آموزش رباتیک (Robotics)

دسته بندی: آموزش اینترنت اشیاء (IOT)

آموزش رباتیک

آنچه در این صفحه می خوانید:

معرفی رباتیک (Robotics)

روباتیک یک منطقه تحقیقاتی میان رشته ای است که رابط علوم کامپیوتر و مهندسی است. رباتیک شامل طراحی، ساخت، بهره برداری و استفاده از روبات ها است. هدف رباتیک طراحی ماشین های هوشمندی است که می توانند به انسان ها در زندگی روزمره کمک کرده و هر کسی را ایمن نگه دارند. رباتیک دستیابی به مهندسی اطلاعات، مهندسی کامپیوتر، مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و سایر موارد را به خود جلب می کند.

روباتیک ماشین هایی را توسعه می دهد که می توانند جایگزین انسان ها شوند و اقدامات انسانی را همانند سازی کنند. روبات ها می توانند در بسیاری از مواقع و برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار گیرند، اما امروزه بسیاری از آنها در محیط های خطرناک (از جمله بررسی مواد رادیواکتیو، کشف بمب و غیرفعال کردن)، فرآیندهای تولید یا در جایی که انسان قادر به زنده ماندن نیست (مثلاً در فضا، زیر آب، گرمای زیاد، تمیز کردن و مهار مواد خطرناک و پرتوهای مضر) استفاده می شود. روبات ها می توانند به هر شکلی باشند، اما برخی ساخته شده اند تا در ظاهر به انسان شبیه شوند. این نوع ربات در برخی رفتارهای تکراری که معمولاً توسط افراد انجام می شود، کاربرد دارد. چنین روبات هایی سعی در تکرار راه رفتن، بلند کردن، گفتار، شناخت و یا هر فعالیت انسانی دیگر دارند. بسیاری از روبات ها امروزه از طبیعت الهام گرفته اند و به عنوان روباتیک بیولوژیکی شناخته می شوند.

مفهوم ایجاد ماشین هایی که بتوانند بطور مستقل کار کنند، به دوران کلاسیک برمی گردد، اما تحقیقات در مورد عملکرد و کاربردهای احتمالی روبات ها تا قرن بیستم رشد قابل ملاحظه ای نداشت. در طول تاریخ، غالباً توسط دانشمندان، مخترعین، مهندسین و تکنسین های مختلف فرض شده است که روبات ها روزی قادر به تقلید از رفتار انسان و مدیریت وظایف به روشی شبیه به انسان خواهند بود. امروز، با پیشرفت های فناوری، روباتیک با سرعت در حال رشد است. تحقیق، طراحی و ساخت ربات های جدید به اهداف عملی مختلف اعم از داخلی، تجاری و نظامی می پردازد.

بسیاری از روبات ها برای انجام کارهایی که برای مردم خطرناک است، مانند خنثی کردن بمب ها، پیدا کردن بازماندگان در ویرانه های ناپایدار و کشف معادن و کشتی های دریایی ساخته شده اند. رباتیک همچنین در STEM (علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات) به عنوان یک کمک آموزش استفاده می شود. ظهور نانو ربات ها و روبات های میکروسکوپی که می توانند به بدن انسان تزریق شوند، می تواند باعث ایجاد تحول در پزشکی و سلامت انسان شود.

رباتیک شاخه ای از مهندسی است که شامل طراحی، ساخت و بهره برداری از روبات ها می شود. این رشته با الکترونیک، علوم رایانه، هوش مصنوعی، مکاترونیک، فناوری نانو، اینترنت اشیا و مهندسی زیست فناوری در ارتباط است.

ویژگی های یک ربات:

  • دارای احساس و درک از محیط اطراف
  • توانایی حرکت
  • انرژی
  • هوش

بنابراین ربات یک سیستم است که حاوی سنسورها، سیستم های کنترل، منابع انرژی و نرم افزار است که همه با یکدیگر کار می کنند تا هدف را انجام دهند.

کاربرد رباتیک (Robotics)

آموزش جامع رباتیک

هرچه روبات های بیشتر و بیشتری برای کارهای خاص طراحی می شوند، طبقه بندی آن ها اهمیت بیشتری پیدا می کند. به عنوان مثال، بسیاری از روبات ها برای کار مونتاژ طراحی شده اند، که ممکن است به راحتی برای سایر برنامه ها سازگار نباشد. آنها به عنوان "روبات مونتاژ" خوانده می شوند. برای جوشکاری، برخی از تأمین کنندگان سیستم جوشکاری کاملی را با روبات فراهم می کنند، یعنی تجهیزات جوشکاری به همراه سایر تجهیزات انتقال مواد مانند تورنت ها و غیره به عنوان واحدی یکپارچه در یک ربات جمع آوری می شود. چنین سیستم روبات یکپارچه "روبات جوشکاری" نامیده می شود. برخی از روبات ها به طور خاص برای دستکاری بار سنگین طراحی شده اند و به عنوان "روبات های سنگین" شناخته می شوند.

کاربرد های جاری و بالقوه ربات ها شامل موارد زیر است:

  • روبات های نظامی.
  • روبات های صنعتی. روبات ها به طور فزآینده ای در ساخت و سازها مورد استفاده قرار می گیرند (از دهه 1960). طبق اطلاعات انجمن صنایع رباتیک ایالات متحده، در سال 2016 صنعت خودرو با 52٪ از کل فروش، مشتری اصلی ربات های صنعتی بود. در صنعت خودرو، آنها می توانند بیش از نیمی از "کار" را تشکیل دهند. حتی کارخانه هایی مانند تولید صفحه کلید IBM در تگزاس وجود دارد که در اوایل سال 2003 کاملاً خودکار شده اند.
  • کابوت ها (روبات های مشارکتی، Cobot).
  • روبات های ساختمانی. روبات های ساختمانی را می توان به سه نوع تقسیم کرد: ربات های سنتی، بازوی روباتیک و اسکلت روباتیک.
  • روبات های کشاورزی (AgRobots). استفاده از روبات ها در کشاورزی با مفهوم کشاورزی با دقت هوش مصنوعی و استفاده از پهپادها ارتباط تنگاتنگی دارد.
  • ربات های پزشکی از انواع مختلف (مانند سیستم جراحی داوینچی و هوفی).
  • اتوماسیون آشپزخانه.
  • مبارزات روبات برای ورزش - سرگرمی یا رویداد ورزشی که در آن دو یا چند ربات در یک عرصه برای ناتوان کردن یکدیگر می جنگند.
  • پاکسازی مناطق آلوده مانند زباله های سمی یا تأسیسات هسته ای.
  • روبات های داخلی.
  • نانوربات ها
  • رباتیک swarm.
  • هواپیماهای بدون سرنشین.

اجزای رباتیک (Robotics)

منبع انرژی

در حال حاضر، بیشتر باتری ها به عنوان منبع انرژی استفاده می شوند. انواع مختلفی از باتری ها می توانند به عنوان منبع تغذیه برای روبات ها مورد استفاده قرار گیرند. در طراحی باتری ربات باید فاکتورهایی از جمله ایمنی، طول چرخه عمر و وزن را در نظر گرفت. با این حال، چنین طرح هایی اغلب از نظر مکانیکی پیچیده هستند و به سوخت و به اتلاف گرما نیاز دارند و نسبتاً سنگین هستند. اتصال ربات به منبع تغذیه، آن را از ربات به طور کامل حذف می کند. این مزیت موجب صرفه جویی در وزن و مکان با جابجایی کلیه اجزای تولید برق و ذخیره سازی در جای دیگر می شود. با این حال، این طراحی با اشکال اتصال کابل متصل به روبات همراه است که مدیریت آن دشوار است. منابع توان بالقوه می توانند عبارتند از:

  • پنوماتیک (گازهای فشرده شده)
  • انرژی خورشیدی (استفاده از انرژی خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریکی)
  • هیدرولیک (مایعات)
  • منبع انرژی پرنده
  • زباله های آلی (از طریق هضم بی هوازی)
  • اتمی

فعالیت

محرک ها "عضلات" یک ربات هستند، بخش هایی که انرژی ذخیره شده را به حرکت تبدیل می کنند. محبوب ترین محرک ها موتورهای برقی هستند که چرخ یا چرخ دنده را به حرکت در می آورند و محرک های خطی ربات های صنعتی را در کارخانه ها کنترل می کنند. پیشرفت های اخیر در انواع جایگزین محرک ها وجود دارد که از طریق برق، مواد شیمیایی یا هوای فشرده شده تغذیه می شوند.

احساس

سنسورها به روبات ها اجازه می دهند تا اطلاعات مربوط به اندازه گیری خاص محیط یا اجزای داخلی را دریافت کنند. این امر برای ربات ها برای انجام وظایف خود ضروری است و با محاسبه هرگونه تغییر در محیط، محاسبه پاسخ مناسب عمل می کند. آنها برای اشکال مختلف اندازه گیری، هشدارها به ربات ها در مورد ایمنی یا نقص عملکرد و ارائه اطلاعات در Real-time (بلادرنگ) در مورد کارهایی که انجام می دهند، استفاده می شوند.

مهارت

تعریفی از مهارت رباتیک توسط مت ماسون ارائه شده است: "مهارت به کنترل عامل در محیط خود از طریق تماس انتخابی اشاره دارد". روبات ها باید مهارت دستکاری اشیاء را انجام دهند. بنابراین انتهای بازوی ربات برای ایجاد اثر (چه دستی، چه ابزاری) اغلب به عنوان مؤلفه انتهایی شناخته می شوند، در نظر گرفته شده است.

حرکت

حرکت ربات نامی برای روش های مختلفی است که روبات ها برای حمل و نقل خود از جایی به جای دیگر استفاده می کنند. روبات های چرخ دار معمولاً بسیار کارآمد و ساده برای کنترل هستند. با این حال، اشکال دیگر حرکت ممکن است به دلایل مختلف مناسب تر باشد، به عنوان مثال عبور از زمین های ناهموار.

تعامل و ناوبری محیطی

گرچه امروزه درصد قابل توجهی از روبات های موجود تحت كنترل انسان هستند یا در یك محیط ایستا كار می كنند، اما روبات هایی وجود دارد كه می توانند بطور مستقل در یك محیط پویا كار كنند. این روبات ها برای گذر از محیط خود نیاز به ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار ناوبری دارند. به طور خاص، حوادث پیش بینی نشده (به عنوان مثال افراد و موانع دیگر که ثابت نیستند) می توانند باعث بروز مشکلات یا برخورد شوند.

تعامل انسان و ربات

اگر قرار است روبات ها به طور مؤثر در خانه ها و سایر محیط های غیر صنعتی کار کنند، شیوه ای که برای انجام کار خود به آنها آموزش داده می شود، و به خصوص نحوه توقف به آنها گفته می شود از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

افرادی که با آنها تعامل دارند ممکن است آموزش کمی در روباتیک نداشته باشند و بنابراین هر رابطی باید بسیار ویژوال باشد. نویسندگان داستان های علمی همچنین به طور معمول فرض می کنند که روبات ها در نهایت قادر به برقراری ارتباط با انسان از طریق گفتار، حرکات و بیان صورت به جای یک رابط خط فرمان خواهند بود. اگرچه گفتار طبیعی ترین راه برای برقراری ارتباط انسان است، اما این روبات غیر طبیعی است.

آموزش و رباتیک (Robotics)

مهندسان روباتیک ربات ها را طراحی می کنند، آنها را حفظ می کنند، برنامه های جدیدی را برای آنها ایجاد می کنند و تحقیقاتی را برای گسترش پتانسیل روباتیک انجام می دهند. روبات ها در برخی از مدارس و همچنین در بوت کمپ ها، به یک ابزار آموزشی رایج تبدیل شده اند و باعث افزایش علاقه به برنامه نویسی، هوش مصنوعی و روباتیک دانش آموزان شده اند.

آموزش شغلی

دانشگاه ها در زمینه رباتیک، لیسانس، کارشناسی ارشد و دکترا را ارائه می دهند. مدارس حرفه ای آموزش روباتیک را با هدف مشاغل رباتیک ارائه می دهند.

گواهینامه

اتحاد استاندارد صدور گواهینامه روباتیک (RCSA) یک مرجع صدور گواهینامه روباتیک بین المللی است که به صدور گواهینامه های مختلف روباتیک مرتبط با صنعت و آموزش می پردازد.

مسابقات رباتیک

مسابقات زیادی در سراسر جهان برگزار می شود.

آیا این نوشته را دوست داشتید؟
packt-autonomous-robots-model-predictive-control

ربات های خودمختار - کنترل پیش بینی مدل


MPC برای حل طیف وسیعی از مشکلات رباتیک و همچنین مشکلات غیر رباتیک بسیار مهم است. برای افزایش تجربه یادگیری شما، نویسنده یک شبیه ساز ایجاد کرده است که ...

1400/03/19 271 بازدید
packt-autonomous-robots-kalman-filter

ربات های خودمختار - Kalman Filter


این دوره توضیحات ساده ای درباره فیلترهای کالمن ارائه می دهد. با کار بر روی شبیه سازهایی که نویسنده برای پوشش مجموعه ای از مشکلاتی که هر اتومبیل خودران...

1400/03/19 250 بازدید
linkedin-rpa-automation-anywhere

دوره RPA: نرم افزار Automation Anywhere


معماری تشکیل دهنده ی Automation Anywhere را بررسی می کنید، و سپس روش ساخت یک بات را مرحله به مرحله یاد می گیرید. شما می توانید سه تا از مطالعات موردی ...

1399/02/08 1844 بازدید
skillshare-arduino-robotics-for-kids-parents-step-by-step-stem-course

ربات های آردوینو برای کودکان و والدین: دوره گام به گام STEM


در این کلاس ما می توانیم ربات هایی با قابلیت تشخیص مانع را از ابتدا بسازیم. مواری که در این دوره یاد می گیرید شامل : 1-مونتاژ مکانیکی ربات چرخدار 2-مب...

1398/09/11 2476 بازدید
packtpub-build-and-program-smart-lego-mindstorm-ev3-robot-video

آموزش ایجاد و برنامه نویسی ربات هوشمند LEGO Mindstorm EV3


ربات LEGO EV3 طرز فکر ما را در مورد رباتیک با امکان ایجاد ربات های واقعی تغییر داده است. این دوره با نشان دادن نحوه راه اندازی و برنامه نویسی ربات خود...

1397/08/27 2161 بازدید
robotics-and-mechatronics-books-collection

دانلود بهترین کتاب های رباتیک و مکاترونیک


  با توجه به اهمیت فوق العاده زیاد علم رباتیک و مکاترونیک ، مجموعه یک گیگابایتی بهترین کتابهای تخصصی رباتیک و مکاترونیک برای دانلود علاقه مندان ...

1396/05/08 11990 بازدید
دانلود-microsoft-robotics-developer-studio-2008-r3

دانلود Microsoft Robotics Developer Studio 2008 R3


  نرم افزار Microsoft Robotics Developer Studio یکی از قدرتمندترین برنامه های موجود برای شبیه سازی انواع ربات است و قابلیت های بسیار زیادی دارد....

1396/05/08 9621 بازدید
آموزش-raspberry-pi-برای-برنامه-نویسان

آموزش Raspberry Pi برای برنامه نویسان


Raspberry Pi چیست؟ Raspberry Pi یک برد الکترونیکی کوچک است که کار یک کامپیوتر را انجام می دهد و روی آن سیستم عامل نیز نصب می شود. این برد الکترونی...

1396/05/08 5388 بازدید
دوره-آموزش-آشنایی-با-رباتیک-دانشگاه-stanford

دوره آموزش آشنایی با رباتیک دانشگاه Stanford


دوره آموزش آشنایی با رباتیک توسط پروفسور Oussama Khatib در دانشگاه Stanford تدریس شده است. در این دوره مقدمات طراحی، مدل سازی و کنترل سیستم های ربا...

1396/05/08 6066 بازدید
georgia-institute-of-technology-control-of-mobile-robots-2014

دوره کنترل Mobile Robots موسسه فناوری Georgia


پروفسور Magnus Egerstedt از اساتید برجسته موسسه فناوری Georgia ایالات متحده در زمینه های الکترونیک، رباتیک و کامپیوتر است. Mobile Robots در واقع ...

1396/05/08 3127 بازدید
lynda-up-and-running-with-raspberry-pi

آموزش کار با Raspberry Pi


در این آموزش تصویری با تکنیک های کار با برد الکترونیکی Raspberry Pi آشنا می شوید. برای دانلود آموزش های بیشتر در خصوص این برد می توانید به این صفحه...

1396/05/08 4144 بازدید
pluralsight-learn-to-program-with-the-sphero-robot

آموزش برنامه نویسی ربات Sphero


در این آموزش تصویری با برنامه نویسی ربات Sphero آشنا می شوید. این دوره برای معرفی و کنترل ربات Sphero می باشد. Sphero یک ربات به شکل توپ کوچک است که...

1396/05/08 2176 بازدید
udemy-drones-step-by-step-to-build-and-fly-a-racing-quadcopter

آموزش گام به گام ساخت کوادکوپتر


در این آموزش تصویری با ساخت کوادکوپتر به صورت گام به گام آشنا می شوید. این دوره هدایت هواپیمای بدون سرنشین را شبیه سازی می کند. هدایت این هواپیما با...

1396/05/08 9756 بازدید