پيشگفتار:

هدف اين مقاله بررسي علم رباتيك و آشنايي با دانش و فناوري وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنترل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد چون بعضي ها بدين باورند كه ربات ها حتماً ماشين هاي سيار انسان نما هستند كه تقريباً قابليت انجام هر كاري را دارند.

انتظار مي رود مطالب اين مقاله براي خواننده اي كه آشنايي مقدماتي با ربوتيك و يا اصلاً آشنايي ندارد به سادگي قابل فهم باشد.

به منظور آشنايي خوانده به ربوكاپ نيز مطالبي در اين مورد در پايان بيان نموده ايم.

چكيده:

رباتيك دانش وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنتزل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد. در اينجا ما شما را با انواع ربات ها از قبيل ساده و پيچيده و ربات هايي كه داراي حس‌گر هستند آشنا مي كنيم و خواهيم گفت كه ربات ها توسط ريزپردازشگرها و ريزكنترل گرها كنترل مي شوند. همچنين ويژگي هاي يك روبات را مطالعه مي كنيم

حركت در ربات ها مسئله قابل توجهي است و ربات ها را مي توان مكرراً برنامه ريزي كرد و چند كاره مي باشند و كارآمد و مناسب براي محيط اند. در آخر شما را با تاريخچه Robocup آشنا خواهيم نمود.

مقدمه:

روباتيك:

روباتيك (يا روبوتيك) دانش و فناوري وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنترل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد. براي نمونه ماشين هاي خودكار روباتيك عموماً در خطوط مونتاژ خودروها مشاهده مي گردند.

بر خلاف تصور افسانه اي عمومي از رباتها به عنوان ماشينهاي سيار انسان نما كه تقريباً قابليت انجام هر كاري را دارند، بيشتر دستگاههاي روباتيك در مكانهاي ثابتي در كارخانه ها بسته شده اند و در فرايند ساخت با كمك كامپيوتر، اعمال قابليت انعطاف، ولي محدودي را انجام مي دهند چنين دستگاهي حداقل شامل يك كامپيوتر براي نظارت بر اعمال و عملكردها و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، مي‌باشد. علاوه بر اين، ممكن است حسگرها و تجهيزات جانبي يا ابزاري را كه فرمان داشته باشد بعضي از رباتها، ماشينهاي مكانيكي نسبتاً ساده اي هستند كه كارهاي اختصاصي مانند جوشكاري يا رنگ افشاني را انجام مي دهند، كه ساير سيستم هاي پيچيده تر كه به طور همزمان چند كار انجام مي دهند، از دستگاههاي حسي، براي جمع آوري اطلاعات مورد نياز براي كنترل كارشان نياز دارند. حسگرهاي يك ربات ممكن است بازخورد حسي ارائه دهند، طوريكه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسيب زدن، در جاي مناسب قرار دهند. ربات ديگري ممكن است داراي نوعي ديد باشد، كه عيوب كالاهاي ساخته شده را تشخيص دهد. بعضي از رباتهاي مورد استفاده در ساخت مدارهاي الكترونيكي، پس از مكان يابي ديداري علامتهاي تثبيت مكان بر روي برد، مي توانند اجزا بسيار كوچكي را در جاي مناسب قرار دهند. ساده ترين شكل رباتهاي سيار، براي رساندن نامه در ساختمانهاي اداري يا جمع آوري و رساندن قطعات در ساخت، روباتها همانند كامپيوترها قابليت برنامه ريزي دارند. بسته به نوع برنامه اي كه شما به آنها مي‌دهيد. كارها و حركات مختلفي را انجام مي دهند. رشته دانشگاهي نيز تحت عنوان روباتيك وجود دارد كه به مسايلي از قبيل 1-حسگرها 2-مدارات 3-بازخوردها 4-پردازش اطلاعات 5-بسط و توسعه روباتها مي پردازد. روباتها انواع مختلفي دارند از قبيل روباتهاي شمشيرباز، دنبال كننده خط، كشتي گير، فوتباليست و روباتهاي خيلي ريز تحت عنوان ريز روباتها، روباتهاي پرنده و غيره نيز وجود دارند. روباتها براي انجام كارهاي سخت و دشواري كه بعضي مواقع انسانها از انجام آنها عاجز يا انجام آنها براي انسان خطرناك هستند. مثل روباتهايي كه در نيروگاه هاي هسته اي وجود دارند استفاده مي شوند.

كاري كه روباتها انجام مي دهند، توسط ريزپردازشگرها و ريزكنترل گرها كنترل مي‌شود. با تسلط در برنامه نويسي اين دو مي توانيد دقيقاً همان كاري را كه انتظار داريد روبات انجام دهد.

روباتهايي انسان نما نيز ساخته شده اند. آنها قادرند اعمالي شبيه انسان را انجام دهند. حتي بعضي از آنها همانند انسان داراي احساسات نيز هستند. بعضي از آنها شكلهاي خيلي ساده اي دارند. آنها داراي چرخ يا بازويي هستند كه تسط ريزپردازشگرها و ريزكنترل گرها كنترل مي شوند. در واقع ريزكنترل گر و ريز پردازنده به مانند مغز انسان در روبات كار مي‌كند. برخي از روباتها مانند انسانها و جانوران خون گرم در برخورد و رويارويي با حوادث مختلف به صورت هوشمند از خود واكنش نشان مي دهند. يك نمونه از اين روباتها روبات مامور است.

برخي روباتها نيز يكسري كارها را به صورت تكراري با سرعت و دقت بالا انجام مي‌دهند مثل روبات هايي كه در كارخانه هاي خودروسازي استفاده مي شوند. اين گونه روبات كارهايي از قبيل جوش دادن بدنه ماشين، رنگ كردن ماشين را با دقتي بالاتر از انسان بدون خستگي و وقفه انجام مي دهند.

ويژگيهاي يك روبات

يك روبات داراي سه مشخصه زير است.

1)داراي حركت و پويايي است.

2)قابليت برنامه ريزي جهت انجام كارهاي مختلف را دارد.

3)بعد از اينكه برنامه ريزي شد قابليت انجام وظايفش را به صورت خودكار دارد.

ممكن است روزي فرا برسد كه روباتها جاي انسانها را در انجام كارها بگيرند. حتي بعضي از آنها ممكن است به صورت محافظ شخصي از جان انسانها در مقابل خطرات احتمالي حفاظت كنند.

اندام شناسي روبات هاي انسان نما

در سال 1950 دانشمندان تصميم گرفتند شكلي از رباتهاي دو پا را درست كنند كه از لحاظ فيزيكي شبيه انسان باشند. اين گونه روباتها متشكل از دو بازو و دو پا هستند. كه دستها و پاها به صورت متقارن و شبيه بدن انسان در سمت راست و چپ ربات قرار گرفته اند. براي انجام چنين كاري آنها مي بايست در ابتدا آناتومي بدن خود را مي‌شناختند. آنها معتقد بودند كه انسانها طي ميليونها سال تكامل يافته اند. تا اينكه امروزه قادرند انواع مختلفي از كارها را انجام دهند. اگر از مردم راجع به روباتهاي شبيه انسان سؤال كنيد، آنها در اولين وهله به ياد فيلم پليس آهني مي افتند.

حركت در ربات:

حشرات به دليل داشتن پاهاي بيشتر مي توانند تعادل خود را در حركت حفظ كنند. بهمين دليل رباتهاي شبيه حشرات بيشتر از روباتهايي شبيه سك و گربه ساخته شده‌اند.

ربات

ربات يا روبوت وسيله اي مكانيكي جهت انجام وظايف مختلف است. يك ماشين كه مي‌تواند براي عمل به دستورات مختلف برنامه ريزي گردد و يا يك سري اعمال ويژه انجام دهد. مخصوصاً آن دسته از كارها كه فراتر از حد توانايي هاي طبيعي بشر باشند. اين ماشينهاي مكانيكي براي بهتر به انجام رساندن اعمالي از قبيل احساس كردن درك نمودن و جابجايي اشيا يا اعمال تكراري شبيه جوشكاري توليد مي شوند.

روبات يك ماشين الكترومكانيكي هوشمند است با خصوصيات زير:

1-مي توان آن را مكرراً برنامه ريزي كرد.

2-چند كاره است.

3-كارآمد و مناسب براي محيط است.

ريشه واژه ربات

لغت ربات در اكثر زبان هاي دنيا با همين تلفظ داراي معناي واحدي مي‌باشد. اين لغت اولين بار در خلال سال هاي 1920 تا 1930 در نمايشنامه اي با نام
(“RUR (Rossmuse Uiversal Robot نوشته «كارل كاپك» نويسنده چك اسلواكي به كار برده شد. در اين نمايشنامه بازيگران نقش موجوداتي مصنوعي و كوچك شبيه انسان را بازي مي كردند، كه به طور مطلق تحت فرمان صاحب خود قرار داشته و دستوراتش را مو به مو اجرا مي كردند. اين موجودات ربات ناميده مي شدند كه ريشه آن از لغت اسلاو به معناي «كارگر اجباري» است.

قوانين ربوتيك

در سال 1940، ssac Assimov سه قانون رباتيك را به شرح زير تبيين كرد:

1-يك ربات موجودي است كه نبايد به انسان آزار برساند و اجازه ندهد به چيزي ضرر برسد.

2-بايد از انسان اطاعت كند، مگر اين كه با قانون اول مغايرت داشته باشد.

3-بايد خودش را در برابر خطر و ضرر محافظت نمايد، مگر اين كه با قانون اول و دوم مغايرت داشته باشد.

دسته بندي ربات ها

ربات ها در سطوح مختف داراي دو خاصيت «تنوع در عملكرد» و «قابليت تطبيق خودكار با محيط (automated adaptin) مي باشند. بر اساس اين دو خاصيت دسته بندي ربات ها انجام مي گيرد.

دسته بندي اتحاديه ربات هاي ژاپني (Jira) به شرح زير است:

1-وسيله اي كه توسط دست كنترل مي شود.

2-ربات براي كارهاي متوالي بدون تغيير

3-ربات براي كارهاي متوالي متغير

4-ربات مقلد

5-ربات كنترل

6-ربات باهوش

كه در دسته بندي مؤسسه رباتيك آمريكا (RIA)، فقط ماشين هاي دسته 3 تا 6، ربات محسوب مي شوند.

ساختار عمومي يك ربات

يك ربات به طور معمول حداقل شامل 5 بخش متفاوت ولي مرتبط مي‌باشد:

1)(Articulated mechanical system):AMS سيستم مكانيكي مفصل شده:

اين سيستم متشكل از بازوها، كچ ها، اتصالات و عوامل نهايي مكانيكي بوده كه در يك مجموعه به هم پيوسته و مرتبط جمع شده اند.

2)Actuators تحريك كننده ها:

اين بخش توان لازم را تحت يك سري شرايط كنترل شده و دقيق، براي سيستم مكانيكي مفصل شده (AMS) فراهم مي‌كند. اين توان از انواع

1-الكتريكي 2-هيدروليكي  و يا 3-پنوماتيكي مي‌باشد.

3-Transmission system ابزارها و سيستم هاي انتقال:

اين مجموعه Actuators را به AMS اتصال مي‌دهد. بدين طريق توان فراهم شده توسط تحريك كننده ها به بخض مكانيكي منتقل شده و به گونه اي مجزا امكان حركت را براي هر مفصل فراهم مي آورد. تسمه هاي دنده دار و چرخ دنده ها از اين نوعند.

Sensors حسگرها:

سنسورها قطعاتي هستند متشكل از ابزارهاي لامسه اي الكتريكي يا نوري كه در كنار ساير عناصر الكترونيكي ايفاي نقش مي كنند. وظيفه اين المان ها كسب اطلاعاتي از موقعيت مفاصل ربات و شرايط محيطي مانند نور و گرما و هدف هاي موجود در محيط مي‌باشد.

CPU مغز ربات:

اين بخش به عنوان محلي براي دستور گرفتن و تصميم گيري ربات بر عهده اين بخش است كه اين وظيفه توسط برنامه هاي موجود در حافظه كامپيوتر به انجام مي رسد. بخش نرم افزار هم مربوط به اين قسمت است.

برنامه نويسي در ربات

برنامه نويسي در ربات به دو صورت Online و Offline انجام مي شود.

برنامه نويسي Online كه امروزه به عنوان معمول ترين روش در به كارگيري ربات هاي صنعتي استفاده مي شود. اپراتور حركت هاي مورد نظر را به ربات آموزش مي دهد، به گونه اي كه ربات بعداً مي تواند بدون كمك و به طور خودكار همان كارها را تكرار كند. اين نوع از برنامه نويسي به دو صورت انجام مي شود:

1-آموزش دستي 2-آموزش از طديق هدايت.

در روش هدايت، با كمك يك جعبه كنترلي، ربات را به نقاط مورد نظر هدايت كرده و مختصات آن ها در حافظه كامپيوتري ربات ثبت مي شود و به اين ترتيب براي دفعات بسيار قابل تكرار است. در روش دستي، عامل نهايي را با دست در مسير دلخواه حركت داده و وضعيت پيوسته هر يك از محورها در حافظه ربات ثبت مي شود.

اما در مورد برنامه نويسي offline كه به برنامه نويسي سطح بالا موسوم است، اين نكته اهميت دارد كه وقتي انجام كارهاي پيچيده مورد نظر است و يا سرعت واكنش ربات به وقايع خارجي اهميت دارد، بايد از زبان هاي «كنترل كننده» ربات ها استفاده كرد در اين زبان ها علاوه بر وجود دستورات معمولي از قبيل كنترل حلقه و يا عبارات شرطي، دستوراتي براي حركت و جا به جايي ربات ها هم در نظر گرفته شده است. اين نوع برنامه نويسي امكان ارتباط آسان تر با ربات را فراهم مي آورد.

تقسيم بندي تاريخي ربات ها

a- ربات هاي برنامه ناپذير يا ربات هاي نسل صفر

b- ربات هاي برنامه پذير يا ربات هاي نسل اول: اين نوع ربات ها داراي محرك هاي قابل كنترل اند كه توان تكرار يك برنامه را به اين ترتيب دارا هستند. از اين ربات‌ها در كاربردهاي صنعتي مانند خطوط مونتاژ ساده استفاده مي شود.

c-  ربات هاي آداپيتور يا ربات هاي نسل دوم: اين ربات ها به سيستم بينايي نيز مجهزند و عملاً با به كارگيري نرم افزارهاي خاص كه توانايي پردازش دادده هاي ميكروپروسسوري را دارند، نوعي هوش مصنوعي براي ربات فراهم مي سازند كه قابليت تصميم گيري براي آن ها امكان پذير مي شوند.

سنسورها در ربات

در اتوماسيون سخت (Hard Automation) كه در آن يك ماشين وظيفه مشخص را همان گونه كه در صنع مورد نياز است انجام مي دهد، نيازي به هوشمند بودن سيستم نيست. اما براي رسيدن به اتوماسيون هوشمند (Inteligent Automation) به دو جزء كليدي نيازمنديم:

هوش مصنوعي و سيستم سنسوري

به كمك اين دو مي توان به ربات هاي صنعتي با كاربردهايي در نقاشي، جوشكاري، حمل و نقل و مونتاژ رسيد كه قدرت انجام كارهاي پيچيده، تشخيص و تفكيك را دارا هستند.

سنسورها اغلب براي درك اطلاعات تماسي، تنشي، مجاورتي، بينايي و صوتي به كار مي روند. عملكرد سنسورهاي بدين گونه است كه با توجه به تغييرات كه نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژي ناچيزي را در پاسخ ايجاد مي كنند، كه با پردازش اين سيگنال هاي الكتريكي مي توان اطلاعات دريافتي را تفسير كرده و براي تصميم گيري‌هاي بعدي از آن ها استفاده نمود.

سنسورها را مي توان از ديدگاه هاي مختلف به دسته هاي متفاوتي تقسيم كه در ذيل مي آيد:

a-سنسور محيطي: اين سنسورها اطلاعات را از محيط خارج و وضعيت اشياي اطراف ربات، دريافت مي نمايند.

b-سنسور بازخورد: اين سنسور اطلاعات وضعيت ربات، از جمله موقعيت بازوها، سرعت حركت و شتاب آن ها و نيروي وارد بر درايورها را دريافت مي نمايند.

C-سنسور فعال: اين سنسورها هم گيرنده و هم فرستنده دارند و نحوه كار آن ها بدين ترتيب است كه سيگنالي توسط سنسور ارسال و سپس دريافت مي شود.

d-سنسور غيرفعال: اين سنسورها فقط گيرنده دارند و سيگنال ارسال شده از سوي منبعي خارجي را آشكار مي كنند، به همين دليل ارزان تر، ساده تر و داراي كارايي كمتر هستند.

سنسورها از لحاظ فاصله اي كه با هدف مورد نظر بايد داشته باشند به دو قسمت تقسيم مي شوند:

1-سنسور تماسي: اين نوع سنسورها در اتصالات مختف محرك ها

مخصوصاً در عوامل نهايي يافت مي شوند و به دو بخش قابل تفكيك اند.

I سنسورهاي تشخيص تماس

II سنسورهاي نيرو- فشار

2)سنسورهاي مجاورتي: اين گروه مشابه سنسورهاي تماسي هستند، اما در اين مورد براي حس كردن لازم نيست حتماً باشي در تماس باشد. عموماً اين سنسورها از نظر ساخت از نوع پيشين دشوارترند ولي سرعت و دقت بالاتري را در اختيار سيستم قرار مي دهند.

دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد:

I حس كردن استاتيك: در اين روش محرك ها ثابت اند و حركت هايي كه صورت مي‌گيرد بدون مراجعه لحظه اي به سنسورها صورت مي گيرد. به عنوان مثال در اين روش ابتدا موقعيت شئ تشخيص داده مي شود و سپس حركت به سوي آن نقطه صورت مي گيرد.

II حس كردن حلقه بسته: در اين روش بازوهاي ربات در طول حركت با توجه به اطلاعات سنسورها كنترل مي شوند. اغلب سنسورها در سيستم هاي بينا اين گونه اند.

حال از لحاظ كاربردي با نمونه هايي از انواع سنسورها در ربات آشنا مي شويم:

1)سنسورهاي بدنه:(Body Sensors)

اين سنسورها اطلاعاتي را درباره موقعيت و مكاني كه ربات در آن قرار دارد فراهم مي كنند. اين اطلاعات نيز به كمك تغيير وضعيت هايي كه در سوييچ ها حاصل مي شود، به دست مي آيند. با دريافت و پردازش اطلاعات به دست آمده ربات مي تواند از شيب حركت خود و اين كه به كدام سمت در حال حركت است آگاه شود. در نهايت هم عكس العملي متناسب با ورودي دريافت شده از خود بروز مي‌دهد.

2)سنسور جهت ياب مغناطيسي (Direction magnetic field)

Sensor با بهره گيري از خاصيت مغناطيسي زمين و ميدان مغناطيسي قوي موجود، قطب نماي الكترونيكي هم ساخته شده است كه مي تواند اطلاعاتي را درباره جهت‌هاي معناطيسي فراهم سازد. اين امكانات به يك ربات كمك مي‌كند تا بتواند از جهت حركت خودآگاه شده و براي تداوم حركت خود در جهتي خاص تصميم گيري كند. اين سنسورها داراي چهار خروجي مي باشند كه هر كدام مبين يكي از جهت ها است. البته با استفاده از يك منطق صحيح نيز مي توان شناخت هشت جهت مغناطيسي را امكان‌پذير ساخت.

3)سنسورهاي فشار و تماس:(Touch and pressure sensors)

شبيه سازي حس لامسه انسان كاري دشوار به نظر مي رسد. اما سنسورهاي ساده اي وجود دارند كه براي درك لمس و فشار مورد استفاده قرار مي گيرند. از اين سنسورها در جلوگيري از تصادفات و افتادن اتومبيل ها در دست اندازها استفاده مي شود. اين سنسورها در دست ها و بازوهاي ربات هم به منظورهاي مختلفي استفاده مي شوند. مثلاً براي متوقف كردن حركت ربات در هنگام برخورد عامل نهايي با يك شئ همچنين اين سنسورها به ربات ها براي اعمال نيروي كافي براي بلند كردن جسمي از روي زمين و قرار دادن آن در جايي مناسب نيز كمك مي‌كند. با توجه به اين توضيحات مي توان عملكرد آن ها را به سه دسته زير تقسيم كرد:

1-رسيدن به هدف 2-جلوگيري از برخورد 3-تشخيص يك شئ

4)سنسورهاي گرمايي : (Heat Sensors)

يكي از انواع سنسورهاي گرمايي ترمينستورها هستند. اين سنسودها المان هاي مقاومتي پسيوي هستند كه مقاومتشان متناسب با دمايشان تغيير مي‌كند. بسته به اينكه در اثر گرما مقاومتشان افزايش يا كاهش مي‌يابد، براي آن ها به ترتيب ضريب حرارتي مثبت يا منفي را تعريف مي كنند. نوع ديگري از سنسورهاي گرمايي ترموكوپل ها هستند كه آن ها نيز در اثر تغيير دماي محيط ولتاژ كوچكي را توليد مي كنند. در استفاده از اين سنسورها معمولاً يك سر ترموكوپل را به دماي مرجع وصل كرده و سر ديگر را در نقطه اي كه بايد دمايش اندازه گيري شود، قرار مي دهند.

5)سنسورهاي بويايي: (Smell Sensors)

تا همين اواخر سنسوري كه بتواند مشابه حس بويايي انسان عمل كند، وجود نداشت. آنچه كه موجود بود يكسري سنسورهاي حساس براي شناسايي گازها بود كه اصولاً هم براي شناسايي گازهاي سمي كاربرد داشتند. ساختمان اين سنسورها به اين صورت است كه يك المان مقاومتي پسيو كه از منبع تغذيه اي مجزا، با ولتاژ 5+ ولت تغذيه مي شود در كنار يك سنسور قرار دارد كه با گرم شدن اين المان حساسيت لازم براي پاسخ گويي سنسور به محرك هاي محيطي فراهم مي شود. براي كاليبره كردن اين دستگاه ابتدا مقدار ناچيزي از هر بو يا عطر دلخواه را به سيستم اعمال كرده و پاسخ آن را ثبت مي كنند و پس از آن اين پاسخ را به عنوان مرجعي براي قياس در استفاده اي بعدي به كار مي برند. اصولاً در ساختمان اين سيستم چند سنسور، به طور همزمان عمل مي كنند و سپس پاسخ هاي دريافتي از آن ها به شبكه عصبي ربات منتقل شده و تحليل و پردازش لازم روي آن صورت مي‌گيرد . نكته مهم درباره كار اين سنسورها در اين است كه آن ها نمي توانند يك بو يا عطر را به طور مطلق اندازه بگيرند. بلكه با اندازه گيري اختلاف بين آنها به تشخيص بو مي پردازند.

6)سنسورهاي موقعيت مفاصل:

رايج ترين نوع اين سنسورها كدگشاها (Encoders) هستند كه هم از قدرت بالاي تبادل اطلاعات با كامپيوتر برخوردارند و هم اينكه ساده، دقيق، مورد اعتماد و نويز ناپذيرند. اين دسته انكدرها را به دو دسته مي توان تقسيم كرد:

1)انكدرهاي مطلق: در اين كدگشاها موقعيت به كد باينري يا كد خاكستري BCD(Binary Codded Decible) تبديل مي شود. اين انكدرها به علت سنگيني و گران قيمت بودن و اينكه سيگنال هاي زيادي را براي ارسال اطلاعات نياز دارند، كاربرد وسيعي ندارند. همانطور كه مي دانيم به كارگيري تعداد زيادي سيگنال درصد خطاي كار را افزايش مي‌دهد و اين اصلاً مطلوب نيست. پس از اين انكدرها فقط در مواردي كه مطلق بودن مكان ها براي ما خيلي مهم است و مشكلي هم از لحاظ بار قابل تحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده مي شود.

2)انكدرهاي افزاينده: اين كدگشاها داراي قطار پالس و يك پالس مرجع كه براي كاليبره كردن بكار مي رود هستند، از روي شمارش قطارهاي پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعيت مورد نظر دست مي يابند. از روي فركانس (عرض پالس ها) مي توان به سرعت چرخش و از روي محاسبه تغييرات فركانس در واحد زمان تغييرات عرض پالس به شتاب حركت دوراني پي برد. حتي مي توان جهت چرخش را نيز فهميد فرض كنيد سيگنال هاي A و B و C سه سيگنالي باشند گه از كدگشا به كنترل كننده ارسال مي شود B سيگنالي است كه با يك چهارم پريود تأخير نسبت به A از روي اختلاف فاز بين اين دو مي توان به جهت چرخش پي برد.

تاريخچه ربوكاپ

سال 1997، در تاريخ هوش مصنوعي، به عنوان يك نقطه عطف تاريخي همواره به خاطر خواهد ماند. در ماه May اين سال كامپيوتر Deep Blue شركت IBM موفق شد كه قهرمان شطرنج جهان را شكست دهد و اين نتيجه 40 سال تلاش در جامعه پژوهشگران هوش مصنوعي بود. در چهارم July سال 1997 سفينه Pathfinder توانست براي اولين بار در تاريخ بشر، بر سطح مريخ بنشيند و اولين روبات كاملاً هوشمند ساخت بشر (Sojourner) را با موفقيت بر سطح مريخ پياده نمايد. همزمان با اين موفقيت ها، RoboCup نخستين گامهايش را به سوي ساخت يك تيم فوتبال، متشكل از روباتهاي كاملاً هوشمند فوتباليست كه بتواند بر قهرمان جهان پيروز شود، آغاز نمود.

ايده روباتهاي فوتباليست، اولين بار توسط پروفسور الن مك ورث (Alan Mcworth)، استاد دانشگاه British Columbia كشور كانادا در مقاله اي با عنوان “On Seeing Robots “ مطرح گرديد.

يك گروه از محقيين ژاپني نيز بطور مستقل كارگاهي آموزشي در كنار همايش Grand Challenges in Artificial intelligence كه در اكتبر 1992 در توكيو برگزار مي شد راه اندازي كردند. اين كارگاه در پايان به بحث هاي جدي پيرامون استفاده از محيط بازي فوتبال براي ارتقا دانش و تكنولوژي منجر شد. يك مجموعه از تحقيقات انجام شد كه از جمله آنها مي توان به امكانسنجي تكنولوژيك، امكان سنجي مالي و… اشاره نمود. به همراه اين تحقيقات يك نسخه اوليه از قوانين بازيها و نسخه اوليه شبيه ساز بازي فوتبال آماده گرديد. نتايج اين تحقيقات و پروژه ها اين بود، كه گروه مجريان آنها به اين نتيجه رسيد كه انجام چنين پروژه اي ممكن است. در سال 1993 يك گروه از محققين به نامهاي Minoru Asada، Yasu Kusiyoshi و Hiroaki kitano تصميم به راه اندازي يك دوره مسابقات رياتيك گرفتند كه موقتاً آن را Robot J league نام نهاده اند J-League نام مسابقات ليگ حرفه اي فوتبال ژاپن است، كه در آن سالها به تازگي آغاز شده بود). در فاصله كمتر از يك ماه، درخواست هاي متعددي از گروه هاي تحقيقاتي خارج از ژاپن به گروه برگزار كنندگان رسيد كه تقاضاي حضور در اين مسابقات را داشتند و پيشنهاد مي كردند كه اين پروژه به يك پروژه بين المللي تبديل شود. و چنين بود كه اين مسابقات به نام “Robot world cup initiative” و بطور خلاصه “RoboCup” نام گرفت.

همزمان با اين بحث ها، محققين زيادي از قبل مشغول فعاليت بر سيستم هاي هوش مصنوعي و روباتيكي بودند كه در محيط فوتبال به تعامل با محيط مي پرداختند. به عنوان نمونه مي توان به Itsuki Noda اشاره نمود كه در ETL Electri technical lab كه يك مؤسسه تحقيقاتي دولتي در ژاپن است در زمينه سيستم هاي چند هوشمند Multi agent در محيط فوتبال به تحقيقات مي پرداخت، و شروع به تهيه و توسعه يك شبيه ساز فوتبال ويژه اين كار نموده بود. همزمان و بطور مستقل، پروفسور Minoru Asada در دانشگاه از اكا (Osaka) و خانم پروفسور Manuela Veloso و دانشجوي او Peter Stone در دانشگاه كارنگي ملون (Carnegie Melon) روي رباتهايي كار مي‌كردند كه فوتبال بازي مي كنند. اين افراد را مي توان پيشروان راه Robo Cup ناميد و بدون حضور آنها مي توان به طور قطع و يقين اعلام نمود كه راه Robo Cup آغاز نمي شد.

در ماه سپتامبر 1993 اولين اعلان عمومي انجام گرديد و مقررات ويژه اي نيز به صورت پيش نويس آماده شد. عطف به آنها، بحث ها و مناظره هاي بسياري درباره تشكيلات و مباحث فني برگزاري چنين تورنمنت ويژه اي در كنفرانس ها و كارگاههاي متعددي كه در اين زمينه برگزار شده بود، انجام شد. از جمله آنها مي توان به AAAI-94 و سمپوزيوم GSAI و جلسات مختلف جامعه رباتيك اشاره نمود.

در همين اوضاع و احوال بود كه تيم Noda در ETL اولين نسخه شبيه ساز فوتبال را از طريق Web منتشر ساخت Soccer server.

Ver.0 كه با زبان LISP تهيه شده بود به همراه Soccer server Ver1.0 كه با C++ آماده گرديده بود، در اين مجموعه قرار داشت.

اولين نمايش عمومي اين شبيه ساز در سال 1995 در همايش IJCAI انجام گرفت.

در همايش IJCAI-65 international joint conference on artificial intelligence كه در مونترآل كشور كانادا در ماه آگوست 1995 برگزار شده بود، اعلان عمومي جهت برگزاري اولين دوره كنفرانس و مسابقات جهاني فوتبال روباتها همزمان با IJCAI-97 در شهر ناگويا (Nagoya) انجام شد. همزمان تصميم گرفته شد كه مسابقاتي تحت عنوان Pre-RoboCup-96 براي شناخت مسايل و مشكلات احتمالي برگزاري Robocup در ابعاد بزرگ، برگزار شود. با اين تصميم عملاً 2 سال تا برگزاري مسابقات اصلي، زمان بود تا محققين براي ساخت روباتهاي خود اقدام نمايند و همچنين زمان كافي براي جمع آوري كمك هاي مالي براي انجام پروژه بزرگ خود داشته باشد.

Pre-Robocup-96همزمان با كنفرانس بين المللي روباتيك و سيستم هاي هوشمند (IROS-96)، در تاريخ 4 تا 8 نوامبر سال 1996 در شهر ازاكا (Osaka) با شركت 8 تيم شركت كننده در ليگ شبيه سازي و نمايش رباتهاي واقعي ليگ رباتهاي متوسط
(Middle size) برگزار گرديد. با در نظر گرفتن ابعاد محدود آن، اين مسابقات را مي‌توان اولين اقدام جدي براي ارتقاء تحقيقات و آموزش با استفاده از محيط فوتبال در نظر گرفت.

اولين دوره مسابقات و كنفرانس رسمي Robo Cup در سال 1997 با موفقيت تمام شد. بيش از 40 تيم شركت كننده (در هر دو رشته رباتهاي واقعي و شبيه سازي)، و بيش از 5000 بازديدكننده حضور داشتند. پيش بيني مي شد كه در RoboCup-98 نزديك به 100 تيم شركت كنند و بزرگترين رباتهاي متحرك در طول تاريخ را بتوان آنجا ديد.

خلاصه:

ديديم كه رباتيك دانش و فناوري وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنترل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد و تمام ربات ها داراي حس گرهايي در انواع مختلفي هستند و قابليت برنامه ريزي دارند، و رشته دانشگاهي تحت عنوان رباتيك وجود دارد. همچنين رباتها انواع مختلفي دارند و بيشتر براي اين ساخته شده اند كه كارهايي را كه از عهده انسان‌ها خارج است انجام دهند. همچنين رباتهاي آدم نما نيز وجود دارند كه حتي بعضي از آنها داراي احساس هستند. تمام ربات ها داراي سه خصوصيت همگاني هستند:

1-داراي حركت و پويايي

2-قابليت برنامه ريزي     

3-قابليت انجام وظايف كه به طور خودكار به علت اينكه تعادل ربات ها بيشتر شود رباتهايي مي سازند كه بيشتر شبيه حشرات باشند كه ربات ها داراي خصوصياتي از قبيل:

1-قابليت برنامه ريزي

2-چند كاره

3-كارآمد و مناسب محيط

ربات كه در حقيقت از لغت اسلاد به معناي كارگر اجباري است و سه قانون Roobatics به شرح زير دارد:

1-يك ربات نبايد به كسي يا چيزي آزار برساند

2-بايد از انسان اطاعت كند مگر با قانون اول نبايد باشد.

3-بايد خودش را در برابر خطر و ضرر محافظت نمايد مگر اينكه با قانون اول و دوم مغاير باشد و در سطوحمختلف داراي دو خصوصيت تنوع در عملكرد و قابليت تطبيق خودكار با محيط مي‌باشد و بر اساس اين خصوصيات ربات ها به 6 دسته زير تقسيم مي شوند:

1-وسيله اي كه توسط دست كنترل شود.

2-ربات براي كارهاي متوالي بدون متغير

3-ربات براي كارهاي متوالي متغير

4-ربات مقلد

5-ربات كنترل

6-ربات باهوش و معمولاً حداقل شامل 5 بخش متفاوت اما مرتبط هستند:

1-AMA 2-Actuators 3-Transmission.s 4-Sensors 5-CPU

برنامه نويسي در ربات به دو صورت Online و offline انجام مي شود كه برنامه نويس Online خود به دو صورت انجام مي شود:

1-آموزش دستي 2-آموزش از طريق هدايت.

از نظر تقسيم بندي تاريخي رباتها را به رباتهاي

1-برنامه ناپذير 2-رباتهاي برنامه پذير تقسيم كرديم

گفتيم كه در اتوماسيون سخت نيازي به هوشمند بودن سيستم نيست اما براي رسيدن به اتوماسيون هوشمند به دو جزء 1-هوش مصنوعي و سيستم سنسوري نيازمنديم. سنسورها را مي توان از ديدگاه مختلف به دسته هاي:

1-محيطي 2-بازخورد 3-فعال 4-غيرفعال تقسيم كرد و همچنين از لحاظ فاصله اي به دو قسمت تقسيم مي شوند:

1-تماسي 2-مجاورتي كه دو روش عمده در استفاده از سنسورها

1-حس كردن استاتيك 2-حس كردن حلقه بسته بود. و از لحاظ كاربردي انواع سنسورها در ربات ها 1-بدنه 2-جهت يابي مغناطيس 3-فشار و تماس 4-گرمايي 5-پويايي 6-موقعيت مفاصل بودند. همچنين در پايان گفتيم كه پروفسور آلن مكاورت استاد دانشگاه كشور دانشگاه كشور كانادا ايده ربات هاي فوتباليست را مطرح كرد و بعد از چندين مسابقات بين المللي به عنوان Robocup شكل گرفت كه بعد از آن علم رباتيك با فوتبال ادغام گرديد.

واژه نامه:

منابع:

1.www.pcworlddiran.com

2.www.aibot.blogfa.com

3.www.robocup.org

4.مجله علم الكترونيك و كامپيوتر

Robotic

Robotic knowledge and technology is affliated to mechanical equipment of under control by computer. Hereby we introduce simple and complicated robots which can even feel we will say thath the Robots controls by micro-processor and micro-controls. Besides we study features of Robot.

Moving and walking is an important thing in Robot while the Robots can be multi-job of all trades and they are suit for the environment finally we will let you know the history of Robots. g