ومع ذلك، فإن الكثير منا ليس لديه أي فكرة عن كيفية صنعها، وما هي المشاكل التي يواجهها المهندسون وكيفية التغلب عليها. في هذه المقالة سوف نلقي نظرة تفصيلية على كيفية تصميم الروبوتات وكيفية عملها. في الحقيقة مستوى أساسييتكون الإنسان من خمسة مكونات رئيسية:
بنية الجسم؛
نظام العضلات الذي يحرك الجسم.
الجهاز الحسي الذي يتلقى معلومات عن الجسم و بيئة;
مصدر للطاقة يغذي العضلات وأعضاء الحواس؛
نظام الدماغ الذي يعالج المعلومات من الحواس ويعطي التعليمات للعضلات.
بالطبع، لدينا عدد من الصفات غير الملموسة مثل الذكاء والأخلاق، ولكن على المستوى الجسدي البحت، فإن القائمة أعلاه تتضمن ذلك. الروبوتات مصنوعة من مكونات مماثلة. يمتلك الروبوت العادي هيكلًا ماديًا متحركًا، ومحركًا كهربائيًا من نوع معين، ونظام أجهزة استشعار (أجهزة استشعار، أعضاء حسية)، ومصدر طاقة و"دماغ" كمبيوتر يتحكم في كل هذه العناصر. في الأساس، الروبوتات هي نسخ من الحياة الحيوانية من صنع الإنسان. هذه هي الآلات التي تقلد سلوك الناس والحيوانات. ذات يوم قال جوزيف إنجلبرجر، رائد الروبوتات الصناعية: "لا أستطيع تعريف الروبوت، ولكني أعرفه عندما أراه". إذا كنت تفكر في الجميع الآلات الممكنة، والتي يسميها الناس الروبوتات، ستدرك أنه من المستحيل التوصل إلى تعريف شامل. كل شخص لديه فكرته الخاصة عن ماهية الروبوتات. ربما تعرف هذه الروبوتات:
R2D2 وC-3PO: روبوتات ذكية ناطقة بشخصيات مميزة من أفلام حرب النجوم
ايبومن سوني: كلب آلي يتعلم من خلال التفاعل مع الناس
أسيمومن هوندا: روبوت يستطيع المشي على قدمين
الروبوتات الصناعية: آلات آلية تعمل على خطوط التجميع
بيانات: روبوت يشبه الإنسان تقريبًا من ستار تريك
الروبوتات سابر
ناسا المريخ روفرز
هال: حاسوب على متنمن فيلم 2001: رحلة فضائية لستانلي كوبريك
عاصفة الرفض: مجموعة الروبوتات الشهيرة من LEGO
كل ما سبق يمكن أن يسمى الروبوتات. الروبوت بشكل عام هو ما يعتقده الناس على أنه روبوت. يستخدم معظم علماء الروبوتات (الأشخاص الذين يصنعون الروبوتات) تعريفًا أكثر دقة. ويشيرون إلى أن الروبوتات لديها دماغ (كمبيوتر) قابل لإعادة البرمجة يحرك الجسم. ووفقا لهذا التعريف، تختلف الروبوتات عن الآلات المحمولة الأخرى مثل السيارات لأنها تمتلكها عنصر الكمبيوتر. تحتوي معظم السيارات الجديدة على جهاز كمبيوتر على متنها، ولكن لا يوجد سوى الكثير مما يمكنك إضافته إليه. يمكنك التحكم بمعظم العناصر الموجودة في السيارة مباشرة باستخدامها الأجهزة الميكانيكيةمن مختلف الأنواع. الروبوتات تختلف عن أجهزة الكمبيوتر العاديةبطبيعتها المادية - لا تمتلك أجهزة الكمبيوتر العادية جسمًا ماديًا، ويمكنها الوجود بدونه.
أساسيات الروبوت
الغالبية العظمى من الروبوتات لديها السمات المشتركة. بادئ ذي بدء، تمتلك جميع الروبوتات تقريبًا جسمًا متحركًا. بعضها يحتوي على عجلات آلية فقط، والبعض الآخر لديه عشرات الأجزاء المتحركة، عادة ما تكون مصنوعة من المعدن أو البلاستيك. مثل العظام الموجودة في جسمك، ترتبط الأجزاء الفردية معًا عن طريق المفاصل. يتم تنشيط عجلات الروبوت وأجزاء المفاصل الدوارة باستخدام أنواع مختلفة من المحركات. تستخدم بعض الروبوتات المحركات الكهربائية والملفات اللولبية كمحركات (محركات)؛ بعض الاستخدام النظام الهيدروليكي; البعض - نظام هوائي (يعتمد على الغازات المضغوطة). يمكن للروبوتات استخدام كل هذه الأنواع من محركات الأقراص. يحتاج الروبوت إلى مصدر طاقة لتشغيل هذه المحركات. تحتوي معظم الروبوتات إما على بطارية أو يتم تشغيلها بواسطة مقبس حائط. تحتاج الروبوتات الهيدروليكية إلى مضخة لخلق الضغط في النظام الهيدروليكي، بينما تحتاج الروبوتات الهوائية إلى ضاغط هواء أو أسطوانات. هواء مضغوط. جميع محركات الأقراص متصلة بـ دائرة كهربائية. تعمل الدائرة مباشرة على تشغيل المحركات الكهربائية والملفات اللولبية، والتي تقوم بتنشيط النظام الهيدروليكي باستخدام الصمامات الكهربائية. تقوم الصمامات بتوجيه السائل المضغوط عبر الماكينة. لتحريك ساق هيدروليكية، على سبيل المثال، يجب على مشغل الروبوت فتح صمام يصل من مضخة السوائل إلى أسطوانة المكبس المثبتة على الساق. سيقوم السائل المضغوط بتحريك المكبس، مما يدفع الساق إلى الأمام. لتحريك أطرافها في كلا الاتجاهين، تستخدم الروبوتات مكابس يمكن دفعها في كلا الاتجاهين. يتحكم كمبيوتر الروبوت في كل شيء متصل بالدائرة. لتحريك الروبوت، يقوم الكمبيوتر بتنشيط جميع المحركات والصمامات اللازمة. يمكن إعادة برمجة معظم الروبوتات لتغيير سلوكها بمجرد الكتابة برنامج جديدإلى الكمبيوتر. لا تمتلك جميع الروبوتات نظام استشعار، والقليل منها فقط لديه القدرة على الرؤية أو السمع أو الشم أو التذوق. القدرة الأكثر شيوعًا للروبوت هي القدرة على المشي ومراقبة حركته. يستخدم التصميم القياسي عجلات ذات فتحات في مفاصل الروبوت. يقوم مصباح LED الموجود على أحد جانبي العجلة بإطلاق شعاع من الضوء عبر فتحة لإضاءة مستشعر الضوء الموجود على الجانب الآخر من العجلة. عندما يقوم الروبوت بتحريك مفصل معين، تدور العجلة المشقوقة. تقسم الفجوة شعاع الضوء أثناء دوران العجلة. يقرأ مستشعر الضوء سلوك شعاع الضوء وينقل البيانات إلى الكمبيوتر. يمكن للكمبيوتر أن يخبرك بالضبط كيف يدور المفصل نموذج معين. وهو يعمل على نفس المبدأ فأرة الحاسوب. هذه هي أساسيات الروبوتات. يمكن لعلماء الروبوتات دمج هذه العناصر في عدد لا حصر لهطرق لإنشاء روبوتات ذات تعقيد غير محدود.
مناور الروبوتية
مصطلح "الروبوت" يأتي من الكلمة التشيكية "robota"، والتي تعني حرفيا "العمل القسري". من حيث المبدأ، تصف هذه الكلمة بشكل مثالي معظم الروبوتات. في أغلب الأحيان، تقوم الروبوتات بعمل شاق وتعمل بشكل رتيب في الإنتاج. كما أنهم يحلون المشكلات الصعبة أو الخطيرة أو المملة للناس. النوع الأكثر شيوعًا من الروبوتات هو الذراع الآلية. يتكون المناول النموذجي من سبعة أجزاء معدنية متصلة بستة مفاصل. يتحكم الكمبيوتر في الروبوت عن طريق تدوير محركات السائر الفردية المتصلة بكل مفصل (تستخدم بعض المناورات الأكبر حجمًا المكونات الهيدروليكية أو الهوائية). على عكس المحركات التقليدية، تتحرك المحركات السائرة بخطوات دقيقة. وهذا يسمح للروبوت بتحريك ذراعه بدقة شديدة، وتكرار نفس الحركة بالضبط مرارًا وتكرارًا. يستخدم الروبوت أجهزة استشعار الحركة للتأكد من أنه يتحرك بشكل صحيح. يشبه الروبوت الصناعي ذو الستة مفاصل يد الإنسان، فهو يشبه الكتف والمرفق والمعصم. وكقاعدة عامة، يتم تثبيت الكتف على ثابتة تركيب اساسي، وليس على جسم متحرك. يتمتع هذا النوع من الروبوتات بست درجات من الحرية، مما يعني أنه يمكنه الدوران في ستة اتجاهات مختلفة. وللمقارنة، تتمتع يد الإنسان بسبع درجات من الحرية. وظيفة يدك هي الانتقال من مكان إلى آخر. وبالمثل، فإن وظيفة المناول هي تحريك المستجيب النهائي من مكان إلى آخر. يمكنك تجهيز ذراعك الآلية بمجموعة متنوعة من المؤثرات النهائية المصممة خصيصًا لذلك مهام محددة. أحد المؤثرات الشائعة هو نسخة مبسطة من اليد التي يمكنها الإمساك بأشياء مختلفة وحملها. غالبًا ما يكون لدى المتلاعبين مستشعرات ضغط مدمجة تخبر الكمبيوتر بمدى صعوبة الإمساك بجسم معين. وهذا يمنع الروبوت من كسر كل ما يمسك به. تشمل المؤثرات النهائية الأخرى مواقد اللحام، والمثاقب، ورشاشات المسحوق أو الطلاء. تم تصميم الروبوتات الصناعية للقيام بالأشياء نفسها، في بيئة خاضعة للرقابة، مرارًا وتكرارًا. على سبيل المثال، يمكن للروبوت أن يربط أغطية أنابيب معجون الأسنان. لتعليم الروبوت القيام بذلك، يصف المبرمج ترتيب الحركة باستخدام وحدة التحكم اليدوية. يسجل الروبوت تسلسل الحركات في الذاكرة ويقوم بذلك مرارًا وتكرارًا منتج جديديدخل الناقل. تعمل معظم الروبوتات الصناعية على خطوط التجميع، وتجميع السيارات. تقوم الروبوتات بذلك بشكل أكثر كفاءة من البشر لأنها أكثر دقة. إنهم يقومون دائمًا بالحفر في نفس المكان، ويربطون البراغي بنفس القوة، بغض النظر عن عدد ساعات عملهم. تعد روبوتات التجميع مهمة أيضًا لصناعة الكمبيوتر. من الصعب جدًا تجميع شريحة صغيرة بدقة باستخدام القوة البشرية.
الروبوتات المتنقلة
من السهل جدًا تجميع المتلاعبين وبرمجتهم، نظرًا لأنهم يعملون في مساحة محدودة. لكن الأمور تصبح أكثر تعقيدًا بعض الشيء عندما ترسل روبوتًا إلى العالم. العقبة الأولى هي إعطاء الروبوت نظام العملحركة. إذا تحرك الروبوت على أرض ناعمة فقط، فستتحرك العجلات أو المسارات الخيار الأفضل. يمكن أيضًا أن تعمل العجلات أو المسارات على أرض وعرة إذا كانت كبيرة بدرجة كافية. لكن في أغلب الأحيان يفكر علماء الروبوتات في الأرجل، لأنها أسهل في التكيف. إن بناء الروبوتات ذات الأرجل يساعد العلماء أيضًا على فهم الحركة الطبيعية - تمرين مفيدلعلماء الأحياء. عادةً ما تقوم المكابس الهيدروليكية أو الهوائية بتحريك أرجل الروبوت ذهابًا وإيابًا. ترتبط المكابس بأجزاء مختلفة من الساقين بنفس الطريقة التي ترتبط بها العضلات بالعظام المختلفة. لكن جعل كل تلك المكابس تعمل بشكل صحيح مهمة صعبة. عندما كنت طفلاً، كان دماغك يحاول معرفة كيفية تحريك عضلاتك بدقة للوقوف على قدمين دون السقوط. وبالمثل، يجب على مصمم الروبوت تحديد المجموعة الصحيحة من حركات المكبس المشاركة في المشي وبرمجة هذه المعلومات في كمبيوتر الروبوت. تم تجهيز العديد من الروبوتات المتنقلة بنظام توازن مدمج (مجموعة من الجيروسكوبات، على سبيل المثال) يخبر الكمبيوتر متى يجب تصحيح الحركة. إن المشي على قدمين (المشي على قدمين) غير مستقر تمامًا، لذلك من الصعب تعليمه للروبوتات. لإنشاء مشاية روبوتية مستقرة، غالبًا ما يراقب المصممون عالم الحيوان، وخاصة الحشرات. تتمتع الحشرات ذات الأرجل الستة بتوازن جيد بشكل لا يصدق وتتكيف مع مجموعة واسعة من البيئات. يتم التحكم في بعض الروبوتات المتنقلة عن بعد - حيث يخبرهم الشخص بما يجب عليهم فعله ومتى. يمكن أن يتم ذلك عن طريق الأسلاك أو الراديو أو إشارات الأشعة تحت الحمراء. الروبوتات مع جهاز التحكمغالبًا ما تسمى بالروبوتات الدمية، وهي مفيدة للعمل في البيئات الخطرة أو التي يصعب الوصول إليها - على سبيل المثال، في المياه العميقة أو داخل البركان. يتم التحكم في بعض الروبوتات عن بعد جزئيًا فقط. على سبيل المثال، يمكن للمشغل إرسال الروبوت إلى مكان محددوسيجد الروبوت طريقه للعودة من تلقاء نفسه. كما ترون، الروبوتات تشبهنا كثيرًا.
للروبوتات استخدامات عديدة اليوم. واحدة من أخطرها هي التخلص من القنابل. منذ ما يقرب من نصف قرن، كانت الروبوتات الخارقة تنقذ حياة البشر. وقد تم استخدامها لإبطال مفعول الأجهزة المتفجرة في مئات، إن لم يكن الآلاف، من الحالات.
ومع ذلك، فإن القول بـ "Robot Sapper" ليس صحيحًا تمامًا. يقول قاموس أكسفورد: «الروبوت هو آلة قادرة على تنفيذ سلسلة معقدة من الإجراءات تلقائيًا». لا يتخذ خبراء المتفجرات الحديدية قرارات ولا يعملون بشكل مستقل. ومن الأفضل أن يطلق عليها طائرات بدون طيار، حيث يتم التحكم فيها عن بعد بواسطة فني متفجرات. في الجيش البريطاني تسمى هذه المهنة "طبيب المتفجرات". متخصص يفحص من مسافة بعيدة عبوة ناسفةو، إذا أمكن، قم بإلغاء تنشيطه. لا يمكن أن تكون قنبلة فحسب، بل قد تكون أيضًا لغمًا أو قذيفة غير منفجرة.
روبوتات التخلص من القنابل المبكرة كانت يتم التحكم فيها بواسطة كابلات ضخمة (غيتي)
كانت إحدى أولى المركبات المتفجرة هي عربة اليد مارك 1. وقد اقترح المشروع ضابط الجيش البريطاني بيتر ميلر. كانت فكرته هي استخدام هيكل عربة كهربائية للنقل الأجهزة المشبوهةإلى مسافة آمنة حيث يمكن تفجيرها.
تم مناورة النموذج الأولي بشكل سيء للغاية. شارك المهندسون العسكريون وسرعان ما قاموا بتحسين الآلية. كانت إحدى الابتكارات المهمة هي القدرة على إطلاق تيار قوي من الماء.
لماذا هناك حاجة للمياه؟ يحاول فنيو المتفجرات إبطال مفعول عبوة ناسفة دون التسبب في انفجارها. يساعد تيار من الماء على تحقيق هذا الهدف: يقوم المتخصصون الآليون في التخلص من القنابل برش الأسلاك بدقة وتعطيل القنابل. بعض الأجهزة لديها حماية إضافيةلذا فإن الاتصال بـ "أعضائهم الداخلية" يؤدي إلى الانفجار. ولهذا السبب من الأفضل إرسال الروبوتات للقنابل، وليس البشر.
روبوتات التخلص من القنابل تفحص الأجهزة المشبوهة دون تعريض الأفراد للخطر (غيتي)
وقال مصدر بالجيش البريطاني لبي بي سي: "عندما يقوم المشغل بإحضار الروبوت إلى الجهاز، فإنه يبحث عن المكان الذي يمكنه إطلاق نفث من الماء فيه". — إذا أطلق الروبوت النار وأصاب الهدف، يفشل السلك. ويمكن أن يأتي فني متفجرات ويتأكد من سلامة الجهاز. وفي العمليات الحديثة، غالبًا ما يتم تجنب الانفجارات الكبيرة.
يتم التحكم في روبوتات إزالة الألغام من قبل المشغلين على مسافة آمنة، مسترشدين بالمراقبين. يتم تثبيت الكاميرات في عدة أماكن بالجهاز، بما في ذلك على "الذراع" الميكانيكية.
في البداية، تم التحكم في خبراء المتفجرات الفولاذية باستخدام الحبال. لم يتوقف التقدم، وسرعان ما بدأ استخدام الكابلات. لكنهم لم يسمحوا للروبوتات بالذهاب بعيداً وتشبثوا بالعقبات. تواجه نفس المشكلة عند استخدام خرطوم الحديقة. اليوم، يتم التحكم في معظم روبوتات التخلص من القنابل عن بعد. وهذا يزيد من نطاق التشغيل بشكل كبير. ومع ذلك، هناك خطر من أن يتصل المتسللون بالنظام، حتى على الرغم من جميع البروتوكولات الأمنية.
في العراق، تم استخدام روبوتات إبطال مفعول القنابل في إبطال مفعول القنابل المزروعة على الطرق (غيتي إيماجز)
يوضح رئيس مركز أدنبره للروبوتات، البروفيسور سيثو فيجاياكومار: "عادةً ما يفقد المشغل الاتصال البصري مع روبوت المنجم ولن تؤدي الكابلات إلا إلى إعاقة الطريق. وفي مثل هذه الحالات، فإن تشغيل الجهاز يذكرنا بتشغيل طائرة بدون طيار ذات مدى قصير.
ومن المثير للاهتمام أن تصميم روبوتات التخلص من القنابل لم يتغير كثيرًا منذ بدايتها. تم الحفاظ على فكرة التصميم الأساسية. لقد أصبحت الآليات أصغر وأقوى، لكنها لا تزال تدار بواسطة مشغلين من لحم ودم. كل جهاز لديه "يد" للتعامل مع جهاز مشبوه.
جرب المهندسون العديد من خيارات الهيكل. في البداية، كانت المركبات مجهزة بمسارات مثل الدبابات. اليوم، يمكن للروبوتات أن تتباهى بمسارات تشبه الجرارات، وثلاثة أزواج من العجلات، والعديد من المجموعات الأخرى. يمكن للروبوتات الحديثة أن تتنقل في أصعب المناطق. حتى أن البعض يعرف كيفية تسلق السلالم.
"يد" الروبوت يعطي المزيد من الحريةأجراءات. تتوافق معظم الأجهزة مع مجموعة واسعة من الأدوات. هذا يسمح لك بالتغلب على مجموعة متنوعة من العقبات. على سبيل المثال، عند مواجهة سلك شائك، يمكن للروبوت أن يقطع ثقبًا فيه.
وبالنظر إلى أن روبوتات التخلص من القنابل مصممة للعمل في بيئات خطرة، فإنها تصبح غير معرضة للتأثيرات المختلفة.
يقول فيجاياكومار: "يذهب جزء كبير من التمويل إلى تصنيع الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار القوية بما يكفي لتحمل أقسى الظروف". "بالطبع، ليس الأمر كما هو الحال في الفضاء، لكنه مشابه."
بعض أحدث الموديلاتروبوتات التخلص من القنابل يمكنها تسلق السلالم (GettyImages)
تختلف روبوتات التخلص من القنابل في الحجم. هناك تطورات يمكن وضعها في حقيبة ظهر ويمكن إلقاؤها في مبنى من خلال النافذة، وهناك أجهزة بأبعاد جزازة العشب، مسلحة برؤية الأشعة السينية وأجهزة استشعار المتفجرات.
كما تطورت أنظمة التحكم. في السابق، كان هناك حاجة إلى تدريب خاص لتشغيل الأجهزة. اليوم، حتى وحدة التحكم مناسبة للتعامل مع روبوت إزالة الألغام لعبة وحدة: iRobot، الشركة التي أعطت العالم المكنسة الكهربائية الروبوتية Roomba، أظهرت هذه القدرة لروبوتها العسكري PackBot.
اليوم، يتم اختبار الكثير من المعرفة في هذا المجال. هناك نماذج أولية يمكنها القفز فوق الجدران (Sand Flea from بوسطن ديناميات). هناك خيارات ذات "ذراعين" يمكنها النظر إلى صندوق السيارة. ويتم أيضًا استكشاف الخيارات باستخدام فرق روبوتية كاملة، حيث يتولى كل جهاز جزءًا من الوظائف.
يلخص فيجاياكومار: “أحد الأهداف الرئيسية هو استخدام الروبوتات في المواقف الخطرة. يمكن أن تؤدي الروبوتات إلى المتفجرات
بمفهوم الإنترنت والمدرسة، لا أعني الإنترنت فحسب، بل أعني التطور أيضًا التقنيات المبتكرة. لذلك، دعنا نقول، تقنيات المستقبل والمدرسة الحالية. بادئ ذي بدء، هذه، بالطبع، الروبوتات. الناس متحمسون جدًا لفكرة بث الحياة في كائن آخر. ربما يكون هذا لأن الروبوتات مخلوقات مذهلة. هذه الفكرة مستوحاة من فيلم الرسوم المتحركة "مدينة الأبطال" الذي يحكي قصة الشاب هيرو حمادة، المخترع المولود والعبقري في تصميم الروبوتات. جنبا إلى جنب مع شقيقه الأكبر تاداشي، قاموا بإحياء الأفكار الأكثر تقدمًا في عالم الدراما جامعة فنيةمدينة المستقبل سان فرانسوكيو. بعد سلسلة من الأحداث الغامضة، يجد الأصدقاء أنفسهم وسط مؤامرة خبيثة. يائسًا، يقرر هيرو استخدام الروبوت التجريبي المبهج وحسن الطباع Baymax، وإعادة برمجته ليكون غير معرض للخطر. مركبة قتالية. وفي الواقع، بايماكس هو روبوت مذهل، تم إنشاء بايماكس لرعاية الناس. يمكن لهذه الممرضة الروبوتية القابلة للنفخ، باستخدام ماسح ضوئي مدمج، قياس درجة حرارة الجسم أو ضغطه، وتقييم مستويات الألم وعلاج أي مرض تقريبًا. أصبح Baymax، الذي صممه Tadashi، طفرة حقيقية في مجال الطب التطبيقي، وبالنسبة لهيرو - أفضل صديق له.
قررت أن أتعلم قدر الإمكان عن الروبوتات. وهذا ما حصلت عليه.
إنسان آلي
— جهاز تلقائيتم إنشاؤها على مبدأ الكائن الحي. من خلال التصرف وفقًا لبرنامج مبرمج مسبقًا وتلقي معلومات حول العالم الخارجي من أجهزة الاستشعار (نظائرها من الأعضاء الحسية للكائنات الحية)، يقوم الروبوت بشكل مستقل بتنفيذ الإنتاج والعمليات الأخرى التي يقوم بها البشر (أو الحيوانات). في هذه الحالة، يمكن للروبوت التواصل مع المشغل (تلقي الأوامر منه) والتصرف بشكل مستقل. الروبوتات لديها 3 قوانين:
1 - لا يمكن للروبوت، من خلال الفعل أو التقاعس عن الفعل، أن يسبب ضررًا للإنسان.
2 - الروبوت ملزم بتنفيذ جميع أوامر الإنسان ما عدا تلك التي تتعارض مع القانون الأول.
3- يلتزم الروبوت بحماية نفسه بالقدر الذي لا يتعارض فيه ذلك مع القانونين 1 و 2.
من قبل، لم أفهم أبدًا سبب إعجاب الناس بهم كثيرًا؟ قطعة عادية من الحديد تفعل ذلك وظائف مختلفة. ولكن بعد التعامل معها الهيكل الداخليالروبوتات والوظائف التي يمكنها القيام بها، لا أعتقد ذلك بعد الآن.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الروبوتات: الميكانيكية، والروبوتات الحيوية، والروبوتات النانوية. لقد وجدت 20 نوعًا من الروبوتات (التي تأتي من الأنواع الرئيسية): روبوت الصيدلة، الروبوت (الروبوت البشري)، الروبوت الصناعي، روبوت النقل، الروبوت تحت الماء، الروبوت المنزلي، الروبوت القتالي، زوبوت، الروبوت الطائر، الروبوت الطبي، الروبوت الصغير، الروبوت الشخصي روبوت، فنان روبوت، فنان روبوت، لعبة روبوت، نادل روبوت، جراح روبوت، مرشد سياحي آلي، روبوت اجتماعي، روبوت الكرة.
القاسم المشترك بينهم جميعًا هو أنهم جميعًا من البشر. باختصار، كلما كان الروبوت يشبه كائنًا حيًا، كلما كان أفضل. يحاول العديد من العلماء خلق كائن حي من مجموعة من الأسلاك والحديد والبلاستيك والكمبيوتر. وفي كل عام تقترب البشرية من تحقيق هذا الهدف. الروبوت الأكثر شبهاً بالبشر هو الروبوت (على سبيل المثال، عاصم).
لفهم كيفية بناء الروبوتات، أقترح مقارنتها بالبنية البشرية.
وهكذا يتكون الإنسان من:
- هياكل الجسم.
- أجهزة العضلات (التي تحرك الجسم)؛
- الأجهزة الحسية (التي تتلقى معلومات عن الجسم والبيئة)؛
- مصدر للطاقة (التي تغذي العضلات وأعضاء الحواس)؛
- نظام الدماغ (الذي يعالج المعلومات من الحواس ويعطي التعليمات للعضلات)؛
يتكون الروبوت من:
- البنية الجسدية المنقولة.
- محرك؛
- نظام أجهزة الاستشعار (أعضاء الحس)؛
- مزود الطاقة؛
- "الدماغ" الحاسوبي (الذي يتحكم في كل هذه العناصر)؛
الهيكل المادي المتحرك للروبوتات هو نظام السفر
.
للتنقل في المناطق المفتوحة، غالبا ما يتم استخدام مركبة ذات عجلات أو مجنزرة. المحرك(يعتبر Warrior وPackBot أمثلة على هذه الروبوتات). أقل استخداما المشيالأنظمة (BigDog وAsimo أمثلة على هذه الروبوتات). بالنسبة للأسطح غير المستوية، يتم إنشاء هياكل هجينة تجمع بين السفر بعجلات أو مجنزرة مع حركيات معقدة لحركة العجلات. تم استخدام هذا التصميم في المركبة القمرية.
في الداخل، على منشأت صناعيةالروبوتات تتحرك على طول السكة المفردة
، بواسطة المسار الأرضي
إلخ. للتحرك على طول المستويات المائلة أو العمودية، من خلال الأنابيب، يتم استخدام أنظمة مشابهة لهياكل "المشي"، ولكن مع كؤوس الشفط فراغ
. ومن المعروف أيضًا أن الروبوتات تستخدم مبادئ حركة الكائنات الحية - الثعابين والديدان والأسماك والطيور والحشرات وغيرها؛ وبناء على ذلك يتحدثون عنه زحف, حشري(من اللات. إنسكتا"حشرة") وأنواع أخرى من الروبوتات ذات الأصل الإلكتروني.
أيضًا، يشتمل الهيكل المادي المتحرك للروبوت على مشغلات - وهي أدوات مناورة يمكن للروبوت من خلالها التأثير على الأشياء المحيطة به. علاوة على ذلك، فهي معقدة في هيكلها الأجهزة التقنية، قياسا على الكائنات الحية، هذه هي أذرع وأرجل الروبوت.
محركات
تستخدم حاليا بشكل شائع المحركات التيار المباشر
, محركات الاحتراق الداخلي
, محركات السائر
و الماكينات
.
هناك تطورات في المحركات التي لا تستخدم المحركات في تصميمها: على سبيل المثال، تقنية اختزال المواد تحت التأثير التيار الكهربائي(أو المجال)، والذي يسمح لك بتحقيق توافق أكثر دقة لحركة الروبوت مع الحركات الطبيعية السلسة للكائنات الحية.
نظام أجهزة الاستشعار (أعضاء الحس)
أنظمة التعرفقادرون بالفعل على تحديد كائنات بسيطة ثلاثية الأبعاد، واتجاهها وتكوينها في الفضاء، ويمكنهم أيضًا إكمال الأجزاء المفقودة باستخدام المعلومات من قاعدة البيانات الخاصة بهم (على سبيل المثال، تجميع مُنشئ Lego).
الأساس الرياضي
بالإضافة إلى تقنيات الشبكات العصبية المستخدمة على نطاق واسع، هناك خوارزميات التعلم الذاتي لتفاعل الروبوت مع الأشياء المحيطة في الحياة الحقيقية. عالم ثلاثي الأبعاد: مر الكلب الآلي Aibo، الذي تسيطر عليه مثل هذه الخوارزميات، بنفس مراحل التعلم التي يمر بها الطفل حديث الولادة، حيث تعلم بشكل مستقل تنسيق حركات أطرافه والتفاعل مع الأشياء المحيطة (خشخيشات في روضة الأطفال). ويقدم هذا مثالاً آخر للفهم الرياضي لخوارزميات عمل النشاط العصبي العالي لدى البشر.
ملاحة
أنظمة بناء نموذج للمساحة المحيطة باستخدام الموجات فوق الصوتية أو المسح شعاع الليزرتُستخدم على نطاق واسع في سباقات السيارات الآلية (التي تمر بنجاح وبشكل مستقل على مسارات وطرق المدينة الحقيقية على الأراضي الوعرة، مع مراعاة العوائق غير المتوقعة).
مظهر
في اليابان، لا يتوقف تطوير الروبوتات التي يبدو مظهرها للوهلة الأولى أنه لا يمكن تمييزها عن الإنسان. يجري تطوير تقنية محاكاة العواطف وتعبيرات الوجه للروبوتات.
وفي يونيو 2009، قدم علماء من جامعة طوكيو مخلوق آلي ذو بنية بشرية"كوبيان"، قادر على التعبير عن مشاعره - السعادة، الخوف، المفاجأة، الحزن، الغضب، الاشمئزاز - من خلال الإيماءات وتعبيرات الوجه. يستطيع الروبوت فتح وإغلاق عينيه، وتحريك شفتيه وحاجبيه، واستخدام ذراعيه وساقيه.
أجهزة الاستشعار
أجهزة الاستشعار هي الأنظمة الرؤية التقنية، السمع، اللمس، أجهزة استشعار المسافة، تحديد المواقع. الأجهزة التي تتيح لك الحصول على المعلومات من العالم الخارجي.
وحدة الطاقةالروبوتات - مصدر طاقة مصمم لتزويد العقد الروبوتية بالطاقة الكهربائية الحالية المباشرة عن طريق تحويل الجهد إلى القيم المطلوبة.
تقنية الشحن
تم تطوير تقنيات تسمح للروبوتات بإعادة شحن نفسها من خلال العثور على محطة شحن ثابتة والاتصال بها. في حالياًيتم إجراء الاختبارات في مختبرات مختلفة أنظمة مختلفة، توفير إعادة شحن البطاريات بدون تلامس في الداخل (على سبيل المثال، بتوجيه من ليزر الأشعة تحت الحمراء القوي أو مبدأ الحث).
دماغ الكمبيوتر
نظام التحكم (عقل الكمبيوتر)- هذا هو دماغ الروبوت الذي يجب أن يتلقى المعلومات من أجهزة الاستشعار ويتحكم في الهيئات التنفيذية.
ذكاء الروبوت هو قدرة النظام على حل المشكلات صيغت في منظر عام
. يقوم الروبوت بالمهمة بنفسه، دون مساعدة المشغل.
ولكن ليس كل أجهزة الكمبيوتر الخاصة بها نظام مماثل. يتم التحكم في العديد من الروبوتات بواسطة مشغل (بشري). كيف سيارة يتم التحكم فيها عن طريق الراديو- باستخدام جهاز تحكم عن بعد خاص. كما يمكن التحكم بالروبوت باستخدام الكمبيوتر. يجلس المشغل أمام الكمبيوتر، ويرسل الأوامر عبر الكمبيوتر إلى الروبوت، ويقوم الروبوت بتنفيذها.
