بحث حاسب ثالث متوسط الروبوتات في حياتنا
الروبوت بالإنجليزية Robot : عبارة عن آلة صممت من خلال نظام هندسي يجعلها تعمل كبديل للأيدي العاملة البشرية رغم مظهرها غير الشبيه بمظهر البشر إلا أنها قادرة على أن تؤدي الوظيفة المطلوبة منها بالطريقة التي يؤديها البشر. تأتي الروبوتات بأحجام مختلفة بعضها صغير جدا بحجم العملة المعدنية، وبعضها كبير يصل حجمه أكبر من حجم السيارة كما تأتي بتصاميم مختلفة، إذ إن بعضها لديه قدمين ومنها على أربعة أو سنة، وتأتي بقدرات عملية مختلفة: فمنها ما هو قادر على إجراء عمليات جراحية داخل جسم الإنسان لمساعدة الأطباء، وبعضها الآخر يعمل في المطاعم لتحضير الفطائر، وبعضها يمكنه الهبوط على سطح المريخ. ونتيجة هذا التنوع الكبير في أحجام وتصاميم وقدرات الروبوتات كان من الصعب الوصول إلى تعريف لها، وقد كان العلماء الروبوتات تعاريف مختلفة للروبوت، مما أدى إلى التوصل إلى مفهوم عام للروبوت وهو أنه آلة تعمل بشكل مستقل من خلال استشعار محيطها وأداء عمليات حسابية لتتوصل إلى إجراءات معينة وتتخذ القرارات من خلالها وتنفذها في العالم الحقيقي تاريخ الروبوتي
فيما يلي مراحل تاريخ تطور الروبوتات
استخدمت تماثيل بشرية في عام 3000 قبل الميلاد لتفرع أجراس الساعات المائية المصرية
اخترع أرخيتوس تارمتوم حمامة قادرة على الطيران مصنوعة من الخشب. بنت مصر تماثيل تعمل هيدروليكيا في القرن الثاني قبل الميلاد قام بترونيوس أربيتر بصنع دمية يمكنها التحرك مثل البشر في القرن الأول بعد الميلاد. اخترع جيوفاني تورياني في عام 1557 روبوتا خشبيا يحضر الخبز من المنجر يوميا وجلبه للإمبراطور... أخترع عدد كبير من الروبوتات العبقرية في القرن الثامن عشر وقد وصلت إلى ذروتها إلا أنها لم تكن عملية. أخترع أنواع عديدة من الروبوتات الإبداعية في القرن التاسع عشر مثل: اختراع إديسون الدمية يمكنها التحدث.
اختراع الكنديون لروبوت يعمل بالبخار
اخترع أول الروبوتات الحديثة المخترع جورج سي ديفول وهو من مدينة لويزفيل - كنتاكي. وكان ذلك في أوائل
الخمسينيات من القرن العشرين، وقد اخترع جهاز مناور يمكن برمجته يسعى " يونيقيت (Unimate) ". وهي كلمة
مأخوذة من (Universal Automation) . ولقد حاول بيع منتجه ولكنه لم يفلح
أعطى جورج ديفول براءة اختراع للمهندس جوزيف إنجليرجر في أواخر الستينيات من القرن العشرين، وقد عدل
جوزيف منتج ديفول وحوله إلى روبوت صناعي، وأسس شركة لإنتاج الروبوتات وتسويقها تسمى (Unimation) ، وقد وقد كان روبوت متقدم جدا عن الروبوت "يونيقيت (Unimate) "، وقد سمي باسم "شاكي (Shakey) لحركاته المبعثرة والمتذبذبة نتيجة قدرته على الاستجابة لمحيطه وبيئته، وحتى المحيط غير المألوف له، وقدرته على التجول وملاحظة
اشتهر فيما بعد تقديرًا لنجاحاته باسم "أبو الروبوتات". طور تشارلز روزين بمساعدة فريق بحثي في معهد ستانفورد للأبحاث في عام 1958م روبوت يسمى "شاكي (Shakey)".
الأشياء بعينيه.
مكونات الروبوت
يتكون جسم الإنسان من خمسة مكونات رئيسية هيكل الجسم الخارجي، والجهاز العضلي لتحريك هيكل الجسم، والجهار الحسي الذي يستشعر البيئة والمحيط، ومصدر للطاقة لتنشيط عضلات وأجهزة الجسم والدماغ الذي يُعالج المعلومات ويُرسلها إلى أجهزة الجسم، وبما أن الروبوتات عبارة عن آلات تحاكي سلوك الإنسان، فهي تتكون من نفس المكونات وهي كما يلي:
ـ المستجيبات: يتكون هيكله من مستجيبات كالذراعين والأرجل، واليدين والقدمين.
ـ المستشعرات: هي الأجزاء التي تشبه الجهاز الحسي، والتي تكتشف الأشياء حولها من حرارة وضوء وغيرها، ثم تحول المعلومات التي جمعتها المستشعرات إلى رموز تقرأها أجهزة الكمبيوتر. ـ جهاز الكمبيوتر: يعمل جهاز الكمبيوتر في الروبوت عمل الدماغ وبتحكم بحركة الروبوت من خلال التعليمات الموجودة داخله والتي تسقى الخوارزميات.
ـ المعدات هي الأدوات والتركيبات الميكانيكية التي يتكون منها الروبوت.
استخدامات الروبوت في حياتنا:
تستخدم الروبوتات في عدة استخدامات مختلفة وفي شتى مجالات الحياة اليومية، ومن استخداماتها ما يلي:
في مجال الصناعة: من أهم المجالات التي قام الروبوت باقتحامها والإبداع فيها في المجالات الصناعية، حيث بات الروبوت بإمكانه أن يحل محل القوة البشرية وبسيم في تقليل الجهد البشري، كما يقوم بالمهام الخطرة، والمهام التي تحتاج لقوة عضلية ليس فحسب بل أن استخدام الروبوتات في خطوط الانتاج أمر ناجح للغاية، إذ أثبت الروبوت جدارته في القدرة على زيادة وسرعة الإنتاج وتقليل الخطأ البشري، كما يسهم في تجنب الحوادث والكوارث الناتجة عن التعامل مع المعدات الثقيلة والخطرة، فالروبوت يعمل على تجميع الأجزاء الثقيلة وتطوير الآلات عالية التقنية كما أن الروبوت يعمل على تجميع الأجزاء البسيطة وتكرار المهام كربط الصامولة وتغليف البضائع والصناعات، أي أن الروبوت يمكن استخدامه في كافة مراحل الصناعة والإنتاج.
- في الفضاء الخارجي : الروبوت بات يقوم بوظائف خطيرة في الفضاء الخارجي حيث أقرت وكالة ناسا الفضائية بأنها استطاعت أن ترسل روبوت اسمه كيوريوسيتي إلى المريخ لاكتشاف كوكب المربع لأنه من الصعب أو المستحيل إرسال إنسان بشري للمريخ.
- المطاعم: تعرف اليابان بأنها الأكثر استخداما للروبوتات في المطاعم في العالم، فهي تستخدمها للطبخ مثل طبخ السوشي وتقطيع الخضراوات، وإنتاج الغذاء، وزراعة الأرز ورعاية المحاصيل، وفي تحضير القهوة، كما تستخدمها كموظفي استقبال وموظفي نظافة، والبعض الآخر يستخدم كنادل في المطاعم لتقديم المشروبات.
ـ في مجال الدفاع والأمن : في الحقيقة يقوم الروبوت بدور هام في مجال الدفاع والأمن والحفاظ على سلامة الأوطان والشعوب، حيث تقوم الروبوتات بالكشف عن مناطق الخطر والقيام بمسح المناطق المهمة والمشكوك في أمرها، كما يعمل على اكتشاف القنابل ووقفها ونزع الأسلحة ومراقبة نشاطات العدو، كما يقوم بإرسال المعلومات للجنود لكي يكونوا على أتم استعداد، كل ذلك حماية للبشر وللجنود حيث لا يتعرض البشر للمخاطر التي كانوا يتعرضوا لها سابقاً قبل أختراع الروبوت.
- مساعدة المسنين في الحياة المعيشية تستخدم الروبوتات في دور الرعاية الخاصة بالمسنين، إذ يمكن للروبوت الكوري حمل إنسان يصل وزنه إلى 100 كيلو غرام، ويمكن للمسن أن يتحكم بالكرسي بسهولة باستخدام عصا تحكم، كما تساعد الروبوتات المسنين على النهوض من الفراش، كما يمكن أن يأخذوا محل الأصدقاء ويُخففون من شعور الوحدة لدى المسنين.
- مكافحة الجريمة تستخدم الشرطة الروبوتات لإدخالها إلى المباني التي يكون فيها مجرمين مسلحين والتي تساعد في تحديد أماكنيم، كما يستخدمونها لفحص السيارات المفخخة وفي الحالات التي يتواجد فيها الرهائن.
- الطب: تستخدم الروبوتات في الطب الإجراء عمليات جراحية معقدة، فالأطباء يقومون بالتحكم من خلال الكاميرات وتجري أذرع الروبوتات عمليات جراحية بدقة عالية، كما تُستخدم لتوزيع الأدوية على المرضى، وتعبئة الصيدلية أدوية من خلال برمجتها للتحرك من خلال المصاعد والوصول إلى أي طابق في المستشفى.
- التعليم: يستخدم مركز تعليم الطفولة المبكرة في مدينة سان دييغو في كاليفورنيا الروبوتات لتعمل كمساعد للمعلمين لتعليم الأطفال على النطق والغناء، كما يُساعد الأطفال في تحسين تفكيرهم والبدء بعمل أشياء منذ سن مبكرة
ما هو علم الروبوتات ؟
علم الروبوتات قطاع يشمل عدة تخصصات بما في ذلك العلوم والهندسة، وتهتم هذه التخصصات بدراسة تصميم وبناء وكيفية استخدام الروبوتات الميكانيكية، وبعد نقطة التقاء بين العلوم والهندسة وبين التكنولوجيا التي تعمل على إنتاج الروبوتات [۷] كما هو علم اصطناعي حديث يهتم بدراسة البرمجة وتقنيات الروبوتات تتقدم بسرعة التواكب رؤى العلم الحالية لإيجاد أسس فكرية أكثر أمانًا قادرة على تحقيق قدرات ونتائج أكثر موثوقية وأمانا يمكنها التعمق في المجتمع.
الحساسات
وهي عبارة عن اداة استشعار تعمل لكشف الحالة المحيطية الفيزيائية (حرارة ضغط - اشعاع ) حيث تقوم بتحويل الاشارات الى نبضات كهربائية يتم تفسيرها بواسطة جهاز مختص. ومن أنواع المستشعرات المستخدمة في
الروبوت هي:
1 - حساس اللمس
2 - حساس المسافة
3 - حساس الحركة
4 حساسات تحريضية
5 - حساسات ضوئية وصوتية
بالنسبة لحساس اللمس يقوم بتحسم ما إذا قام جسم بملامسة هذا الحساس في مقدمته يوجد كبسة ضغطها
سهل إذا لامسها أي جسم ترسل إشارة للروبوت أن هناك جسم لامسه أما حساس المسافة يستشعر وجود جسم أمامه وتستخدم كثيرا في روبوتات تفادي الاصطدام يعمل عن طريق إرسال موجة فوق صوتية وينتظر ارتدادها إليه ثم يحسب الزمن المستغرق حتى ارتدادها وسرعة هذه الأشعة هي نفسها سرعة الصوت 343م/ث وبذلك يحسب ( المسافة السرعة الزمن) ف يكون بعد الجسم عنه هو نصف هذه المسافة وحساس الحركة هو قطعة کپرو حرارية بكشف عن وجود الحركة من خلال استشعار تغيرات مستويات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام المحيطة به ويحولها لأشارة كهربائية يرسلها للروبوت وهو يستشعر وجود الحركة بزاوية 110 درجة والمسافة 5 متر وسطيا وبزمن 5 ثانية ويستخدم بكثير من أنواع الروبوت وأخيرا الحساسات تحريضية تتحسس فقط وجود أجسام معدنية قريبة منها وتعمل وفق التحريض الكهرطيمي حيث تحوي وشيعة من ملفين وناقل على مبدأ المحولة وعند اقتراب جسم معدني ينتقل الفيض من الوشيعة الأولى إلى الثانية عبر الناقل ثم يتولد فرق جهد في طرفي الوشيعة الثانية ويتم تضخيم الأشارة المتولدة عن فرق الجهد وإرسالها كما يوجد حساسات ضوئية وصوتية حساس اللون، وهذا الحساس يستخدم في أكثر من طريقة وله أكثر من حالة أيضا، فيمكنك استخدامه من أجل حساس اللون.
وهذا الحساس يستخدم في أكثر من طريقة وله أكثر من حالة أيضا، فيمكنك استخدامه من أجل التفرقة بين الألوان المختلفة، أو يمكنك استخدامه للتفريق بين اللون الاسود و الأبيض و هذا في حال كنت تريد من الروبوت السير على خط أسود او السير في مسار معين و هناك حالة اخيرة وهي برمجة الحساس لاكتشاف ان كان الوقت صباحا ام مساء من خلال شدة الضوء اما حساس الدوران، هذا الحساس يستخدم لقياس زاوية دوران الروبوت، و يستخدم من أجل سير الروبوت في خطوط و اتجاهات صحيحة دون وجود أي خطأ في الدوران او الاتجاه، و هدفه زيادة دقة حركة الروبوت.