بهينه ساز فناوري اطلاعات و ارتباطات دكتر امين گلستاني
کلمه ربات اولین بار توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R روباتهای جهانی روسیه در سال ۱۹۲۱ ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی (robotnic) به معنی کارگر میباشد. كلمه ربات بعد از به صحنه درآمدن یك نمایش در سال۱۹۲۰ میلادی در فرانسه متداول و مشهور گردید. در این نمایش كه اثر«كارل كپك» بود، موجودات مصنوعی شبیه انسان، وابستگی شدیدی‌نسبت به اربابان خویش از خود نشان می‌دادند. این موجودات مصنوعی‌شبیه انسان در آن نمایش، ربات نام داشتند.
در حال حاضر ربات‌هایی را كه در شاخه‌های مختلف صنایع مورداستفاده می‌باشند، میتوان به عنوان «ماشینهای مدرن، خودكار، قابل‌هدایت و برنامه‌ریزی»تعریف كرد. این رباتها قادرند در محل‌های‌متفاوت خطوط تولید، به طور خودكار، وظایف گوناگون تولیدی را تحت‌یك برنامه از پیش نوشته شده انجام دهند.
گاهی ممكن است یك‌ربات، جای اپراتور در خط تولید بگیرد و زمانی این امكان هم وجوددار كه یك كار مشكل و یا خطرناك به عهده ربات واگذار شود.همانطور كه یك ربات می‌تواند به صورت منفرد یا مستقل به كاربپردازد، این احتمال نیز وجود دارد كه چند ربات به صورت جمعی و به‌شكل رایانه‌ای در خط تولید به كار گرفته شوند.
رباتها عموماً دارای ابزار و آلاتی هستند كه به وسیله آنهامی‌توانند شرایط محیط را دریابند.این آلات و ابزار «حس كننده» نام دارند، رباتها میتوانند در چارچوب برنامه اصلی خود، برنامه‌های‌جدید عملیاتی تولید نمایند. این رباتها دارای سیستم‌های كنترل وهدایت خودكار هستند.
رباتهای صنایع علاوه بر این كه دارای راندمان، سرعت، دقت وكیفیت بالای عملیاتی می‌باشند، از ویژگی‌های زیر نیز برخوردارند:
– بسیاری از عملیات طاقت فرسا و غیرقابل انجام توسط متصدیان رامی‌توانند انجام دهند.
– آنها، برخلاف عامل انسانی یعنی متصدی خط تولید، قادر هستند سه‌شیفت به كار بپردازند و در این خصوص نه منع قانونی وجود دارد و نه‌محدودیت‌های فیزیولوژیكی نیروی كار.
– هزینه‌های مربوط به جلوگیری از آلودگی صوتی، تعدیل هوا و فراهم‌آوردن روشنایی لازم برای خط تولید، دیگر بر واحد تولید تحمیل‌نخواهد شد.
– برای اضافه كاری این رباتها، هزینه اضافی پرداخت نمی‌شود.حق بیمه، حق مسكن و هزینه ایاب و ذهاب پرداخت نمی‌شود. احتیاج به‌افزایش حقوق ندارند و هزینه‌این نیز از بابت بهداشت و درمان بر واحدتولیدی تحمیل نمی‌كنند.
ویژگی‌های ذكر شده سبب می‌شوند كه سهم هزینه كار مستقیم نیروی‌انسانی در هزینه محصولات تولیدی، واحدهای تولیدی كاهش پیداكند.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بودن و دارا بودن نقاط ضعف و قوت یک انسان معمولی ، یک انسان دارای قدرت بسیار زیادی بود که در پایان نمایش نامه برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد البته لازم به ذکر است که پیش از آن یونانیان نیز مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه ماشینی بوده که ما امروزه ان را ربات می‌نامیم.
تعریف امروزه ربات از نظر عوام مردم وسیله ای است که اعمالی هوشمند شبیه انسان انجام می‌دهد در حالی که فرهنگ وبستر ربات را این‌گونه تعریف می‌کند:”یک دستگاه یا وسیله خودکاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسانها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است”.
در این راستا دانشمندان سعی بر آن دارند ربات‌هایی بسازند که به طرق مختلف نیاز های انسان را براورده سازند و در نهایت به رباتی با قابلیت های کامل یک انسان برسند
هر دستگاه الکترومکانیکی که عمل خاصی را انجام دهد ربات نامیده می شود. این دستگاه می تواند جهت انجام یک وظیفه خاص برنامه ریزی شود. تفاوت ربات با انسان از بسیاری جهات قابل چشم پوشی نیست. مثلا خستگی ناپذیری و انجام یک کار تکراری با دقت فراوان و یا کارهایی که توان زیادی نیاز دارند و بازوهای انسان توان لازم برای انجام آن را ندارند به راحتی از عهده ربات ها بر می آید. در اینجا یک کلیپ جالب از رباتی که برای چیدن نارگیل از درختان بالا میرود قرارداده شده است.
رباتها میتوانند بسیار ساده و یا با ساختاری پیچیده باشند ولی در همه حالتها ربات ترکیب علوم مکانیک و الکترونیک است، امروزه رشته ویژه ای به نام مکاترونیک ویژه رباتیک در دانشگاهها تدریس می گردد.
ربات هایی که امروزه بسیار بسیار در حال تکاملند ربات های انسان نما هستند، ژاپن به عنوان پیشتاز این عرصه هر روز در حال تکمیل این پروژه عظیم می باشد، چارچوب بدن ، اعضای مهم مانند چشم( چشمی که قابلیت دیدن و تشخیص دادن را داشته باشد) تاکنون طراحی وساخته شده اند و سالهای اخیر در حال طراحی چهره هم به لحاظ ظاهری (سایز و رنگ و ابعاد) وهم به لحاظ باطنی (به گونه ای که غم و شادی و عصبانیت را نشان دهد) میباشد. محققان ژاپنی اعلام کرده اند تا سال ۲۰۵۰ ربات های انسان نما با قابلیت های یک انسان کامل (احساسات و عواطف، عقل و درک شرایط و …) را به بازار عرضه خواهند نمود.
همیشه بین صاحب نظران رباتیک و فعالان رباتیک در دانشگاه ها بحث در مورد تعریف ربات وجود داشته است، گاهی اوقات بر اساس تولید ربات، در شرکتی، تعریفی صنعتی و بر اساس تولید آن شرکت از ربات ارایه می شود و در مواردی نسبت به تکنولوژی ربات توصیف شده است
با این همه در زمان کنونی فناوری ساخت ربات در حدی است که با تکیه بر تکنولوژی جدید و پیشرفته کنونی و با کمی آینده نگری می توان تعریف عینی و دست یافتنی از ربات کرد.در این جا چند تعریف معتبر ذکر شده است:
بیشتر مردم تصورشان از ربات ،ماشینی است که اعمالی هوشمند شبیه به انسان انجام می دهد.فرهنگ و بستر یک ربات را به این گونه تعریف می کنند: “یک دستگاه یا وسیله خود کاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسانها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است.”
در حال حاضر و با شروع هزاره جدید ، هدف نهایی ،خلق رباتی است که همانند انسان خصوصیات برجسته ای در رفتار ، حرکت ،هوش و ارتباط از خود به نمایش بگذارد.یک ربات هوشمند را میتوان این گونه تعریف کرد:
“یک ربات هوشمند ،ماشین خودکار چند منظوره ای است که طیف وسیعی از وظایف متفاوت را، تحت شرایطی که حتی ممکن است به آن شناخت کافی نداشته باشد ،همانند انسان آن را انجام دهد”
موسسه صنعتی آمریکا RAI یا Robotic Industrial Association که شرکتی با سابقه در صنعت رباتیک می باشد و در تولید بازوهای ربات های صنعتی یا (Manipulators) است، این گونه ربات را تعریف می کند:
“یک ربات، یک جابجا کننده چند وظیفه ای برنامه پذیر است که برای حرکت دادن مواد ، قطعات ،ابزار ها یا وسایل خاص ،با استفاده از حرکات برنامه ریزی شده قابل تغییر برای تحقق فرامین مختلف ،طراحی شده است.
ربات در معنای عام تر و کلی تر یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است، با خصوصیات زیر:
۱- می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.
۲- چند کاره است.
۳- Multi Tasking
۴- کارآمد و مناسب برای محیط است و توانایی هماهنگ کردن خود با محیط را دارد.
و خلاصه ربات ماشینی است که کاری مستمر و تکراری را بدون خستگی و با سرعت بالا و بدون اشتباه (منظور با خطای کم) انجام دهد
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.
روباتیک، علم مطالعه فن آوری مرتبط با طراحی ساخت و اصول کلی و کاربرد روباتهاست. روباتیک علم و فن آوری ماشین های قابل برنامه ریزی، با کاربردهای عمومی می باشد.
برخلاف تصور افسانه ای عمومی از رباتها به عنوان ماشینهای سیار انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاههای روباتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابلیت 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 را که فرمان داشته باشد بعضی از رباتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می دهند. که سایر سیستم های پیچیده تر که بطور همزمان چند ار انجام می دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند.
حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوریکه 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 علامتهای تثبیت مکان بر روی برد، می توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند. ساده ترین شکل رباهای سیار، 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 که هرگاه حسگرهایشان در مسیر، یا فردی را پیدا کنند متوقف می شوند. رباتهای بسیار پیچیده تر رد محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می شود.
روباتها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند.بسته به نوع برنامه ای که شما به آنها می دهید.کارها وحرکات مختلفی را انجام می دهند.رشته دانشگاهی نیز تحت عنوان روباتیک وجود دارد.که به مسایلی از قبیل سنسورها، مدارات ، فیدبکها،پردازش اطلاعات وبست وتوسعه روباتها می پردازد.روباتها انواع مختلفی دارند از قبیل روباتهای شمشیر باز، دنبال کننده خط،کشتی گیر،فوتبالیست،و روباتهای خیلی ریز تحت عنوان میکرو روباتها،روباتهای پرنده وغیره نیز وجود دارند. روباتها برای انجام کارهای سخت و دشواری که بعضی مواقع انسانها از انجام آنها عاجز یا انجام آنها برای انسان خطرناک هستند.مثل روباتهایی که در نیروگاهای هسته ای وجود دارند،استفاده می شوند.کاری که روباتها انجام میدهند، توسط میکرپروسسورها (microprocessors) و میکرو کنترلها(microcontroller) کنترل می شود.با تسلط در برنامه نویسی این دو می توانید دقیقا همان کاری را که انتظار دارید روبات انجام دهد.
روباتهایی 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 روبات کار می کند.برخی از روباتها مانند انسانها وجانوران خون گرم در برخورد و رویارویی با حوادث ومثایل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان می دهند.یک نمونه از این روباتها روبات مامور است.برخی روباتها نیز یکسری کارها را به صورت تکراری با سرعت ودقت بالا انجام می دهند مثل روبات هایی که در کارخانه های خودرو سازی استفاده می شوند.این گونه روبات کارهایی از قبیل جوش دادن بدنه ماشین ، رنگ کردن ماشین را با دقتی بالاتر از انسان بدون خستگی و وقفه انجام می دهند
علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:
۱ الکترونیک ( شامل مغز ربات)
۲ مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)
۳ نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات)
اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند
مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و می سازند
و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.
نویسنده: دکتر امین گلستانی، مشاور و مدرس استراتژی های فناوری و امنیت اطلاعات
