رعد رباتیک / مقالات

تاریخچه ساخت ربات و ماشین های خودکار

توسط | بهمن 19, 1400 | دسته‌بندی نشده | 0 دیدگاه

ایده ماشین‌های خودکار از اساطیر فرهنگ‌های مختلف سراسر جهان نشاءت گرفته است. مهندسین و مخترعان تمدن‌های باستانی مانند چین باستان، یونان باستان و مصر باستان تلاش می‌کردند تا ماشین‌هایی خودکار بسازند که بعضی از آن‌ها شبیه به حیوانات یا انسان بودند. اولین ماشین‌های خودکار ساخته‌شده کبوترهای مصنوعی ساخته‌شده توسط ارخوطس، پرنده‌های مصنوعی Mozi و Lu […]
ایده ماشین‌های خودکار از اساطیر فرهنگ‌های مختلف سراسر جهان نشاءت گرفته است. مهندسین و مخترعان تمدن‌های باستانی مانند چین باستان، یونان باستان و مصر باستان تلاش می‌کردند تا ماشین‌هایی خودکار بسازند که بعضی از آن‌ها شبیه به حیوانات یا انسان بودند. اولین ماشین‌های خودکار ساخته‌شده کبوترهای مصنوعی ساخته‌شده توسط ارخوطس، پرنده‌های مصنوعی Mozi و Lu […]

ایده ماشین‌های خودکار از اساطیر فرهنگ‌های مختلف سراسر جهان نشاءت گرفته است. مهندسین و مخترعان تمدن‌های باستانی مانند چین باستان، یونان باستان و مصر باستان تلاش می‌کردند تا ماشین‌هایی خودکار بسازند که بعضی از آن‌ها شبیه به حیوانات یا انسان بودند. اولین ماشین‌های خودکار ساخته‌شده کبوترهای مصنوعی ساخته‌شده توسط ارخوطس، پرنده‌های مصنوعی Mozi و Lu Ban، ماشین خودکار سخنگوی هرون اسکندرانی، روشویی خودکار فیلوی بیزانسی و ماشینی خودکار شبیه به انسان است که در کتاب Liezi توصیف شده است.

بسیاری از اساطیر باستانی و بیشترین ادیان جدید در مورد انسان‌های مصنوعی صحبت کرده‌اند. برای نمونه می‌توان به خدمتکاران مکانیکی ساخته‌شده توسط خدای آهنگری و صنعت یونان باستان، هفائستوس، گولم های گِلی افسانه های یهودی، غول های گِلی افسانه های نورس(اسکاندیناوی) و گالاتئا، مجسمه افسانه ای متعلق به پوگمالیون که زنده شد اشاره کرد. از زمان قرن چهارم قبل از میلاد مسیح، اساطیر جزیره کرت به تالوس اشاره می‌کردند. تالوس مردی ساخته‌شده از برنز(برنج) بود که از جزیره کرت در برابر حمله دزدان دریایی محافظت می کرد.

شاخه‌ای از فنّاوری که با طراحی، ساخت، اجرا و کاربرد ربات‌ها به همراه سیستم‌های کامپیوتری لازم برای کنترل ، دریافت پاسخ سنسورها و پردازش اطلاعات آن‌ها سر و کار دارد رباتیک نام دارد.

از زمان تمدن‌های باستانی، موارد بسیاری از دستگاه‌های خودکار که توسط انسان قابل تنظیم بودند و یا حتی ماشین‌های خودکاری که شبیه انسان و یا حیوانات بودند و عمدتاً به‌عنوان سرگرمی به کار می‌رفتند ثبت‌شده است. با پیشرفت روش‌های مکانیکی در عصر انقلاب صنعتی، کاربردهای مفیدتری مانند ماشین‌های خودکار یا ماشین‌های کنترل از راه دور و کنترل از راه دور بی‌سیم، اختراع شدند.

واژه “ربات” اولین بار برای یک ماشین انسان‌نمای خودکار در نمایشنامه کارخانه ربات‌سازی روسوم که توسط  کارل چاپک نویسنده اهل جمهوری چک در سال 1920 نوشته شده به کار رفت. اما کارل، برادرش جوزف چاپک را به‌عنوان مخترع اصلی واژه ربات می شناسد. خود کلمه “ربات”، کلمه ای جدید نبود و در زبان اسلاوی، به‌صورت robota(کارگر اجباری) وجود داشت. منظور از این واژه آن دسته از روستاییان و کشاورزانی بودند که تحت نظام فئودالی حاکم بر اروپای قرن نوزدهم، مجبور به کار اجباری برای فئودال ها بودند. در داستان تخیلی چاپک، انسان‌های مصنوعی و بدون روح، با کمک فنّاوری های جدیدی خلق می‌شدند. چاپک به خوبی این ماشین‌ها را در همان زمینه قدیمی طبقه اجتماعی  robota های دوران فئودالیسم قرار داد به طوری که واژه ربات در نمایشنامه او به دسته جدیدی از کارگر های مصنوعی و ساخته دست بشر اشاره داشت.

کلمه “ربات” اولین بار در نمایشنامه کارخانه ربات‌سازی روسوم که توسط  کارل چاپک نویسنده اهل جمهوری چک نوشته شده به کار رفت. در این نمایشنامه کلمه ربات به یک موجود خیالی شبیه به انسان اطلاق می‌شد. بنابراین چاپک، خالق حقیقی واژه ربات است. با ظهور اولین ربات‌های الکترونیکی خودگردان که در سال 1948 توسط William Grey Walter در شهر Bristol انگلستان ساخته شد و همچنین ماشین‌های کنترل عددی کامپیوتری(CNC) در اواخر دهه 1940 میلادی توسط  John T. Parsons و  Frank L. Stulen، علم الکترونیک به نیروی پیشران توسعه تبدیل شد. اولین ربات تجاری، دیجیتال و قابل برنامه ریزی توسط George Devol در سال 1954 ساخته شد. نام این ربات Unimate بود. این ربات در سال 1961 به شرکت  General Motors فروخته شد. در این شرکت از این ربات برای بلند کردن قطعاتی از فلز داغ از دستگاه‌های ریخته‌گری در کارخانه این شرکت در ایالت NewJersey استفاده می‌شد.

واژه ربات می‌تواند هم به ربات‌های واقعی و هم به واسط های مجازی نرم افزاری اشاره کند؛ البته در بیشتر موارد برای مورد دوم از واژه “بات” استفاده می شود. به‌طورکلی، در مورد این‌که چه ماشین‌هایی در دسته ربات‌ها قرار می‌گیرند اجماع جمعی وجود ندارد اما تقریباً تمام متخصصان و همچنین مردم معتقدند که ربات‌ها همه یا برخی از توانایی‌ها و قابلیت‌های زیر را داشته باشند: 1- قبول کردن برنامه‌نویسی الکترونیکی 2-پردازش داده‌ها یا درک‌های فیزیکی به‌صورت الکترونیکی 3- تا حدودی خودگردان عمل کردن 4- جابجا شدن 5- استفاده از اجزا مختلف بدنه خود به‌صورت کاربردی یا استفاده از فرآیند های فیزیکی، توانایی تشخیص و ایجاد تغییر در محیط و توانایی نشان دادن رفتار هوشمندانه؛ به‌خصوص رفتاری که شبیه به رفتار انسان‌ها یا سایر حیوانات باشد. زیست‌شناسی مصنوعی رشته‌ای است که ارتباط نزدیکی با مفهوم ربات دارد. در این رشته به مطالعه گونه‌هایی که طبیعتشان به‌جای ماشین‌ها، بیشتر شبیه به موجودات است پرداخته می شود.

وسایلی که با کنترل از راه دور کار می‌کردند در اواخر قرن  نوزدهم و به شکل چند اژدر کنترل از راه دور ظاهر شدند. در اوایل دهه 1870 میلادی، اژدر های کنترل از راه دور توسط جان اریکسن( به‌صورت پنوماتیک)، جان لوییس لِی (هدایت به‌صورت الکتریکی و با کمک سیم) و ویکتور وُن شلیها( هدایت به‌صورت الکترونیکی و با کمک سیم)  ساخته شدند.

اژدر بِرِنان که توسط  Louis Brennan در سال 1877 اختراع شد، نیرو محرکه خود را از دو پروانه که در جهت عکس یکدیگر می چرخیدند به دست می آورد. این دو پروانه با بیرون آوردن سریع سیم های فولادی از طبلک هایی که در داخل اژدر قرار گرفته بودند، به چرخش در می آمدند. اختلاف سرعت در در آزاد کردن سیم ها، به ایستگاه ساحلی اجازه می داد تا اژدر را به سمت هدفش هدایت کند. این اژدر اولین موشک قابل هدایت کاربردی در دنیا بود. در سال 1897، مخترع بریتانیایی  Ernest Wilson، گواهی ثبت اختراع، برای ساخت یک اژدر که توسط امواج هرتیزان(رادیویی) کنترل می‌شد را  به نام خود ثبت کرد و در سال 1898،  Nikola Tesla یک اژدر کنترل از راه دور بی‌سیم را به‌صورت عمومی در معرض نمایش گذاشت زیرا قصد داشت آن را به نیروی دریایی ایالات‌متحده بفروشد.

Archibald Low، به دلیل تحقیقات نوآورانه اش بر روی موشک ها و هواپیما های هدایت پذیر در جریان جنگ جهانی اول به‌عنوان “پدر سیستم‌های هدایت رادیویی” شناخته می شود. در سال 1917، او یک هواپیمای کنترل از راه دور را برای یگان پروازی سلطنتی بریتانیا به نمایش گذاشت و در همان سال، اولین موشک هدایت شونده با سیم را ساخت.

آینده ربات

روش‌های مختلفی برای توسعه علم رباتیک و ربات‌ها به وجود آمده است. یکی از این روش ها رباتیک تکاملی نام دارد که در آن تعدادی از ربات‌های مختلف تحت آزمایش های متفاوتی قرار می‌گیرند. آن دسته از ربات‌هایی که عملکرد بهتری را در آزمایش های فوق داشته باشند به‌عنوان مدلی برای ساخت نسل بعدی ربات‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. یکی دیگر از این روش ها، رباتیک توسعه ای نام دارد که تغییرات و پیشرفت های یک ربات را در زمینه های حل مسئله و کاربردهای دیگر مورد بررسی قرار می دهد. اخیرا نوع جدیدی از ربات‌ها معرفی شده که هم به‌عنوان یک گوشی هوشمند و هم به‌عنوان ربات عمل می کند و نام آن RoboHon است.

با پیشرفته تر شدن ربات‌ها، ممکن است در آینده به سیستم عامل استانداردی برای آن‌ها نیاز باشد. “سیستم عامل ربات”(ROS) مجموعه ای از برنامه های کد منبع باز است که در حال حاضر در دانشگاه استنفورد، دانشگاه MIT و دانشگاه فنی مونیخ و البته چند دانشگاه دیگر در حال توسعه است. ROS امکان برنامه‌نویسی سیستم جهت یابی و اعضای بدن ربات را، صرف نظر از نوع سخت افزار به کار رفته در آن، فراهم می کند. همچنین این سیستم عامل دستورات سطح بالایی را نیز برای مواردی چون تشخیص تصویر و یا باز کردن در ها ارائه می کند. وقتی سیستم عامل ROS بر روی کامپیوتر داخلی ربات بوت می شود، داده‌هایی مانند طول و میزان حرکت اعضای مختلف ربات را به دست می آورد. این داده‌ها از طریق سیستم عامل به الگوریتم های سطح بالاتری منتقل می‌شوند. علاوه بر این، مایکروسافت نیز با کمک نرم افزار Robotics Developer Studio که از سال 2007 در دسترس است، در حال توسعه یک سیستم عامل به نام”ویندوز برای ربات‌ها” می باشد.

ژاپن امیدوار است تا سال 2025 بتواند تمامی ربات‌های خدماتی را به‌صورت تمام مقیاس، تجاری سازی کند. بسیاری از تحقیقات در زمینه فناوری در ژاپن توسط موسسات وابسته به دولت، به‌خصوص وزارت بازرگانی این کشور انجام می شود.