرار می دهد و قطعات تمام شده را در شکاف های خالی قرار می دهد. پس از پردازش تمام قطعات در پالت، می توان یک پالت با سایر قطعات را ارسال کرد. سپس یک برنامه کنترلی باید وارد دستگاه CNC شود تا قطعه جدید پردازش شود. برنامه جدید در سیستم کنترل ربات نیز معرفی شده است. بنابراین، ربات برای بارگذاری قطعات دیگر مجدداً پیکربندی می شود، در حالی که در یک محیط کاملاً قطعی عمل می کند.
تمامی اطلاعات مربوط به تغییرات محیط تولید در طول برنامه ریزی وارد سیستم کنترلی ربات می شود. اطلاعات در مورد تغییرات در محیط دریافت شده در طول عملیات ربات بسیار ناچیز است. رباتی که به سنسور خاصی مجهز نیست، اگر در هیچ شکافی از پالت قسمتی وجود نداشته باشد، سعی می کند فضای خالی را «گرفته» و در چاک نصب کند. اگر ربات مجهز به حسگرهای لمسی باشد که می تواند نبود قطعه را تشخیص دهد، متوقف می شود و فردی را فرا می خواند که باید دلایل توقف را پیدا کند و آنها را برطرف کند. یک ربات نرم افزاری نمی تواند بدون کمک انسان خود را با یک برنامه جدید وفق دهد یا با تغییراتی که رخ داده است سازگار شود. اطلاعات مربوط به تغییرات برنامه ریزی نشده در محیط تولید که وارد سیستم کنترل ربات می شود می تواند تنها یک نوع واکنش ایجاد کند - توقف عملکرد آن و فراخوانی پرسنل خدمات. در عین حال، ربات‌های نرم‌افزاری به لطف توانایی خود در تطبیق سریع برای انجام وظایف جدید، کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف صنعت پیدا کرده‌اند و اکنون اکثر ربات‌های مورد استفاده در صنعت را تشکیل می‌دهند.
ربات های نسل دوم قادر به پاسخگویی به تغییرات محیط خارجی هستند. آنها سازگار نامیده می شوند. در اینجا منظور چه نوع تغییراتی در محیط خارجی است؟ از این گذشته ، به نظر می رسد که در تولید همه چیز را می توان به گونه ای سازماندهی کرد که یک ربات فقط نیاز به اجرای یک برنامه خاص داشته باشد و این کارکرد قابل اعتماد آن را تضمین می کند. بهرحال همیشه این امکان پذیر نیست.
به عنوان مثال، فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی را در نظر بگیرید. فرض کنید باید یک دیوار جانبی را به سقف کابین تراکتور بلاروس جوش دهید. قطعاتی که قرار است جوش داده شوند شکل پیچیده ای دارند و اتصالات دارای پیکربندی پیچیده ای هستند. روبات مجهز به سر جوش باید آن را در مسیر مناسبی حرکت دهد و این حرکت قابل برنامه ریزی است. وقتی عملیات جوشکاری توسط یک ربات نرم افزاری انجام می شود در عمل چه اتفاقی می افتد؟ به جای محصولات خوب، اغلب با محصولات معیوب مواجه می شویم. این به این دلیل است که قطعات، همانطور که قبلاً گفتیم، دارای شکل پیچیده، ابعاد قابل توجهی هستند و الزامات لازم برای دقت ساخت آنها زیاد نیست، زیرا انحرافات جزئی در ابعاد تأثیر قابل توجهی بر روی آنها ندارد. ویژگی های عملیاتی کابین؛ در حین حمل و نقل، قطعات ساخته شده از ورق فلز می توانند کمی تغییر شکل دهند، اما طول اتصال بسیار قابل توجه است. در نتیجه، ربات در برخی جاها به خوبی درز ایجاد می کند، در برخی دیگر تنها روی یکی از قطعات در حال جوشکاری قرار می گیرد و در برخی جاها حتی «هوا را می پزد».
یک ربات جوش تطبیقی که این عملیات را با استفاده از حسگرهایی که مجهز به آن است انجام می دهد، به طور مداوم موقعیت الکترود را نسبت به اتصال قطعات نظارت می کند. اطلاعات مربوط به جابجایی وارد سیستم کنترل ربات می شود، که آن را در زمان واقعی پردازش می کند، اقدامات کنترلی ایجاد می کند و آنها را به دستگاه های اجرایی ربات منتقل می کند که مسیر حرکت را اصلاح می کند.
بنابراین، ربات های تطبیقی دارای سیستم توسعه یافته ای برای درک اطلاعات در مورد محیط خارجی در حین کار خود هستند که ربات های نرم افزاری فاقد آن هستند. این اطلاعات نه تنها باید درک شوند، بلکه باید به اطلاعات کنترلی نیز تبدیل شوند، به همین دلیل است که روبات های تطبیقی دارای سیستم پردازش اطلاعات هستند. از آنجایی که رایانه یک ماشین جهانی برای پردازش اطلاعات است، سیستم های کنترلی برای روبات های تطبیقی بر اساس سیستم های محاسباتی نسبتاً قدرتمند مبتنی بر فناوری ریزپردازنده ایجاد می شوند. البته واکنش ربات به تغییرات محیط خارجی باید کاملا مشخص باشد. الگوریتم هایی برای پردازش اطلاعات در مورد تغییرات محیط خارجی به اقدامات کنترلی برنامه ریزی شده اند و بخش بسیار مهمی از نرم افزار را تشکیل می دهند. کمال نرم افزار یک ربات تطبیقی عمدتاً وسعت عملکرد و کارایی عملیاتی آن را تضمین می کند. ربات های نسل دوم در حال حاضر در صنعت استفاده می شوند، اما تعداد آنها هنوز نسبتا کم است.
ربات های نسل سوم باهوش هستند. آنها هنوز توسط صنعت تولید نمی شوند و در تولید استفاده نمی شوند. و حوزه کاربرد آنها ... تولید هنوز مشخص نیست دانشمندان در کشور ما و خارج از کشور در حال انجام تحقیقات فشرده نه چندان در جهت ایجاد ربات‌های هوشمند هستند، بلکه در تلاش هستند تا کار ساده‌تر ایجاد برخی از عناصر "هوش مصنوعی" را حل کنند. ربات های هوشمند چه تفاوتی با بقیه دارند؟ آنها به عنوان ربات های نسل سوم، طبیعتاً دارای همان توانایی های ربات های نسل اول (نرم افزار) و نسل دوم (تطبیقی) هستند. روبات‌های هوشمند، مانند ربات‌های نرم‌افزاری، قادر به انجام فعالیت‌های هدفمند هستند و می‌توانند دنباله‌ای از اقدامات را که دقیقاً توسط برنامه مشخص شده است، انجام دهند. مانند ربات‌های تطبیقی، آنها می‌توانند اطلاعات مربوط به محیط خارجی را درک کرده، آنها را پردازش کنند و رفتار خود را مطابق با تغییرات محیط خارجی تغییر دهند. تفاوت اصلی ربات های هوشمند این است که می توانند فعالیت های خود را برنامه ریزی کنند. کافی است برای یک ربات نسل سوم تعیین تکلیف کنید: به وضوح یک هدف را تدوین کنید، معیارهایی را که با آن باید راه های رسیدن به هدف را ارزیابی کند، محدودیت هایی را تعیین کنید که در آن می تواند عمل کند، و خودش می تواند روش ها، راه های زیادی را توسعه دهد. با حل تکلیف، آنها را از دیدگاه بر اساس معیارهای داده شده ارزیابی کنید، در شرایط خاص بهترین مسیر را انتخاب کنید و مشکل را حل کنید. بنابراین، اصلی‌ترین چیزی که ربات‌های نسل‌های مختلف را متمایز می‌کند، حجم و پیچیدگی وظایف پردازش اطلاعات است که در طول عملیات آنها ایجاد می‌شود.
استفاده از ربات های صنعتی مدرن باعث افزایش بهره وری تجهیزات و خروجی محصول، بهبود کیفیت محصول، جایگزینی انسان در کارهای یکنواخت و سنگین می شود و به صرفه جویی در مواد و انرژی کمک می کند. علاوه بر این، آنها به اندازه کافی انعطاف پذیر هستند تا در تولیدات با حجم متوسط و کوچک مورد استفاده قرار گیرند، مناطقی که ابزارهای اتوماسیون سنتی در آنها قابل استفاده نیستند. محصولات در مقیاس کوچک بازار بزرگی دارند. تحقیقات نشان می دهد که اکثریت قریب به اتفاق قطعات خریداری شده، حتی توسط ارتش، در مقادیر کمتر از 100 قطعه تولید شده است، و در بریتانیا تخمین زده می شود که تقریباً 75٪ از کل قطعات فلزی در مقادیر کمتر از 50 قطعه تولید شده است. ربات‌ها هنوز بسیاری از مهم‌ترین ویژگی‌های ذاتی انسان را ندارند، به‌عنوان مثال، قادر به پاسخگویی هوشمندانه به موقعیت‌های پیش‌بینی‌نشده و تغییرات در محیط کار، خودآموزی بر اساس تجربه‌ی خود و استفاده از هماهنگی خوب در محیط کار نیستند. سیستم دست و چشم ربات های گریپر یا مشابه برای عملیات جابجایی مانند سوراخ کردن، ریخته گری، تمیز کردن شمش، آهنگری، عملیات حرارتی، ریخته گری دقیق، جابجایی ماشین، شکل دهی، بسته بندی، جابجایی قطعات و انبارداری استفاده می شوند. به جای گیره ها، بازوهای رباتیک می توانند به ابزارهای مختلفی برای انجام کارهای مختلف از رنگ آمیزی اسپری، اعمال پوشش های چسب و عایق گرفته تا سوراخ کاری، فروکش کردن، سفت کردن مهره ها، سنگ زنی و سندبلاست مجهز شوند. علاوه بر این، ربات ها را می توان برای جوشکاری نقطه ای و قوس الکتریکی، عملیات حرارتی و برش با شعله یا لیزر و تمیز کردن با جت آب استفاده کرد. لازم به ذکر است که توهمات اولیه در مورد امکان ایجاد یک ربات جهانی که قادر به انجام تقریباً هر کار - از مونتاژ تا جوشکاری نقطه ای - باشد، اکنون تا حد زیادی از بین رفته است. ربات ها در حال حاضر تخصصی می شوند، به ربات های نقاشی، ربات های جوشکاری، ربات های مونتاژ و غیره تبدیل می شوند.
در نهایت، در مورد جایگزینی بالقوه کارگران فولادی، باید به خاطر داشت که یک ربات تنها می تواند جایگزین کسی شود که "مانند یک ربات کار می کند". با این حال، زمانی دور نیست که ربات‌ها نه تنها در مشاغل خسته‌کننده، تکراری یا سخت، بلکه در مشاغلی که قبلاً تصور می‌شد نیاز به مهارت کسب شده از طریق تجربه دارند، جایگزین انسان‌ها شوند. بنابراین قابل درک است که بسیاری از مردم به دلیل افزایش احتمالی بیکاری نگران گسترش روبات ها هستند.
با ظهور دستگاه‌های رباتیک پیچیده، دیگر نمی‌توان گفت که ربات‌ها به سادگی جایگزین افراد در مشاغل غیرجذاب می‌شوند، اما اگر بشریت از ترس بیکاری، به کار در مشاغل خسته‌کننده و یکنواخت ادامه دهد، با انحطاط مواجه می‌شود.
کلمه ربات از کلمه چکی "robota" گرفته شده است که به معنای "کار سخت" یا "کار" است. امروزه ما از کلمه "ربات" به معنای هر ماشین مصنوعی استفاده می کنیم که می تواند کار یا سایر اعمالی را که به طور معمول توسط انسان انجام می شود، به صورت خودکار یا با کنترل از راه دور انجام دهد.
ربات ها چه کار می کنند؟
تصور کنید کار شما سفت کردن یک پیچ روی توستر باشد. و شما آن را بارها و بارها، روز از نو، برای هفته ها، ماه ها یا سال ها انجام می دهید. این نوع کار برای ربات ها بهتر از انسان ها مناسب است. امروزه بیشتر ربات ها برای انجام کارهای تکراری یا کارهایی که برای انسان بسیار خطرناک تلقی می شوند، استفاده می شوند. به عنوان مثال، این ربات برای خنثی کردن بمب ها ایده آل است. ربات ها همچنین در کارخانه ها برای ساخت وسایلی مانند ماشین، آب نبات و لوازم الکترونیکی استفاده می شوند. ربات ها در حال حاضر در پزشکی، در فناوری نظامی، برای تشخیص اجسام زیر آب، یا برای کاوش در سیارات دیگر و غیره استفاده می شوند. فناوری رباتیک به افرادی که دست یا پاهای خود را از دست داده اند کمک کرده است. ربات ها کمک های بسیار خوبی برای تمام بشریت هستند.
چرا از ربات ها استفاده کنیم؟
دلیل استفاده از ربات ها کاملاً ساده و واضح است. واقعیت این است که استفاده از ربات ها اغلب ارزان تر از مردم است. تجهیز محل کار برای روبات ها آسان تر است و گاهی اوقات معرفی ربات ها تنها راه ممکن برای حل مشکلات خاص است. ربات‌ها می‌توانند داخل مخازن سوخت، آتشفشان‌ها، سفر در سطح مریخ یا سایر مکان‌های بسیار خطرناک برای انسان را کاوش کنند. ربات ها می توانند همین کار را بارها و بارها بدون خسته شدن انجام دهند. آنها می توانند دیوارها را سوراخ کنند، لوله ها را جوش دهند، ماشین ها را رنگ کنند و مواد سمی را مدیریت کنند. و در برخی شرایط، ربات ها بسیار دقیق تر هستند و می توانند هزینه های تولید را به دلیل خطای انسانی کاهش دهند. ربات ها هرگز مریض نمی شوند، نیازی به خواب ندارند، به غذا نیاز ندارند، بدون روز مرخصی می گذرند و از همه بهتر، هرگز شکایت نمی کنند!
ربات ها از چه ساخته شده اند؟
ربات ها را می توان از مواد مختلفی ساخت: فلز، پلاستیک و موارد دیگر. اکثر ربات ها از 3 قسمت اصلی تشکیل شده اند:
- کنترل کننده یا "مغز" یک ربات که توسط یک برنامه کامپیوتری اجرا می شود. الگوریتم هایی که ربات با آنها دستکاری های مختلفی را انجام می دهد در اینجا ذخیره می شود.
- قطعات مکانیکی: موتورها، پیستون‌ها، مکانیزم‌های گرفتن، چرخ‌ها و چرخ‌دنده‌ها که به لطف آنها ربات قادر به حرکت، حرکت اجسام، چرخش و غیره است.
- حسگرها اطلاعات دریافتی را به فرم مناسبی برای انتقال بیشتر تبدیل می کنند. حسگرها به ربات اجازه می دهند تا در زمین حرکت کند، اندازه، شکل، فاصله بین اشیاء، جهت و سایر ویژگی ها و خواص مواد را تعیین کند. ربات ها اغلب مجهز به حسگرهای فشار هستند که می توانند میزان فشار مورد نیاز برای گرفتن یک جسم را بدون آسیب رساندن به آن تعیین کنند.
هوش مصنوعی
هوش مصنوعی در ابتدا با هدف بازآفرینی ذهن انسان توسعه یافت، اما در حال حاضر تحقیقات زیادی بر روی به اصطلاح متمرکز شده است. اصول هوش ازدحام را می توان به عنوان مثال در ایجاد نانوروبات استفاده کرد.
هوش مصنوعی در ابتدا با هدف بازآفرینی ذهن انسان ایجاد شد، اما در حال حاضر حجم زیادی از تحقیقات بر روی به اصطلاح هوش ازدحامی متمرکز شده است - نوع خاصی از هوش که خود را در فعالیت مشترک حشرات یا در عملکرد حشرات نشان می دهد. تعداد زیادی مکانیسم رباتیک ساده اصول هوش ازدحام را می توان به عنوان مثال در ایجاد نانوروبات استفاده کرد.
محدودیت های ربات
متأسفانه ربات ها نمی توانند مانند فیلم ها فکر کنند یا تصمیم بگیرند. ربات ها ماشین هایی با حرکات برنامه ریزی شده هستند که به آنها اجازه می دهد در جهات خاصی در یک توالی مشخص از اقدامات حرکت کنند. هوش مصنوعی به روبات ها اجازه می دهد تا اطلاعات دریافتی را پردازش کرده و حتی یاد بگیرند. اما آنها هنوز محدودیت های قابل توجهی دارند، زیرا آنها قادر به درک انواع خاصی از اطلاعات هستند و تنها مجموعه محدودی از عملکردهای ذاتی در آنها را هنگام ایجاد انجام می دهند.
چه چیزی را با مفهوم روباتیک مرتبط می دانید؟ موافقم، تخیل چیزی انسان‌نما را با دست‌ها و پاهای مکانیکی یا عنکبوتی به تصویر می‌کشد، و همچنین سگ روبات معروف همیشه ظاهر می‌شود. در یک کلام، بسیاری از مردم تصور نسبتاً محدود و یک طرفه ای از ربات ها دارند.
در واقع، در دنیای مدرن، روبات‌ها بسیار مورد تقاضا هستند. آنها در زمینه های کاملاً متفاوتی از زندگی استفاده می شوند که بسیاری ممکن است حتی در مورد آنها ندانند.
دارو
ربات‌ها به شگفت‌انگیزترین راه، سرنوشت انسان‌ها و حتی گاهی جان انسان‌ها را نجات می‌دهند. شاید متوجه نباشید، اما اندام های مصنوعی مدرن مستقیماً با رباتیک مرتبط هستند. دست های مصنوعی ثابت متعلق به گذشته های دور است؛ پروتزهای امروزی می توانند انگشتان را حرکت دهند. کنترل آنها مستقیماً با تکانه های الکتریکی منتقل شده توسط بدن مرتبط است.
با این حال، اندام مصنوعی تنها شایستگی روبات ها در پزشکی نیست. پیشرفته ترین نمونه ها قادر به انجام عملیات با تکنولوژی بالا هستند!
فضا
احتمالاً هیچ کس شک نخواهد کرد که به نظر می رسد فضا برای زندگی روبات ها در نظر گرفته شده است. در واقع، اگر به تاریخچه اکتشافات فضایی نگاه کنید، می بینید که بیشتر اکتشافات فضایی بر دوش روبات ها افتاده است. لونوخود، مریخ نورد و روبات آواتار معروف ترین ربات های فضایی هستند. در واقع، انواع بسیار زیادی از آنها وجود دارد، همه آنها برای کار در شرایط فضایی و انجام اقداماتی طراحی شده اند که برای یک فرد غیرممکن یا بسیار خطرناک است.
سیستم های امنیتی
سیستم های رباتیک در زمینه امنیتی عملکرد خوبی دارند. این ربات ها اولین ربات هایی هستند که موقعیت های خطرناک آتش سوزی را تشخیص داده و با موفقیت از آنها جلوگیری می کنند.
تمرینات نظامی مدرن به لطف روبات هایی که از دشمن تقلید می کنند تا حد امکان به واقعیت نزدیک است. ربات های تمرینات نظامی طراحی شیکی ندارند، اما انگیزه ها و عادات انسان را به خوبی تقلید می کنند.
همچنین ربات ها قادر به نظارت طولانی مدت بر اشیایی هستند که باعث ایجاد شک در سازمان های مجری قانون می شود.
تولید و زندگی
تصور کارخانه های مدرن بدون فناوری رباتیک غیرممکن است. ربات ها عملیات های مختلفی را انجام می دهند. اصولاً اینها اقداماتی هستند که نیاز به تکرار مکرر و دقت بالایی دارند. اغلب، استفاده از روبات ها کل صنایع را نجات می دهد. از این گذشته، استفاده از آنها می تواند به طور قابل توجهی بهره وری نیروی کار را افزایش دهد، در حالی که منابع انسانی را برای حل وظایف مهم تر آزاد می کند.
ربات ها در زندگی روزمره نیز کاملا کاربردی هستند. معروف ترین آنها ربات جاروبرقی و چمن زنی است. شما همچنین می توانید ربات هایی را پیدا کنید که به طور ویژه برای انجام کارهای پیچیده تر روزمره طراحی شده اند.
سرگرمی
و البته، هیچ‌کس ربات‌هایی را که برای شاد کردن مردم طراحی شده‌اند و با مهارت‌هایشان سرگرم می‌کنند، لغو نکرده است. در بیشتر موارد، چنین روبات‌هایی نمایانگر دنیای اسباب‌بازی‌های کودکان هستند: انواع حیوانات آوازخوان و رقصنده، اسباب‌بازی‌های تعاملی، ماشین‌های رادیویی و هلیکوپتر. با این حال، ربات های سرگرم کننده بزرگسالان، به جز در اندازه، با کودکان تفاوت دارند.
شگفت‌انگیزترین ربات‌های روی کره زمین این هفته در مرکز پایتخت در مجمع بین‌المللی "ربات‌های موبایل 2010" که با حمایت وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه برگزار شد، گرد هم آمدند. به عنوان بخشی از انجمن در کاخ ورزش، کشتی گیران ربات سومو به رقابت می پردازند، ماشین های هوشمندی که از موانع دوری می کنند، دروگرها و زباله جمع کن ها توانایی های خود را نشان می دهند.
چندین قرن از زمان اولین مخترع ربات، لئوناردو داوینچی می گذرد و امروزه ماشین های خودکار نه تنها می توانند بازوهای خود را حرکت دهند و سر خود را بچرخانند، بلکه احساسات خود را ابراز کرده و از همه شگفت انگیزتر، تصمیم گیری می کنند. بسیاری از آنها آنقدر در کار خود موفق هستند که به راحتی می توانند جای یک نفر را بگیرند.
فضانورد
در سپتامبر 2010، اولین ربات، به نام Robonaut II، وظایف خود را در شاتل دیسکاوری آغاز خواهد کرد. ویژگی منحصر به فرد این دستگاه این است که با زبردست و چابک بودن می تواند باری با وزن بیش از 9 کیلوگرم را به راحتی بلند کند. به گزارش gzt.ru، برخلاف یک فرد، او نیازی به لباس فضایی ندارد، به این معنی که Robonaut می تواند بسیاری از کارهای مردم را انجام دهد، اما در خلاء و بدون حفاظت خاص.
خانم خانه دار
یکی از محبوب ترین زمینه ها در رباتیک ایجاد دستیارهای خانگی است. به طور کلی ربات ماشینی است با رفتار انسان نما. این کلمه برای اولین بار در نمایشنامه "R.U.R" توسط نویسنده چک کارل کاپک ظاهر شد؛ این اصطلاح خود از روبات چک - کار اجباری گرفته شده است. معلوم می شود که خدمت به مردم وظیفه اصلی آنهاست. zhelezyaka.com می نویسد: بنابراین Mahru-Z کره ای می تواند خانه را تمیز کند، ماشین لباسشویی را بار کند، غذا را در مایکروویو گرم کند و به صاحبش بیاورد.
بازیکن شطرنج
سال گذشته دانشمندان روسی یک ربات شطرنج باز ساختند. او با استفاده از یک کاوشگر مکانیکی سه انگشتی، مهره ها را به طور مستقل روی صفحه شطرنج الکتریکی حرکت می دهد. توسعه دهنده Konstantin Kosteniuk گفت که این ربات قبلاً چندین استاد بزرگ معروف را شکست داده است، اما به نظر او نیاز به بهبود دارد؛ به عنوان مثال، باید صحبت کند و ظرف ها را بشوید. در حال حاضر، این دستگاه تنها می تواند به طور همزمان با سه حریف و بی پایان با خودش بازی کند.
چمدان ربات
مخترعان روسی می گویند که یک چمدان رباتیک سال آینده به فروش می رسد. خود دستگاه از مالک یا بهتر است بگوییم صاحب کارت بیکن پیروی می کند. بر موانع غلبه می کند و ویژگی های منظره را در نظر می گیرد، به عنوان مثال، می داند چگونه جلوی پله ها توقف کند و در هواپیمای شیبدار سرعت خود را کاهش می دهد. robotronic.ru می نویسد: شارژ باتری 2 ساعت طول می کشد، از مواد مقاوم در برابر ضربه و ضد آب ساخته شده است.
کودک
مخترعان ژاپنی قبل از تصمیم گیری برای پدر و مادر شدن، داشتن یک ربات شبیه ساز کودک را توصیه می کنند. این Yotaro نام دارد و قادر است تمام مشکلاتی را که در انتظار والدین جوان است، ارائه دهد. او می تواند احساسات را بیان کند، به ویژه، او می تواند با آب گریه کند.
پرستار
البته، مکانیسم ها در درجه اول برای آسان کردن زندگی برای انسان طراحی شده اند. دانشمندان به طور مداوم در حال ساخت میکروربات های پزشکی هستند که می توانند به بدن انسان، بازوهای مکانیزه و غیره نفوذ کنند. به عنوان مثال، دانشمندان آمریکایی نمونه اولیه ویلچری را ساخته اند که می تواند به طور مستقل حرکت کند. آشکارسازهای لیزری ویژگی‌های منظره را ارزیابی کرده و یک مسیر را ترسیم می‌کنند. در ژاپن، پرستاران و برادران مکانیزه در حال حاضر در بیمارستان ها کار می کنند و در آینده نیز می توانند بیماران را در آغوش خود حمل کنند. دستگاهی با وزن تا 180 کیلوگرم با "بازو" پوشیده شده با مواد نرم، بیمار را می گیرد و با هدایت داده های دریافتی از حسگرها، بیمار را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کند. ربات به صدا پاسخ می دهد و چهره ها را تشخیص می دهد.
صبور
ربات ها همچنین می توانند شبیه ساز باشند. مثلا دندانپزشکی. از نظر بیرونی، مدل هاناکو شبیه یک فرد به نظر می رسد، در حالی که پزشکان تازه کار در حال "ترمیم" دندان های او هستند، او می تواند تظاهر به درد کند، چشمانش را بچرخاند و آب دهانش را بیازارد. علاوه بر این هاناکو می گوید «درد دارم» و چند عبارت استاندارد دیگر.
سفارش دهنده های دریایی
ربات های کوچک مستقل AUE (کاوشگران زیر آب خودگردان) به کمک بوم شناسان و اقیانوس شناسان می آیند. آنها می توانند در "گله" (5-6 وسیله نقلیه به اندازه فوتبال و 20 وسیله کوچکتر)، گشت زنی در اعماق دریا و جمع آوری اطلاعات در مورد شرایط آب، جریان، فشار، سطح آلودگی و غیره کار کنند.
مدل مد
مدل ربات توسط متخصصان ژاپنی ساخته شده است. این دختر مکانیکی که بدنش شامل 30 موتور است، می تواند به زیبایی در گذرگاه حرکت کند، ژست های مختلفی بگیرد و احساسات مختلف را ابراز کند. pinktentacle.com می نویسد مدل HRP-4C 158 سانتی متر قد و 43 کیلوگرم وزن دارد.
معلم
طبق فیلم‌های آینده‌نگر، در آینده روبات‌ها به صورت برابر با مردم در همه زمینه‌های فعالیت کار خواهند کرد. به این ترتیب، چند سال پیش یک معلم روباتی در یک مدرسه ژاپنی با موفقیت آزمایش شد. او به زبان های مختلف صحبت می کند، می تواند یک تماس تلفنی ترتیب دهد، وظایف بدهد و احساسات را بیان کند.
معتاد
دانشمندان به ربات ها یاد می دهند که بوها را تشخیص دهند. به عنوان مثال، سنسور مدل Ubiko بوی دود و خاکستر را تشخیص می‌دهد، سپس دستگاه سیگنالی را به کنسول امنیتی ارسال می‌کند که در حال حاضر اقداماتی را برای از بین بردن آتش انجام می‌دهد. دستگاه دیگری از طیف سنج مادون قرمز برای تعیین ترکیب شیمیایی محصول، تازگی و ترکیب آن استفاده می کند.
کارگر آشپزخانه
اولین روبات آشپز در سال 2006 در چین طراحی شد. مدل AIC-AI انواع غذاها البته غذاهای چینی را آماده می کرد. او می تواند سرخ کند، بخار پز کند، بجوشاند، بجوشاند، بپزد و غیره. و Robo Waiter 1 در یک رستوران هنگ کنگ کار می کرد. ربات بین میزها رفت و آمد می کرد، سفارش می گرفت و البته درآمد اضافی برای مؤسسه به ارمغان می آورد.
Emorobot
با توسعه روباتیک، مدل ها بیشتر و بیشتر احساسی می شوند. روبات های انسان نما روز به روز بیشتر شبیه انسان می شوند. آنها نه تنها می توانند عملکردهای خاصی را انجام دهند، بلکه تحسین، تعجب، اندوه، ضدیت، شادی و غیره را نیز بیان می کنند. با استفاده از دوربین برای تشخیص تغییرات در چهره انسان، ربات به آنها واکنش نشان می دهد. در آینده قرار است از او به عنوان پرستار استفاده شود.
کوچکترین
کوچکترین ربات در سال 1992 در ژاپن مونتاژ شد. طول مکانیزم فقط 1 سانتی متر بود و کوچکترین ربات انسان نما مدل BeRobot با ارتفاع کمی بیش از 15 سانتی متر است که می تواند راه برود، برقصد، تمرینات فشاری انجام دهد و تکنیک های ساده کشتی تای چی شرقی را بلد است. مکانیزم را می توان با صدا یا کنترل از راه دور کنترل کرد.
ماهی
یک ربات ماهی ژاپنی می تواند موجودات دریایی را بدون توجه آنها زیر نظر بگیرد. در زیر پوسته سیلیکونی، که شبیه یک قیچی قرمز است، سیستمی از بالاست ها مشابه آنچه در زیردریایی ها برای سطح یابی و غواصی استفاده می شود، پنهان شده است. دستگاه با حرکات قسمت دم فعال می شود.
سوسک ها
و روبات های سوسک می توانند جمعیت حشرات مضر را از بین ببرند. دانشمندان در فرانسه، بلژیک و سوئیس مدلی ساخته اند که شبیه سوسک است، روی چرخ ها حرکت می کند و مجهز به دوربین و حسگرهای مادون قرمز است. در آینده، مخترعان قصد دارند مدل های جدی تری ایجاد کنند، به عنوان مثال، برای مدیریت گله گوسفند.
دستیار
شرکت فرانسوی Robosoft اخیراً دستگاهی به نام Kompai را معرفی کرده است که برای کمک به سالمندان و افراد دارای معلولیت طراحی شده است. کامپای نه تنها حرف می زند و می فهمد، بلکه کارهای مختلفی را در خانه انجام می دهد. علاوه بر این، با استفاده از دوربین تعبیه شده در ربات، می توانید با دوستان و آشنایان در اینترنت ارتباط برقرار کنید.
نوازندگان
خلاقیت نیز در انحصار انسان باقی مانده است. روبات های مدرن می توانند آلات موسیقی بنوازند و نقاشی بکشند. به گزارش دیلی میل، مدل WF-4RIV که توسط متخصصان دانشگاه Wassed اختراع شده است، فلوت را استادانه می نوازد، در حالی که به مخاطبان و نوازندگان ارکستر گوش می دهد. ربات Haile مانند یک درامر زنده با صدای ملودی سازگار می شود و خود را بداهه می پردازد. و یک دست چهار انگشتی که در هاربین ایجاد شده است، یک ارگ الکترونیکی می نوازد.
هنرمند
سالوادور دابات سوئیسی با سبیل و کلاه رباتی است که پرتره می کشد. ابتدا از چهره عکس می گیرد و سپس از الگوریتم خاصی برای ایجاد یک نقاشی استفاده می کند. در عین حال، او می تواند "ارتباط" کند.
عاشق آبجو
membrana.ru می نویسد، مخترعان اتریشی در سال 2004 یک ربات الکلی ایجاد کردند. بار بات در یک بار نشسته و به دنبال "قربانی" می گردد. او با نگاهی کنجکاو شروع به درخواست یک سکه می کند و با جمع آوری مقدار لازم شروع به چرخیدن به دور محور خود می کند و می گوید: "یک آبجو، لطفا." ساقی یک قوطی آبجو در "دست" خود می گذارد. بار بات تشکر می‌کند: «خیلی متشکرم» و به آرامی نوشیدنی را در «دهان» خود می‌ریزد که شبیه صدف است. سپس قوطی را روی زمین پرتاب می کند و روند دوباره شروع می شود.
این مطالب توسط ویراستاران آنلاین www.rian.ru بر اساس اطلاعات RIA Novosti و منابع باز تهیه شده است.
