سازمان غیردولتی انجمن دوستداران ایران NGO

۲ بهمن ۱۳۸۶ - ربات انسان نماي ايراني

Share on Facebook

اگرچه تصور وجود موجوداتي که از دستورات ما انسان ها اطاعت مي کنند، ريشه در داستان هاي علمي تخيلي دارد؛ اما امروزه شاهد ربات هاي انسان نمايي هستيم که در حقيقت بخشي از فناوري هاي نوين مورد نياز ما انسان ها محسوب مي شوند و حضور آنها در کنار ما دور از انتظار نخواهد بود.
گسترش کاربرد ربات هاي انسان نمايي که ساخته بشر بوده و تنها از او فرمان مي برند، در زمينه هاي مختلف زندگي ، آنها را به موجودات جايگزين تبديل کرده است و حضور آنها را در زمينه هاي تحقيقاتي و صنعتي که امکان حضور انسان ها وجود ندارد، در مقايسه با گذشته اي نه چندان دور که ربات هاي انسان نما براي نخستين بار طراحي و ساخته شدند، به مراتب افزايش داده است. محققان کشورمان نيز براساس فناوري هاي بومي کشور براي نخستين بار در سطح خاورميانه رباتي انسان نما را طراحي کرده اند که به عنوان يکي از طرح هاي برتر در بخش پژوهش توسعه اي نهمين جشنواره جوان خوارزمي شناخته شده است.

دانشمندان علم رباتيک تعاريف زيادي را براي ربات هاي انسان نما مطرح کرده اند، اما به طور کلي مي توان گفت انسان نماها ماشين هاي چندمنظوره اي هستند که مي توانند محدوده وسيعي از وظايف متفاوت را در شرايطي که حتي نسبت به آن شناخت کافي نداشته باشند، مانند انسان ها انجام دهند. به عبارت ديگر اين ماشين هاي الکترومکانيکي هوشمند از قابليت برنامه ريزي برخوردار هستند و به گونه اي طراحي شده اند که مي توانند خود را با محيط اطرافشان تطبيق دهند و با توجه به شرايط، وظايف متعددي را به عهده گيرند. نخستين ربات هاي انسان نما قابليت برنامه پذيري نداشتند، اما بتدريج ربات هايي طراحي شدند که مجهز به محرک هاي قابل کنترل بودند و مي توانستند برنامه اي را به صورت متفاوت تکرار کنند. از اين ربات هاي برنامه پذير در زمينه هاي صنعتي مانند خطوط مونتاژ کارخانه ها استفاده مي شود. ربات هاي سازگار، نسل تکامل يافته انسان نماها هستند که نسبت به نمونه هاي قبلي خود کامل تر هستند. اين ربات ها داراي يک سيستم مبنايي هستند و از نوعي هوش مصنوعي برخوردارند که به کمک نرم افزارهاي مخصوصي که در طراحي آن به کار رفته است ، همانند مغز انسان داده هاي ورودي را پردازش مي کند و قادر به تصميم گيري است.
با توجه به اين که حرکت ربات هاي انسان نما تحت عمليات هماهنگ چندين پردازنده در نقاط مختلف بدن ربات انجام مي شود، بنابراين طراحي ساختار مکانيک ، سيستم هاي الکترونيکي و پياده سازي سيستم هاي کنترل هوشمندي که حفظ تعادل ديناميکي ربات هنگام راه رفتن و تشخيص شرايط محيطي اطراف را به عهده دارند يکي از مشکل ترين پروژه هاي علم رباتيک است که در عرصه بين المللي و کنفرانس هاي معتبري مانند موسسه مهندسين الکتريسيته و الکترونيک (IEEE)و مسابقات جهاني روبوکاپ در سال هاي اخير جايگاه خاصي را به خود اختصاص داده است.
ربات ها براي کارهاي مختلفي تعريف و ساخته مي شوند و بر اين اساس مي توانند انجام بسياري از کارهايي را که براي انسان غيرممکن يا دشوار است ، به عهده گيرند. ربات هاي انسان نما با توجه به اين که براساس ويژگي هاي فيزيکي بدن انسان ها طراحي شده اند و از درجه آزادي مناسبي براي حرکت برخوردارند، مي توانند کارهاي مختلفي را که براي انسان خطرناک يا طاقت فرساست به جاي انسان انجام دهند که براي مثال مي توان به حضور و فعاليت ربات هاي انسان نما در ميادين مين و محيطهاي راديواکتيويته اشاره کرد. همچنين مي توان از اين ربات ها در محيطهاي اجتماعي و بخصوص منازل به عنوان خدمتکار و نيروي کار استفاده کرد. اين ربات ها همانند رايانه ها قابليت برنامه ريزي دارند و با توجه به برنامه اي که به آنها داده مي شود، وظايف مختلفي را به عهده مي گيرند. در واقع ربات هاي انسان نما مي توانند کارهايي شبيه انسان ها انجام دهند. حتي بعضي از آنها همانند انسان ها داراي احساس هستند و در برخورد با حوادث و مسائل مختلف از خود واکنش نشان مي دهند. اگرچه گاهي شکل ظاهري بسيار ساده اي دارند، اما در همه اين ربات ها بخشي وجود دارد که به عنوان مغز ربات عمل مي کند. در اين بخش اطلاعات دريافتي از حسگرها تجزيه و تحليل شده و دستورات لازم به مفاصل و بازوها فرستاده مي شود.

طراحي موتورهاي خودتنظيمي داخلي

به گفته مهندس سيدوحيد هاشمي ، دانش آموخته مهندسي برق دانشگاه سمنان و مجري اين طرح تحقيقاتي که رتبه دوم پژوهش هاي توسعه اي نهمين جشنواره جوان خوارزمي را از آن خود ساخته است ، اين طرح شامل طراحي و ساخت رباتي دوپا و راه رونده با ارتفاع 100 سانتي متر است که مي تواند برخي حرکات و فعاليت هاي انسان مانند راه رفتن و چرخيدن به طرفين را انجام دهد و توانايي دريافت ، تشخيص و اجراي دستورات ديداري مانند حرکات پانتوميم ، اشاره به چپ و راست و همچنين برخي دستورات شنيداري مانند دستور به جلو رفتن و ايستادن را داشته باشد.
در ربات ها يک سيستم مکانيکي متشکل از بازوها، مچ ها و اتصالات وجود دارد که در مجموعه اي به هم پيوسته و مرتبط قرار مي گيرد. بخش محرک توان لازم براي سيستم مکانيکي را در شرايط کنترل شده فراهم مي کند. ابزارها و سيستم هاي انتقالي مانند تسمه ها و چرخ دنده ها نيز توان فراهم شده توسط تحريک کننده ها را به بخش مکانيکي متصل کرده و امکان حرکت را براي مفاصل و بازوها به صورت مجزا فراهم مي کنند. حسگرها نيز مجهز به ابزارهاي لامسه اي الکتريکي يا نوري هستند که نسبت به موقعيت بخش هاي مختلف تشکيل دهنده ربات مانند مفاصل و بازوها و شرايط محيطي از نظر نور، گرما و موانع اطلاعاتي را به دست مي آورند و در مغز ربات که محلي براي تصميم گيري و ارسال فرمان است اين اطلاعات بررسي شده و دستورات لازم به مفاصل و بازوها فرستاده مي شود.
در مفاصل و درجات آزادي اين ربات به جاي موتورهاي خودتنظيم (Servo) از موتورهاي جريان مستقيم استفاده شده است که توسط مدارهاي الکترونيکي طراحي شده اند و در نهايت با استفاده از يک الگوريتم کنترلي از وضعيت ديجيتال به وضعيت خودتنظيمي با دقت بسيار زياد تبديل شده اند. خطاي متوسط در اين موتورها 0.75 درجه است و اين در حالي است که دقت موتورهاي خودتنظيمي تجاري حدود 2 درجه برآورد شده است. علاوه بر اين هزينه توليد موتورهاي خودتنظيمي بومي طراحي شده در اين طرح 15 برابر کمتر از هزينه ساخت موتورهاي خودتنظيمي صنعتي مشابه امريکايي است. مهمترين عامل موفقيت اين گروه تحقيقاتي در طراحي و ساخت ربات انسان نما، تکيه بر توان مهندسي و فناوري بومي به جاي استفاده از امکانات بسيار پرهزينه امريکايي يا ژاپني بوده است. فناوري به کار رفته در طراحي مفاصل اين ربات تاکنون در کشور مورد استفاده قرار نگرفته است و در سطح جهان نيز تنها دو يا سه گروه تحقيقاتي موفق به طراحي ربات هاي انسان نمايي براساس اين فناوري شده اند. بر اين اساس ربات طراحي شده از توانايي راه پيمايي و حفظ تعادل روي يک پا در مدت زمان هاي طولاني برخوردار بوده و از اين نظر نيز در سطح کشور منحصر به فرد و بدون رقيب شناخته شده است.
براي کنترل و ناوبري ربات از سنسورها يا حسگرهاي سنجش سرعت زاويه اي و سنجش شتاب خطي ديناميک و استاتيک استفاده شده است که يکي از عوامل ساده کردن معادلات ديناميکي لازم براي ناوبري سيستم است و از اين نظر نيز اقدامي جديد در سطح کشور در زمينه طراحي ربات هاي انسان نما محسوب مي شود.

تيم ايراني و مسابقات جهاني

به گفته هاشمي ، از آنجايي که سطح دشواري و ميزان پيچيدگي در پياده سازي و کنترل ديناميکي ربات هاي دوپا متناسب با بدن انسان ، با افزايش ارتفاع بسيار بيشتر مي شود، به همين جهت در مسابقات جهاني رباتيک ، ربات هاي شرکت کننده در دو گروه کوتاهتر از 60 سانتي متر (ربات هاي کوتاه قد) و بلندتر از 80 سانتي متر (ربات هاي بلندقد) قرار مي گيرند و تاکنون کمتر از 10 کشور صاحب نام مانند آلمان ، ژاپن ، اسپانيا، چين ، امريکا، ايتاليا و کانادا و همچنين کشور ايران در گروه ربات بلندقد حضور داشته اند.براساس بررسي هاي انجام شده ، سطح پيچيدگي عوامل مرتبط با توانايي راهپيمايي و تعادل ربات ها، به طور تقريبي از رابطه اي توان 4با ارتفاع ربات برخوردار است.
تيم رباتيک ايران فن آوران ، پس از 4 سال تلاش با تکيه بر فناوري و توان مهندسي بومي و امکانات داخلي به نمايندگي از کشور ايران در رقابت هاي بين المللي روبوکاپ 2006 آلمان در ليگ ربات هاي انسان نما در گروه ربات هاي قدبلند در ميان 5 تيم شرکت کننده از کشورهاي ديگر حضور پيدا کرد و در جايگاه چهارم اين رقابت ها قرار گرفت. اين ربات که با همکاري سعيد عبدالشاه ، حميد شاکري ، مهدي مرادي نسب ، مصطفي عليئي و علي عباسي از محققان دانشگاه سمنان و راهنمايي مهندس ناصر اسکندريان ، عضو هيات علمي اين دانشگاه طراحي و ساخته شده است ، در مقايسه با نمونه هاي مشابهي که در داخل کشور ساخته شده اند، از ويژگي هاي منحصر به فردي برخوردار است.
در گذشته نيز تلاش هاي مشابهي توسط ديگر پژوهشگران داخلي در اين زمينه انجام شده بود که متاسفانه ربات هاي ساخته شده هنگام ايستادن روي يک پا در حفظ تعادل با مشکلات جدي مواجه بودند و اين در حالي است که در مواردي براي ساخت اين ربات ها از موتورهاي خودتنظيمي بسيار پيشرفت استفاده شده بود.
اين گروه از محققان در سال 1386 پس از تلاش براي رفع نواقص موجود و بهبود مکانيسم هاي حرکتي و کنترلي ربات طراحي شده ، توانستند به موفقيت کامل در ساخت ربات انسان نمايي به ارتفاع 100 سانتي متر دست يابند و توانايي راه رفتن ، تغيير جهت و حفظ تعادل روي يک پا و مدت زمان طولاني را در مسابقات Iran Open سال 2007 به نمايش گذارند.
در اين مسابقات که با نظارت ناظر بين المللي روبوکاپ ، پروفسور Zhoj Chaongjiv انجام شد، ربات طراحي شده که در سطح خاورميانه بي رقيب است ، مقام نخست را به خود اختصاص داد.هاشمي در پايان خاطرنشان ساخت: تاکنون تنها يک شرکت از امارات عربي متحده با حمايت مالي 2.5 ميليون دلاري از يک تيم اسپانيايي مدعي انجام اين سطح از اين پروژه تحقيقاتي شده است.
از انسان نماهاي اوليه تا امروزي در سال 1938 نخستين الگوي قابل برنامه ريزي رباتيک که يک دستگاه سمپاشي بود، از سوي دو محقق امريکايي طراحي شد.
رايانه هاي نسل اول نيز در سال 1946 طراحي و به بازار عرضه شدند و بنابراين زمينه مناسبي براي طراحي انسان نماهايي که از قابليت برنامه ريزي و کنترل توسط سيستم هاي رايانه اي برخوردار هستند، به وجود آمد.با راه اندازي آزمايشگاه هاي هوش مصنوعي در سراسر جهان ، ربات هاي کاوشگر فضايي راهي فضا شدند و در سال 1997 نخستين تصاوير ارسالي از ربات انسان نماي راه يافته به مريخ دريافت شد.
سال 2000 نخستين رباتي که شباهت زيادي به انسان دارد، از سوي شرکت سوني طراحي و ساخته شد و از آن به بعد انسان نماهاي بسياري با قابليت ها و ويژگي هاي متفاوت توسط محققان طراحي شده اند، اما ربات آسيمو که از آن به عنوان ربات انسان نماي قرن بيست ويکم نام برده شده است ، از پيشرفته ترين ربات انسان نمايي است که مي تواند در کنار انسان ها زندگي کند و فعاليت اجتماعي داشته باشد.

فرا

نظرات شما :

salam
man dar morede robate irani va moshakhasate an etelaate bishtar va daghightari mikham,mishe lotfan komak konin.
mamnun

ارسال نظر شما در مورد این خبر

آدرس دفتر مرکزی انجمن دوستداران ایران : تهران، میدان ولیعصر، برج ایرانیان، طبقه 2 ، واحد 5

کلیه حقوق این سایت متعلق به سازمان غیردولتی انجمن دوستداران ایران می باشد.

© Association of Iranophile / Topiranian.com

www.Topiranian.com    info @ Topiranian.com