جمعه , 9 دسامبر 2016
خانه > مقالات رباتیک > شگفتی های رباتیک صنعتی

شگفتی های رباتیک صنعتی

ربات های صنعتی

ربات های صنعتی از شگفتی های دنیای مهندسی هستند . در نظر بگیرید ربات در اندازه ی یک انسان را که به سادگی توانایی حمل و جابجایی باری به وزن صد ها کیلوگرم را به صورت بسیار سریع و با قابلیت تکرارپذیری بالا دارد . [ قابلیت تکرارپذیری عنوانیست که به توانایی یک ربات در مراجعه مجدد به نقطه ای از قبل تعیین شده اطلاق می گردد .] همچنین توانایی کار مدام و ۲۴ ساعته در طی چندین سال و البته بی هیچ خطایی را نیز به قابلیت های فوق اضافه کنید . علی رغم امکان برنامه ریزی مجدد ربات ها ، در بسیاری از کاربرد ها ( بخصوص در صنعت خودرو ) تنها با یکبار برنامه ریزی ربات ، مدت ها یک کار ثابت را از آن انتظار دارند .

یک ربات شش محوره مانند ربات زرد رنگ زیر در حدود ۶۰ هزار دلار قیمت دارد . اما چیزی که در اینجا جالب است هزینه استفاده و گسترش همین ربات است که بالغ بر ۲۰۰ هزار دلار می شود .
بنابراین بهای ربات تنها بخشی از هزینه کل سیستم است . ابزار آلات مورد نیاز ربات ها به علاوه ی برنامه ریزی آن ، درصد عمده ی هزینه را به خود اختصاص می دهد . که همین امر علت اصلی عدم برنامه ریزی مجدد ربات ها ، در صنعت خودرو سازی است . در واقع اگر این صنایع ، قصد تغییر کاربری ربات های خود را داشته باشند ، احتمالا از رباتی جدید استفاده خواهند کرد .

شگفتی های رباتیک صنعتی

این تقریبا همان تصوری است که افراد هنگام فکر کردن به ربات های صنعتی در ذهن داند . فانوکFanuc این گونه ی مشخص ، از ربات ها را می سازد . در واقع بزرگترین تولید کننده این گونه ربات ها است که تقریبا همواره زرد رنگ نیز هستند . این ربات ها دارای شش مفصل مستقل است که ربات شش درجه آزادی نیز خوانده می شود . چون برای تعیین موقعیت و جهت یک جسم در فضا به شش پارامتر احتیاج است . سه پارامتر موقعیت ( به طور مثال x,y,z ) و سه پارامتر جهت اگر با دقت به عکس نگاه گنید ، دو سیلندر استوانه ای را در دو طرف ربات خواهید دید . این سیلندر ها حاوی فنرهای ضد جاذبه هستند که عامل اصلی توانایی این ربات در حمل چنان بار های سنگینی می باشند . این فنر ها نقش وزنه ی تعادلی در مقابل جاذبه را بازی می کنند ، درست مانند فنر های موجود در درب های گاراژ که باعث می شود یک نفر به راحتی آن را بلند کند . چنین ربات هایی را در حال جوشکاری ، رنگ پاشی و یا جابجایی قطعات دیده اید.
رباتی که در بالا نشان داده شده لست ساخت یک شرکت آمریکایی است . ادپت تکنولوژی ( هر چند ترجمه عنوان شرکت ها مرسوم نیست اما استثنا این مورد را می توان این گون ترجمه کرد “چیره دستان فناوری” ) این شرکت بزرگ ترین تولید کننده ربات در آمریکا و یکی از پیشرو های تولید ربات های نوع اسکارا scara در جهان به شمار می رود . گونه ی اسکارا از متداول ترین انواع ربات ها در صنعت به شمار می آیند . scara سر واژه ی کلمات selective compliance articulated assembly robot arm (ترجمه ی آن به خوانند واگذار می شود .) این ربات دارای سه مفصل در صفحه ی افق است که به آن اجازه ی تعیین موقعیت و جهت در صفحه ی موازی با صفحه xy را می دهد . یک مفصل خطی (کشویی) نیز تعیین موقعیت در راستای محور z (عمودی) را امکان پذیر نموده است . این یک نمونه بارز از ربات “بردار و بگذار” است و هنگامی که با یک سیستم بینایی ( Machine vision ) ترکیب می شود می تواند محصولات را از روی تسمه نقاله برداشته و به داخل جعبه بسته بندی منتقل نماید ؛ البته با سرعتی بسیار بالا . ساختمان مفصل ربات به آن اجازه می دهد تا نسبت به نیروهای وارده در صفحه افقی انعطاف پذیر ( یا نرم ) باشند . اهمیت این موضوع در کاربرد هایی است که باید قطعات در مکان هایی بسیار تنگ ، با دقت جاسازی شوند .

با این که نام نهادن ربات بر روی این ماشین ها عملا گسترده ترین تعریف ربات است با این حال ماشینی که در بالا می بینید یک ربات دکارتی است . علت این نام گذاری (دکارتی) نیز قابلیت تعیین موقعیت در راستای محور های x,y,x هستند . این ربات مناسب کاربرد های “بردار و بگذار” در هر دو حالت ، بدون مسیر اولیه و یا مقید به مسیر تعیین شده ( مانند قرار دادن قطعات بر روی برد الکترونیک ) می باشد .

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:

۱- الکترونیک (مدارات دیجیتال – مدارات آنالوگ و
۲- کنترل (کنترل دیجیتال – کنترل خطی – کنترل فازی و
۳- کامپیوتر (برنامه نویسی – هوش مصنوعی – الگوریتم – شبکه و
۴- 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 .

مهندسی رباتیک چیست؟
علم آن چه هست را توضیح می دهد، مهندسی چیزی را که هرگز نبوده خلق می کند . ریاضیات نه علم است و نه مهندسی بلکه ابزار است . فیزیک و شیمی علم است ولی مهندسی نیستند . رباتیک علم نیست بلکه مهندسی است . برای عالم بودن فقط به یک نوع استعداد یا هوش نیاز دارید . اما هوش متفاوتی لازم دارید تا چیزی که نبوده است را خلق کنید . خلق و نوآوری، هوش و توانایی می خواهد . هوش برای حل مسائل و مشکلات و توانایی نفوذ سخن .

رشته مهندسی رباتیک تلفیقی از رشته های مهندسی برق گرایش های الکترونیک و کنترل و رشته ی مهندسی مکانیک گرایش طراحی جامدات و مهندسی کامپیوتر گرایش سخت افزار می باشد، که مناسب طراحی و ساخت ربات های صنعتی می باشد. چون در ۱۴۰ واحد کارشناسی ارائه می گردد تمام دورس رشته های مذکور درس داده نمی شود . بنابراین نمی توان از یک مهندس رباتیک انتظار داشت به تمامی رشته ها مسلط باشد . هدف این رشته هوشمند کردن ماشین های مکانیکی است . در واقع این رشته برای ساخت یک ربات صنعتی که در صنایع و کارخانجات مورد استفاده قرار می گیرد به وجود آمده است و نه برای ساخت ربات های تفریحی وسرگرمی . یک جمله معروف وجود دارد که می گوید : “مهندسی رباتیک، بهشت ریاضیات است.” یعنی تمام دروس رباتیک بر محور ریاضیات شکل گرفته اند.

رشته فنی مهندسی رباتیک یکی از رشته‌های میان رشته‌ای جدید در ایران می‌باشد، جدید بودنش می‌تواند بدلیل تاسیس در حد اکثر ۱۵ سال گذشته باشد و میان رشته‌ای است به دلیل اشتراکاتی که با رشته‌های مهندسی برق گرایشات الکترونیک و کنترل و همچنین مهندسی مکانیک گرایش طراحی جامدات و مهندسی کامپیوتر گرایش نرم‌افزار دارد.

گاهی اوقات حتی افراد تحصیل کرده نیز به اشتباه، گمان می‌برند مهندس رباتیک، مهندس برق نیز می‌باشد علاوه بر این مکانیک و کامپوتر نیز هست، در صورتی که برای دانشجوبان رباتیک واضح بودن این اشتباه غیر قابل انکار است که بقیه رشته‌ها یک مهندس رباتیک تنها یک مهندس رباتیک است. چرا که به صرف ارائه دروسی چون مداراهای الکترونیکی و منطقی و ریز پردازنده در برنامه درسی مهندسی کامپیوتر-نرم‌افزار و اشتراک این دروس در رباتیک و مهندسی الکترونیک، نمی‌توان نسبتی از الکترونیک و رباتیک به کامپیوتر داد. وظیفه و کربردها متفاوت است. شاید یکی از نمونه‌های فریبنده آگهی‌های استخدام کار شرکتها یا کارخانه‌ها باشد که آنهم بدلیل کاربرد مورد انتظار آنها، نام چند رشته مهندسی را در کنار یکدیگر قرار می‌دهند.

رباتیک چیست؟
رشد روز افزون دانش بشری انسانها را با دست آوردها و علوم جدیدی آشنا می‌سازد که قبل از آن شاید تنها ریشه در تخیل داشت رباتیک یکی از تخیلات انسانی است که کم کم پا به عرصه واقعیت نهاده و زندگی بشری را دست خوش تغییرات شگرفی خواهد کرد.

قوانین رباتیک
کلمه ربات اولین بار توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R روبات‌های جهانی روسیه در سال ۱۹۲۱ ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی (robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بودن و دارا بودن نقاط ضعف و قوت یک انسان معمولی ، یک انسان دارای قدرت بسیار زیادی بود که در پایان نمایش نامه برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد البته لازم به ذکر است که پیش از آن یونانیان نیز مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه ماشینی بوده که ما امروزه ان را ربات می‌نامیم.

تعریف امروزه ربات از نظر عوام مردم وسیله ای است که اعمالی هوشمند شبیه انسان انجام می‌دهد در حالی که فرهنگ وبستر ربات را این‌گونه تعریف می‌کند:”یک دستگاه یا وسیله خودکاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسان‌ها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است”.

در این راستا دانشمندان سعی بر آن دارند ربات‌هایی بسازند که به طرق مختلف نیاز ‌های انسان‌ را براورده سازند و در نهایت به رباتی با قابلیت ‌های کامل یک انسان برسند.
قوانین رباتیک مطرح شده توسط آسیموف چنین است:
• ربات ها نباید هیچگاه به انسانها صدمه بزنند.
• رباتهاباید دستورات انسانها را بدون سرپیجی از قانون اول اجرا کنند.
• رباتها باید بدون نقض قانون اول و دوم از خود محافظت کنند.
ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:
• مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
• محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و …
• سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.

گستردگی علم رباتیک

همان طور که در ارتباط این رشته با دیگر رشته ها ذکر شد برای فعالیت و نوآوری و تحقیق و پیشرفت به جرات میتوان گفت یکی از وسیع ترین شاخه های فنی مهندسی،رشته مهندسی رباتیک میباشد.

برای اثبات این حقیقت کلمه robotic یا RoboticEngineering را در اینترنت جستجو کنید و یا نگاهی به حضور رباتها در رشته ها و مکانهای مختلف بیاندازید.

برای مثال رباتی را معرفی میکنم که ارتباط بسیار کمی با رشته های فنی مهندسی و علوم پایه دارد، ربات جراح تحت فرمان پزشک جراح در اتاق عمل با حضور مستقیم پزشک و یا غیر مستقیم و با کمک اینترنت ،نمودی از پیشرفت این رشته است که بسیار مفید و حیاتی میباشد.تصور کنید رباتی را که شما طراحی کرده اید وسیله ای برای نجات یک بیمارو بهبودی وی شده است که قطعاَ لذت موفقیت آن خستگی زحمتتان را از بین میبرد.

نمونه ی بارز دیگر گستردگی علم رباتیک، که بسیار مورد توجه کشورهای مختلف مثل ژاپن،کره،آمریکا و ایران و چند کشور دیگر میباشد،رباتهای امداد و نجات هستنند که یاری رسان گروه امداد در حوادث غیر قابل پیش بینی میباشد.به هر حال این گرایش از رباتیک آن قدر اهمیت داشته است که مسابقاتی تحت عنوان شبیه سازی امداد و نجات در روبوکاپ برگزار میگردد.

وظیفه اصلی رباتهای امداد رسان پیدا کردن مصدومین و اعلام مکان آنها به سرور میباشد.

رباتها در پروژه های JPL شرکت فضایی NASA نقش مهمی دارند از جمله آنها Spriteو Sojourner می باشد.این نیز استفاده دیگری از رباتیک میباشد .

مصارف رباتها در همه ابعاد زندگی انسان به سرعت در حال گسترش است تا کارهای سخت و خطرناک را به جای انسان انجام دهند مثل بررسی وضعیت داخلی راکتورها هسته ای که یک ربات هیچ گاه تحت تاثیر تشعشعات رادیو اکتیو قرار نمیگیرد و این یک جایگزینی خوب و مفید رباتها میباشد.

نیاز کارخانه ها و صنایع جهان و آینده شغلی

در ابتدا باید ذکر کنم که بازار شغلی این رشته در ایران اشباع نشده است چرا که تا این لحظه هیچ مهندس رباتیکی فارغ التحصیل نشده است (در ایران)، که احتمالا ً تا ماه دیگراولین فارغ التحصیل این رشته وارد جامعه شود و به امید خدا ،اکثراً جذب کارخانه ها خواهند شد زیرا هزینه یک مهندس رباتیک ایرانی خیلی پایین تر از و به صرفه تر از خارجی میباشد و یا استخدام چند مهندس مختلف نیز هزینه بر است و یا افراد توانا در بر طرف کردن نیازهای رباتیکی کارخانه ها نیز که خیلی خیلی کم هستنند ، دستمزد بالا دریافت کرده و شاید به اندازه یک فارغ التحصیل این رشته نیز مهارت کافی و مطالعه و توانایی نداشته باشند.

کارخانه های دارای ربات های صنعتی وخطوط اتوماسیون و به خصوص بازوهای رباتیک اولین کارخانه ها در چذب نیروی پرسنلی در این رشته اند و در اولویت اول این کارخانه ها مربوط به صنایع ماشین سازی و سپس شرکت های تولید کننده تراشه های سیلیکونی والکترونیکی میباشند ،از جمله این کارخانه ها در ایران که دارای خطوط اتوماسیون و یا بازوهای رباتی و یا دیگر رباتهای صنعتی هستند، میتوان نام برد به شرح زیر است: کارخانه ماشین سازی ایران خودرو،ماشین سازی سایپا،کاشی سمنان،کاشی یزد،تراکتور سازی تبریز،کیش خودرو،رب تبرک،کنستانتره شاهرود و چندین کارخانه دیگر که اکثرا ماشین سازی هستنند را میتوان نام برد.

رباتیک و ربات در ایران

مسلما در طراحی یک ربات و یا ساخت اجزا مکانیکی یک ربات ،ساخت مدارهای الکتیکی و الکترونیکی ، برنامه نویسی و شبیه سازی کامل عملکرد ربات از جنبه های توانایی مورد انتظار میباشد در راستای همین موارد میتوان به مدیریت پروژه های رباتیکی ،نظارت مهندسی و مهندس ناظر و دیگر موارد مربوطه اشاره کرد.داوری مسابقات رباتیک را نیز میتوان در فعالیتی حاشیه ای بر شمرد.

شاید برایتان این سوال پیش آید که چرا گاهی مدیریت یک ربات در ایران به یک مهندس از رشته دیگری داده میشود در پاسخ همانطور که ذکر شد هنوز فارغ التحصیل این رشته وجود ندارد مگر تا یک ماه بعد، ودیگر این که حتی با وجود آنها در صنعت نیز همچنین این اتفاق می افتد باید به این نکته توجه داشت که گاهی تجربه یک فرد ارزشمند تر از تحصیلات دانشگاهی باشد البته در مواردی خاص، این دلیل بسیاری از نامنظمی ها در وضعیت استخدامی کشور است. حال شما فرض کنید یک فارغ التحصیل اگر تجربه را نیز به افتخارات خود بیافزاید آینده شغلی به مراتب ایده آل تر در انتظار اوست در همان تخصص وی که این حالت باید برای همه همینطور باشد.

چشم اندازی از رباتیک

شهری را تصور کنید که رباتها در اکثر فعالیت های انسانی و بشری کمک رسان بشر شده اند.به یقین که نگاهی با کمی دورنگری و کمی بزرگ نمایی از آینده این رشته بسیار نگران کننده و شاید خطرناک باشد.تصور کنید رباتی که دارای احساس و اندیشه و رباتی که بر سر مسایل مورد نظر شان مثل کم توجهی به آنها شروع به شورش کنند و دیگر موارد که اکنون خنده دار و در باطن نگران کننده است.

 

درباره‌ افشار گروپ

**فروش آغاز یک تعهد است نه یک معامله** ----------------------------------------------------------------------------------------------------- شرکت فنی و مهندسی افشار با بیش از چند دهه تجربه به همت گروهی از متخصصین و با مدیریت آقای مهندس عیسی افشار در سال 1384 تأسیس گردید و با بکارگیری آخرین تکنولوژی روز دنیا و درپی پشتکار، روحیه علمی تک تک مهندسین مجموعه به پیشرفت و موفقیت سریع و روز افزون دست یافت و هم اکنون جایگاه اثربخشی در جامعه اتوماسیون صنعتی دارا می باشد.