فصل اول
ساختمان عمومی یک روبات :
یک روبات متشکل از 5 عضو تقریبا ثابت در ارتباط با هم است که به قرار زیر اند :سیستمهای مفصل بندی -1
که متشکل ازعضوهایی مانند بازوها ،اتصالات وعوامل انتهایی بوده انتهایی بوده که دریک مجموعه به هم وابسته ومرتبط با هم جمع شده اند که بطور اختصاربه انها
می گویند.
2- تحریک کننده ها
که توان لازم را تحت یک سری شرایط کنترل شده وبسیار دقیق برای
فراهم می آورد .این توان می تواند الکترونیکی ،نیوماتیکی ویا هیدرولیکی باشد.
3- ابزارها یا سیستمهای انتقال
که تحریک های ایجاد شده توسط تحریک کننده ها را به
منتقل کرده وبدین وسیله تحریک کننده ها باعث ایجاد تحریک هایی درمفاصل مختلف می گردند.این سیستمها ی انتقال نیرو می توانند اجزایی همانند تسمه، نواریاچرخ دنده وغیره باشد.
4- سنسورها
یکی از مهم ترین بخش های سیستم یک روبات متحر ک،سنسورهای آن می باشد.
سنسورهاوسایلی می باشندکه روبات به کمک انها ازمحیط خارج اطلاعات کسب می کند وهمچنین کسب اطلاع از موقعیت مفاصل وهدفهای موجود درمحیط یک روبات که می توانند متشکل از ابزارهای دیگر مورد استفاده قرار گیرند.
سنسورها ی روباتیک بسیارمتنوع بوده وبرای کاربردهای مختلفی طراحی شده اند .
به عنوان مثال درسنسورهای فاصله ،فاصله یک جسم تا روبات اندازه گیری می شود درحالی که درسنسورهای نزدیکی ، فقط نزدیکی یک شئ تا روبات تشخیص داده می شود .کاربردهای یسنسورها ی فاصله درمواردی مانند مسیر یابی وناوبری روبات می باشد .که این سنسور درانها نقش بسارحیاتی دارد.زیرا اطلاعات کافی از محیط وجایگاه
موانع وفاصله آنها تا روبات را در اختیار قرار می دهند.
در حالیکه سنسورهای نزدیکی بیشتر برای جلوگیری از برخورد روبات با موانع بکار می روند.
5- مغز یا کامپوتر روبات
این واحد اطلاعات دریافت شده توسط سنسورها وحساسه های روبات را مورد پردازش وتجزیه وتحلیل قرار می دهدد.
در بعضی از روباتها که دارای ساختمانی ساده تر می باشند ،این قسمت روبات تنها دارای یک برنامه ثابت می باشد.
ولی در روباتها یی که دارای ساختمانی پیشرفته ترمی باشند این قسمت متشکلاز یک کامپوتر یا یک میکروپروسسور دیجیتالی است که بطور کامل قابل برنامه ریزی می باشند.
محیط روبات
محیط روبوت ،محدوده اطراف یک روبات می باشد که در آن قرار گرفته است وعمل می نماید.
برای روبات هایی که در محل ثابتی قرار می گیرند ، محیط فضایی محسوب می گردد که توسط تمامی حالات ممکن وعامل های انتهایی قابل دسترسی باشد.
درمحیط خود ی روبات نیز ممکن است روبات به موانعی برخورد کند که باید از آنها پرهیز کند ویا با اهدافی روبه رو می گردد که از لحاظ عملیاتی که روی آنها انجام می دهد دارای اهمیت می باشند.
بنابراین شناخت وتبادل اطلاعات بین یک روبات ومحیط اطرافش بسیار ضروری به نظر می رسد.
به عنوان مثال فرض کنید یک روبات باید لیوانی را از وسط یک میز بردارد او باید ابتدامیز را با محدوده آن تشخیص داده وسپس عمل محوله را انجام دهد.در غیر این صورت باید ازمیز عبور کند وبا میز برخورد خواهد کرد.
آینده، انسان و روبات
آیا یک روبات می تواندخواسته ای داشته باشد؟
افراد خویشتن ،معتقدندکه چنین چیزی دراصل محال نیست.
آیا غیر از این است که انسانها هم دستگاهها یی هستند متشکل از مولکولهای ارکانیک که تصور می رود تمام حرکاتشان قابل بازسازی با کامپیوتر های قوی باشد.
عملکردما درخلق روباتهای زنده وهوشمند چگونه بوده است؟
ما از همه لحاظ پیشرفت کرده ایم ،هم درکل وهم درجزئیات .
پژوهشگران برای رسیدن به درک بهتر ازفرایند زندگی در سطح مولکول ، درحال تجزیه ساده ترین باکتری زنده یعنی میوپلازما هستند وتوانسته اند کرموزومها ی جنسی آن را در کمتر از یک چهارم مگابایت ذخیره کنند در عین حال ،برنامه های کامپیوتری که تکثیر ومتحول می شوند به نحوی عمل می کنند که ما معمولا از موجودات زنده ساده انتظار داریم.
مانندفعل وانفعال با محیط های پیچیده و زاده و ولد .اشکال زنده مصنوعی که در داخل کامپیوتر "زندگی" می کنند به قدری متحول شده اند که می توانند شکارهای خود را تعقیب کنند ،جانوران درنده را گمراه سازند ،برای بدست آوردن منابع کمیاب با یکدیگر به رقابت بپردازند.
از سوی دیگر، علاقه به روباتهایی که مانند انسان راه میروند وصحبت می کنند ،چهره انسان ها را دارند ومی توانند واکنشهای اجتماعی بسیارساده راتقلید کنند دوباره احیا شده است.
البته روباتهایی را که ما در دست ساخت داریم توانائیهای یک کودک یک ساله راهم ندارد وروبات های امروزی نمی دانند ودرک نمی کنند که همان روبات های دیروزی هستند.در بهترین حالت ،این روبات ها به موجودات سرگشته ای می مانند که دریایی از اشکال ورنگهای غیر قابل تشخیص آنها را احاطه کرده است.
با این حال ،آینده روشن است ،روباتها روز به روز بیشتر به انسان شباهت پیدا می کنند وآیا تلاش دانشمندان ما سرانجام به ساختن روباتهایی منجر خواهد شد که بایدتمامی حقوق انکار ناپذیرانسان ها راداشته باشند؟
روباتهای هوشمند
رایانه های متفکروسخنگو ،زمانی طولانی به داستانهای علمی محدود شده بودند.
ولی امروزه نسل جدید روبات های هوشمند پا به عرصه وجود نهادده اند.
آنها به زودی در اینجا حضور پیدا کرده وبه هنگام کار در منازل ،اداره ها وخیابانها ساکت وبی صدایند.
کمپانی سوئدی الکترولوکس تولید کننده لوازم منزل ،یک نمونه از این روبات ها را برای جارو زدن فرش شما درهنگام استراحتتان به بازار عرضه کرده است.
بعضیاز افراد نابینا در ژاپن ازآنها به مثابه سگ راهنما برای عبور از خیابانها استفاده می کنند.وبسیاری از جراحان از آنها به مانند دکتری مجرب به هنگام عمل در اتاق جراحی استفاده می کنند.
"کوین وارویک" استاد دانشگاه فراصوت انگلستان می گوید:"روباتهافقط کامپیوتر هایی هستند که دارای احساس اند ،ولی این دلیل نمی شود که آنها مانند بشر باشند." وارویک بهتر از دیگران می داند که داستانهای علمی بخشی از حقیقت علم اند.
او به همراه گروه خود در آزمایشگاه مطالعات فراصوت ، سیستمها یی را طراحی کرده است که یادگیری روباتها (همانندانسان)از طریق آزمون وخطا در مورد اسام اطرافشان انجام می پذیرد.
هفت روبات کوتوله از گروه روباتهای تخته چرخدار که در 15 سال گذشته تحت بررسی ،توسعه وتجهیز بوده اند ،در آزمایشگاه به سرعت گام برمی دارند.
چه چیز جالبی در مورد گروه ماشین های چرخدار در آزمایشگاه وجود دارد؟هفت روبات کوتوله برای نمایش کارهای غیرمتعارف توله سگ ها وجوجه اردک ها دارای برنامه نیستند.
آنها یاد گرفته اند که کار خودرا توسط خودشان انجام دهند.اما ماشینهای معمولی هر آنچه را که ما به آنها می گوییم انجام می دهند.
ویژگی هوشمندبودن هفت روبات کوتوله مربوط به شبکه ای عصبی است که گروه وارویک به آنها اعطا نموده است.
شبکه عصبی مزبور شکل الکترونیکی مغزاست که در آن تراشه های رایانه جایگزین شبکه داخلی ارتباطی نورونها ی عصبی درسرانسان شده است.
هر یک از هفت روبات کوتوله دارای 40 تراشه درنقطه گره عصبی هستند، این تراشه ها به شش چشم مصنوعی متصل شده اند وحسگرهای فراصوت نصب شده در مقابل روبات به او امکان مشاهده محیط اطراف را می دهند.
روباتهای مذکور درنتیجه پژواک فراصوت در اطراف خود، همانند خفاشانی که از سیستم ردیابی مکان در طول پرواز بهره می گیرند ،برای راه یاب خودبهرهمی جویند.
آنها با دقتی بسیاربرای اجتناب از برخورد با هرجسم قابل تصور درهنگام حرکت برنامه ریزی شده اند ،این کار در ابتدا امکان ناپذیر می نمود .
به هفت روبات کوتاه قدماموریت ساده ای محول شده است.به حرکت خود ادامه دهند ولی به چیزی برخورد نکنند .
چگونه آنها ازپس چنین چیزی برمی آیند؟
روباتهای کوتاه قد برای چنین الگوهای رفتاری ساخته نشده اند .آنها درپی روبات راهنما حرکت می کنند .درصورتی که هرگز برای چنین عملی برنامه ای نداشته اند.آنها به سادگی روبات دیگر را مشاهده می کنند وبا موفقیت از کنار اشیا میگذرندواگر چیزی آنها را تعقیب کند آن را کشف می نمایندوبه چیزی برخورد نمی کنن«د .از طریق تکرار این فرایندروباتها یادمیگیرند که بازی تعقیب روبات راهنما یک راه خوب برای به انجام رسانیدن مامور یتشان است.
هر روبات دارای حلقه ای مدور ودر جریان پرتو مادون قرمز است که آن را ازتماس با دیگرروبات ها باز می دارد.
یک روبات مساله عبور ازمکان های شلوغ راحل نموده است.
به طور مثال روبات می تواند این اطلاعات را به روبات های دیگرانتقال دهد وبا آموزش اساسی وموثربه آنها بیاموزد که چگونه به کار بپردازند.
درنتیجه روبات های دیگرنیازی به تکراراشتباه استاد راهنمایشان ندارند.
استفاده نمودن از این روش در روباتی که در دانشگاه مطالعـــات قرار دارد، برای آموزش نمایش حرکات مشخص شده به روبات های دیگر در نیویورک وتوکیو ،از طریـــق اینترنت انجام پذیرفت.
این نوع از حرکات ورفتارها مربوط به توانایی روباتهای هوشمـــند برای به انجام رساندن کارهایی است که آنها برای آن برنامه ای در دسترس نداشــــته اند.فن آوری مشابهی درموشک اسرام هوا به هوابه کار گرفته شده است.اسرام موشکی است که درســال 77 وارد سرویس خدماتی نیروی هوایی ســلطنتی انگلســــتان شده است ومی تواند توسط رادار هواپیما ویانصب برروی کلاه ایمنی خلبان عمل نماید.
اما از زمانی که سرعت ودقت تسلیحات هوشمند دوربرد از متصدیان بهتر عمل می کند، این موشک می توانددراقدامات اولیه خود به تنهایی وارد عمل شودوبا استفاده از ردیابی وکاربرد پرتومادون قرمز به طور مستقل مقاصد دشمن را نابود سازد.
به غیر از جنگ افزارهای تعقیب گر دیجیتالی (شبیه این موشک )وارویک وگروهـــش وظایفی همراه با سکوت و آرامش را برای ماشینهای هوشمند مجسم ساخته اند.
برای مثال ،نوع اولـــیه ای از روبات های آتش نشان که مجهز به حســــگر های دود وگرماست ،می تواند آزادانه اطراف ساختمان بچرخد وآتش را تشخیص دهدوردیابی نماید.
جذابیت مشاهده هفت روبات کوتاه قد درحین کاروفریبنده بودن آنها برای تعمق در احساسات وکوشا بودن بشر است.
پس از مشاهده یکی از روباتها ی تعیین شده که مکرر خود را به دیواری پرتاب می کند ، ساده است که آن را یک روبات لجباز ویک دنده تلقی کنیم .روبات کم شانس دیــگری بی هدف در میان طبقه وحواشی آن حرکت می نماید ،به نظر می رسد کـه کاملا گیج وسرگردان شده است.
"وارویک" چنین نظراتی را منتفی می داند ومی گوید:"ماشــــین هوشمند متـــفاوت از انسان هوشــــمند است ،همان طور که راهی راکه یک هواپیــــما در آن پـرواز می کنــد متفاوت از راهی است که یک پرنده آن را طـــی می کند .با این حال او امـــــروزه شاهد روبات های جراح ونظافتگر است که شروع به کار انها را فرزندانشان مشاهده نموده اند.
وارویک معتقد است که دقت افزونتر وهوشمندی قراتر از امروز، بزودی اتفاق خواهد افتاد وماشین ها می توانند کارهایی را انجام دهند که ما هرگز فکرش را هم نکرده ایم.
یک تاریخچه ی کوتاه در این فصل یاد می گیرید: روبات چیست و از کجا آمده؟
آینده ی آن چیست؟
چه انتظاری از روبات ها می توان داشت؟
مسئولیت ما در قبال آن ها چیست؟
کلمه روبات ((robat اولین بار در سال 1921 در نمایشنامه ای بنام «روبات های جهانی روسام» اثر کارل چاپک (نویسنده چک) بکار برده شد؛ این کلمه از روبوتا که در زبان چک معنای «کار شاق و اجباری» می دهد، مشتق شده است.
در این نمایشنامه روباتها موجوداتی هستند که توسط دانشمند زیست شناس نابغه ای بنام روسام از یک خمیر مایه ی اسرار آمیز تولید می شوند تا جای کارگران را بگیرند.
این نمایشنامه پایانی تراژیک و ترسناک دارد، چون روباتها بتدریج کاملتر و هوشمندتر شده، و بعنوان موجود برتر نسل انسان را منقرض می کنند.
در اسطوره های قوم بهود موجودی افسانه ای بنام گولوم وجود دارد که از گل ساخته شده، و توسط نیرویی جادویی جان می گیرد.
هیولای رعب انگیز داستان معروف دکتر فرانکنشتین (اثر مری شلی) را نیز می توان یک وربات دانست: مخلوق هولناکی که از بخیه زدن قطعات بدن مرده های مختلف ساخته شده و با الکتریسیته روح حیات در آن دمیده می شود.
چیزی که در همه ی این داستان ها مشترک است، پایان غم انگیز آنهاست: روبات، گولوم یا هیولا سرانجام خالق خود را نابود می کند.
در این افسانه ها حیات مصنوعی معادل وحشت و دردسر است.
این داستان ها در واقع انسان را از پیشرفت بیش از حد منع می کنند، و نسبت به عواقب وخیم آن هشدار می دهند.
اما وحشت نکنید؛ روبات هایی که ما می سازیم فقط ماشین های هوشمندی هستند که دستورات ما را بطور خودکار اجرا می کنند.
اما اجازه دهید ببینیم ایده ی موجود مصنوعی هوشمند از کجا آمده، و انسان ها در طول قرون و اعصار جگونه آن را دنبال کرده اند.
فصل دوم ابزار ها و مواد: یک کارگاه کوچک بر پا کنیم در این فصل یاد میگیرید: به چه ابزاری برای ساخت روبات نیاز داریم؟
مواد اولیه ی مورد نیاز