تبلیغات
برق و الکترونیک - مکاترونیک و بیومکاترونیکMechatronic&Biomechatronic7

مکاترونیک و بیومکاترونیکMechatronic&Biomechatronic7

تاریخ:چهارشنبه 9 شهریور 1390-08:52 ب.ظ

قوانین سه‌گانه رباتیک:
ایزاک آسیموف نویسنده داستان‌های علمی تخیلی قوانین سه‌گانه رباتیک را به صورت زیر تعریف‌کرده است:
1-  یک ربات نباید به هستی انسان آسیب برساند یا به واسطه بی‌تحرکی، زندگی یک انسان را به مخاطره بیاندازد.
2-  یک ربات باید از دستوراتی که توسط انسان به او داده می‌شود، اطاعت کند؛ جز در مواردی که با قانون یکم در تضاد هستند.
3-  یک ربات باید تا جایی‌که با قوانین یکم و سوم در تضاد نباشد از خود محافظت کند.

71


 

 

3-4  علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:
 
الکترونیک ( شامل مغز ربات(
مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات(
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.

مزایای ربات و 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.
همچنین میتوان به مزایای دیگر ربات از جمله : افزایش بهره ، افزایش تولید ، بهبود کیفیت کار ، افزایش دقت ، جلوگیری از اتلاف نیروی انسانی ، افزایش سرعت ، کاهش هزینه ، کاهش ضایعات ، چند منظوره بودن ، هوشمند بودن ، عدم خستگی اشاره کرد.
علاوه بر این متوان مزایای زیر را بر شمرد!
1   -  رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند .

72



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.

1-  ربات‌ها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند كه بتوانند كاری را بهتر از یك انسان انجام دهند یا در محیط پرخطر فعالیت كنند.

ربات می‌تواند كارهایی را كه انسان انجام می‌دهد، ارزان‌تر انجام دهد. علاوه بر این، ربات‌ها می‌توانند كارهای خطرناك مانند نظارت بر تاسیسات انرژی هسته‌ای و یا كنترل كابل‌های فشار قوی را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند كارها را دقیق‌تر از انسان انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشكی و سایر علوم كاربردی را سرعت بخشند. همچنین ربات‌ها در امور تكراری و خسته‌كننده همانند ساخت صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدكی سودمند هستند.
همه ارزیابی‌ها بر این نكته تاكید دارد كه ربات‌ها نقش فزاینده‌ای در جوامع مدرن ایفا خواهند كرد. آنها به انجام كارهای خطرناك، تكراری، پرهزینه و دقیق ادامه می‌دهند تا انسان‌ها را از انجام آنها بازدارند.


3-5 صنعت و رباتیک


رباتها اولین بار در سال 1954 در صنعت به کارگرفته شدند که یک بازوی ربات یا Manipulator نام داشت که تنها دارای  3 درجه آزادی بود.رباتهای صنعتی امروزی اکثراً همان بازوی رباتیکی هستند ولی با 6 درجه آزادی و خیلی پیشرفته تر نبست به گذشته کار میکنند رباتها در صنعت به شیوه ها و روشها و مدلهای مختلفی به کارگرفته میشوند.
امروزه، ۹۰ درصد روباتها، روبات هاى صنعتى هستند، یعنى روبات هایى كه در كارخانه ها، آزمایشگاه ها، انبارها، نیروگاه ها، بیمارستان ها، و بخش هاى مشابه به كارگرفته مى شوند. در سال هاى قبل، بیشتر روباتهاى صنعتى در كارخانه هاى خودروسازى به كارگرفته مى شدند، ولى امروزه تنها حدود نیمى از روباتهاى موجود در دنیا در كارخانه هاى خودروسازى به كار گرفته مى شوند. مصارف روباتها در همه ابعاد زندگى انسان به سرعت در حال گسترش است تا كارهاى سخت و خطرناك را به جاى انسان انجام دهند. براى مثال امروزه براى بررسى وضعیت داخلى راكتورها از روبات استفاده مى شود تا تشعشعات رادیواكتیو به انسانها صدمه نزند.

 

73


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 کار 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.
روباتهاى صنعتى زیادى ساخته شد ه اند و انجمن صنایع روباتیك این تعریف را براى روبات صنعتى ارائه كرد:
روبات صنعتى یك وسیله چند كاره و با قابلیت برنامه ریزى چند باره است كه براى جابه جایى قطعات، مواد، ابزارها با وسایل خاص به وسیله حركات برنامه ریزى شده، براى انجام كارهاى مختلف استفاده مى شود.

در سال ۱۹۶۲ م شركت خودروسازى جنرال موتورز نخستین روبات Unimate را در خط مونتاژ خود به كار گرفت.
امروزه کمتر کارخانه ای را می توان یافت که در آن از ربات استفاده نشود . بازو های رباتیکی که بدون استراحت قطعات و محصولات را از نقطه ای به نقطه ی دیگر جا به جا می کنند . ربات های جوشکار ربات های رنگرز ربات های بسته بند ربات های تراشکار ربات های چاپگر ربات های کنترل کیفیت ربات ها سوراخکار ربات های کنترل دما ربات های هشدار دهنده ی نشت گاز ربات های غربال سانتریفوژ های خودکار و همگی نمونه هایی از ربات ها در کارخانه ها هستند .
کارخانه ها برای افزایش سرعت و کیفیت و دقت و هزینه ی پایین تر به سمت رباتیکی کردن تمامی قسمت های کارخانه پیش می روند و در بعضی از قسمت ها که برای انسان خطرناک است مانند جوشکاری و رنگ پاشی و سموم شیمیایی و …. ناچار به استفاده از ربات می شوند

74

 


امروزه استفاده از رباتها واتوماسیون غیر قابل انکار و معرفی شده برای تمام صنایع و کارخانه ها میباشد به طوری که کارخانه ها روز به روز به این سمت روی می آورند دلیلش هم مشخص است زیرا بازده ای بهتر و سرعت دقت کم هزینه بودن دیگر خصوصیات مورد انتظار را به ارمغان میآورد.

3-6  مثال هایی از ربات    

بازو های ربات های صنعتی ، ربات کنترل چاه های نفت ، یخچال های خانگی ، آسانسور ها ، اسباب بازی کودکان ، هواپیما های بدون سرنشین ، سیستم های دفاع ضد موشکی ، پرینتر ها ، دستگاههای تراش خودکار ، نوشابه پرکن ها و
این ها فقط نمونه هایی از بی نهایت انواع ربات بود . ربات ها آنقدر گسترده اند که امروزه نمی توان بدون آن ها زندگی کرد . ولی در مهندسی منظور از ربات ، ربات های صنعتی می باشد .

در قسمت مونتاژ یک کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.


مطالعات اخیر نشان می دهد، به زودی نقش آفرینی ربات ها در ارتش آمریکا به حدی افزایش خواهد یافت که این ماشین های هوشمند را قادر می سازد تمام وظایف یک سرباز نظامی را به خوبی به انجام برسانند.
به گزارش روز سه شنبه بخش انگلیسی گروه بین الملل باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران “ایسکانیوز” و به نقل از خبرگزاری رسمی چین شینهوا، پیش بینی ها از جایگزینی بیش از 30 درصدی نیروهای انسانی ارتش آمریکا با ربات ها تا سال 2020 حکایت دارد.
یا ربات زیر آبی ،یک وسیلهٔ نقلیهٔ پویش‌گرِ قابل کنترل از راه دور (ROV) زیردریایی، «ربات زیرآبی است که به اپراتور این امکان را می‌دهد که این وسیله‌ را در اعماق آب کنترل و هدایت کند و از طریق اعمال فرامین عملیات‌ مورد نظر را از طریق تجهیزاتِ ربات، انجام دهد

 

75

 


تسهیل در عبور و مرور و كنترل ترافیك، فروش كارت‌های اعتباری و بلیت و عبور و مرور و غیره در ایستگاه‌های اتوبوس و مترو، ارائه اطلاعات در معابر، خیابان‌ها، پارك‌ها و موزه‌ها، نظافت خیابان‌ها، مراكز و معابر، آبیاری فضای سبز شهری و تنها نمونه‌های كوچكی از به‌كارگیری تكنولوژی‌های مدرن اتوماسیون و رباتیك در ارائه خدمات به شهروندان است.
از دیگر زمینه‌هایی كه امروزه دولت‌ها به صورت فعال و با صرف هزینه‌های فراوان به سرمایه‌گذاری در آن روی آورده‌اند، به‌كارگیری ربات‌های امداد و نجات در مهار بحرا‌ن‌های شهری است.
در حال حاضر، سیستم‌های امداد و نجات رباتیك كه اغلب به صورت مجتمع و با عنوان سیستم‌های مدیریت بحران DMS شناخته می‌شوند، در برخی از شهرهای پیشرفته راه‌اندازی شده و در حال بهره‌برداری است. از آنجا كه طراحی این‌گونه سیستم‌ها، دقیقاً مطابق با شرایط بومی و مختصات هدف مورد نظر صورت می‌گیرد، تنها راه تولید چنین سیستم‌هایی برای تهران و سایر كلان‌شهرها، هدایت محققان بومی به سمت این هدف مشخص است تا با بهره‌گیری و مجتمع‌سازی نتایج آنها بتوان به راههای بومی در این زمینه دست یافت.
رباتهای امدادگر، یکی از راهکارهایی که برای نجات مصدومین زلزله استفاده می شود، به کاربستن رباتیک و علوم کامپیوتر در عملیات امداد و نجات است. از طریق این فناوری‌ها می‌توان به مصدومین گرفتار در زیر آوار دسترسی پیدا کرده و جان آن‌ها را نجات داد
این ربوتها به گونه‌ای طراحی شده است که بتوان مسیر خود را در شکاف‌های باریک و از میان آوار به‌جا مانده از ساختمان بیابد و در لا‌به‌لای آن‌ها به جستجوی مصدومین حادثه بپردازد. پیکره‌ی این رباتها به یک دوربین و یک میکروفون برای دریافت داده‌هایی از میان ویرانی‌ها مجهز شده است. به علاوه یک حسگر حرارتی نیز به تجهیزات این ربوت ها افزوده شده، تا بتواند حرارت بدن مصدوم را دریافته و موقعیت او را بیابد. این حسگر، این امکان را نیز فراهم می‌سازد که حتی اگر در زیر آوار منبع نوری نیز وجود نداشت و مصدومین در تاریکی گرفتار شده بودند، باز هم فرصت یافته شدن آن‌ها وجود داشته باشد. طراحی منعطف این ربوتها برخی توانمندی‌های مختص محیط‌های دچار سانحه را به آن افزوده است، اگر در شرایطی این ربوتها با مانعی در زیر آوار برخورد کند و به سبب این برخورد تعادل خود را از دست بدهد و یا از ارتفاعی، فرو بیفتد، خواهد توانست با چرخش پیکره‌ی خود مجدداً به وضعیت متعادل و مناسب برای حرکت بازگردد.
ربات حمل مجروح نمونه یدیگر رباتهاست که این ربات از ترکیب دو گونه ربات درست شده: از پایین تنه شبیه تانک و از بالا تنه به شکل یک ربات انسان نماست.                      
                                                     

پایین تنه ربات تشکیل شده از دو شنی. از این گونه طراحی شنی برای افزایش قدرت مانور ربات در زمین های ناهموار استفاده میشه. با تاشدن شنی، طولش کم میشه و نیاز به جای کمتری داره. با باز شدن کامل شنی دوم جوری که هر دو در امتداد هم قرار بگیرند طول ربات زیاد میشه و میتونه از مانع یا پله به راحتی رد بشه. در ضمن سطح تماسش با زمین زیاد میشه و پایداری بیشتری داره.
قراره دست های ربات به اندازه ای قوی باشه که بتونه تا 135 کیلو رو بلند کنه و مثلا از آن برای حمل مجروح در میدان جنگ استفاده کنند . این ربات توسط شرکت Vecna Technologies در مریلند ساخته شده و انتظار میره تا پنج سال دیگه مورد استفاده واقعی قرار بگیره.
پس از سالها تلاش پژوهشگران رباتیک ژاپنی ها، روبات شبیه انسان یعنی۲- HRP به حدی پیشرفت كرده كه می تواند تعدادی از فرمان های صوتی انسان را انجام دهد. این روبات كه به «پروموت» نیز معروف است، توسط مؤسسه ملی علم و تكنولوژی ژاپن تهیه شده و قابلیت انجام فرمان های انسان را دارد. پروموت برای انجام دستورات صوتی كاربران و همچنین گرفتن عكس و تصاویر سه بعدی از اشیاء و نگهداری آنها با استفاده از یك سنسور مادون قرمز طراحی شده است. اگرچه این روبات حركت به ظاهر خشن و آهسته و صدایی یكنواخت و خسته كننده دارد ولی به راحتی می تواند با استفاده از كنترل از راه دور تلویزیون را كنترل نموده و یا یك نوشیدنی برای شما آماده نماید. مؤسسه ژاپنی سازنده این روبات می گوید كه این روبات به راحتی می تواند با انسان ها رابطه برقرار نماید.
روبات‌‏هایی كه توانایی جمع‌‏آوری قارچ و روبات‌‏های علف‌‏زن‌‏ها كه به نظر می‌‏رسد توسط ‏دارندگان زمین‌‏های گلف استفاده شوند از جمله محصولات این گروه از دانشمندان است. هر چند روبات قارچ جمع‌‏كن نمی‌‏تواند به سرعت انسان كار كند ، اما توانایی این كه 24 ساعت كار كند را ‏دارد . روبات علف‌‏زن نیز می‌‏تواند كار انجام شده توسط یك فرد در شش ساعت را در 10 دقیقه انجام دهد. قیمت بالای روبات‌‏ها در حال حاضر تنها نقطه ضعف آنها است؛ اما به نظر می‌‏رسد كشاورزان در درازمدت ‏بتوانند محصولات مشابه را با قیمت مناسب تهیه كنند.

مراجع :

1  اینترنت    http://en.wikipedia.org

1-   Design and Experiments on a Novel Biomechatronic Hand  2- کتب                                                                                       

P. Dario, M.C. Carrozza, S. Micera, B. Massa, M. Zecca

Mitech Lab, Scuola Superiore Sant’Anna

 

2 -  Mechatronic systems,sensors and , actuators ,fundamentals and modeling

Edit by Robert . H. bishop

3 _ Roboticts , designing the  mechanisms for automated machinery

             Ben_zion sandler

 

http://powercontrol.mihanblog.com/extrapage/713


داغ کن - کلوب دات کام
نظرات()