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.
همانطور که فناوری پیشرفت می کند، دامنه آنچه که رباتیک در نظر گرفته می شود نیز افزایش می یابد. در سال 2005، 90 درصد از تمام ربات ها را می توان در حال مونتاژ اتومبیل در کارخانه های خودروسازی یافت. این ربات‌ها عمدتاً از بازوهای مکانیکی تشکیل شده‌اند که وظیفه جوشکاری یا پیچ‌کردن قسمت‌های خاصی از خودرو را دارند.

امروزه، ما شاهد یک تعریف تکامل یافته و توسعه یافته از رباتیک هستیم که شامل توسعه، ایجاد و استفاده از ربات‌هایی است که وظایفی مانند کاوش در سخت‌ترین شرایط سیاره، کمک به اجرای قانون، ساده‌سازی روش‌های جراحی و انجام ماموریت‌های نجات را انجام می‌دهند.

ربات ها چگونه کار می کنند؟

ربات های مستقل

ربات‌های مستقل می‌توانند کاملاً مستقل از کنترل اپراتور انسانی کار کنند. اینها معمولاً به برنامه‌ریزی پیچیده تری نیاز دارند، اما به ربات‌ها اجازه می‌دهند تا هنگام انجام کارهای خطرناک، پیش پا افتاده یا غیرممکن، از پخش بمب و سفر در اعماق دریا گرفته تا اتوماسیون کارخانه، جای انسان‌ها را بگیرند. ربات‌های مستقل ثابت کرده‌اند که بیشترین اختلال را برای جامعه ایجاد می‌کنند، زیرا مشاغل خاصی را حذف می‌کنند، اما امکانات جدیدی را برای رشد ارائه می‌دهند.

ربات های وابسته

ربات‌های وابسته، ربات‌های غیرخودمختاری هستند که با انسان‌ها تعامل می‌کنند تا اقدامات موجودشان را تقویت کرده و تکمیل کنند. این یک شکل نسبتاً جدید از فناوری است و دائماً در حال گسترش به برنامه‌های کاربردی جدید است، اما یک شکل از ربات‌های وابسته که محقق شده است، پروتزهای پیشرفته است که توسط ذهن انسان کنترل می‌شود.

یک نمونه معروف از یک ربات وابسته توسط جانز هاپکینز APL در سال 2018 برای جانی متنی، بیماری که دستش بالای آرنج قطع شده بود، ایجاد شد. به متنی یک اندام مصنوعی مدولار تعبیه شده بود تا محققان بتوانند استفاده از آن را در یک دوره طولانی مطالعه کنند. MPL از طریق الکترومیوگرافی یا سیگنال هایی که از اندام قطع شده او که پروتز را کنترل می کند ارسال می شود، کنترل می شود. با گذشت زمان، Matheny در کنترل MPL کارآمدتر شد و سیگنال های ارسال شده از اندام قطع شده او کوچکتر و کمتر متغیر شد، که منجر به دقت بیشتر در حرکات آن شد و به Matheny اجازه داد کارهای ظریفی مانند نواختن پیانو را انجام دهد.

اجزای اصلی یک ربات چیست؟

ربات‌ها برای ارائه راه‌حل‌هایی برای نیازهای مختلف و انجام چندین هدف مختلف ساخته شده‌اند و بنابراین، برای تکمیل این وظایف به اجزای تخصصی مختلفی نیاز دارند. اجزای متعددی وجود دارد که در ساخت هر رباتی نقش اساسی دارند، مانند یک منبع انرژی یا یک واحد پردازش مرکزی. به طور کلی، اجزای رباتیک در این پنج دسته قرار می گیرند:

سیستم کنترل

سیستم کنترل شامل تمام اجزایی است که واحد پردازش مرکزی یک ربات را تشکیل می دهد که اغلب به عنوان محاسبات آن نیز شناخته می شود. سیستم‌های کنترل به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که به ربات می‌گویند چگونه از اجزای خاص خود استفاده کند، شبیه به نحوه ارسال سیگنال‌های مغز انسان به سراسر بدن برای انجام یک کار خاص. این وظایف رباتیک می تواند شامل هر چیزی از جراحی 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 درک کند 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، ربات 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 اسید سرب 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.

افکتورهای پایانی

افکتورهای پایانی اجزای فیزیکی و معمولاً خارجی هستند که به ربات‌ها اجازه می‌دهند تا وظایف خود را به پایان برسانند. ربات‌ها در کارخانه‌ها اغلب دارای ابزارهای قابل تعویض مانند رنگ‌پاش‌ها و مته‌ها 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 و موارد دیگر ساخت.