تبیان، دستیار زندگی

با سلام

توی این انجمن لازم دیدم یه تعریفی از علم رباتیك و شاخه رباتیك داشته باشیم تا دوستانی كه علاقه مند به دانستن این علم بسیار زیبا هستند اطلاعاتی در مورد این رشته داشته باشند

 در ادامه با مباحث مربوط به مبانی مهندسی رباتیك با ما همراه باشید

موفق باشید.

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت اول

رباتیک چیست ؟

علم طراحی ، ساخت و کاربرد ربات را رباتیک می نامند.

ربات چیست ؟

هر ماشین الکترومکانیکی ، هوشمند ، خودکار ، چندمنظوره ، دارای حسگر و قابل برنامه نویسی را ربات گویند

مثال هایی از ربات

آسانسور ساختمان ها - ماشین لباس شویی - بازو های مکانیکی - سیستم های دفاع موشکی - ربات های جاسوس - چراغ های راهنمایی ورانندگی - یخچال ها - نوشابه پرکن ها - برخی ازاسباب بازی کودکان - هواپیما های بدون سرنشین و ....

تفاوت مهندس و دانشمند و فناور چیست ؟

دانشمند شخصی است که سیستم های جدید را آزمایش می کند و روابط ریاضی بین آن ها را پیدا می کند
مهندس شخصی است که از روابط ریاضی موجود استفاده می کند و بهینه ترین سیستم را طراحی می کند
فناور شخصی است که از سیستم های موجود استفاده می کند


رباتیک کدام یک از موارد فوق می باشد ؟


رباتیک مانند هر تکنولوژی دیگر شامل هر سه مورد می باشد پاسخ این سوال را می توان در قالب چند مثال ساده بیان کرد

دانشمندان رباتیک ، مشغول به آزمایش ربات های جدید و قطعات جدید می شوند و روابط بین آن ها را به صورت ریاضیات مدل می کنند مثلا در مورد زوایای قرار گیری مفصل های ربات انسان نما جهت حفظ تعادل آن ؛ آزمایش های بسیاری انجام می دهند شاید این آزمایش ها تا رسیدن به یک مدل ریاضی چندین سال طول بکشد . یا مثلا بعضی دانشمندان روی چگونگی یاد گیری ربات (مانند کودک انسان ) تحقیق می کنند و موارد بسیار دیگر

مهندسان رباتیک ، مشغول به طراحی ربات های کاربردی با صرفه اقتصادی می شوند جهت طراحی ربات باید ار آخرین نتایج تحقیقات دانشمندان استفاده نمایند و سیستم را طوری طراحی نمایند که جهت کاری معین ( معمولا در صنعت ) با حفظ ایمنی اقتصادی ترین سیستم نیز باشد مثلا برای طراحی بازو صنعتی باید نوع موتور گشتاور ها سرعت مجری برنامه حرکت جنس آلیای به کار رفته و ... ربات را طراحی نمایند .

فناوران رباتیک باید با تمامی ربات های تولید شده توسط مهندسین آشنا باشد و بتواند آن ها را نصب و راه اندازی و همچنین تعمیر نماید . فتاوران رباتیک معمولا در کار تعمیر و برنامه نویسی ربات مشغول می باشند .

برای درک بهتر این مسئله به بررسی یک ربات تعقیب خط که اکثر افراد با آن آشنایی دارند می پردازیم . این ربات باید یک خط سیاه در زمین سفید را دنبال کند .

دانشمند رباتیک یک زمینه جزیی تر مانند قطر چرخ را انتخاب می کند . با آزمایشات بسیار رابطه ای بین قطر چرخ با موارد نظیر سرعت ، اصطکاک ، تعادل و ... را بدست می آورد مثلا برای بدست آوردن رابطه و مدل اصطکاک بیش از ده هزار آزمایش انجام می دهد و نمودار ها و جداولی رسم می نماید و با علم آمار و هندسه نتیجه کار خود را با یک فرمول ریاضی بیان می کند .

مهندس رباتیک ابتدا مسئله را به چند قسمت جدا می کند و هر برای هر قسمت به روابط مدل شده مراجعه می کند همچنین تمامی قطعات تولید شده کارخانه ها را مقایسه می کند او باید هزینه اقتصادی ، کیفیت ، طول عمر ، ایمنی و ... در نظر بگیرد و سپس تعیین کند که قطر چرخ چه قدر باشد از چه موتوری استفاده شود چند سنسور داشته باشد چگونه کنترل شود . این بررسی ها ممکن است چندین ماه یا چندین سال به طول بیانجامد و در موارد شاید مدل ریاضی برای حل وجود نداشته باشد .

فناور رباتیک ابتدا به فروشگاه قطعات رباتیک می گوید قوی ترین موتور را می خواهم چندین سنسور می گیرد و به مدارات و برنامه های آماده مراجعه می کند چند روزه ربات را می بندد و سپس کمی تغییر می دهد .

شغل ها ی این سه حوزه در صنعت

معمولا دانشمندان رباتیک در بخش تحقیقات کارخانه ها کار می کنند و برای محصولی که قرار است در سال های بعد به تولید برسد آزمایش انجام می دهند همچنین برای بهینه سازی تولیدات فعلی و بهبود مدل آن ها تلاش می کنند .

معمولا مهندسان رباتیک در بخش توسعه کارخانه ها کار می کنند و برای اتوماتیک کردن سیستم های تولید و راه اندازی خطوط جدید ، ربات طراحی می کنند

معمولا فناوران رباتیک در بخش تعمیر کارخانه ها کار می کنند . آن ها ربات ها را کنترل ، برنامه نویسی و تعمیر می نماید و از ربات ها نگه داری می کنند .

رباتیک و دانشگاه

از بعضی افراد می شنویم که "برای ساخت ربات دانشگاه رفتن و رشته رباتیک خواندن لازم نیست چند کتاب چگونه ربات بسازیم بخوانی تمام رباتیک را یاد می گیری" این گفته نادرست است چون در یک ربات روابط ریاضی بسیار پیچیده ای برقرار است و بدون یادگیری آن ربات ساخته شده بیهنه اقتصادی و ایمن نیست .
جهت فناور شدن تحصیل در رشته علمی کاربردی رباتیک و یا فنی و حرفه ای رباتیک لازم می باشد . جهت مهندس شدن تحصیل در رشته مهندسی رباتیک لازم می باشد و جهت دانشمند شدن باید تحصیلات مهندسی رباتیک خود را تا مقطع دانشگری ادامه دهید .

ما در قسمت های بعد فقط به بررسی مهندسی رباتیک می پردازیم و به دانشمندان رباتیک و فناوران رباتیک کاری نداریم .


نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک

با سلام

ممنون .
خیلی چیزا یاد گرفتم...

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت دوم

زیر بخش های مهندسی رباتیک

علم رباتیک را می توان به چهار بخش تقسیم کرد که هر کدام نیز به زیر مجموعه هایی تقسیم می شود .

1. الکترونیک ( مدارات دیجیتال - مدارات آنالوگ و ... )
2. کنترل ( کنترل دیجیتال - کنترل خطی - کنترل فازی و .... )
3. کامپیوتر ( برنامه نویسی - هوش مصنوعی - الگوریتم - شبکه و ... )
4. مکانیک ( حرکت شناسی - نیرو شناسی - مواد و مقاومت - دینامیک - سیالات - ارتعاشات و ... )

یک ربات بدون در نظر گرفتن هر یک از آن ها نمی تواند اقتصادی و ایمن و بهینه باشد .
بنابراین برای ساخت بهینه یک ربات باید تمام محدودیت ها و جوانب کار را در نظر بگیریم .

در ادامه به یک سری از مفاهیم کلی مهندسی رباتیک می پردازیم

طراحی چیست

طراحی ، تدوین نقشه ای برای ساخت یک محصول رباتیک به بهترین نحو ممکن می باشد . طراحی بر خلاف علوم محض ، پاسخ منحصر به فرد ندارد و یافتن جواب کاملا مطلق امکان ندارد در طراحی همیشه خطا وجود دارد .
محصول نهایی باید کارامد ، وظیفه مند ، ایمن ، اعتماد پذیر ، رقابت پذیر ، قابل ساخت ، با کیفیت ، دقیق ، اقتصادی ، بازدهی زیاد ، سازگار ، چابک ، انعطاف پذیر ، تکرار پذیر ، زمان کار طولانی ، مشتری پسند و همسو با کارگران باشد .
محصول باید با هدف حل یکی یا چند مشکل جهانی طراحی شود . در طراحی از ابزار های مختلفی چون نقشه کشی هندسه ریاضیات رایانه و ... استفاده می شود .
طراحی در واقع یک ابتکار خلاقانه ای می باشد که موجب حل مشکلی یا بهبود وضع موجود می شود .

کارامد

ریات باید نیاز های مشتری را برآورده کند . همچنین کمترین ضایعات را در حین وظیفه داشته باشد .

وظیفه مند

ربات باید تمامی خواست های مشتری را پوشش دهد و قابلیت نصب ابزار های مختلف و جدید را داشته باشد .

ایمن

ربات باید برای کاربر ، ناظر ، عابر و دستگاه ها و محیط اطراف خود ، زیانی نداشته باشد و برای خطرات باید حفاظ و راهنمای اخطار ها داشته باشد .

اعتماد پذیر

ربات باید در شرایط ناگهانی احتمالی قابل اعتماد باشد . دارای طول عمر مشخصی باشد و در مدت طول عمر خود خراب نشود .

رقابت پذیر

ربات باید در بازار خود ، یک مدعی باشد و بتواند با ویژگی و برتری های خود با سایر محصولات رقابت کند .

قابل ساخت

ربات باید با کم ترین هزینه ، زمان و نیرو به تولید انبوه برسد .

کیفیت برتر

ربات باید وظیفه خود را با بهترین کیفیت ممکن انجام دهد .

دقیق

ربات برای انجام کار خود باید از دقت کافی و مضاعف برخوردار باشد . دقت ربات باید بسیار بالاتر از دقت یک کارگر ماهر باشد .

اقتصادی

هزینه یک ربات باید به حدی کم باشد که کارخانه داران از لحاظ مالی بین تولید با ربات و تولید به وسیله انسان ، ربات ها را انتخاب نمایند . همچنین هزینه خود را در زمان کمتری تامین کند یعنی زمان بازگشت سرمایه آن کم باشد .

بازدهی زیاد

ربات باید نسبت به انرژی ای که مصرف می کند کار قابل قبولی ارائه دهد .

سازگار

ربات باید با محیط خود سازگار باشد و اغتشاشات و نویز های محیطی بر روی آن کمترین اثر را داشته باشند .

چابک

ربات باید از سرعت و شتاب کافی جهت انجام وظیفه خود در کمترین زمان ممکن برخوردار باشد و راه اندازی آن زمان کوتاهی باشد .

انعطاف پذیر

ربات باید توانایی انجام گستره ای وسیع از اعمالی که بدان سپرده می شود را داشته باشد . چرا که با توجه به درخواست های متغیر و پیاپی صنایع برای اجرا در فرایند تولید ، ربات بتواند به آسانی در یک عملیات جدید به کار گرفته شود .

تکرار پذیر

ربات باید راهی عملی برای انجام زنجیره ای از کارهای تکراری و سنگین را فراهم آورد و در هر چرخه ، با یک کیفیت ، کار را به پایان برساند .

زمان کار طولانی

ربات باید بتواند در تمام مدت کار صنایع روشن باشد و به وظیفه خود عمل کند در بعضی از صنایع این زمان پیوسته و بدون توقف می باشد .

مشتری پسند

یک ربات باید امکانات تعمیر ، نگهداری و خدمات پس از فروش داشته باشد .

همسو با کارگران

ربات باید به راحتی تغییر برنامه بدهد و کار با آن ساده باشد و تمامی کارگران بتوانند با آن بدون مشکلی کار کنند .

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک