تاریخچه روبات

1. تاریخچه روبات کلمه روبات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکیrobotnic) )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 روبات می‌نامیم.امروزه معمولاً کلمه روبات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود. بیشتر روبات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. جلسه اول و دوم

2. روبات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است با خصوصیات زیر:* می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.* چند کار را به صورت هم زمان یا پی در پی میتواند انجام دهد.* کارآمد و مناسب برای محیطهای خطرناک است. • اجزاي يك روبات :** وسایل مکانیکی و الکتریکی شامل :* شاسی، موتورها، منبع تغذیه، راه انداز (درایور)موتور و...* حسگرها (برای شناسایی محیط):* دوربین ها، سنسورهای نوری و دما، سنسورهای ultrasound و …**عملگرها (برای انجام اعمال لازم):* بازوی روبات، چرخها، پاها و …** قسمت تصمیم گیری (برنامه ای برای تعیین اعمال لازم):* حرکت در یک جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجساممکان یابی و …* قسمت کنترل (برای راه اندازی و بررسی حرکات روبات):* نیروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسیر، … جلسه اول و دوم

3. مزایای روباتیک:مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک روبات می‌تواند کارهایی که ما انسان‌ها می‌خواهیم انجام دهیم را ارزان‌تر انجام‌ دهد. علاوه بر این روبات‌ها می‌توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هسته‌ای یا کاوش یک آتش‌فشان را انجام دهند. روبات‌ها می‌توانند کارها را دقیقتر از انسان‌ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت ‌بخشند. روبات‌ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند. • مزایای روباتها:1- روباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.2- روباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.3- روباتها 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 متر دقت دارند.5- روباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند. جلسه اول و دوم

4. مشکلات روباتیک:البته مشکلاتی هم هست. یک روبات 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 روبات‌ها بسیار نادر است زیرا سیستم روباتیک 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 روبات‌ها برای مقاصد شیطانی داریم. مطمئناً روبات‌ها 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. روبات‌ها 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 روبات‌ها را کنترل می‌کند؟ جلسه اول و دوم

5. معایب روباتها:1- روباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.2- روباتها هزینه بر هستند و هزینه ساخت بالایی دارند . 3- قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.4- قدرت تشخیص و تحلیل اطلاعات جدید را بدون برنامه ریزی قبلی ندارند .5- حساس به میدان مغناطیسی و برق هستند .با این وجود هنوز هم برای راهتی انسان از این ماشینها استفاده می شود زیرا جان یک انسان هنوز با ارزش تر از هزینه یا خرابی های ربات ها است جلسه اول و دوم

6. تأثیر روباتیک در جامعه:علم روباتیک 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.روبات‌ها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط پر خطر فعالیت نمایند مثل اکتشافات در مکان‌های خطرناک مانند آتش‌فشان‌ها که می‌توان بدون به خطر انداختن انسان‌ها انجام داد. برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از روبات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند. تاثیرات شغلی:بسیاری از مردم از اینکه روبات‌ها 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 روبات‌ها (اتومبیل و دستگاه کپی و…) بر جوامع ، آن است که انسان بهره‌ورتر می‌شود و به جای کار بدنی از دانش خود استفاده میکند. جلسه اول و دوم

7. تاریخچه تحولات حوزه روباتیک: 1920: نمایش نامه نویس چک اسلواکی Karl capek، کلمه روبات را در نمایش«‌روبات‌های جهانی روسیه» استفاده کرد این جمله از کلمه چکی « Robota» به معنی« کوشش ملال آور‌» آمده است.1938: نخستین الگوی قابل برنامه‌ریزی که یک دستگاه سم‌پاشی بود، توسط دو آمریکایی به نام‌های Willard pollard و Harold Roselundبرای شرکت devilbissطراحی شد.1942: ایزاک آسیموفRunaround را منتشر کرد و در آن قوانین سه‌گانه روباتیک را تعریف کرد.1946: ظهور کامپیوتر: George Devol، با استفاده از ضبط مغناطیالکترونیکی سی، یک دستگاه playback همه منظوره، برای کنترل ماشین به ثبت رساند. John Mauchlyاولین کامپیوتر (ENIAC) را در دانشگاه پنسیلوانیا ساخت. در MIT، اولین کامپیوتر دیجیتالی همه منظوره (Whirl wind) اولین مسئله خود را حل کرد.1951: در فرانسه ReymondGoertzاولین بازوی مفصلی کنترل از راه دور را برای انجام مأموریت هسته‌ای طراحی کرد. طراحی آن مبتنی بر کلیه روابط متقابل مکانیکی بین بازوی اصلی و فرعی با استفاده از روش متداول تسمه و قرقره بود که نمونه‌هایی برگرفته از این طرح هنوز هم در مواردی که نیاز به لمس نمونه‌های کوچک هسته‌ای است، دیده می‌شود. جلسه اول و دوم

8. 1954: George Devolاولین روبات قابل برنامه‌ریزی را طراحی و عبارت جهانی اتوماسیون را ابداع کرد. این امر زمینه‌ای برای نام‌گذاری این شرکت به Unimationدر آینده شد.1959: Marvin Minskyو John McCarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی را در MIT بنا نهادند.1960: Unimationتوسط شرکت Coudocخریداری شد و توسعه سیستم روبات‌های آن آغاز گردید. کارخانجات ساخت تراشه مانند AMF پس از آن شناخته شدند و اولین روبات استوانه ای شکل به نام Versatranکه توسط Harry Johnson&Veljkomilenkovicطراحی شده بود، فروش رفت. • 1962: جنرال موتورز اولین روبات صنعتی را از Unimationخریداری کرد و آن را در خط تولید خود قرار داد.1963: John Mccarthyآزمایشگاه هوش مصنوعی دیگری از دانشگاه استنفورد بنا کرد.1964: آزمایشگاه‌های تحقیقاتی هوش مصنوعی در M.I.T ،مؤسسات تحقیقاتی استنفورد (SRI)، دانشگاه‌ استنفورد و دانشگاه ادین برگ گشایش یافت.1964: روباتیک C&D پایه گذاری شد. جلسه اول و دوم

9. 1965: دانشگاه Carnegie Mellon مؤسسه روباتیک خود را تأسیس کرد.1965: حرکت یکنواخت ( Homogeneous Trans formation) در شناخت نحوه حرکات روبات به کار رفت. این روش امروزه به عنوان نظریه اساسی روباتیک وجود دارد.1965: ژاپن روبات Verstran ( نخستین روباتی که به ژاپن وارد شد) را از AMF خریداری کرد.1968: کاوازاکی مجوز طراحی روبات‌های هیدرولیک را از Unimationگرفت و تولید آن را در ژاپن آغاز کرد.1968: SRI،Shakey (یک روبات سیار با قابلیت بینایی و کنترل با یک کامپیوتر به اندازه یک اتاق) را ساخت.1970: پروفسور victor sheinmanاز دانشگاه استنفورد بازوی استاندارد را طراحی کرد. ساختار ترکیب حرکتی او هنوز هم به بازوی استاندارد معروف است.1973: Cincinnate Milacron اولین مینی کامپیوتر قابل استفاده تجاری که با روباتهای صنعتی کنترل می شد(T3) را عرضه کرد.طراحی توسط(Richard Hohn )1974: پروفسور Victor Scheinman، سازنده بازوی استاندارد، Inc Vicarmرا جهت فروش یک نسخه برای کاربردهای صنعتی ساخت. بازوی جدید با یک مینی کامپیوتر کنترل می‌شد. جلسه اول و دوم

10. 1976: Vicarm Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد. یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicarmبه کار رفت.1977: یک شرکت روبات اروپایی (ASEA)، دو اندازه از روبات‌های قدرتمند الکتریکی صنعتی را عرضه کرد که هر دو ربات از یک کنترلر میکرو کامپیوتر برای برنامه ریزی عملکرد خود استفاده می‌کردند.1977: Inc, Unimationvicarmرا فروخت.1978: unimationبا استفاده از تکنولوژی Vicarm ‌ ( puma) ماشین قابل برنامه‌ریزی برای مونتاژ( puma) را توسعه داد . امروزه همچنان می‌توان puma را در بسیاری از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی یافت.1978: ماشین خودکار Brooks تولید شد.1978: IBM و SANKYO روبات با بازوی انتخاب کننده، جمع کننده و مفصلی (SCARA) که در دانشگاه Yamanashi ژاپن برنامه‌ریزی و تولید شده بود، را فروختند. جلسه اول و دوم

11. 1980: Cognexتولید شد.1981: گروه روبات‌های CRS عرضه شد.1982: Fanuc از ژاپن و جنرال موتورز درGM Fanuc برای فروش روبات در شمال آمریکا قرار داد بستند.1983: تکنولوژی Adept عرضه شد.1984: Joseph Engelbergerایجاد تغییرات در روباتیک را آغاز کرد و پس از آن نام روبات‌های کمکی (Helpmate) به روبات‌های خدماتی توسعه یافته (developed service Robots) تغییر یافت.1986: با خاتمه یافتن مجوز ساخت Unimation، کاوازاکی خط تولید روبات‌های الکتریکی خود را توسعه داد.1988: گروه Staubli، Unimationرا از Westing house خرید.1989: تکنولوژی Sensableعرضه شد.1994: یک روبات متحرک شش پا از مؤسسه روباتیک CMU یک آتشفشان در آلاسکا را برای نمونه‌برداری از گازهای آتشفشانی کاوش کرد.1997: روبات راه‌یاب مریخ ناسا از زمانی‌که ربات وارد مریخ شد تصاویری از جهان را ضبط و ربات سیار Sojourner تصاویری از سفرهایش به سیاره‌های دور را ارسال کرد. جلسه اول و دوم

12. 1998: Honda نمونه ای از p3 (هشتمین نمونه در پروژه طراحی شبیه انسان ) که در 1986 آغاز شده بود را عرضه کرد.2000: Honda نمونه آسیمو نسل بعدی از سری روبات‌های شبیه انسان را عرضه کرد.2000: Sony از روبات شبیه انسان خود که لقب SDR ( Sony Dream Robots) را گرفت، پرده برداری کرد.2001: Sony دومین نسل از روبات‌های سگ Aiboرا عرضه کرد.2001: سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی(SSRMS ) توسط مؤسسه رباتیک MD در کانادا ساخته و با موفقیت به مدار پرتاب شد و عملیات تکمیل ایستگاه فضایی بین‌المللی را آغاز کرد. • از این سال به بعد تحولات به صورت سریع و روبه جلو ادامه داشته و امروزه رباتهایی مانند asimo توانایی آموزش ویاد گیری پیدا کرده اند که با استفاده از برنامه های هوش مصنوعی پیاده می شوند جلسه اول و دوم

13. انواع ربات ها • رباتهای امروزی که شامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی هستند در ابتدا به صورت بازوهای مکانیکی برای جابجایی قطعات و یا کارهای ساده و تکراری که موجب خستگی و عدم تمرکز کارگر و افت بازده می شوند بوجود آمدند. • این گونه رباتها جابجاگر (manipulator ) نام دارند . جابجاگرها معمولا در نقطه ثابت و در فضای کاملا کنترل شده در کارخانه نصب می شوند و به غیر از وظیفه ای که به خاطر آن طراحی شده اند قادر به انجام کار دیگری نیستند . این وظیفه می تواند در حد بسته بندی تولیدات , کنترل کیفیت و جدا کردن تولیدات بی کیفیت , و یا کارهای پیچیده تری همچون جوشکاری و رنگزنی با دقت بالا باشد . • نوع دیگر رباتها که امروزه مورد توجه بیشتری است رباتهای متحرک هستند که مانند رباتهای جابجا کننده در محیط ثابت و شرایط کنترل شده کار نمی کنند . بلکه همانند موجودات زنده در دنیای واقعی و با شرایط واقعی زندگی میکنند و سیر اتفاقاتی که ربات باید با انها روبرو شود از قبل مشخص نیست . در این نوع ربات هاست که تکنیک های هوش مصنوعی باید در کنترلر ربات (مغز ربات) به کار گرفته شود . جلسه اول و دوم

14. رباتهای متحرک به دسته های زیر تقسیم بندی میشوند : • رباتهای چرخ دار • با انواع چرخ عادی • و یا شنی تانک • و با پیکربندی های مختلف یک, دو یا چند قسمتی جلسه اول و دوم

15. رباتهای پادار مثل سگ اسباب بازیAIBOساخت سونی  یا ربات ASIMO  ساخت شرکت هوندا جلسه اول و دوم

16. رباتهای پرنده جلسه اول و دوم

17. رباتهای چند گانه ( هایبرید ) که ترکیبی از رباتهای بالا یا ترکیب با جابجاگرها هستند . جلسه اول و دوم

18. ربات های مسابقاتی • رباتيک در حالت کلي به 2 بخش شبيه سازي(Simulation&Real)، و ربات حقيقي تقسيم بندي مي‌شود. در شبيه‌سازي در حقيقت رباتي به صورت فيزيکي ساخته نمي‌شود و ساخت ربات در يک محيط مجازي شبيه سازي شده که در آن بعضي از قوانين دنياي واقعي وجود دارد صورت مي‌گيرد. در اين بخش مسابقاتي در رشته هاي «شبيه سازي امداد ونجات»(Rescue Simulation)و «شبيه سازي فوتبال» (Soccer Simulation)و... هرسال در جهان برگزار مي‌شود. در بخش Real مسابقات بسيار متنوع تري نسبت به Simulation وجود دارد که مهم‌ترين اونها عبارتند از: ربات‌هاي فوتباليست (در چندين سطح مختلف)، ربات‌هاي امدادگر، ربات‌هاي مسيرياب (Path Finder)، ربات‌هاي آتش نشان (Fire Fighter)، ربات هاي مين ياب (Deminer)، ربات‌هاي لابيرنت، ربات‌هاي انسان نما (Humanoid)، سگها (Four legged Robot)، ربات هاي خانگي(At home) و... . جلسه اول و دوم

19. ربات‌هاي مسيرياب Path Finder جلسه اول و دوم

20. ربات‌هاي فوتباليست جلسه اول و دوم

21. ربات‌ امدادگر جلسه اول و دوم

22. ربات‌هاي آتش نشان جلسه اول و دوم

23. ربات هاي مين ياب جلسه اول و دوم

24. ربات‌هاي انسان نما جلسه اول و دوم