رباتیک چیست؟

رشد روز افزون دانش بشری انسانها را با دست آوردها و علوم جدیدی آشنا می‌سازد که قبل از آن شاید تنها ریشه در تخیل داشت رباتیک یکی از تخیلات انسانی است که کم کم پا به عرصه واقعیت نهاده و زندگی بشری را دست خوش تغییرات شگرفی خواهد کرد.

قوانین رباتیک:

کلمه ربات اولین بار توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R روبات‌های جهانی روسیه در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی (robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.

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

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.

بر اساس این سه قانون و سه قسمت ذکر شده به معرفی انواع ربات‌ها ، بررسی عملکرد آنها ، اخبار مسابقات ، تحلیل پیشرفت و آموزش آنها خواهیم پرداخت ، امید است در این قسمت نیز همچون بخش‌‌های دیگر با پیشنهادات و انتقادات سازنده خود، ما را یاری نمایید.

این مسابقات با هدف ایجاد محیط علمی و رقابتی ، ارتقای علم روباتیک ، ایجاد انگیزه ،در سه مقطع  دبستان،راهنمایی ،متوسطه برگزار وبا  تشویق و حمایت از دستاوردهای شرکت کنندگان در زمینه های رباتیک ، ایجاد شور و نشاط و تحرک علمی برای جهش های علمی ، پرکردن اوقات فراغت دانش آموزان و دور شدن از آسیب های اجتماعی و آمادگی برای شرکت در مسابقات کشوری و بین المللی برگزار شد.

امید است با حمایت شما عزیزان و همچنین با تشویق این عزیزان گام مفید ودرخوری در این زمینه برداریم.

وحیدعزتی دبیر برگزاری مسابقات شهرستان قروه تابستان۹۱

آشنایی با درهای اتوماتیک:

_{سیستم های درب بازکن اتوماتیک جهت رفاه بیشتر و همچنین با اهداف حفاظتی و امنیتی در مکانهای مختلف بر روی انواع گوناگون درب ها مانند درب گاراژ -  درب حیاط – درب ورودی ساختمان و حتی درب اتاق های ساختمان (برای افراد معلول) نصب و مورد استفاده قرار می گیرد . بعد از نصب این سیستم ها می توان تنها با فشار دادن شستی روی یک ریموت کنترل از فاصله مناسب درب را باز و بسته کرد و یا با نصب سنسورهای خاصی هنگام عبور و مرور در را به طور اتوماتیک باز و بسته کرد . انواع مختلف درب هایی که این سیستم ها را می توان روی آن نصب کرد به قرار زیر است:}

هاورکرافت، از دهه 1990 پا به عرصه وجود نهاده و با وجود مشکلات متعدد, توانسته جای خود را در زندگی بشر امروز باز کند. 
قابلیت های فراوان این وسیله, نیاز به بکارگیری آن در عرصه های مختلف نظامی، تجاری، تفریحی، امدادی، مطالعاتی، تحقیقاتی و ... را به خوبی آشکار نموده است و از آنجایی که کشور ایران پتانسیل های فراوانی برای سرمایه گذاری در چنین فعالیت هایی دارد، بستر سازی برای پیوستن اینگونه وسایل به جرگه یگان حمل ونقل نه تنها مفید بلکه ضروری به نظر می رسد. علاوه بر اینکه توانایی این وسیله در حرکت بر روی سطوح مختلف امکان انجام مأموریت های ویژه ای را محقق می سازد که می توان از آن نه صرفاًً به عنوان یک وسیله نقلیه بلکه ابزاری در جهت تحقق بسیاری از نیازهای ضروری کشور در عرصه‌های مختلف، بهره برد.

سه دسته بندي مختلف در مورد رباتها وجود دارد :

ü       دسته بندي اتحاديــــــه رباتهاي ژاپني

ü       دسته بندي  مؤسسه رباتيك آمريكا

ü       دسته بندي اتحاديه فرانسوي رباتهاي صنعتي

دسته بندي اتحاديه رباتهاي ژاپني

انجمن رباتهاي صنعتي ژاپن، رباتها را به شش گروه زير تقسيم مي كند :

1- يك دست مكانيكي كه توسط اپراتور كار مي كند : وسيله اي است كه داراي درجات آزادي متعدد بوده و توسط عامل انساني كار مي كند.

2- ربات با تركيبات ثابت : اين دسته رباتها با تركيبات ثابت طراحي مي شوند. در اين حالت يك دست مكانيكي كارهاي مكانيكي را با قدمهاي متوالي تعريف شده انجام مي دهد و به سادگي ترتيب كارها قابل تغيير نيست.

3- ربات با تركيبات متغير : يك دست مكانيكي كه كارهاي تكراري را با قدمهاي متوالي و با ترتيب تعريف شده، انجام مي دهد و اين ترتيب به سادگي قابل تغيير است.

4- ربات قابل آموزش : اپراتور در ابتداي امر به صورت دستي با هدايت يا كنترل ربات كاري را كه بايد انجام شود، انجام مي دهد و ربات مراحل انجام وظيفه را در حافظه ضبط مي كند. هر وقت كه لازم باشد، مي توان اطلاعات ضبط شده را از ربات درخواست نمود و ربات وظيفه درخواست شده را بصورت خودكار انجام مي دهد.

5- ربات با كنترل عددي : اپراتور وظيفه ربات را توسط يك برنامه كامپيوتري به او تفهيم مي نمايد و نيازي به هدايت دستي ربات نيست. درواقع ربات با كنترل عددي، رباتي است كه با برنامه كامپيوتري كار مي كند.

6- ربات باهوش : اين ربات درك از محيط و استعداد انجام كار با توجه به تغيير در شرايط و محدوده عمل كار را دارد.

دسته بندي مؤسسه رباتيك آمريكا

انستيتوي رباتيك آمريكا تنها موارد 3 و 4 و 5 و 6 را به عنوان ربات پذيرفته است.

دسته بندي اتحاديه فرانسوي رباتهاي صنعتي

مؤسسه ربات صنعتي فرانسوي، رباتها را به شكل زير تقسيم كرده است :

نوع A  :  دستگاهي كه توسط دست يا از راه دور كنترل مي شود (مورد 1 طبقه بندي قبل).

نوع  B:  وسيلة حمل كننده خودكار با يك سيكل محاسبه شده از قبل  (موارد 2 و 3 طبقه بندي قبل).

نوع C  :  دستگاهي قابل برنامه ريزي و با توانايي خود كنترل (موارد 4 و 5 طبقه بندي قبل).

نوع D  :  دستگاهي كه قادر است اطلاعات معيني از محيط را بدست بياورد و به عنوان ربات باهوش معروف است (مورد 6 طبقه بندي قبل).

انواع رباتها

    رباتهای امروزی که شامل قطعات الکترونيکی و مکانيکی هستند در ابتدا به صورت بازوهای مکانيکی برای جابجايی قطعات و يا کارهای ساده و تکراری که موجب خستگی و عدم تمرکز کارگر و افت بازده میشد بوجود آمدند. اينگونه رباتها جابجاگر (manipulator) نام دارند.جابجاگرها معمولا در نقطه ثابت و در فضای کاملا کنترل شده در کارخانه نصب میشوند و به غير از وظيفه ای که به خاطر آن طراحی شده اند قادر به انجام کار ديگری نيستند. اين وظيفه ميتواند در حد بسته بندی توليدات, کنترل کيفيت و جدا کردن توليدات بی کيفيت, و يا کارهای پيچيده تری همچون جوشکاری و رنگزنی با دقت بالا باشد.

    نوع ديگر رباتها که امروزه مورد توجه بيشتری است رباتهای متحرک هستند که مانند رباتهای جابجا کننده در محيط ثابت و شرايط کنترل شده کار نمي کنند. بلکه همانند موجودات زنده در دنيای واقعی و با شرايط واقعی زندگی میکنند و سير اتفاقاتی که ربات بايد با انها روبرو شود از قبل مشخص نيست. در اين نوع ربات هاست که تکنيک های هوش مصنوعی مي بايست در کنترلر ربات(مغز ربات) به کار گرفته شود.

رباتهای متحرک

1- رباتهای چرخ داربا انواع چرخ عادی

و يا شنی تانک و با پيکربندی های مختلف يک, دو يا چند قسمتی

2- رباتهای پادار مثل سگ اسباب بازی

AIBO ساخت سونی که در شکل بالا نشان داده شد يا ربات ASIMO ساخت شرکت هوندا

3- رباتهای پرنده

4- رباتهای چند گانه(هايبريد¹) که ترکيبی از رباتهای بالا يا ترکيب با جابجاگرها هستند

ربات همکار

    رباتهای همکار رباتهایی هستند که با کمک هم يک کارو انجام می دهند و کارهای انها بهم مربوط است و از هم مستقل نيست. در اين مجموعه دو روبات چشم هست (چپ و راست)، و يک روبات دست (وسط). کارآنها اين است که: چشکها محيط رو می بينند و اطلاعات مربوط رو به کامپيوتر  می فرستند.

کامپيوتر با image processing محيط را آناليز می کند و اگر در آن جسم قرمزی ببيند، ان را پيدا مي کند. يعنی اينکه اين سيستم به اشيای قرمز رنگ حساس است  ( که البته می تواند به رنگهای ديگر باشد) بعد با استفاده از روابط هندسی با توجه به زاويه ديد دوربينها مکان جسم رادر فضا پيدا مي شود و اگه در محدوده روبات دست باشد، اين روبات 3 درجه آزادی به حرکت درمي ايد و جسم رو در فضا می گيرد.

نانوبات‌ها

    اگر چه در حال حاضر كارايي‌هاي انسان و روبات با هم قابل مقايسه نيستند، اما ري كورزويل¹ در مورد آينده عقيده ديگري دارد. او كه نويسنده و متخصص رشته كامپيوتر است در يكي از نوشته‌هاي خود با صراحت اظهار اميدواري كرده است تا سال 2029 انسان با توجه به روند شناخت و ساخت هوش مصنوعي ميتواند روباتي را بسازد كه در هوش و تصميم گيري با انسان برابر باشد. كورزويل معتقد است در سالهاي 2030 انسان خواهد توانست نانوبات Nanobots يا روباتهاي بسيار كوچك را جهت افزايش شعور به مغز خود بفرستد. اين نانو روباتها به اندازه سلولهاي خون هسنتد و از طريق جريان خون در رگها به مغز انتقال خواهند يافت. كورزويل در مقابل كميته علوم كنگره آمريكا اعتراف كرده است در حال حاضر انسان از چنين تكنولوژي برخوردار است و آن را بر روي تعدادي حيوان نيز آزمايش كرده است. او در ادامه شهادت خود در كنگره آمريكا اضافه كرده است دانشمندان توانسته‌اند با انتقال 7 ننو روبات به بدن موش آزمايشگاهي ديابت او را علاج كرده و انسولين را از منذهاي پوست خارج كنند.آخرين كتاب كورزويل "شگفتي در راه است، برتري انسان بر بيولوژي²" نيز بر اساس پيش بيني‌هاي علمي او نوشته شده است.

او در اين كتاب مينويسد در 25 سال آينده ننوبات‌ها در خون جاري در رگها هر نوع بيماري را با نابود كردن عوامل بيماري زا از بين برده و پس از خارج كردن آثار باقيمانده مرض همزمان به مرمت اشتباهات موجود در دي ان اي و ساختار بيولوژيكي انساني خواهد پرداخت. كورزويل در بخش اقتصادي ورود روبات به خانه‌ها اعتقاد دارد در فاصله سالهاي 2020 تا 2030 هر كس با كمك روبات و ننوتكنولوژي¹ و توليد كننده‌هاي مولكول، در خانه خود قادر خواهد بود هر نوع محصول غير ارگانيك² را تهيه كند.

محققان دانشگاه جان هاپکینز آزمایشی بر روی مبتلایان به آسیبهای نخاعی که تعدادی الکترود 2 میلیمتری در مغز آنها کار گذاشته شده است را آغاز می کنند تا با استفاده از آن سیگنالهای مغزی آنها را برای کنترل بازوی مصنوعی رباتیک به کار بگیرند.

به گزارش خبرگزاری مهر، شاید این دست رباتیک کاملا مصنوعی به نظر بیاید اما به زودی به صورت گسترده در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار خواهد گرفت، به ویژه در صورتی که آزمایش محققان برای کنترل حرکات این بازو با استفاده از سیگنالهای مغزی موفقیت آمیز باشد.

به گفته محققان لابراتوار فیزیک کاربردی جان هاپکینز زمانی که یک نورون سیگنالی را ایجاد می کند، الکترودهایی که در مغز بیماران قرار گرفته اند سیگنال را گرفته و آن را به گیرنده ای انتقال می دهند تا در نهایت سیگنال به رایانه ای که در بازوی رباتیک قرار دارد رسیده و به یک حرکت تبدیل شود.

محققان برای رسیدن به این مرحله از مطالعات خود پنج سال تلاش کرده اند. بازوی رباتیک MPL وزنی برابر چهار کیلوگرم دارد که با وزن طبیعی بازو برابری می کند، همچنین چابکی و سبکی دست طبیعی در ساخت این بازوی رباتیک رعایت شده است، یعنی می تواند 22 نوع حرکت از جمله حرکات مستقل هر انگشت را اجرا کند.

به گفته محققان شاید این دست رباتیک نتواند چند نوع خاص از حرکات از قبیل گود کردن کف دست یا ادای احترام "ولکانی" ( به معنی زندگی شاد و موفق) را انجام دهد، اما مجموعه حرکاتی که قادر به انجام آنها است بسیار تحسین برانگیز است.

دارپا سال گذشته بودجه اجرای این پروژه را در قالب برنامه متحول سازی اندامهای مصنوعی به عهده گرفت. حسگرهای لمسی در کف دست و انگشتهای این بازوی رباتیک قادر به درک ارتعاشات، حرارت و بافت سطوح هستند البته آزمایش بر روی این توانایی ها هنوز آغاز نشده است.

هدف نهایی تکمیل این بازو به شکلی است که بتواند با تمامی اندامهای بدن به صورت بی سیم ارتباط داشته باشد. نتیجه این پروژه می تواند برای افرادی که دچار آسیبهای نخاعی شده اند، بازوی خود را از دست داده اند و یا توانایی استفاده از اندامهای طبیعی خود را از دست داده اند کاربردی باشد.

بر اساس گزارش سی ان ان، شاید تولید انبوه و استفاده از اندامهای مصنوعی قابل کنترل با ذهن تا چند سال آینده امکان پذیر نباشند، اما در حال حاضر شرکتهای متعددی وجود دارند که قادر به ساخت اندامهای مصنوعی به شدت پیچیده با کارایی بالا هستند.
خبرگزاری مهر

ساخت شترمرغ رباتیک که سریعتر از قهرمان جهان می دود

محققان MIT موفق به ساخت شترمرغ رباتیکی شده اند که می تواند در مسابقه با "یوسین بولت" قهرمان دوی جهان او را به راحتی شکست دهد.

به گزارش خبرگزاری مهر، این ربات با نام FastRunner از توانایی دویدن با سرعتی بسیار بالا برخوردار است و در مواجهه با سطوح ناشناخته، موانع و پله ها از استقامت بالایی برخوردار است.

این ربات برای هر یک از پاها موتوری مستقل دارد، زانوهای این پرنده مکانیکی هوشمند نیز از فنرهایی برخوردارند که می توانند انرژی را ذخیره و آزاد کنند و از این رو ربات می تواند خود بخشی از انرژی حرکتی اش را تامین کرده و نیاز به استفاده مداوم از باطری برای حرکت کردن را از بین ببرد.

داشتن موتور مجزا برای هر پا و فنرهای ذخیره کننده انرژی همچنین می توانند منجر به کاهش وزن کلی ربات شده و با منعطف کردن و سبک وزن ساختن FastRunner آن را برای دویدنهای طولانی آماده کند.

در آزمایشهای کنونی سرعت FastRunner با سرعت "بولت" برابری می کند اما محققان MIT بر این باورند ربات می تواند به سرعت 80 کیلومتر بر ساعت نیز دست پیدا کند. ساختار کلی این ربات قابل تغییر است و امکان ساخت نسخه چهار پا و یا انسان نما از این ربات نیز وجود دارد. همچنین می توان ساختار پاها را به گونه ای تغییر داد که سرعت و چالاکی کلی ربات نیز افزایش پیدا کند.

بر اساس گزارش گیزمگ، پیشرفت ساخت چنین رباتهایی در آینده می تواند منجر به ابداع رباتهای متحرک و پیچیده ای شوند که در توسعه نمونه های امدادگر، اسکلتهای خارجی و دیگر ابزارهایی که می توانند در شرایط دشوار به کمک انسانها بیایند، تاثیرگذار خواهند بود.

پژوهشگران كره جنوبی پنجشنبه اعلام كردند بزودی در زندانهای این كشور از ربات های مجهز به سنسوری استفاده خواهد شد كه رفتارهای ناهنجار در بین زندانیان را ردیابی كرده و داده ها را به مسئولان زندان منتقل خواهد كرد.

ایرنا به نقل از خبرگزاری فرانسه از سئول گزارش داد كه گروهی از دانشمندان 'وزارت دانش اقتصاد' ربات های نگهبانی را با بودجه 850 هزار دلار راه اندازی كرده اند یك متر و نیم قد آنهاست و با چهار چرخ كار می كنند.

گروه آسیایی 'تصحیح رفتار' كه در امور كیفری و خط مشی های زندان تخصص دارد، اعلام كرد كه این ربات ها كه شب ها به كار گرفته خواهند شد،

می توانند از طریق دستگاهی كه از راه دور كنترل می شود بین زندانیان و مسئولان زندان ارتباط برقرار كنند.

این طرح با همكاری وزارت دادگستری كره جنوبی انجام می گیرد.

در بیانیه این گروه آمده است كه سنسورهای این ربات ها به آنها اجازه می دهد تا رفتارهای غیرعادی مثل خشونت و تصمیم به خودكشی را در بین زندانیان تشخیص داده و آن را به مسولان وقت بندهای زندان گزارش كنند.

'پروفسور لی بایك چول ' از دانشگاه كیونگی كه ریاست طراحی این ربات ها و گروه تصحیح رفتار را عهده دار است گفت كه این ابزار به این منظور به كارگرفته می شوند تا زندانبان ها بتوانند تلاش بیشتری برای تصحیح رفتار زندانیان و بازآموزی آنها بر عهده گیرند.

قرار است این ربات ها از بهار آینده در یك ندامتگاه در 'فوآنگ' در جنوب شرق كره جنوبی به كار گرفته شوند.

كره جنوبی در نظر دارد پیشتاز صنعت ربات سازی در جهان باشد زیرا تاكنون الگوهایی مثل ربات های آموزگار زبان، مرزبان در مرزهای كره شمالی، تكواندو كار، بازیگر صحنه و نظافتچی خانه را عرضه كرده است.

« هوش مصنوعی، دانش ساختن ماشین‌‌ ها یا برنامه‌های هوشمند است. »   همانگونه كه از تعریف فوق-كه توسط یكی از بنیانگذاران هوش مصنوعی ارائه شده است- برمی‌آید،حداقل به دو سؤال باید پاسخ داد: 1ـ هوشمندی چیست؟ 2ـ برنامه‌های هوشمند، ...

روش‌های پردازش تصویر

یک هیستوگرام تصویر از یک تصویر T1 فیلتر شده از یک مغز، پردازش شده توسط نرم‌افزار مانگو. ۳ قلهٔ مشهود در این نمودار ستونی متعلق به ماده سفید، ماده خاکستری، و CSF (آب نخاع) می‌باشند. دم سمت چپ متعلق به بقایای جمجمه و چربی پس از حذف به روش پردازش (فیلترینگ)بدست آمده.

 مادون قرمز چیست؟ بزرگترین منبع طبیعی اشعه مادون قرمز ، خورشید است. مقداری از نور آفتاب که به ما می‌رسد، دارای اشعه مادون قرمز کوتاه است، زیرا پرتوهای مادون قرمز بلند آن در طبقات هوا جذب شده‌اند. امواج مادون قرمز نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که بعد از برخورد با جسم موجب گرم شدن آن می‌شود. این امواج دسته‌ای از پرتوهای نامرئی خورشید هستند. به همین سبب وقتی در مقابل نور خورشید قرار می‌گیریم احساس گرما می‌کنیم. این امواج دارای طول موج بیش تر از امواج مرئی و بسامد(فرکانس) کمتر از آن‌ها هستند. به همین دلیل در نمودار طیف الکترومغناطیس بعد از امواج مرئی (قابل مشاهده) قرار دارد.