کاربردها و آینده فناوری رباتیک

رباتیک (به انگلیلسی: Robotics)، شاخه‌ای میان مهندسی و علم است که شامل مهندسی مکانیک، مهندسی برق و علوم رایانه می‌شود، رباتیک شامل طراحی، ساخت، راه‌اندازی و کاربرد ربات‌ها می‌شود، همچنین سامانه‌های رایانه‌ای، کنترل، بازخورد حسگرها و پردازش اطلاعات نیز در این گروه قرار می‌گیرند.

در واقع رباتیک نقطه تلاقی علم، مهندسی و فناوری است که ماشین‌هایی را تولید می‌کند که ربات‌ها نامیده می‌شوند و اعمال انسان را تکرار یا جایگزین می‌کنند. ربات ها وظایف اساسی و تکراری را با کارایی و دقت بیشتری نسبت به انسان ها انجام می دهند و آنها را برای صنایعی مانند تولید ایده آل می کند.

با این حال، معرفی هوش مصنوعی در رباتیک به روبات‌ها این توانایی را داده است که بتوانند موقعیت‌های پیچیده‌تر را در صنایع مختلف مدیریت کنند.

ربات چیست؟

ربات یک ماشین قابل برنامه ریزی است که می تواند یک کار را تکمیل کند، در حالی که اصطلاح رباتیک رشته تحصیلی متمرکز بر توسعه ربات ها و اتوماسیون را توصیف می کند.

هر ربات دارای سطح متفاوتی از استقلال است، این سطوح از ربات های کنترل شده توسط انسان که وظایف را انجام می دهند تا ربات های کاملاً مستقل که وظایف را بدون هیچ گونه تأثیر خارجی انجام می دهند، متغیر است.

از نظر ریشه شناسی، کلمه ربات از کلمه چکی robota گرفته شده است که به معنای کار اجباری است، این کلمه برای اولین بار در نمایشنامه R.U.R در سال 1920 ظاهر شد، با اشاره به شخصیت های نمایشنامه که کارگران تولید انبوه ناتوان از تفکر خلاق بودند.

جنبه های رباتیک

• ساخت و ساز مکانیکی

  جنبه مکانیکی یک ربات به آن کمک می کند تا وظایف خود را در محیطی که برای آن طراحی شده انجام دهد. به عنوان مثال، چرخ‌های مریخ‌نورد 2020 به‌صورت جداگانه موتوری هستند و از لوله‌های تیتانیومی ساخته شده‌اند که به آن کمک می‌کند تا زمین‌های خشن سیاره سرخ را محکم بگیرد.

• قطعات الکتریکی

  ربات ها به قطعات الکتریکی نیاز دارند که ماشین آلات را کنترل و نیرو می دهند. اساساً، یک جریان الکتریکی - برای مثال یک باتری - برای تامین انرژی اکثر ربات ها مورد نیاز است.

• برنامه نرم افزاری

  ربات ها حداقل دارای سطحی از برنامه نویسی کامپیوتری هستند و بدون مجموعه ای از کدها که به او بگوید چه کاری انجام دهد، یک ربات فقط یک قطعه دیگر از ماشین آلات ساده خواهد بود. قرار دادن یک برنامه در یک ربات این توانایی را به آن می دهد که بداند چه زمانی و چگونه یک کار را انجام دهد.

اجزای اصلی یک ربات چیست؟

• سیستم کنترل

  محاسبات شامل تمام اجزایی است که واحد پردازش مرکزی یک ربات را تشکیل می دهد که اغلب به عنوان سیستم کنترل آن شناخته می شود.

  سیستم‌های کنترل به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که به ربات می‌گویند چگونه از اجزای خاص خود استفاده کند، که از جهاتی شبیه به نحوه ارسال سیگنال‌ها توسط مغز انسان به سراسر بدن برای انجام یک کار خاص است. این وظایف رباتیک می تواند شامل هر چیزی از جراحی کم تهاجمی تا بسته بندی خط مونتاژ باشد.

• حسگرها

  حسگرها محرک هایی را به شکل سیگنال های الکتریکی در اختیار ربات قرار می دهند که توسط کنترل کننده پردازش می شود و به ربات اجازه می دهد تا با دنیای بیرون تعامل داشته باشد. حسگرهای معمولی که در ربات‌ها یافت می‌شوند شامل دوربین‌های ویدیویی که به عنوان چشم عمل می‌کنند، مقاومت‌های نوری که به نور واکنش نشان می‌دهند و میکروفون‌هایی که مانند گوش عمل می‌کنند، هستند.

  این حسگرها به ربات اجازه می دهد تا محیط اطراف خود را بگیرد و منطقی ترین نتیجه را بر اساس لحظه فعلی پردازش کند و به کنترل کننده اجازه می دهد تا دستورات را به اجزای اضافی منتقل کند.

• عملگرها

  دستگاهی را تنها زمانی می توان ربات در نظر گرفت که دارای قاب یا بدنه متحرک باشد. عملگرها اجزایی هستند که مسئولیت این حرکت را بر عهده دارند. این قطعات از موتورهایی تشکیل شده اند که سیگنال ها را از سیستم کنترل دریافت می کنند و به صورت پشت سر هم حرکت می کنند تا حرکت لازم برای انجام وظیفه تعیین شده را انجام دهند.

  عملگرها می‌توانند از مواد مختلفی مانند فلز یا الاستیک ساخته شوند و معمولاً با استفاده از هوای فشرده (محرک‌های پنوماتیک) یا روغن (محرک‌های هیدرولیک) کار می‌کنند، اما در قالب‌های مختلفی برای انجام بهترین وظایف تخصصی خود وجود دارند.

• منبع تغذیه

  همانطور که بدن انسان برای عملکرد به غذا نیاز دارد، روبات ها نیز به قدرت نیاز دارند. ربات‌های ثابت، مانند ربات‌های موجود در کارخانه، ممکن است با برق متناوب از طریق پریز برق کار کنند، اما معمولاً ربات‌ها از طریق باتری داخلی کار می‌کنند.

  بیشتر ربات‌ها از باتری‌های سرب اسید برای کیفیت ایمن و ماندگاری طولانی خود استفاده می‌کنند، در حالی که بقیه ممکن است از نوع فشرده‌تر اما گران‌تر نقره کادمیوم استفاده کنند؛ ایمنی، وزن، قابلیت تعویض و چرخه عمر فاکتورهای مهمی هستند که در طراحی منبع تغذیه ربات باید در نظر گرفته شوند.

برخی از منابع انرژی بالقوه برای توسعه رباتیک آینده نیز شامل نیروی پنوماتیک از گازهای فشرده، انرژی خورشیدی، نیروی هیدرولیک، زباله های آلی ذخیره انرژی چرخ طیار از طریق هضم بی هوازی و انرژی هسته ای است.

پایان افکتورها

افکتورهای پایانی اجزای فیزیکی و معمولاً خارجی هستند که به روبات‌ها اجازه می‌دهند تا وظایف خود را به پایان برسانند، ربات‌ها در کارخانه‌ها اغلب دارای ابزارهای قابل تعویض مانند رنگ‌پاش‌ها و مته‌ها و ... هستند، ربات‌های جراحی ممکن است به چاقوی جراحی مجهز شوند و انواع دیگری از ربات‌ها را می‌توان با چنگال یا حتی دست برای کارهایی مانند تحویل، بسته‌بندی، پخش بمب و موارد دیگر ساخت.

اهداف فناوری رباتیک

این فناوریها برای جایگزینی ماشین‌ها با انسان استفاده می‌شود. رباتها می‌توانند در هر موقعیت و برای هر منظوری به کار بروند ولی امروزه بسیاری از آن‌ها در محیط‌های خطرناک، فرایندهای تولید یا مکانهایی که انسان قادر به حیات نیست، استفاده می‌شوندف رباتها می‌توانند به هر شکل و قیافه‌ای باشند ولی بعضی از آن‌ها طراحی می‌شوند تا شبیه انسان به نظر برسند.

تلاش می‌شود که رباتهای انسان نما بتوانند راه رفتن، حرف زدن، شناختن و مخصوصاً هر چیزی را که انسان می‌تواند انجام دهد، تقلید کنند.

ایده ایجاد ماشین‌هایی که بتوانند به شکل خودکار کار کنند، به دوران قدیم بازمی گردد ولی تحقیق اساسی در مورد استفاده‌ از رباتها تا قرن بیستم انجام نشده بود.[۲] امروزه رباتیک یک حوزه از علم با رشد سریع است، هم‌زمان با ادامه پیشرفتهای تکنولوژی، تحقیق، طراحی و ساخت رباتهای جدید در خدمت اهداف عملی متعددی در حوزه‌های خانگی، صنعتی و نظامی انجام می‌گیرد.

ربات ها چگونه کار می کنند؟

برخی از ربات ها از قبل برای انجام عملکردهای خاص برنامه ریزی شده اند، به این معنی که در یک محیط کنترل شده کار می کنند که در آن وظایف ساده و یکنواخت را انجام می دهند، مانند یک بازوی مکانیکی در خط مونتاژ خودرو.

سایر ربات ها مستقل هستند و مستقل از اپراتورهای انسانی برای انجام وظایف در محیط های باز عمل می کنند. برای کار، آنها از حسگرها برای درک جهان اطراف خود استفاده می کنند و سپس از ساختارهای تصمیم گیری (معمولاً یک رایانه) استفاده می کنند تا بر اساس داده ها و مأموریت خود قدم بعدی بهینه را بردارند.

ربات‌ها همچنین ممکن است با استفاده از شبکه‌های بی‌سیم کار کنند تا کنترل انسان را از فاصله ایمن فراهم کنند. این ربات های دورکار معمولاً در شرایط جغرافیایی، آب و هوا و شرایط شدید کار می کنند.

نمونه‌هایی از ربات‌هایی که از راه دور کار می‌کنند، زیردریایی‌های کنترل‌شده توسط انسان هستند که برای رفع نشتی لوله‌های زیر آب در طول نشت نفت BP یا هواپیماهای بدون سرنشین مورد استفاده برای شناسایی مین‌های زمینی در میدان جنگ استفاده می‌شوند.

انواع رباتیک

• ربات های انسان نما

  ربات های انسان نما ربات هایی هستند که شبیه رفتار انسان هستند یا از آنها تقلید می کنند. این ربات‌ها معمولاً فعالیت‌هایی شبیه به انسان (مانند دویدن، پریدن و حمل اشیا) انجام می‌دهند و گاهی به گونه‌ای طراحی می‌شوند که شبیه ما باشند، حتی چهره و حالات انسانی دارند.

  دو مورد از برجسته‌ترین نمونه‌های روبات‌های انسان‌نما، سوفیا از Hanson Robotics و اطلس Boston Dynamics هستند.

• Cobots

  کوبات ها یا ربات های مشارکتی، روبات هایی هستند که برای کار در کنار انسان ها طراحی شده اند. این ربات‌ها با استفاده از حسگرها برای آگاهی از محیط اطراف خود، اجرای حرکات آهسته و توقف فعالیت‌ها هنگامی که حرکاتشان مانع می‌شود، ایمنی را در اولویت قرار می‌دهند. کوبات‌ها معمولاً وظایف ساده‌ای را انجام می‌دهند و انسان‌ها را برای رسیدگی به کارهای پیچیده‌تر آزاد می‌کنند.

• ربات های صنعتی

  روبات‌های صنعتی فرآیندها را در محیط‌های تولیدی مانند کارخانه‌ها و انبارها خودکار می‌کنند. این ربات ها با داشتن حداقل یک بازوی رباتیک، برای کنترل اجسام سنگین در حین حرکت با سرعت و دقت ساخته شده اند. در نتیجه، ربات های صنعتی اغلب در خطوط مونتاژ کار می کنند تا بهره وری را افزایش دهند.

• ربات های پزشکی

  روبات های پزشکی در سناریوهای مختلف به متخصصان مراقبت های بهداشتی کمک می کنند و از سلامت جسمی و روانی انسان ها حمایت می کنند. این ربات ها برای هدایت امکانات مراقبت های بهداشتی، تعامل با انسان و اجرای حرکات دقیق به هوش مصنوعی و حسگرها متکی هستند.

  برخی از ربات‌های پزشکی حتی می‌توانند با انسان صحبت کنند و رشد اجتماعی و عاطفی افراد را تشویق کنند.

• ربات های کشاورزی

  ربات‌های کشاورزی کارهای تکراری و پر زحمت را انجام می‌دهند و به کشاورزان اجازه می‌دهند از زمان و انرژی خود به نحو احسن استفاده کنند. این ربات ها همچنین در گلخانه ها کار می کنند، جایی که محصولات را زیر نظر دارند و به برداشت کمک می کنند.

  ربات‌های کشاورزی انواع مختلفی دارند، از تراکتورهای خودران تا پهپادهایی که داده‌ها را برای تجزیه و تحلیل کشاورزان جمع‌آوری می‌کنند.

• میکرو رباتیک

  میکرورباتیک مطالعه و توسعه ربات ها در مقیاس مینیاتوری است. بسته به موقعیت، اندازه میکروربات‌ها اغلب بزرگ‌تر از یک میلی‌متر نیست. محققان بیوتکنولوژی معمولاً از میکرورباتیک برای نظارت و درمان بیماری ها با هدف بهبود ابزارهای تشخیصی و ایجاد راه حل های هدفمندتر استفاده می کنند.

• ربات های تقویت کننده

  روبات‌های تقویت‌کننده، که به ربات‌های واقعیت مجازی نیز معروف هستند، یا توانایی‌های فعلی انسان را افزایش می‌دهند یا قابلیت‌هایی را که ممکن است انسان از دست داده باشد، جایگزین می‌کنند.

  حوزه رباتیک برای تقویت انسان، زمینه ای است که در آن داستان های علمی تخیلی می تواند به زودی به واقعیت تبدیل شود، با ربات هایی که توانایی تعریف مجدد از انسانیت را با سریع تر و قوی تر کردن انسان ها دارند. برخی از نمونه‌های روبات‌های تقویت‌کننده فعلی، اندام‌های مصنوعی روباتیک یا اسکلت‌های بیرونی هستند که برای بلند کردن وزنه‌های سنگین استفاده می‌شوند.

• ربات های نرم افزاری

  ربات‌های نرم‌افزار یا به‌طور ساده ربات‌ها، برنامه‌های رایانه‌ای هستند که وظایف را به طور مستقل انجام می‌دهند. آنها از نظر فنی ربات محسوب نمی شوند. یکی از موارد استفاده رایج از روبات‌های نرم‌افزاری، ربات چت است که یک برنامه رایانه‌ای است که مکالمه را هم به صورت آنلاین و هم از طریق تلفن شبیه‌سازی می‌کند و اغلب در سناریوهای خدمات مشتری استفاده می‌شود.

  چت بات ها می توانند سرویس های ساده ای باشند که با پاسخ خودکار به سؤالات پاسخ می دهند یا دستیارهای دیجیتال پیچیده تری باشند که از اطلاعات کاربر یاد می گیرند.

برنامه های کاربردی رباتیک

رباتیک که به عنوان یک موهبت بزرگ برای تولیدکنندگان آغاز می شود، به یک فناوری اصلی برای تعداد فزاینده ای از صنایع تبدیل شده است.

• تولید

  ربات‌های صنعتی می‌توانند محصولات را جمع‌آوری کنند، اقلام را مرتب کنند، جوشکاری کنند و اجسام را رنگ کنند. آنها حتی ممکن است برای تعمیر و نگهداری ماشین آلات دیگر در یک کارخانه یا انبار استفاده شوند.

• مراقبت های بهداشتی

  ربات‌های پزشکی لوازم پزشکی را حمل می‌کنند، روش‌های جراحی را انجام می‌دهند و از کسانی که دوره توانبخشی را پشت سر می‌گذارند حمایت عاطفی می‌کنند.

• همراهی

  روبات های اجتماعی می توانند از کودکان دارای ناتوانی های یادگیری حمایت کنند و به عنوان یک ابزار درمانی برای افراد مبتلا به زوال عقل عمل کنند. آنها همچنین دارای کاربردهای تجاری مانند ارائه خدمات حضوری به مشتریان در هتل ها و جابجایی محصولات در انبارها هستند.

• استفاده خانگی

  مصرف کنندگان ممکن است بیشتر با رومبا و دیگر جاروبرقی های روباتی آشنا باشند. با این حال، دیگر ربات‌های خانگی شامل ربات‌های چمن‌زن و دستیاران ربات‌های شخصی هستند که می‌توانند موسیقی پخش کنند، با کودکان درگیر شوند و در کارهای خانه کمک کنند.

• جستجو و نجات

  ربات‌های جستجو و نجات می‌توانند کسانی را که در آب‌های سیل گیر کرده‌اند نجات دهند، به کسانی که در مناطق دورافتاده سرگردان شده‌اند، تدارکات را تحویل دهند و زمانی که شرایط برای آتش‌نشان‌ها بسیار شدید شد، آتش‌ها را خاموش کنند.

مزایا و معایب رباتیک

رباتیک دارای مزایا و معایبی است.

نکات مثبت رباتیک

• افزایش دقت

  ربات ها می توانند حرکات و اعمال را با دقت و دقت بیشتری نسبت به انسان ها انجام دهند.

• بهره وری افزایش یافته است

  ربات‌ها می‌توانند با سرعت بیشتری نسبت به انسان‌ها کار کنند و خسته نشوند، که منجر به تولید مداوم و با حجم بالاتر می‌شود.

• ایمنی بهبود یافته است

  ربات‌ها می‌توانند وظایفی را بر عهده بگیرند و در محیط‌های ناامن برای انسان کار کنند و از کارگران در برابر صدمات محافظت کنند.

• نوآوری سریع

  بسیاری از روبات‌ها مجهز به حسگرها و دوربین‌هایی هستند که داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند، بنابراین تیم‌ها می‌توانند به سرعت فرآیندها را اصلاح کنند.

• بازدهی بیشتر

  افزایش بهره وری ممکن است ربات ها را در مقایسه با استخدام نیروی انسانی بیشتر به گزینه ای مقرون به صرفه برای مشاغل تبدیل کند.

معایب رباتیک

• از دست دادن شغل

  اتوماسیون فرآیند رباتیک ممکن است کارکنان انسانی را از کار بیکار کند، به ویژه آنهایی که مهارت‌های سازگاری با محیط کار در حال تغییر را ندارند.

• خلاقیت محدود

  ربات‌ها ممکن است واکنش خوبی به موقعیت‌های غیرمنتظره نشان ندهند، زیرا مهارت‌های حل مسئله مانند انسان‌ها را ندارند.

• خطرات امنیت داده ها

  ربات‌ها می‌توانند مورد حمله سایبری قرار بگیرند و در صورت اتصال به اینترنت اشیا، حجم زیادی از داده‌ها را در معرض دید قرار دهند.

• هزینه های نگهداری

  تعمیر و نگهداری ربات ها ممکن است گران باشد و تجهیزات معیوب می تواند منجر به اختلال در تولید و کاهش درآمد شود.

• زباله های زیست محیطی

  استخراج مواد خام برای ساخت ربات ها و دور انداختن قطعات دور ریختنی می تواند منجر به ضایعات محیطی و آلودگی بیشتر شود.

ریشه شناسی

کلمه ربات برای اولین بار توسط نویسنده‌ای از اهالی چکسلواکی به نام کارل چاپک و در نمایشنامه‌ای به اسم کارخانه ربات‌سازی روسوم در سال ۱۹۲۰ معرفی شد کلمه روبات از واژه اسلاوی روبوتا به دست آمده‌است که در اصل به معنی کارگر به کار می‌رود.

نمایشنامه در مورد یک کارخانه است که آدم‌های مصنوعی به نام ربات‌ها تولید می‌کند؛ موجوداتی که می‌توانند با انسان‌ها اشتباه گرفته شوند و این بسیار مشابه ایده‌های مدرن امروزی در مورد انسان نماها است.

کارل چاپک این کلمه را متعلق به خودش نمی‌داند، وی یک نامه کوتاه به قسمت ریشه‌شناسی لغات در فرهنگ انگلیسی آکسفورد نوشته‌است که در آن برادرش جوزف چاپک را به عنوان ابداع‌کننده اصلی این کلمه نام برده‌است.

مطابق فرهنگ انگلیسی آکسفورد، کلمه رباتیک اولین بار در نوشته‌ای توسط آیزاک آسیموف، در قسمتی از یک داستان کوتاه علمی تخیلی به نام دروغگو به کار برده شد. این داستان اولین بار در مجله علمی تخیلی استوندینگ چاپ شد.

در آن هنگام آسیموف خودش نمی‌دانست که این کلمه به نام او ثبت خواهد شد؛ وی فکر می‌کرد همان گونه که علم و تکنولوژی مربوط به وسایل الکترونیکی را الکترونیک می‌نامند، پس رباتیک به علم و تکنولوژی مربوط به رباتها اشاره خواهد داشت. آسیموف در بعضی از آثارش خاطر نشان می‌کند که اولین کاربرد کلمه رباتیک در داستان کوتاه او به نام سرگردانی (مجله علمی تخیلی استوندینگ، مارس ۱۹۴۲) بوده‌است.

جوزف انگل‌برگر (Joseph Engelberger) را به علت اینکه اولین شرکت رباتیک دنیا را در سال ۱۹۵۶ تأسیس کرد، پدر علم رباتیک لقب داده‌اند. او با همکاری جرج دوول، اولین ربات صنعتی آمریکا را اختراع کرد.

آینده فناوری رباتیک

تکامل هوش مصنوعی پیامدهای مهمی برای آینده رباتیک دارد. در کارخانه‌ها، هوش مصنوعی را می‌توان با رباتیک ترکیب کرد تا دوقلوهای دیجیتالی تولید کند و شبیه‌سازی‌هایی طراحی کند تا به شرکت‌ها در بهبود گردش کارشان کمک کند.

هوش مصنوعی پیشرفته همچنین به ربات ها استقلال بیشتری می دهد. به عنوان مثال، پهپادها می توانند بسته هایی را بدون دخالت انسانی به مشتریان تحویل دهند. علاوه بر این، روبات‌ها می‌توانند با ابزارهای مولد هوش مصنوعی مانند ChatGPT مجهز شوند که منجر به مکالمات پیچیده‌تر انسان و ربات می‌شود.

کاربردها و امکانات رباتیک با بیش از 12 میلیون واحد رباتیک در سراسر جهان در سال 2020 بی پایان است. این صنعت در سال های آینده با برنامه ریزی 88 درصد از کسب و کارها برای استفاده از اتوماسیون رباتیک در زیرساخت های خود آماده است به رشد خود ادامه دهد.

همانطور که هوش ربات ها تغییر کرده است، ظاهر آنها نیز تغییر کرده است. ربات‌های انسان‌نما به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از نظر بصری برای انسان‌ها در محیط‌های مختلف و در عین حال درک و واکنش به احساسات، حمل اشیاء و محیط‌های ناوبری جذاب باشند. با این اشکال و توانایی‌ها، ربات‌ها می‌توانند به مشارکت‌کنندگان اصلی در خدمات مشتری، تولید، تدارکات و مراقبت‌های بهداشتی و سایر صنایع تبدیل شوند.

در حالی که گسترش رباتیک باعث ایجاد ترس در مورد از دست دادن شغل به دلیل اتوماسیون شده است، ربات ها می توانند به سادگی ماهیت مشاغل انسانی را تغییر دهند. انسان‌ها ممکن است خود را در حال همکاری با روبات‌ها بیابند و به همتایان رباتیک خود اجازه می‌دهند تا کارهای تکراری را انجام دهند در حالی که روی مشکلات دشوارتر تمرکز می‌کنند.

در هر صورت، با ادامه پیشرفت روباتیک در کنار سایر فناوری‌ها مانند هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، انسان‌ها باید با حضور روبات‌ها سازگار شوند.

برخی از انواع رایج ربات ها کدامند؟

رایج ترین انواع ربات ها عبارتند از:

• ربات های متحرک خودمختار (AMR)

  با استفاده از حسگرهای پیچیده، هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، روبات‌های متحرک مستقل (AMR) می‌توانند از بسیاری از وظایف، از جمله تحویل اقلام، انجام بررسی‌های ایمنی و امنیتی، اتوماسیون موجودی، ماموریت‌های نجات، برداشت محصول و حتی اکتشاف فضایی پشتیبانی کنند.

• وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGV)

  به عنوان شکلی از ربات‌های متحرک خودمختار، وسایل نقلیه هدایت‌شونده خودکار (AGV) روبات‌های متحرکی هستند که می‌توانند مسیرهای نقشه‌برداری شده را از طریق سیم‌های روی یک طبقه، امواج رادیویی، دوربین‌ها، آهن‌رباها یا لیزرها هدایت کنند. این ربات ها کاربردهای متعددی از جمله حمل و نقل مواد سنگین در کارخانه ها و انبارها دارند.

• ربات های مفصلی

  یکی از ویژگی‌های اصلی یک ربات مفصلی، اتصالات چرخشی است که می‌تواند از ساختارهای دو مفصلی ساده تا سیستم‌های پیچیده از مفاصل و مواد متقابل متعدد متغیر باشد. ربات مفصلی یک نوع معمولی ربات صنعتی است و اغلب شبیه بازوی انسان است.

• انسان نماها

  یک ربات انسان نما شبیه بدن انسان است و طراحی تخصصی معمولاً برای تقلید از حرکات و فعل و انفعالات انسان استفاده می شود. یک مورد معمول استفاده از ربات های انسان نما، خودکار کردن وظایف برای افزایش کارایی و صرفه جویی در هزینه است.

• Cobots

  cobot یک اصطلاح قراردادی برای یک ربات مشارکتی است، این روبات ها در کنار کارگران انسانی کار می کنند. آنها با دیگر ربات ها متفاوت هستند زیرا عملکرد آنها برای انجام کار به جای کارمندان انسانی نیست. اغلب آنها جمع و جور هستند و وظایف مختلفی را در صنایع فلزی، خودروسازی، الکترونیک، آزمایشگاه ها و بیمارستان ها انجام می دهند.

چه صنایعی از رباتیک استفاده می کنند؟

بسیاری از صنایع از رباتیک برای بهره مندی از عملیات خود استفاده می کنند. برخی از محبوب ترین صنایع عبارتند از:

• کشاورزی

  رباتیک به روشی مقرون به صرفه برای مشاغل کشاورزی برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد جهانی تبدیل شده است. کشاورزان ربات‌های مستقل تخصصی را برای انجام کارهای معمولی مانند کاشت، مدیریت آفات و علف‌های هرز و برداشت مستقر می‌کنند.

• ساخت و ساز

  ربات‌ها به تیم‌های ساخت‌وساز با فناوری‌های مستقلی که از کارایی، دقت و ایمنی در محل‌های کار پشتیبانی می‌کنند، کمک می‌کنند. پیشرفت‌های نوظهور در رباتیک به شرکت‌های ساختمانی کمک می‌کند ماشین‌های ساختمانی عظیم مانند حفار و بولدوزر را به‌طور مستقل کار کنند و حتی کارهای تخصصی مانند جوشکاری، حفاری و آجرکاری را انجام دهند.

• انرژی

  صنعت انرژی برای بازرسی و حفظ امنیت سایت های دور افتاده به روبات ها روی آورده است. در نتیجه، رباتیک با کاهش هزینه‌های نصب و نگهداری سیستم، نقش مهمی در افزایش قیمت انرژی پاک داشته است.

• مراقبت های بهداشتی

  صنعت مراقبت های بهداشتی به روبات ها روی آورده است تا کارکنان خود را از کارهای یکنواخت و تکراری مانند نظافت، تحویل، توزیع دارو و تدارکات بیمارستان رها کند، ربات ها همچنین می توانند کارهای پیچیده تری مانند جراحی، توانبخشی و تشخیص را انجام دهند.

  با پیشرفت صنعت رباتیک، ماشین های پیچیده تری برای بهبود کارایی متخصصان پزشکی و کیفیت مراقبت از بیمار در حال توسعه هستند.

• تولید

  یکی از اولین پذیرندگان رباتیک، تولید از ربات ها برای افزایش کارایی نیروی کار، تخلیه وظایف یکنواخت یا خطرناک و توانمندسازی کارگران انسانی برای تمرکز بر وظایف پیچیده تر استفاده می کند.

• حمل و نقل و تحویل

  رباتیک تأثیر قابل توجهی در مدیریت لجستیک برای حمل و نقل و تحویل کالا داشته است. به عنوان مثال، بسیاری از شرکت های رباتیک ناوگان ربات های تحویل مستقل را برای تکمیل فرآیندهای تحویل آخرین مایل برای سوپرمارکت ها، فروشگاه های مواد غذایی، رستوران ها و موارد دیگر مستقر می کنند.

• معدن

  در سال های اخیر، شرکت های معدنی شروع به استفاده از دستگاه های مستقل برای نظارت، جمع آوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل در صنعت معدن کردند. برای مثال، ماشین‌های خودمختار می‌توانند در معادن بسته یا متروکه برای مواد خام گرانبها حرکت کنند و در عین حال محیط کار ایمن‌تری را برای افراد خردسال فراهم کنند.

تاریخچه فناوری رباتیک

در سال ۱۹۴۸، نوربرت وینر اصول سایبرنتیک را که اساس روباتیک عملی است تدوین کرد.

رباتهای کاملاً خودمختار در نیمه دوم قرن بیستم ظاهر شدند، ربات Unimate که اولین ربات دیجیتالی و قابل برنامه‌ریزی بود در سال ۱۹۶۱ نصب شد تا قطعات فلزی داغ را از دستگاه ریخته‌گری تحت فشار بردارد و روی هم بگذارد.

رُباتهای تجاری و صنعتی امروزه رواج یافته‌اند و برای انجام کارها به شیوه‌ای ارزان‌تر، دقیق‌تر و قابل اطمینان‌تر در مقایسه با انسان‌ها به کار گرفته می‌شوند. همچنین، از آنها برای انجام برخی مشاغل که به دلیل کثیف، خطرناک یا ملال‌آور بودن برای انسان مناسب نیستند، استفاده می‌شود.

ربات‌ها به‌طور گسترده‌ای در تولید، مونتاژ، بسته‌بندی، معدن، حمل و نقل، اکتشافات زمینی و فضایی، جراحی، تسلیحات، تحقیقات آزمایشگاهی، ایمنی و تولید انبوه کالاهای مصرفی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

رباتیک به عنوان یک مفهوم به دوران باستان بازمی گردد. یونانیان باستان اتوماسیون و مهندسی را برای ایجاد Antikythera، یک دستگاه دستی که خسوف ها را پیش بینی می کرد، ترکیب کردند.

قرن ها بعد، لئوناردو داوینچی یک شوالیه مکانیکی را طراحی کرد که اکنون به نام ربات لئوناردو شناخته می شود، اما این ظهور تولید در طول انقلاب صنعتی بود که نیاز به اتوماسیون گسترده را برجسته کرد.

پس از توسعه اولین روبات‌های خودمختار توسط ویلیام گری والتر در سال 1948، جورج دیول اولین بازوی روباتیک صنعتی را به نام Unimate ایجاد کرد و در سال 1959 در یک مرکز GM شروع به کار کرد. در سال 1972، موسسه تحقیقاتی استنفورد Shakey - اولین ربات مجهز به هوش مصنوعی را طراحی کرد. Shakey از دوربین‌ها و حسگرها برای جمع‌آوری داده‌ها از محیط اطراف و اطلاع‌رسانی حرکات بعدی خود استفاده کرد.

توانایی روبات‌ها در درک محیط اطراف، محققان را بر آن داشت تا بررسی کنند که آیا آنها می‌توانند احساسات انسانی را نیز درک کنند. در اواخر دهه 1990، دکتر سینتیا بریزیل از MIT، Kismet را ساخت، یک سر روباتیک که از ویژگی های صورت برای بیان و پاسخ به احساسات انسانی استفاده می کرد.

این سلف روبات‌های اجتماعی راه را برای روبات‌های آینده مانند Roomba و اختراعات مصرف‌کننده‌محور مانند الکسا و سایر دستیارهای صوتی باز کرد.

• 1700
  (1737) Jacques de Vaucanson اولین خودکار بیومکانیکی ثبت شده را ساخت، این دستگاه مکانیکی که فلوت پلیر نام دارد، 12 آهنگ را پخش می کند.

• دهه 1920
  (1920) کلمه ربات اولین بار در نمایشنامه کارل کاپک R.U.R ظاهر شد. ربات از کلمه چکی robota گرفته شده است که به معنای کار اجباری است.

• دهه 1930
  (1936) آلن تورینگ درباره اعداد قابل محاسبه را منتشر می کند، مقاله ای که مفهوم یک کامپیوتر نظری به نام ماشین تورینگ را معرفی می کند.

• دهه 1940
  (1948) Cybernetics or Control and Communication in the Animal توسط استاد MIT نوربرت وینر منتشر شده است. این کتاب در مورد مفهوم ارتباطات و کنترل در سیستم های الکترونیکی، مکانیکی و بیولوژیکی صحبت می کند.

  (1949) ویلیام گری والتر، فیزیولوژیست عصبی و مخترع، المر و السی را معرفی می کند، یک جفت ربات با باتری که شبیه لاک پشت هستند. ربات ها اجسام را حرکت می دهند، منبع نور را پیدا می کنند و راه خود را به ایستگاه شارژ پیدا می کنند.

• دهه 1950
  (1950) آیزاک آسیموف سه قانون رباتیک را منتشر می کند.

  (1950) آلن تورینگ مقاله «ماشین‌های محاسباتی و هوش» را منتشر می‌کند و چیزی را پیشنهاد می‌کند که اکنون به عنوان آزمون تورینگ شناخته می‌شود، روشی برای تعیین هوشمند بودن یک ماشین.

• دهه 1960
  (1961) اولین بازوی رباتیک در تاسیسات جنرال موتورز کار می کند. بازو قطعات فلزی را بلند کرده و روی هم چیده و تقریباً 200 حرکت را دنبال می کند. این بازو توسط جورج دوول و شریکش جوزف انگلبرگر ساخته شد.

  (1969) ویکتور شاینمن بازوی استنفورد را اختراع کرد، بازوی روباتیک با شش مفصل که می تواند حرکات بازوی انسان را تقلید کند. این یکی از اولین روبات هایی است که برای کنترل توسط کامپیوتر طراحی شده است.

• دهه 1970
  (1972) گروهی از مهندسان در مؤسسه تحقیقاتی استنفورد، Shakey را ایجاد کردند، اولین رباتی که از هوش مصنوعی استفاده کرد.

  (1978) هیروشی ماکینو، محقق اتوماسیون، یک بازوی روباتیک چهار محوره SCARA را طراحی می کند.

• دهه 1980
  (1985) اولین استفاده مستند از روش جراحی با کمک ربات از بازوی جراحی رباتیک PUMA 560 استفاده می کند.

  (1985) ویلیام ویتاکر دو ربات با کنترل از راه دور می سازد که به نیروگاه هسته ای جزیره تری مایل فرستاده می شوند.

  (1989) محققان MIT رادنی بروکس و A. M. Flynn کتاب سریع، ارزان و خارج از کنترل: حمله رباتی به منظومه شمسی را منتشر کردند.

• دهه 1990

  (1997) Sojourner روی مریخ فرود می آید. مریخ نورد با برد آزاد 2.3 میلیارد بیت داده را به زمین ارسال می کند.

  (1998) Furby، یک اسباب‌بازی حیوان خانگی روباتیک که توسط Tiger Electronics ساخته شده است، عرضه شد و در نهایت ده‌ها میلیون واحد به فروش رسید. Furbys از پیش برنامه ریزی شده اند تا به مرور زمان به زبان بیهوده صحبت کنند و زبان های دیگر را یاد بگیرند.

  (1999) Aibo، یک توله سگ رباتیک با نیروی هوش مصنوعی وارد بازار تجاری شد. این سگ رباتیک که توسط سونی ساخته شده است، به صداها واکنش نشان می دهد و رفتارهای از پیش برنامه ریزی شده ای دارد.

• دهه 2000
  (2000) سینتیا بریزیل یک سر رباتیک به نام Kismet ایجاد می کند که برای تحریک احساسات و همچنین واکنش به آنها برنامه ریزی شده است.

  (2002) iRobot Roomba را ایجاد می کند. ربات خلاء اولین رباتی است که در بخش تجاری در بین عموم محبوب شد.

  (2003) Mick Mountz و بنیانگذاران Amazon Robotics (که قبلاً Kiva Systems بود) ربات Kiva را اختراع کردند. ربات در اطراف انبارها مانور می دهد و کالاها را جابجا می کند.

  (2004) Boston Dynamics از BigDog روباتی چهارپا که توسط انسان کنترل می شود رونمایی کرد.

  (2004) آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی وزارت دفاع چالش بزرگ دارپا را ایجاد می کند. یک مسابقه اتومبیلرانی خودران که هدف آن الهام بخشیدن به نوآوری در فناوری خودروهای خودمختار نظامی است.

• دهه 2010
  (2011) ناسا و جنرال موتورز برای ارسال Robonaut 2، یک دستیار رباتیک انسانی، با شاتل فضایی دیسکاوری به فضا همکاری می کنند. این ربات ساکن دائمی ایستگاه فضایی بین المللی می شود.

  (2013) Boston Dynamics، اطلس، یک ربات انسان نما دوپا را منتشر کرد که از 28 مفصل هیدرولیک برای تقلید حرکات انسان استفاده می کند - از جمله انجام یک چرخش به عقب.

  (2012) اولین مجوز برای یک خودروی خودران در نوادا صادر شد. این خودرو یک تویوتا پریوس است که با فناوری توسعه یافته توسط گوگل اصلاح شده است.

  (2016) سوفیا، یک ربات انسان نما به نام اولین شهروند ربات، توسط Hanson Robotics ساخته شده است. این ربات توانایی تشخیص چهره، ارتباط کلامی و بیان چهره را دارد.

• دهه 2020
  (2020) از ربات ها برای توزیع آزمایشات و واکسیناسیون کووید-19 استفاده می شود.

  (2020) 384000 ربات صنعتی در سراسر جهان برای انجام کارهای مختلف تولیدی و انبار ارسال می شود.

  (2021) کروز، یک شرکت خودروی خودمختار، اولین دو سواری آزمایشی روباتاکسی خود را در سانفرانسیسکو انجام می دهد.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.