رباتیک چیست؟

واژه‌ رباتیک برگرفته از واژه‌ ربات است که برای نخستین‌بار در سال ۱۹۲۰ و طی نمایشنامه‌‌ای با نام کارل کاپک، توسط نویسنده‌ اهل چک به عموم مردم معرفی گردید.

در دیکشنری ماریام- وبستر نیز، رباتیک به‌عنوان فناوری‌ای تعریف گردیده است که به طراحی، ساخت و عملیات ربات‌ها در راستای خودکارسازی می‌پردازد.

سخت‌افزارها و نرم‌افزارها در‌واقع دارای دو مؤلفه‌ رباتیک هستند، برای درک آنکه علوم کامپیوتر و مهندسی در رباتیک، در ‌چه بخش‌هایی مورد ‌‌‌استفاده قرار می‌گیرند، باید گفت: مهندسی برای طراحی جنبه‌های فیزیکی ربات و علوم کامپیوتر و رایانه برای طراحی جنبه‌های نرم‌افزاری ربات‌ها به کار گرفته می‌شوند. بنابراین می‌توان گفت رباتیک حوزه‌ای میان‌رشته‌ای متشکل از مهندسی و کامپیوتر است که برای خودکارسازی مسائل و کاهش مداخلات انسانی به کار می‌رود.

اصولاً ربات‌ها سه شاخه علمی اصلی دارند که این علوم از قرار زیر هستند:

– مؤلفه‌های مکانیکی

– مؤلفه‌های الکتریکی

– مؤلفه‌های نرم‌افزاری

به بیان دقیق‌تر، ربات‌ها به ساختار فیزیکی با قابلیت حرکت، نوعی موتور، سیستم حسگر، منبع انرژی و برنامه‌نویسی نرم‌افزاری برای کار نیاز دارند. البته لازم است این نکته را هم یادآور شویم که این سه شاخه تنها علومی نیستند که در زمینه رباتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. باتوجه‌ به کاربرد گسترده‌ای که سیستم‌های رباتیک در علوم دیگر ایفا می‌کنند، باید اینگونه گفت که علوم مورد‌ استفاده در شاخه رباتیک به تمامی علوم شناخته‌شده بشری راه یافته است.

به‌عنوان‌مثال، شما در ساخت یک ربات جراح یا نوازنده صرفاً مداخله سه شاخه اصلی رباتیک را شاهد نخواهید بود، بلکه در پشت پرده ساخت این ربات‌ها مجموعی از علوم مرتبط با آن حوزه خاص نیز دخیل هستند. یعنی همان‌طور‌که ساخت یک ربات جراح حضور چند پزشک را در تیم طراحی این ربات می‌طلبد، ساخت و طراحی ربات نوازنده نیز، نیاز به حضور و اعمال نظر هنرمندان این عرصه خواهد بود.

مؤلفه‌های مکانیکی، سخت‌افزار ربات

اصولا تمامی ربات‌ها در شکل یا چارچوب خاصی ساخته می‌شوند، این اشکال متناسب با نوع کار یا مسئله‌ای انتخاب می‌شوند که ربات قرار است انجام دهد. برای طراحی متناسب ساختار ربات از مهندسی مکانیک استفاده می‌شود، این بخش در‌واقع به شکل و بدنه ربات‌ها معطوف است. البته این موضوع را هم باید مدنظر داشته باشید که اغلب ربات‌ها از این منظر شبیه انسان طراحی و ساخته می‌شوند. علاوه بر سخت‌افزار ربات، این ماشین‌ها مؤلفه‌های الکتریکی نیز دارند که ماشین‌آلات را کنترل کرده و انرژی موردنیاز قسمت‌های مختلف را برای ربات تأمین می‌کند.

مؤلفه‌های الکتریکی، اجزای الکترونیکی ربات

کنترل و تأمین انرژی ماشین‌آلات در این دسته از محصولات، بر عهده اجزای الکترونیکی ربات قرار دارد. این سیستم در بدن انسان همانند سیستم عصبی مرکزی است در‌حالی‌که، ارسال این بازخورد‌ها در این ماشین‌ها که همچون ما از سیستم عصبی برخوردار نیستند، از طریق سنسورها صورت می‌پذیرد. درواقع جریان برق با عبور از سیم‌های بدنه، سیستم حسگرها، موتور و منبع باتری را به هم متصل می‌کنند. مؤلفه‌های الکتریکی به کمک مدار برقی ساده کار می‌کنند، درحقیقت ربات‌ها از طریق موتورهایشان به‌صورت الکتریکی کنترل می‌شوند. سیگنال‌های الکتریکی امکان درک انواع حواس (مثل حس گرما، صدا، موقعیت و یا شرایط انرژی ربات) را برای یک ربات فراهم می‌آورند، انرژی موردنیاز را برای آن تأمین می‌کنند و اجرای عملیات را امکان‌پذیر می‌سازند.

مؤلفه‌های نرم‌افزاری، نرم‌افزار ربات

بیشتر ربات‌ها با مؤلفه‌های نرم‌افزاری برنامه‌نویسی می‌شوند، درحقیقت همین برنامه‌های نرم‌افزاری است که به ربات‌ها اجازه می‌دهد، تصمیم خاصی را بگیرند یا کاری را انجام دهند. عملکرد هر رباتی با کیفیت نرم‌افزاری آن ارتباط مستقیمی دارد، اگر نرم‌افزار رباتی بی‌کیفیت باشد، فارغ از ساختار مکانیکی و الکتریکی آن ربات، عملکرد آن نیز ناقص خواهد بود.

برنامه‌های رباتیک را می‌توان در سه دسته کلی طبقه‌بندی کرد:

کنترل دستی

این ربات‌ها زمانی دست به کار می‌شوند که اپراتور به‌صورت فیزیکی، مؤلفه‌های مکانیکی، الکترونیکی یا نرم‌افزاری آن‌ها را کنترل کند.

کنترل خودکار

برنامه‌نویسی ربات‌های خودکار به آن‌ها اجازه را می‌دهد که چندین دستور از پیش‌ برنامه‌نویسی‌شده را انجام دهند. به این‌ منظور، ربات از الگوریتم‌هایی به نام درخت تصمیم‌گیری استفاده می‌کند که با دریافت سیگنال از یک منبع کنترل (برای مثال کنترل انسانی از راه دور) فعال می‌شوند.

کنترل مبتنی بر هوش مصنوعی

ربات‌ها می‌توانند بدون تکیه بر منبع کنترل بیرونی هم با محیط خود ارتباط برقرار کنند، در این صورت ربات‌ها با استفاده از هوش مصنوعی، به اشیاء و مسائل موجود پاسخ می‌دهند. بیشتر این ربات‌ها قادرند، تا به‌صورت پیوسته به یادگیری ادامه دهند.