امروزه روباتیک[1] به عنوان یکی از رشته­های علوم ومهندسی، مورد توجه بسیاری از موسسه­­های تحقیقاتی قرار گرفته است و به یکی از حوزه های بسیار جذاب تحقیق و پژوهش بدل گشته است، به نحوی که تحقیقات در زمینه روباتیک در شاخه های مختلفی در حال پیگیری است. در زمینه روباتیک سه رویکرد کلی مورد توجه می باشد که تحقیقات در این سه حوزه گسترده رو به پیشرفت می­باشد. در رویکرد اول سعی بر ساخت روبات­های مصنوعی و هوشمند کردن آنها با استفاده از الگوریتم­های هوش مصنوعی[2] است، که این رویکرد بسیار پرطرفدار خود به شاخه های گوناگونی تقسیم می­شود که در ادامه به معرفی برخی از آنها خواهیم پرداخت. رویکرد دوم به استفاده از هوش طبیعی[3] برای کنترل روبات­های مصنوعی می­پردازد. روبات­هایی که با کنترل دستی هدایت می­شوند در این حیطه قرار می­گیرند و در نهایت رویکرد آخر استفاده از روبات­های طبیعی[4] و تربیت آنها برای دست یافتن به اهداف از پیش تعیین شده می­باشد. تربیت حیوانات برای انجام اعمال خاص، مثالی از رویکرد سوم می­باشد.

روبات­ها را می­توان در تقسیم بندی دیگری از لحاظ کاربرد آنها قرار داد که از این بین می­توان به روبات­های صنعتی[5]، روبات­های خانه دار، روبات­های پزشکی[6]، روبات­های سرویس دهنده، روبات­های نظامی، روبات های سرگرمی و … اشاره کرد.

همچنین روبات­ها از نظر سامانه حرکتی نیز قابل تقسیم بندی هستند که به طور خلاصه به صورت زیر قابل تقسیم می باشند:

– روبات های ایستا[7] (غیر متحرک)

– روبات های متحرک[8]

– روبات های فضانورد

– روبات های پرنده

– روبات های دریا نورد

– سایر روبات ها

دسته اول روبات­های ایستا می­باشند( شکل­1-1). بیشتر روبات های صنعتی موجود در کارخانه­ها ازین دست می باشند. بازوهای روباتیک[9] و همچنین روبات­های پردازشگر و ابر محاسباتی[10] از این دست روبات می باشند.

دسته بعدی روبات­های متحرک می باشند که بر روی زمین حرکت می کنند. این گروه شامل طیف گسترده­ای از روبات­ها می باشد:

– روبات های چرخ دار

– روبات های زنجیردار

– روبات های پا دار

• روبات های دوپا (انسان نما)
• روبات های سه پا
• روبات های چهارپا

– دیگر موارد

شکل ­1-2 نشان دهنده نمونه­های مختلف از روبات­های متحرک بر روی زمین است. دسته بعدی روبات­های فضانورد هستند که مخصوص فعالیت در فضاهای کم گرانش طراحی می­شوند و مخصوص انجام ماموریت در سطح کرات دیگر و یا ایستگاه­های فضایی می­باشند. روبات­های کاوشگر فضایی از نمونه­های این دسته هستند.

روبات­های پرنده دسته بعدی روبات­ها هستند که پهباد­ها، هواپیما و بالگرد­های بدون سرنشین از جمله این روبات­ها هستند. و در نهایت دسته آخر همان­گونه که از نام آن پیداست مخصوص حرکت در سطح یا زیر آب طراحی می­شوند. روبات­های دریانورد شامل انواع زیر­دریایی­ها، قایق­ها، و روبات­های ماهی می­باشد. شکل های­1-3، 1-4 و1-5 به ترتیب نشان دهنده نمونه هایی از روبات های فضانورد، پرنده و دریانورد می باشند. همانطور گه از تصاویر و توضیحات مشخص است، حوزه عملکرد روبات­ها در طراحی سامانه حرکتی آن نقش مستقیم دارد.

2-1- روبات های انسان نما

از میان تقسیم بندی­های گوناگون ارائه شده در حیطه روباتیک، یکی از پرکاربردترین و مهمترین روبات­ها، روبات انسان­نما می­باشد که از نظر تقسیم­بندی در دسته روبات های پادار دوپا قرار می­گیرد. این روبات­ها یکی از جذاب­ترین و در عین حال پیچیده­ترین حوزه­های تحقیق در علوم روباتیک هستند [1-3]. درجه آزادی[1] بالا، دینامیک پیچیده و مسائل تعادلی این روبات را به یکی از پیچیده­ترین روبات­ها تبدیل کرده است به طوری که تحلیل و مدل­سازی آن به آسانی امکان پذیر نمی­باشد.

روبات انسان­نما همانطور که از نام آن پیداست به روبات خودکاری گفته می­شود که شبیه انسان است. به این معنا که از لحاظ ظاهری دارای دو دست، دو پا و سر باشد. البته این شباهت به فراخور کاربرد می­تواند بیشتر وارد جزئیات شود به این صورت که چشم، دهان، انگشتان و سایر اجزای بدن نیز به آن افزوده شود (شکل1-6). همچنین این روبات دارای حسگرهای[2] پیشرفته­ای جهت درک محیط اطرافش می­باشد و دارای پردازشگرهایی پیشرفته جهت پردازش داده­های دریافتی از محیط است. با پیاده­سازی الگوریتم­های پیشرفته و استفاده از حسگر­ها، این روبات قادر خواهد بود به تقلید رفتارهای انسانی دیدن، شنیدن، یادگیری از محیط و دیگر توانایی­های ذهنی انسان نیز بپردازد. به طور مثال با استفاده از حسگر بینایی[3] و الگوریتم­های مربوطه می­تواند افراد یا اشیا را در محیط تشخیص دهد، به سمت آنها حرکت کند، اشیا را جا­به­جا کند یا با استفاده از حسگر شنوایی و الگوریتم­ها و سیستم­های پردازش گفتار، به گفت و گو با انسان بپردازد و توانایی­هایی دیگر ازین دست. به همین دلیل این شاخه از روباتیک به یکی از جذاب­ترین و به روزترین شاخه­های این علم تبدیل شده است که ذهن دانشمندان زیادی را به خود مشغول کرده است و همچنین کشورهای پیشرفته سرمایه گذاری های فراوانی در این زمینه انجام داده ­اند.

این روبات­ها برای آینده صنعت و تحقیق در زمینه روباتیک اهمیت فراوانی دارند. از جمله کاربرد­های پیش بینی شده برای این روبات­ها در آینده کار در کارخانه­ ها، منازل، شرکت در عملیات امداد و نجات، بازی فوتبال و در سطوح بالاتر استفاده از آنها در عملیات های نظامی و استراتژیک می­باشد. روش­های هوش مصنوعی قابل پیاده­سازی در این روبات­ها علت اصلی علاقه محققین هوش مصنوعی به این زمینه است به طوری که فوتبال روبات­های انسان­نما مدتی است که در مجامع علمی به عنوان بستری مناسب جهت پیاده سازی و آزمایش روش های هوش مصنوعی جایگاه مناسبی پیدا کرده است و گرایش به انجام تحقیق در این زمینه با استقبال چشمگیری روبرو بوده است.

[1] Degrees Of Freedom

[2] Sensor

[3] Vision Sensor

[1] Robotic

[2] Artificial Intelligence

[3] Natural Intelligence

[4] Natural Robots

[5] Industrial Robots

[6] Medical Robots

[7] Static Robots

[8] Dynamic Robots

[9] Robotic Arms

[10] Computational Cloud