روبات های متحرک یک رشته جدید است. اساس این رشته، شامل قوانین علمی از مهندسی مکانیک، مهندسی الکتریک و مهندسی الکترونیک گرفته تا مهندسی کامپیوتر و علوم اجتماعی می باشد که هر یک از این سرشاخه ها سهم مختص به خود را در کتابهای نوشتاری ایفا می نماید و می توانند، دانش آموزان نسل بعد را آگاه کنند و آنها را برای تحقیقات و پژوهش های کلاسی مهم آینده، آماده نمایند. در واقع، هدف ما برای نوشتن این کتاب، توسعه دانش روبات خودگردان با استفاده از راهنمایی های مقدماتی است.
این کتاب، یک معرفی از اساس روبات خودگردان، آماده نموده است که مکانیک، موتور، حسگر، لایه های شناختی و دریافتی ای که شامل رشته ما می باشد را نیز، دربر می گیرد. مجموعه اقدامات کارگاهها و البته، انتشار روزنامه ها می توانند، دانش آموزان عصر ما را با آخرین و بروزترین جنبه های روبات خودگردان آشنا نمایند. اما هدف ما در اینجا، یک معرفی اساسی یعنی یک معرفی رسمی از این شاخه است. تجزیه و تحلیل ها ثابت کرده که مرز آخرین پیشرفتها، پیشرفت سریع مبانی روبات متحرک بوده است.
امیدواریم که این کتاب بتواند، با دانش خود و البته، با وسایل تحلیلی مورد نیاز دانشجویان و فارغ التحصیلان رشته روباتیک، نیازهای محاسبه ای و مقایسه ای طرحها و ساخته های به وجود آمده در شغلشان را برطرف نماید. به طور کلی این کتاب، به عنوان مقدمه ای برای فعالیت درزمینه روباتیک خودگردان برای دانشجویان و فارغ التحصیلان مناسب می باشد. بخشهای خاصی
از جمله بخش دریافت یا بخش حرکت شناسی می تواند، برای زیر شاخه هایی از دانش روباتیک به عنوان یک خلاصه مناسب باشد. منبع و سرچشمه این کتاب به حدی است که اقیانوس اطلس را می پوشاند. مولفان این کتاب، دوره های لیسانس و بالاتر را در دانشگاه استنفورد، ETH زوریخ، دانشگاه کارنگی ملون و EPFL در لوزان سوئیس ارائه کرده اند. آنها، نتایج تحقیقات و برنامه های خود را ترکیب کردند تا توانستند، اولین نسخه های این کتاب را شکل دهند. ما نیز، نتایج تحقیقات فردی مان را ترکیب کردیم تا توانستیم، ساختار کلی کتاب را آماده کنیم و پیش از آنکه، به شکل فعلی به چاپ برسد، به مدت 2 سال آن را مورد آزمایش قرار دادیم. برای مشاهده کلی نحوه سازماندهی کتاب و خلاصه فصل ها به قسمت 1- 2 مراجعه نمایید.
و بالاخره، آرزو داریم، این کتاب بتواند، برای دانش آموزان و معلمان، نقطه پرتابی برای رسیدن به دوره های پیشرفته روبات های متحرک باشد. این کار می تواند، بهترین پاداش باشد.
صنعت روباتیک، بهترین موفقیتش را به دست آورده است تا بتواند، خود را در جهان تولیدات صنعتی ثبت کند. بازوهای روبات یا منیپولیتور، شامل یک صنعت 2 میلیارد دلاری می باشد؛ که در بخش خط مونتاژ از قسمت مفصل خود در محل بخصوصی می چرخد. البته بازوی روبات می تواند با سرعت و دقت بالایی، اعمالی همچون، جوشکاری نقطه ای و نقاشی را تکرارکند.
(شکل 1- 1) در صنعت الکترونیک، بازوهای روبات، اتصالات سطحی قطعات را با دقت بسیار بالایی انجام می‌دهند. از این رو، تولید تلفن قابل حمل یا لپ تاپ‌ها ممکن می شود. هنوز، با وجود همه این موفقیت‌ها، این روبات های تجاری از یک ضعف بنیادی رنج می برند:
عدم تحرک (ثابت بودن). در واقع یک بازو روبات ثابت، برد حرکتی به خصوصی دارد که وابسته به محلی است که آنجا را جوش می دهد. در مقابل، یک روبات متحرک این توانایی را دارد تا خارج از محیط تولیدی نیز، حرکت کند و به آسودگی مهارتهای خودش را در جاییکه، موثرتر است، نشان دهد.
![]()
شکل ( 1- 1): تصویر یک روبات جوشکاری نقطه ای در خط تولید متعلق به شرکت کوکا و یک روبات با ساختار موازی متعلق به شرکت سیگ دمارکس سا، در حال بسته بندی جعبه های شکلات
این کتاب، بر روی تکنولوژی حرکتی تمرکز نموده است: چگونه یک روبات متحرک می تواند، بدون نظارت در محیطهای مختلف قدم بگذارد تا به درستی وظیفه اش را انجام دهد؟ اولین مشکل، حرکت خود روبات است. یک روبات متحرک چگونه باید، حرکت کند؟ و چه مکانیسم حرکتی به خصوصی می تواند، برای روبات بهتر از مکانیسم حرکت اختیاری باشد؟ محیطهای ناهمواری مثل سطح مریخ، حتی یک مکانیسم حرکت غیرعادی‌تری می خواهند.
(شکل 1- 2) در محیطهای خطرناک‌تر و ناجورتر، حتی روی سطح زمین، سیست‌مهای کنترل از راه دور به شدت محبوب شدند. (شکل‌های 1- 3، 1- 4، 1- 5 و 1- 6). در این موارد، معمولاً پیچیدگی های سطح پایین روبات، عملگر انسانی را عاجز از کنترل دقیق حرکات روبات می کند. انسان فعالیت‌های ادراکی و استقراری را انجام می دهد، اما متکی بر طرح کنترلی روبات است تا بتواند، حرکات خود را کنترل کند. برای مثال، روبات های متحرک پلاستچ، دارای هماهنگی اتوماتیکی بین پاهای خود می باشند، درحالیکه، کاربر انسانی جهت کلی حرکت را تعیین می کند.
(شکل 1- 3) شکل 1- 6 یک وسیله مخصوص زیرآب را نشان می دهد که با کنترل 6 پره می تواند، به صورت اتوماتیک حرکت زیرآب روبات را با وجود همه آشفتگیها و جریانهای تند زیر آب کنترل و استوار نماید. این در حالی اتفاق می افتد که کاربر مکانهای تعیین شده را برای روبات زیردریایی تعیین می کند تا به آن مکان برسد. سایر روبات های تجاری در جاهایی که انسانها نمی توانند به آنجا بروند، عمل نمی کنند، بلکه در فضاهای رفت و آمدی انسانها فعالیت دارند (شکل 1- 7). آنها مجبور به این نوع فعالیت هستند، نه به خاطر محدودیتهای حرکتی بلکه؛ به خاطر خاصیت خودکار بودنی که دارند، از این رو حفظ موقعیت و حرکت بدون مداخله انسان برای آنها بهتر است.