اطلاعات عمومی

رباتیک، علم مطالعه فن آوری مرتبط با طراحی، ساخت و اصول کلی و کاربرد رباتهاست،رباتیک علم و فن آوری ماشین هایی قابل برنامه ریزی، با کاربردهای عمومی می باشد.

برخلاف تصور افسانه ای عمومی از رباتها،  به عنوان ماشین های سیار انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاههای رباتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابل انعطاف، ولی محدودی را انجام می دهند چنین دستگاهی حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردهای و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، می باشد. علاوه براین، ممکن است حسگرها و تجهیزات جانبی یا ابزاری که قابلیت فرمان داشته باشد کار کنند.

بعضی از رباتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می دهند، که همانند سایر سیستم های پیچیده که بطور همزمان چند کار انجام می دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کار خود استفاده می کنند. حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوری که بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربات دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد.، که عیوب کالاهای ساخته شده را تشخیص دهد. بعضی از رباتهای مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونیکی، پس از مکان یابی دیداری و زدن علامتهای تثبیت مکان بر روی برد، می توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند. ساده ترین شکل رباتهای سیار،ربات هایی هستند که برای رساندن نامه در ساختمانهای اداری یا جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسیر یک کابل قرار گرفته در زیر خاک یا یک مسیر رنگ شده مورد استفاده قرار می گیرند. رباتهای بسیار پیچیده تر در ردیابی محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می شوند.

رباتها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند بسته به نوع برنامه ای که شما به آنها می دهید کارها وحرکات مختلفی را انجام می دهند همانطور که پیش تر هم توضیح داده شده بود رشته دانشگاهی نیز تحت عنوان رباتیک وجود دارد که به مسایلی از قبیل سنسورها، مدارات ، فیدبکها، پردازش اطلاعات و بست و توسعه رباتها می پردازد روباتها انواع مختلفی دارند شاید جتلب باشد بدانید که آنها بسیار متنوع تر از آنند که در تصور عموم می گنجد همچون روباتهای شمشیر باز، دنبال کننده خط، کشتی گیر، فوتبالیست و روباتهای خیلی ریز تحت عنوان میکرو رباتها، رباتهای پرنده و غیره نیز وجود دارند.

رباتها برای انجام کارهای سخت و دشواری که بعضی مواقع انسانها از انجام آنها عاجز هستند و یا انجام آنها برای انسان خطرناک است مثل رباتهایی که در نیروگاهای هسته ای وجود دارند استفاده می شوند.

کاری که رباتها انجام می دهند، توسط میکرو پروسسرها(microprocessors) و میکروکنترلرها(microcontroller) کنترل می شود با تسلط در برنامه نویسی این دو می توانید دقیقا همان کاری را که انتظار دارید برای ربات برنامه ریزی کنید و آن را انجام دهد.

رباتهایی شبیه انسان (human robotic) نیز ساخته شده اند، آنها قادرند اعمالی شبیه انسان را انجام دهند، حتی بعضی از آنها همانند انسان دارای احساسات نیز هستند بعضی از آنها شکلهای خیلی ساده ای دارند آنها دارای چرخ یا بازویی هستند که توسط میکرو کنترلرها یا میکرو پرسسرها کنترل می شوند در واقع میکروکنترلر یا میکرو پروسسر به مانند مغز انسان در ربات کار می کند برخی از رباتها مانند انسانها و جانوران خون گرم در برخورد و رویارویی با حوادث و مسایل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان می دهند یک نمونه از این رباتها،  ربات مامور است.

برخی رباتها نیز یکسری کارها را به صورت تکراری با سرعت و دقت بالا انجام می دهند مثل ربات هایی که در کارخانه های خودرو سازی استفاده می شوند این گونه ربات کارهایی از قبیل جوش دادن بدنه ماشین ، رنگ کردن ماشین را با دقتی بالاتر از انسان بدون خستگی و وقفه انجام می دهند.

محققان تا به حال در چـنـدین گـروه پژوهـشی برای ساخت حشـرات كـوچك رباتیـك كه طـول، عـرض و ارتـفاع آنها كمتر از ۱۵ سانـتی متر باشد، تلاش های زیادی کرده ان د و میلیون ها دلار صرف این پروژه نموده اند؛ چـرا كه استـفاده از این حشرات ساخته دسـت انسان، بهترین راه برای حفاظت سربازان از خطرهای موجود در عملیات شناسایی دشمن است.

این ربات های پرنده كوچك، در اصل كوچك ترین هواپیمای جاسوسی بدون سرنشین در جهان است. نوعی از این ربات های پرنده كوچك به تقلید از حركات پرواز و نحوه بال زدن حشرات مشخصی در حال طراحی هستند. از جمله این حشرات می توان به مگس و زنبورعسل اشاره كرد زیرا پرواز مگس نكات بی شماری از هوانوردی را به بشر می آموزد كه همه آنها با بررسی بال های ثابت هواپیما قابل دریافت نیست. چرا كه اصول و قواعد پرواز حشرات و بال های متحرك آنها با اصول و قواعد پرواز با بال های ثابت هواپیما تفاوت دارد.

«مایكل دیكینسون» یكی از محققان دانشگاه بركلی در این مورد می گوید: اگر تئوری بال های ثابت را در مورد بال های حشرات به كار ببریم می توان نشان داد كه پرواز حشرات غیرممكن خواهد بود، پس حتماً باید از تئوری بال های متحرك در مورد پرواز این حشرات رباتیك استفاده كرد. وی یكی از اعضای پروژه حشرات پرنده میكرومكانیكی یا MFI است. وظیفه او و همكارانش در این پروژه ساخت ربات های كوچك پرنده ای است كه از اصول پروازی حشرات در طراحی آنها استفاده شده است. حشره رباتیكی كه اعضای پروژه تحقیقاتی MFI پیشنهاد ساخت آن را داده، تنها ۱۰ تا ۲۵ میلی متر عرض خواهد داشت كه از حد و اندازه مشخص شده توسط آژانس تحقیقاتی نیز كوچك تر است و از بال های ثابت در آن اثری نخواهد بود. همان طور كه می دانید هواپیما نیروی لازم برای برخاستن از زمین را به دلیل وجود جریان هوای سریع تر در بالای بال ها نسبت به قسمت پایین بال ها تولید می كند كه این سیستم ثابت آیرودینامیك دائمی هواپیما نام دارد. ولی كاملاً مشخص است كه مگس ها و یا زنبورهای عسل از این قاعده در پرواز خود استفاده نمی كنند؛ چرا كه بال های آنها همیشه در حال حركت است. به گفته «جین وانگ» فیزیكدان كالج مهندسی دانشگاه كورتل برخلاف پرواز هواپیماها با بال ثابت، حشرات در میان انبوهی از حلقه های جریان هوا كه با حركت دادن بال هایشان به وجود آمده اند، پرواز می كنند. جریان هوای موجود در این حلقه ها، در جهت مخالف جریان هوای اصلی حركت می كند و در واقع همین حلقه ها هستند كه حشرات را بالا نگه می دارند. همچنین به اعتقاد آقای «دیكینسون» پی بردن به مكانیسم پرواز حشرات و بهره گیری از آن در ساخت حشرات رباتیك بسیار مفید خواهد بود ولی بر پایه اصول و قواعد كنونی امكان پذیر نیست. در حال حاضر دو پروژه بزرگ در مورد حشرات رباتیك یا هواپیماهای جاسوسی بدون سرنشین در حال انجام است كه در آنها از اصول پرواز حشرات الهام گرفته اند. یكی از این پروژه ها، پروژه «مایكل دیكینسون» است و دیگری را «رابرت میشلسن» سرپرستی می كند. درحالی كه «دیكینسون» در حال ساخت حشرات میكرومكانیكی در دانشگاه كالیفرنیا است، یك مهندس دیگر به نام «میشلسن» در موسسه فناوری «جورجیا» در حال كار بر روی حشره الكترومكانیكی است. محققان برای ساخت این تكنولوژی جدید آزمایش های فراوانی را برای شناخت نحوه پرواز مگسی انجام داده اند. یكی از این آزمایش ها ساخت یك جفت بال رباتیك ۲۵ سانتی متری به نام «روبوفلای» بود كه شش موتور در یك حركت چرخشی بال ها را به تمام جهت های ممكن حركت می دهند. حسگرهایی نیز برای اندازه گیری نیروی بال ها به آنها متصل شده است.

محرك فیزوالكتریك كه باعث به حركت درآمدن بال های این ربات خواهد شد، توسط انرژی خورشیدی فعال می شود. با وجود اینكه این ربات كوچك به طور كامل به پرواز درنیامده است، طبق گزارش ها توانسته تقریباً ۹۰ درصد از نیرویی را كه برای برخاستن مورد نیاز است، به صورت آزمایشی و توسط یك ساختار دو باله كارآمد به دست آورد. قدم بعدی در كامل تر ساختن این ربات، افزودن بخش های كنترل پرواز و ارتباطی برای كنترل از راه دور آن است. اگر نگاهی به رقم قابل توجه بودجه اختصاص یافته به پروژه های مربوط به این پرنده های رباتیك بیندازیم (حدود سه میلیون دلار) می توان به خوبی دریافت كه اولین مورد استفاده از آنها در هواپیماهای جاسوسی كوچك خواهد بود.

محققان در فكر حشره رباتیكی هستند كه می تواند برای ماموریت های شناسایی به كار آید و توسط سربازان از روی زمین قابل كنترل باشد

پیشرفت های حاصل شده و میكروتكنولوژی شامل سیستم های میكرومكانیكی به زودی در پروژه حشرات رباتیك عملی خواهد شد و میكروسیستم هایی همچون دوربین های پیشرفته دید در شب، حسگرهای كوچك فرو سرخ و ردیاب های مواد منفجره به سرعت به سمت هرچه كوچك شدن در حركت هستند تا بتوان آنها را به راحتی در ساختار یك حشره كوچك رباتیك جای داد. نیروهای نظامی از آن دسته پرنده رباتیكی استقبال می كنند كه دامنه پروازی آن حداقل ۱۰ كیلومتر باشد و محدودیتی برای پرواز در شب نداشته باشد و بتواند در حدود دو ساعت به پرواز خود ادامه دهد. مقامات ارشد وزارت دفاع سرعت مناسب برای این پرنده رباتیك را بین ۴۰ تا ۸۰ كیلومتر در ساعت اعلام كرده اند كه توسط ایستگاه های مخابراتی زمینی كه مجهز به آنتن هایی برای هدایت آنها هستند، كنترل می شوند. پرنده های رباتیك نسل جدیدی از كاوشگران فضا به شمار می آیند. زیرا سازمانهای هوا و  فضا به توانایی های آنها پی برده و برای پژوهش بر سر ایده استفاده از آنها به عنوان كاوشگر مریخ از موسسه تحقیقاتی جورجیا پشتیبانی مالی می كند. این ربات های كوچك مزیت های زیادی را جهت استفاده در امور فضا به ارمغان می آورند. به گفته سازنده آنها «رابرت میشلسن» نمونه مخصوص سفر به مریخ باید در اندازه ای بزرگتر ساخته شود و پهنای بال آن حداقل یك متر باشد تا بتواند در اتمسفر مریخ به پرواز درآید. این پرنده رباتیك پس از وقوع بلایای طبیعی مانند زلزله، گردباد و غیره بسیار باارزش و كارآمد خواهد بود زیرا با اندازه كوچك خود و توانایی پرواز بر فراز مناطق حادثه دیده می تواند به جست وجوی افراد مجروح زیر آوار پرداخته و به درون شیارهایی بروند كه انسان و یا ماشین بزرگتر قادر به رفتن به آنجا نیست. از دیگر مزایای مهم استفاده از این ربات های پرنده می توان به گشت زنی مرزی، جست و جوهای خطرناك، كنترل ترافیك و غیره اشاره كرد. در اصل پرنده های رباتیك نمونه دیگری از كمك رسانی فناوری امروز به بشر است، به طوری كه ماموریت های خطرناك را به خوبی به انجام رسانده و از این پس انسان با استفاده از آنها خود را كمتر درگیر عوامل خطرناك خواهد كرد. جست وجوی حادثه دیدگان یك زلزله، ماموریت های شناسایی مناطق عملیاتی دشمن و غیره همگی از ماموریت های خطرناك دنیای امروز هستند و این ربات های پرنده این امكان را به وجود آورده اند كه بدون هیچ گونه حضور فیزیكی در منطقه مربوطه فعالیت های خود را در آنجا انجام دهیم

صنعت خودروسازی در سال 2030 میلادی

در دو دهه آینده دو عامل مختلف می تواند صنعت ساخت خودرو را متحول سازد. یکی از این عوامل مشکلات موجود در زمینه تامین منبع انرژی است. با کاهش مصرف کربن در دنیا و در نتیجه کمبود فرآورده های نفتی قیمت فرآورده های نفتی مورد نیاز برای تامین سوخت خودروها نیز افزایش خواهد یافت و در نتیجه برای نخستین بار در طول تاریخ باید به دنبال منبع سوخت جایگزینی برای موتور احتراق داخلی خودروها باشیم که از عملکردی مشابه بنزین برخوردار باشد. عامل دیگر فناوری نوین در عرصه تجهیزات الکترونیکی است که امکانات جدیدی را برای دریافت و ارسال علائم الکترونیکی در خودروها به وجود آورده است. این امکانات تنها محدود به گوشی های تلفن همراه و سیستم های ماهواره ای برای تعیین موقعیت خودروها در مسیر حرکت نخواهد بود، بلکه بعد کاملا جدیدی از فناوری نوین سات که دریافت و به اشتراک گذاری منبع عظیمی از اطلاعات دیجیتالی درباره خطرات و موانع احتمالی را امکان پذیر ساخته و به این ترتیب مانع از بروز حوادث ناگوار برای راننده خواهد شد. در حقیقت اگر بتوان همه منابع اطلاعاتی موجود را در این سیستم گنجاند و یا به عبارت دیگر بتوان پردازش خودکار اطلاعات در میان همه خودروها را امکان پذیر ساخت و همچنین اگر این اقدام مورد تایید قانونگذاران قرار گیرد، رانندگان می توانند به کمک راه اندازی این سیستم کنترل حرکت در مسیرهای مشخص را به خودرو واگذار کرده و به این ترتیب حرکت خودکار خودروها در مسیر حرکت بر اساس اطلاعات دریافتی از آخرین اخبار ترافیکی در سطح شهر و بزرگراه ها و یا جاده ها، امکان پذیر خواهد شد. بطور کلی سیر تحولات در عرصه الکترونیک در مقایسه با مهندسی ساخت خودرو از سرعت بیشتری برخوردار بوده است. برای مثال اگر خودروها ساخت سال 1986 مانند پژو GTI 205 را با خودروهای خودروهای امروزی مورد مقایسه قرار دهیم از نظر طراحی ظاهری خیلی قدیمی به نظر نخواهند رسید اما در مقایسه با فناوری های نوین در عرصه الکترونیک، قدمت این نوع اتومبیل ها سه برابر قدمت اولین آیپارها که نخستین بار همزمان با نخستین دوربین های دیجیتال به بازار عرضه شدند، خواهد بود. اما به نظر می رسد که امروزه پیشرفت صنعت خودروسازی در مقایسه با گذشته به مراتب افزایش یافته است.

سوخت های جدید در راهند

اگر چه نمی توان به یقین درباره منابع سوختی جدیدی که در آینده جایگزین سوخت کنونی تامین کننده انرژی مورد نیاز خودروها خواهد شد صحبت کرد اما بدون تردید تا سال 2030 میلادی اگر بخواهیم تنها سوخت مورد نیاز میلیون ها خودروی معمولی را که حداقل در مدت زمان دو سال آینده ساخته خواهند شد، تامین کنیم به محدوده وسیعی از انواع سوخت ها شامل بنزین و گازوئیل دسترسی خواهیم داشت. بدون تردید تا سال 2030 خودروهایی که فقط وابسته به انرژی الکتریکی هستند نیز به بازار عرضه خواهد شد، اما به نظر می رسد که پایین بودن ظرفیت باتری و عدم امکان شارژ سریع باتری این خودروها، استفاده از این خودروها در مسافت های طولانی را با محدودیت مواجه خواهد ساخت. بنابراین با توجه به آنچه گفته شد می توان به این نتیجه رسید که فناوری هیبرید در مقایسه بتواند بیش از پیش صنعت خودروسازی را تحت تاثیر خود قرار دهد. این فناوری صرف نظر از نوع سوخت مصرفی از توانایی بالقوه برای با کاهش مصرف سوخت در خودروها برخوردار است. در خودروهای مجهز به فناوری هیبرید، کاهش سرعت خودرو در مسیر حرکت از موتورها به عنوان ژنراتور استفاده شده و به جای این که انرژی آزاد شده بصورت انرژی گرمایی در ترمز خودرو هدر رود، از این انرژی جنبشی به گونه ای دیگر استفاده خواهد شد و از آنجایی که موتورهای الکتریکی مقداری از بار خارجی بیشینه باتری را مورد استفاده قرار خواهند داد بنابراین می توان اندازه موتور را تا حد امکان کاهش داد.

سوار بر خودروهایی از نوع دیگر

خودروهایی که امروزه از آنها به عنوان خودروهای هیبریدی صحبت می شود در حقیقت نوعی خودروی شبه هیبرید هستند، به این معنی که نیروی محرکه لازم برای به حرکت در آوردن چرخ ها از موتور خودور تامین خواهد شد. اما تا سال 2030 میلادی خودروهایی به عنوان خودروهای هیبرید به بازار عرضه خواهد شد که اگر چه در آنها از یک منبع تامین کننده انرژی نظیر موتور احتراق یا یک پیل سوختی برای شارژ کردن باتری ها استفاده می شود اما نیروی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن چرخ های اتومبیل تنها به کمک موتور الکتریکی تعبیه شده در خودرو تامین خواهد شد. همچنین در این اتومبیل ها ظرفیت باتری در مقایسه بیشتر خواهد بود و بنابراین می توانید با شارژ کردن باتری ها از مبدا با خیالی آسوده در مسافت های طولانی تر ادامه مسیر دهید. علاوه بر این، خودروهای هیبرید به گونه ای طراحی خواهند شد که در مسافرت های طولانی موتور بنزینی و یا پیل سوختی خودرو نیاز به شارژ مجدد باتری ها را کاهش خواهد داد. اگر چه ممکن است طراحی این خودروها قدری پیچیده تر باشد، اما بدون تردید این اتومبیل ها از کارآیی مناسبی برخوردار خواهند بود. تجهیزات خودروهایی که تاسال 2030 میلادی تحت عنوان خودروهای الکتریکی به بازار عرضه خواهند شد به هم فشرده تر خواهند بود و نیازی به جعبه دنده های معمولی نخواهند داشت. باتری ها را می توان در فضایی در زیر سقف اتومبیل جای داد.خودرو

تجهیز خودروها به سیستم های هوشمند

در خودروهای تجدید، در مقابل راننده نمایشگری قرار می گیرد که پردازش خودکار اطلاعات و ایجاد ارتباط بین این خودرو و خودروهای دیگر در مسیر حرکت را امکان پذیر خواهد ساخت. به کمک این شبکه می توان پیام هایی را از یک خودرو به خودروی دیگر ارسال کرد. همچنین مرکز کنترل ترافیک نیز می تواند در صورت نیاز رانندگانی را که در یک مسیر مشخص در حال حرکت هستند نسبت به وضعیت راه ها مطلع سازد. در صورت وجود ترافیک سنگین در مسیر حرکت، به موقع هشدار لازم به رانندگان داده خواهد شد تا با استفاده از سیستم ناوبری خودرو بتواند از مسیر جایگزین که از ترافیک کمتری برخوردار است به مقصد برسند. مجهز شدن خودرو به سیستم اعلام خطر و هشدار مزایای بسیار زیادی را به همراه خواهد داشت. برای مثال اگر هر گونه نقصی در هنگام حرکت در خودرو ایجاد شود. این اطللاعات به اتومبیل های اطراف ارسال خواهد شد. برف پاک کن ها، چراغ های مه شکن و حسگرهای حرارتی می توانند راننده را از بارش باران، کاهش دید در مسیر حرکت و یا یخ زدگی معابر مطلع سازند. همچنین برای جلوگیری از حواس پرتی راننده می توان نسبت به موقعیت مکانی خودرو، اطلاعات ارسال را محدود کرد. بنابراین تنها در صورتی که خطر احتمالی در مسیر حرکت خودرو باشد به او هشدار داده خواهد شد. حتی اگر تعداد اندکی از خودروها به این سیستم مجهز باشند ترافیک به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. نصب سیستم های هوشمند، پارک خودروها در محل مشخص و بدون دخالت راننده را امکان پذیر خواهد ساخت. بنابراین وقتی در خودرو در حالت حرکت هستید می توانید حرکت خودرو را به این سیستم هوشمند سپرده و وقت خود را به خواندن کتاب یا روزنامه، استراحت و یا حتی جستجو در صفحات وب اختصاص دهید.