الکترونیک فضایی

کلمه ربات توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R  (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robatic) به معنی کارگر می‌باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.

بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ربات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است با خصوصیات زیر:
*  می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.
*  چند کاره است.
*  کارآمد و مناسب برای محیط است.

  قانون رباتیک مطرح شده توسط آسیموف:
1- ربات ها نباید هیچگاه به انسانها صدمه بزنند.
2- رباتهاباید دستورات انسانها را بدون سرپیجی از قانون اوّل اجرا کنند.
3- رباتها باید بدون نقض قانون اوّل و دوم از خود محافظت کنند.

ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:
مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و …
سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
با این سه قسمت، یک ربات می‌تواند با اثرپذیری  و اثرگذاری در محیط کاربردی‌تر شود.

 اجزاي يك ربات با ديدي ريزتر :
 **  وسایل مکانیکی و الکتریکی شامل :
 * شاسی، موتورها، منبع تغذیه، 
 *  حسگرها (برای شناسایی محیط):
 *  دوربین ها، سنسورهای sonar، سنسورهای ultrasound، …
 *  عملکردها (برای انجام اعمال لازم)
 *  بازوی ربات، چرخها، پاها، …
 *  قسمت تصمیم گیری (برنامه ای برای تعیین اعمال لازم):
 *  حرکت در یک جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجسام، …
 *  قسمت کنترل (برای راه اندازی و بررسی حرکات روبات):
 *  نیروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسیر، …

مزایای رباتها:
 
1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
2-  رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
3-  رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.
4-  دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
5-  رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.
 
معایب رباتها:
1-  رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.
2-  رباتها هزینه بر هستند.
3-  قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.
 
 برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از ربات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.

تأثیر رباتیک در جامعه:
علم رباتیک در اصل در صنعت به‌کار می‌رود و ما تأثیر آن را در محصولاتی که هر روزه استفاده می‌کنیم، می‌بینیم. که این تأثیرات معمولاً در محصولات ارزان‌تر دیده می‌‌شود.
ربات‌ها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط پر خط فعالیت نمایند مثل اکتشافات در مکان‌های خطرناک مانند آتش‌فشان‌ها که می‌توان بدون به خطر انداختن انسان‌ها انجام داد.
 
مشکلات رباتیک:
البته مشکلاتی هم هست. یک ربات مانند هر ماشین دیگری، می‌تواند بشکند یا به هر علتی خراب شود. ضمناً آن‌ها ماشین‌های قدرتمندی هستند که به ما اجازه می‌دهند کارهای معینی را کنترل کنیم.
خوشبختانه خرابی ربات‌ها بسیار نادر است زیرا سیستم رباتیک با  مشخصه‌های امنیتی زیادی طراحی می‌شود که می‌تواند آسیب‌ آن‌ها را محدود ‌کند.
در این حوزه نیز مشکلاتی در رابطه با انسان‌های شرور و استفاده از ربات‌ها برای مقاصد شیطانی داریم. مطمئناً ربات‌ها می‌توانند در جنگ‌های آینده استفاده شوند. این می‌تواند هم خوب و هم بد باشد. اگر انسان‌ها اعمال خشونت آمیز را با فرستادن ماشین‌ها به جنگ یکدیگر نمایش دهند، ممکن است بهتر از فرستادن انسان‌ها به جنگ با یکدیگر باشد. ربات‌ها می‌توانند برای دفاع از یک کشور در مقابل حملات استفاده می‌شوند تا تلفات انسانی را کاهش دهد. آیا جنگ‌های آینده می‌تواند فقط یک بازی ویدئویی باشد که ربات‌ها را کنترل می‌کند؟
 
مزایای رباتیک:
مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات می‌تواند کارهایی که ما انسان‌ها می‌خواهیم انجام دهیم را ارزان‌تر انجام‌ دهد. علاوه بر این ربات‌ها می‌توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هسته‌ای یا کاوش یک آتش‌فشان را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند کارها را دقیقتر از انسان‌ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت ‌بخشند. ربات‌ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.
 
تاثیرات شغلی:
بسیاری از مردم از اینکه ربات‌ها تعداد شغل‌ها را کاهش دهد و افراد زیادی شغل خود را از دست دهند، نگرانند. این تقریباً هرگز قضیه‌ای بر خلاف تکنولوژی جدید نیست. در حقیقت اثر پیشرفت‌ تکنولوژی مانند ربات‌ها (اتومبیل و دستگاه کپی و…) بر جوامع ، آن است که انسان بهره‌ورتر می‌شود.
 
آینده رباتیک:
جمعیت ربات‌ها به سرعت در حال افزایش است. این رشد توسط ژاپنی‌ها که ربات‌های آن‌ها تقریباً دو برابر تعداد ربات‌های آمریکا است، هدایت شده است.
همه ارزیابی‌ها بر این نکته تأکید دارد که ربات‌ها نقش فزاینده‌ای در جوامع مدرن ایفا خواهند کرد. آن ها به انجام  کارهای خطرناک، تکراری، پر هزینه و دقیق ادامه می‌دهند تا انسان‌ها را از انجام آن‌ها باز دارند.

يک خانم سخنگوی خوش مشرب مژه بلند لب قرمز چشم سبز البته از نوع روبوتيکی آن از هفته آينده کار خود را در دفتر پذيرش کالج سلطنتی لندن آغاز خواهد کرد.

اين ربات توسط دانشجويان فوق ليسانس مکانيک ساخته شده و دارای چشم، لب، گردن و سر متحرک است که توسط ۹ موتور به حرکت در آمده و با يک لپ تاپ کنترل ميشود.

در اطراف ربات دوربين های مخفی برای تشخيص اشيا و افراد روبروی ربات تعبيه شده و ربات در صورت مشاهده انسان واکنش نشان داده و در مورد رويدادهای مختلف دانشگاه به بازديد کنندگان اطلاعاتی ارائه ميدهد. يا حتی در مورد چيزهای عمومی زندگی مثل نحوه لباس پوشيدن بازديد کننده با او گرم صحبت ميشود.

يک روبوت گزارشگر که هم اکنون در آمريکا در دست ساخت است،  می تواند برای تهيه گزارش به نقاطی برود که حتی "جان سيمپسون" خبرنگار پرسابقه بی بی سی قادر نيست در آنها پا بگذارد.

اين دستگاه که "کاوشگر افغانستان" نامگذاری شده است، برای سفر به مناطق جنگی طراحی شده است و می تواند از خطرناکترين محيط ها که برای گزارشگران واقعی قابل دسترسی نيست، عکس و صدا تهيه کرده و حتی به انجام مصاحبه بپردازد...

دانشمندان دانشگاه DUKE تونسته اند به يه ميمون ياد بدن چجوری يه بازوی روبوتيکی رو تنها با فرستادن سيگنالهای مغزی کنترل کنه. اين دانشمندان اول به ميمون ياد دادن چجوری با joystick بازوی ربات رو کنترل کنه تا از روی اون الگوی سيگنال های مغزی رو شناسايی کنن. joystick به بازو وصل نبوده، بلکه مغز ميمون از طريق يه کامپيوتر به بازو وصل بوده. اين کامپيوتر سيگنال های مغز ميمون رو پردازش ميکرده و از روی اين سيگنال ها دستورات لازم برای حرکت بازو رو استخراج ميکرده. joystick نقش واسطه داشته برای اينکه ميمون رو وادار کنه دستوراتی از مغزش به دستهای خودش بفرسته تا سيگنال هاش ضبط بشه.

در مرحله بعد اين joystick حذف شده و ميمون صرفا با اراده کردن تونسته بازو رو حرکت بده. اين جور کارها به درد معلولين حرکتی ميخوره که مغزشون سالمه اما سلولهای بافت های بدنشون قادر به فعاليت نيست يا اون عضو بدنشون قطع شده. اونها از اين طريق ميتونن يه عضو مصنوعی رو کنترل کنند. اين روش بخصوص برای دست مصنوعی خيلی اهميت داره.

بزرگترین ربات دنیا رو معرفی کردم میرسیم به معرفی کوچکترین ربات دنیا. این ربات که الیس(Alice) اسمش هست به اندازه یه حبه قنده. طول و عرض و ارتفاعش 2 سانتی متره.نمونه رباتهای کوچولو در چند دانشگاه دیگه از جمله ام آی تی هم ساخته شده ولی یا اندازه اونا به این کوچیکی نیست یا اینکه به این اندازه خود مختار نیستند.
الیس دو تا چرخ داره و هر چرخ به یه موتور ساعت وصله! این موتورها موتورهای یه نوع ساعت خیلی دقیق سواچ هستند و کنترلشون با کنترل موتورهای عادی فرق داره و خیلی پیچیده تره.

موتورهای ساعت به صورت تجاری موجود نیستند و شرکت سواچ هم علاقه ای به کار رباتیکی نداره به همین دلیل این ربات فقط جنبه تحقیقاتی داره و نتونسته به صورت محصول تجاری به بازار بیاد. ما موتور ساعت رو می بُریم و دو تکه میکنیم و فقط از یه قسمتش که شامل سیم پیچ و چرخ دنده های خیلی ریزه استفاده میکنیم. چرخ سوم ربات که فقط یه نقطه اتکا برای پایدار نگهداشتن ربات هست ته یه سوزن ته گرده که به چارچوب پلاستیکی ربات فرو شده! و در حقیقت چرخ نیست فقط رو سطح صاف سُر میخوره.

این ربات چهار تا سنسور مادون قرمز داره و با اونا اشیا اطراف رو تا فاصله سه- چهار سانتی متری تشخیص میده. یه سنسور جلو ربات نصب شده یکی عقب و دو تای دیگه هم قسمت جلو سمت راست و چپ. یه ماژول دریافت سیگنال از کنترل تلویزیون هم داره(اون نیم کره سیاه رنگ) که میتونین با استفاده از کنترل های موجود در بازار به اون دستور بدین.

چارچوبی که اجزاء ربات روش سوار شدن یه فریم پلاستیکیه برای محکم نگهداشتن اجزاء به اضافه خود PCB یعنی به خاطر کوچیک کردن ربات خود PCB رو نازک گرفتن که بشه به صورت مکعب درش آورد. باتری قابل شارژ ربات تو این مکعب تو خالی جا میگیره و بزرگترین قسمت رباته. با دقتی که در انتخاب قطعات الکترونیکی و مکانیکی صورت گرفته تا مصرف ناچیزی داشته باشند، باتری شارژ شده از دو ساعت تا ده ساعت انرژی لازم رو برای حرکت ربات تامین میکنه. یه بورد شارژ و برنامه ریزی هم ساخته شده براش که با اتصال به پورت سریال کامپیوتر میشه برنامه توش آپلود کرد و در صورت لزوم برنامه رو دیباگ کرد.

یه میکرو پروسسور PIC16F877 هم داره که هشت کیلو بایت فضای برنامه، 368 بایت رجیستر و 256 بایت EEPROM داره. حالا تو این هشت کیلو بایت هم باید کنترل موتور و خوندن سنسورها و ارتباط از راه دور جا بشه و هم رفتارهای دیگه. سرعت ربات یه مگاهرتزه و امکان اضافه کردن سنسورهای دیگه بالای ربات وجود داره. تا حالا تجهیزاتی مثل بورد ارتباط رادیویی، ماژول ارتباطی ایردا، دوربین خطی و دوربین رنگی(از همون هایی که تو موبایل ها استفاده میشه) براش ساخته شده.

از این ربات حدودا دویست تا ساخته شده که حدود 10 تاش تو دانشگاه Caltech برای مطالعه رفتار جمعی استفاده میشه. حدود 20 تاییش دست بیولوژیست های بلژیکی و فرانسویه برای مطالعه رفتار سوسکها!، حدود ده تای دیگه دست بیولوژیست های سوییسیه برای مطالعه رفتار مورچه ها. بیست تای دیگه دست دانشجوهای فوق لیسانسه برای پروژه های ترمشون. یه چند تاییش هم روی اینترنته!!