تحقیق طراحی و ساخت ربات آتش نشان به وسیله سنسور دود، دما، مانع و


بسمه تعالی
پایان نامه دوره کارشناسی برق
گرایش الکترونیک

موضوع:
طراحی و ساخت ربات آتش نشان به وسیله سنسور دود، دما، مانع و ..
.
استاد راهنما:
آقای مهندس …

نام دانشجو:
محمد رنجبر

زمستان 1394

بسمه تعالی

پایان نامه دوره کارشناسی برق
گرایش الکترونیک

موضوع :
طراحی و ساخت ربات آتش نشان به وسیله سنسور دود، دما، مانع و…

استاد راهنما :
مهندس ….

نام دانشجو :
محمد رنجبر

زمستان1394

سپاسگزاری

با سپاس ازسه وجود مقدس:

آنان که ناتوان شدند تا ما به توانایی برسیم…

موهایشان سپید شد تا ماروسفید شویم…

و عاشقانه سوختند تا گرمابخش وجود ما و روشنگر راهمان باشند…

پدرانمان

مادرانمان

استادانمان

تقدیم به:

این پایان نامه را ضمن تشکر و سپاس بیکران و در کمال افتخار و امتنان تقدیم می نمایم به:
– محضر ارزشمند پدر و مادر عزیزم به خاطر همه ی تلاشهای محبت آمیز ی که در دوران مختلف زندگی ام انجام داده اند و بامهربانی چگونه زیستن را به من آموخته اند.
– به همسر مهربانم که در تمام طول تحصیل همراه و همگام من بوده است .
– به استادان فرزانه و فرهیخته ای که در راه کسب علم و معرفت مرا یاری نمودند .
– به آنان که در راه کسب دانش راهنمایم بودند .
– به آنان که نفس خیرشان و دعای روح پرورشان بدرقه ی راهم بود.
– الهی به من کمک کن تا بتوانم ادای دین کنم و به خواسته ی آنان جامه ی عمل بپوشانم .
– پروردگارا حسن عاقبت ، سلامت و سعادت را برای آنان مقدر نما .
– خدایا توفیق خدمتی سرشار از شور و نشاط و همراه و همسو با علم و دانش و پژوهش جهت رشد و شکوفایی ایران کهنسال عنایت بفرما.

چکیده:

رباتیک علمی است که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است . متاسفانه در کشور ما آن طور که شایسته است شناخته نشده است . وقتی حرف از ربات می شود همه به فکر یک چیزی می افتند که دست و پا داره و یک سری کار انجام می دهد، باید بگم که امروزه کار کردهای ربات فراتر از این چیزهاست. امروزه در دنیای نانو تکنولوژی مثل ساخت آی سی های بسیار کوچک که میلیونها المان الکترونیکی رو در خود جای دادن از ربات استفاده می شود. دنیای ربات تلفیقی از الکترونیک، مکانیک، نرم افزار، سخت افزار می باشد که روز به روز در حال گسترش و تکامل است. در واقع ربات یک دستگاه الکترومکانیکی است که برای انجام دادن وظایف گوناگون ساخته شده است. ربات یک ماشین هوشمند است که می تواند برای انجام دستورهای گوناگون برنامه ریزی گردد و یا یک سری کارهای ویژه انجام دهد. به ویژه آن دسته از کارها که فراتر از توانایی های طبیعی و سرشتی انسانها باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن کارهایی چون احساس کردن، دریافت نمودن و جابه جایی اشیا یا کارهای تکراری مانند جوشکاری ساخته میشوند. علم رباتیک در مدت زمان کوتاه عمر خود به کاربردها و پیشرفتهای فراوانی دست پیدا کرده است و پیش بینی میشود تا چند سال آینده این علم تبدیل به پنج صنعت برتر جهان شود.علم رباتیک در زمینه های مختلف جای خود را پیدا کرده است و امروزه میتوان استفاده از آنها را در بیمارستانها به عنوان دستیار جراح، در صنعت برای بالا بردن دقت و کیفیت و سرعت، رباتهای امدادگر و نظامی و آتش نشان و…اشاره کرد.

فهرست مطالب

مقدمه——————————————————-12
فصل اول _ تاریخچه ربات —————————————–13
فصل دوم _ تاریخچه تحولات حوزه رباتیک——————————14
فصل سوم _ تعریف ربات و رباتیک————————————19
فصل چهارم _ مزایای ربات و رباتیک———————————–22
فصل پنجم _ صنعت و رباتیک—————————————23
فصل ششم _ مثالهایی از ربات—————————————25
6-1- ربات مسیر یاب——————————————–26
6-2- ربات جراح———————————————–26
6-3- رباتهای جنگجو——————————————–26
6-4- رباتهای توپی شکل——————————————26
6-5- میکرو ربات———————————————–27
6-6- ربات فوتبالیست——————————————–27
6-7- ربات انسان نما———————————————27
6-8- ربات فضانورد———————————————-27
6-9- ربات امدادگر———————————————–28
6-10- ربات همسر———————————————–28
6-11- ربات زیر آبی———————————————-28
6-12- ربات خدمات شهری—————————————–29
6-13- نانو رباتهای زیستی—————————————–31
فصل هفتم _ رباتیک و کشورهای صنعتی——————————–37
فصل هشتم _ وضعیت رباتیک در ایران———————————38
8-1- رباتهای متفکر نسل آینده رباتها———————————40
8-2- استفاده از رباتهای هوشمند در مانیتورینگ،کنترل و تعمیرات خطوط لوله گاز—42
8-3- آینده علم رباتیک——————————————43
فصل نهم _ قسمتهای تشکیل دهنده یک ربات—————————43
9-1- قسمت و یا قطعات مکانیکی———————————–44
9-1-1- شاسی———————————————–44
9-1-1-1-شاسی پلکسی—————————————-46
9-1-1-2- شاسی MDF—————————————–46
9-1-1-3 شاسی صفحه آلمینیومی———————————-47
9-1-2- چرخها———————————————–48
9-1-2-1- چرخ ساده——————————————48
9-1-2-2- چرخ تفلونی رینگی———————————-48
9-1-2-3- چرخ امنی چند جهته———————————49
9-1-2-4- چرخ هرزگرد————————————–49
9-1-3- چرخ دنده——————————————50
9-1-3-1- تعریف چرخ دنده———————————–50
9-1-3-2- کاربرد چرخ دنده در رباتیک—————————-51
9-1-4- موتور گیربکس—————————————51
9-2- قسمت و یا قطعات الکترونیکی——————————-52
9-2-1- فیبر مدار چاپی—————————————52
9-2-2- قطعات الکترونیکی شامل مقاومت، خازن، آی سی و …————-52
9-2-2-1- فیوز——————————————–53
9-2-2-2- مقاومت الکتریکی———————————–53
9-2-2-3- خازن——————————————-53
9-2-2-4- سلف——————————————-53
9-2-2-5- دیود——————————————-53
9-2-2-6- ترانزیستور————————————–54
9-2-3- انواع سنسورها ————————————-54
9-2-3-1- سنسورهای تماسی contact————————–54
9-2-3-2- سنسورهای همجواری proximity ———————-54
9-2-3-3- حسگرهای دوربرد———————————55
9-2-3-4- حسگر مادون قرمز———————————55
9-2-3-5- فتوسل—————————————–55
9-2-4- موتور الکتریکی————————————-56
فصل دهم- مختصری درباره نحوه پیدا کردن آتش توسط یک ربات———56
10-1- استفاده از سنسور مادون قرمز برای پیدا کردن آتش————-57
فصل یازدهم- قطعات تشکیل دهنده ربات آتش نشان خودم————–59
11-1- میکروکنترلر—————————————-59
11-1-1- تعریف میکروکنترلر———————————59
11-1-2- بخشهای مختلف میکروکنترلر————————–59
11-1-3- خانواده های میکروکنترلر—————————–60
11-1-4- یک میکروکنترلر چگونه برنامه ریزی میشود—————–60
11-1-5- با میکرو کنترلر چه کارهایی می توان انجام داد—————-60
11-1-6- امکانات میکروکنترلرها——————————-60
11-1-7- شروع کار با میکروکنترلر——————————60
11-1-8- مقایسه خانواده های مختلف میکرو وکنترلرها—————-61
11-1-9- مزایای میکرو کنترلر نسبت به مدار های منطقی—————61
11-1-10- خانواده های محصولات AVR——————————–64
11-2- آی سی رگولاتور یا تثبیت کننده ولتاژ—————————–69
فصل دوازدهم- نقشه ربات خودم و شرح کار ربات و شرح کار قطعات تشکیل دهنده آن-70
12-1- نقشه ربات———————————————–70
12-2- شرح کار ربات———————————————72
12-3- شرح کار قطعات تشکیل دهنده ربات—————————–72
12-4- نقشه PCB ربات——————————————-75
12-5- برنامه میکروکنترلر—————————————–76

مقدمه :

رباتیک علمی است که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است . متاسفانه در کشور ما آن طور که شایسته است شناخته نشده است . وقتی حرف از ربات می شود همه به فکر یک چیزی می افتند که دست و پا داره و یک سری کار انجام می دهد، باید بگم که امروزه کار کردهای ربات فراتر از این چیزهاست. امروزه در دنیای نانو تکنولوژی مثل ساخت آی سی های بسیار کوچک که میلیونها المان الکترونیکی رو در خود جای دادن از ربات استفاده می شود. دنیای ربات تلفیقی از الکترونیک، مکانیک، نرم افزار، سخت افزار می باشد که روز به روز در حال گسترش و تکامل است. در واقع ربات یک دستگاه الکترومکانیکی است که برای انجام دادن وظایف گوناگون ساخته شده است. ربات یک ماشین هوشمند است که می تواند برای انجام دستورهای گوناگون برنامه ریزی گردد و یا یک سری کارهای ویژه انجام دهد. به ویژه آن دسته از کارها که فراتر از توانایی های طبیعی و سرشتی انسانها باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن کارهایی چون احساس کردن، دریافت نمودن و جابه جایی اشیا یا کارهای تکراری مانند جوشکاری ساخته میشوند. علم رباتیک در مدت زمان کوتاه عمر خود به کاربردها و پیشرفتهای فراوانی دست پیدا کرده است و پیش بینی میشود تا چند سال آینده این علم تبدیل به پنج صنعت برتر جهان شود.علم رباتیک در زمینه های مختلف جای خود را پیدا کرده است و امروزه میتوان استفاده از آنها را در بیمارستانها به عنوان دستیار جراح، در صنعت برای بالا بردن دقت و کیفیت و سرعت، رباتهای امدادگر و نظامی و آتش نشان و…اشاره کرد.

تاریخچه ربات :

در گذشته کشورهای استعمارگر برای افزایش سرمایه وپیشرفت خود به کشور های ضعیف حمله می کردند و با تصرف کشور قربانی ، مردم آنجا را به عنوان برده به خدمت می گرفتند و از آنها به عنوان نیروی کار رایگان بهره می بردند و آنها را در مزارع، کارخانه ها ،آشپزخانه ها و… به کار می گرفتند . اما این برده ها چند عیب بزرگ داشتند . مهمترین عیب آن اسارت یک انسان و ظلم به او بود و دیگر عیب آن خستگی برده ها بود . برده ها نمی توانستند ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند . باید به آن ها وقت استراحت می دادند . دیگر عیب آن ها این بود که ارباب باید آن ها را مداوم کنترل می کرد . در آن زمان آرزوی اربابان این بود که برده ای غیر انسانی داشته باشند که بتواند ۲۴ ساعته کارکند و دچار خستگی نشود و نیاز به کنترل مداوم نداشته باشد . با توجه به علم آن زمان این رویایی بیش نبود و فقط در تئاتر به نمایش در می آمد و به این برده های آسمانی (( ربات )) می گفتند .
با پیشرفت علوم در طی گذشت زمان و انقلاب صنعتی اروپا ، نیاز به برده هایی بیشتر با سرعت بالاتر، دقت بیشتر و خستگی کمتر بیشتر احساس می شد . بنابراین دانشمندان به فکرساخت ماشین های خود کار افتادند . (تا آن زمان علم در زمینه ی برق و مکانیک مقداری پیشرفت کرده بود . ) از آن به بعد در قسمت هایی از کارخانه ها از ماشین های الکترومکانیکی استفاده می شد . بدین شکل مکانیزاسیون صنعتی آغاز شد . عیب بزرگ این دستگاه ها تک منظوره بودن و عدم انعطاف پذیری آن ها بود . یعنی با تغییر قسمتی از کارخانه یا محصول تولیدی می بایست کل دستگاهها دوباره طراحی می شدند . با پیشرفت هر چه بیشتر علم ، کامپیوتر ها اختراع شدند و گسترش یافتند . تا حدی که در خانه ها نیز یافت می شد . سپس صنعت گران به فکر ترکیب ماشین ها ی الکترومکانیکی با کامپیوتر ها افتادند تا بتوان آن ها را برنامه نویسی کرد [ یکی از ویژگی های کامپیوتر قابل برنامه نویسی بودن آن است ] و با یک دستگاه بتوان چندین کار را انجام داد (مثلا دستگاهی که یک نوع ماشین را رنگ می زند بتواند با عوض شدن مدل و طرح آن ، آن ها را نیز رنگ بزند ) . بدین صورت ربات ها ساخته شدند.

تاریخچه تحولات حوزه رباتیک :

1920: نمایش نامه نویس چک اسلواکی Karl capek، کلمه ربات را در نمایش" ربات های جهانی روسیه" استفاده کرد این جمله از کلمه چکی " ROBOTA" به معنی" کوشش ملال آور " آمده است.

1938: نخستین الگوی قابل برنامه ریزی که یک دستگاه سم پاشی بود، توسط دو آمریکایی به نام های Willard pollard و Harold Roselund برای شرکت devilbiss طراحی شد.

1942: ایزاک آسیموفRunaround را منتشر کرد و در آن قوانین سه گانه رباتیک را تعریف کرد.

1946: ظهور کامپیوتر: George Devol، با استفاده از ضبط مغناطیسی، یک دستگاه playback همه منظوره، برای کنترل ماشین به ثبت رساند. John Mauchly اولین کامپیوتر الکترونیکی (ENIAC) را در دانشگاه پنسیلوانیا ساخت. در MIT، اولین کامپیوتر دیجیتالی همه منظوره (Whirl wind) اولین مسئله خود را حل کرد.

1951: در فرانسه Reymond Goertz اولین بازوی مفصلی کنترل از راه دور را برای انجام ماموریت هسته ای طراحی کرد. طراحی آن مبتنی بر کلیه روابط متقابل مکانیکی بین بازوی اصلی و فرعی با استفاده از روش متداول تسمه و قرقره بود که نمونه هایی برگرفته از این طرح هنوز هم در مواردی که نیاز به لمس نمونه های کوچک هسته ای است، دیده می شود.

1954: George Devol اولین ربات قابل برنامه ریزی را طراحی و عبارت جهانی اتوماسیون را ابداع کرد. این امر زمینه ای برای نام گذاری این شرکت به Unimation در آینده شد.

1959: Marvin Minsky و John McCarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی را در MIT بنا نهادند.

1960: Unimation توسط شرکت Coudoc خریداری شد و توسعه سیستم ربات های آن آغاز گردید. کارخانجات ساخت تراشه مانند AMF پس از آن شناخته شدند و اولین ربات استوانه ای شکل به نام Versatran که توسط Harry Johnson&Veljkomilen kovic طراحی شده بود، فروش رفت.

1962: جنرال موتورز اولین ربات صنعتی را از Unimation خریداری کرد و آن را در خط تولید خود قرار داد.
1963: John Mccarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی دیگری در دانشگاه استنفورد بنا کرد.

1964: آزمایشگاه های تحقیقاتی هوش مصنوعی در M.I.T ،موسسات تحقیقاتی استنفورد (S.R.I)، دانشگاه استنفورد و دانشگاه ادین برگ گشایش یافت.

1964: رباتیک C&D پایه گذاری شد.

1965: دانشگاه Carnegie Mellon موسسه رباتیک خود را تاسیس کرد.

1965: حرکت یکنواخت ( Homogeneous Trans formation) در شناخت نحوه حرکات ربات به کار رفت. این روش امروزه به عنوان نظریه اسامی رباتیک وجود دارد.

1965: ژاپن ربات Verstran ( نخستین رباتی که به ژاپن وارد شد) را از AMF خریداری کرد.

1968: کاوازاکی مجوز طراحی ربات های هیدرولیک را از Unimation گرفت و تولید آن را در ژاپن آغاز کرد.

1968: SRI،Shakey (یک ربات سیار با قابلیت بینایی و کنترل با یک کامپیوتر به اندازه یک اتاق) را ساخت.

1970: پروفسور victor sheinman از دانشگاه استنفورد بازوی استاندارد را طراحی کرد. ساختار ترکیب حرکتی او هنوز هم به بازوی استاندارد معروف است.

1973: Cincinnate Milacron اولین مینی کامپیوتر قابل استفاده تجاری که با رباتهای صنعتی کنترل می شد(T3) را عرضه کرد. ( طراحی توسطRichard Hohn )

1974: پروفسور Victor Scheinman، سازنده بازوی استاندارد، Inc Vicarm را جهت فروش یک نسخه برای کاربردهای صنعتی ساخت. بازوی جدید با یک مینی کامپیوتر کنترل می شد.

1977: یک شرکت ربات اروپایی (ASEA)، دو اندازه از ربات های قدرتمند الکتریکی صنعتی را عرضه کرد که هر دو ربات از یک کنترلر میکرو کامپیوتر برای برنامه ریزی عملکرد خود استفاده می کردند.

1976: Vicarm Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد. یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicarm به کار رفت.

1977: Inc, Unimation vicarm را فروخت.

1978: unimation با استفاده از تکنولوژی Vicarm ( puma) ماشین قابل برنامه ریزی برای مونتاژ( puma) را توسعه داد . امروزه همچنان می توان puma را در بسیاری از آزمایشگاه های تحقیقاتی یافت.

1978: ماشین خودکار Brooks تولید شد.

1978: IBM و SANKYO ربات با بازوی انتخاب کننده، جمع کننده و مفصلی (SCARA) که در دانشگاه Yamanashi ژاپن برنامه ریزی و تولید شده بود، را فروختند.

1980: Cognex تولید شد.

1981: گروه ربات های CRS عرضه شد.

1982: Fanuc از ژاپن و جنرال موتورز درGM Fanuc برای فروش ربات در شمال آمریکا قرار داد بستند.

1983: تکنولوژی Adept عرضه شد.

1984: Joseph Engelberger ایجاد تغییرات در رباتیک را آغاز کرد و پس از آن نام ربات های کمکی (Helpmate) به ربات های خدماتی توسعه یافته (developed service Robots) تغییر یافت.

1986: با خاتمه یافتن مجوز ساخت Unimation، کاوازاکی خط تولید ربات های الکتریکی خود را توسعه داد.

1988: گروه Staubli، Unimation را از Westing house خرید.

1989: تکنولوژی Sensable عرضه شد.

1994: یک ربات متحرک شش پا از موسسه رباتیک CMUیک آتشفشان در آلاسکا را برای نمونه برداری از گازهای آتشفشانی کاوش کرد.
1997: ربات راهیاب مریخ ناسا از زمانی که ربات وارد مریخ شد تصاویری از جهان را ضبط و ربات سیار Sojourner تصاویری از سفرهایش به سیاره های دور را ارسال کرد.

1998: Honda نمونه ای از p3 (هشتمین نمونه در پروژه طراحی شبیه انسان ) که در 1986 آغاز شده بود را عرضه کرد.
2000: Honda نمونه آسیمو نسل بعدی از سری ربات های شبیه انسان را عرضه کرد.

2000: Sony از ربات شبیه انسان خود که لقب SDR ( Sony Dream Robots) را گرفت، پرده برداری کرد.

2001: Sony دومین نسل از ربات های سگ Aibo را عرضه کرد.

2001: سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی(SSRMS ) توسط موسسه رباتیک MD در کانادا ساخته و با موفقیت به مدار پرتاب شد و عملیات تکمیل ایستگاه فضایی بین المللی را آغاز کرد.

تعریف ربات و رباتیک :

همیشه بین صاحب نظران رباتیک و فعالان رباتیک در دانشگاه ها بحث در مورد تعریف ربات وجود داشته است، گاهی اوقات بر اساس تولید ربات در شرکتی، تعریفی صنعتی و بر اساس تولید آن شرکت از ربات ارائه می شود و در مواردی نسبت به تکنولوژی ربات توصیف شده است.
با این همه در زمان کنونی فناوری ساخت ربات در حدی است که با تکیه بر تکنولوژی جدید و پیشرفته کنونی و با کمی آینده نگری می توان تعریف عینی و دست یافتنی از ربات کرد.در این جا چند تعریف معتبر ذکر میکنیم :
1 : یک دستگاه یا وسیله خود کاری 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.
2 : یک ربات هوشمند ،ماشین خودکار چند منظوره ای است که طیف وسیعی از وظایف متفاوت را، تحت شرایطی که حتی ممکن است به آن شناخت کافی نداشته باشد ،همانند انسان آن را انجام دهد.
موسسه صنعتی آمریکا RAI یا Robotic Industrial Association که شرکتی با سابقه در صنعت رباتیک می باشد و در تولید بازوهای ربات های صنعتی یا (Manipulators) است، این گونه ربات را تعریف می کند:
یک ربات، یک جابجا کننده چند وظیفه ای برنامه پذیر است که برای حرکت دادن مواد ، قطعات ،ابزار ها یا وسایل خاص ،با استفاده از حرکات برنامه ریزی شده قابل تغییر برای تحقق فرامین مختلف ،طراحی شده است. ربات در معنای عام تر و کلی تر یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است.
کلمه ربات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (ربات های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات مینامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به طور طبیعی توسط انسان انجام میشود را انجام دهد، استفاده میشود.
ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.
رباتها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند.بسته به نوع برنامه ای که شما به آنها میدهید.کارها و حرکات مختلفی را انجام میدهند. رشته دانشگاهی نیز تحت عنوان رباتیک وجود دارد.که به مسایلی از قبیل حسگرها، مدارات، بازخوردها، پردازش اطلاعات و بسط و توسعه رباتها میپردازد.رباتها انواع مختلفی دارند از قبیل رباتهای شمشیر باز، دنبال کننده خط،کشتی گیر، فوتبالیست،و رباتهای خیلی ریز تحت عنوان ریز-رباتها، رباتهای پرنده و غیره نیز وجود دارند. رباتها برای انجام کارهای سخت و دشواری که بعضی مواقع انسان ها از انجام آنها عاجز یا انجام آنها برای انسان خطرناک هستند، مثل رباتهای که در نیروگاه های هسته ای وجود دارند استفاده می شوند.
کاری که رباتها انجام می دهند.، توسط ریزپردازشگرها و ریزکنترل گرها کنترل می شود.با تسلط در برنامه نویسی این دو می توانید دقیقا همان کاری را که انتظار دارید ربات انجام دهد.
با توجه به توضیحاتی که داده شد :
ربات ماشینی هوشمند ، قابل برنامه نویسی و انعطاف پذیر است که برای بدست آوردن اطلاعاتی از محیط خود دارای حسگرهایی است .
رباتیک علم طراحی ، ساخت ، نگهداری و تعمیر ربات ها است همچنین رباتیک دانش و فناوری وابسته به ابزارهای مکانیکی کنترل شونده به وسیله رایانه است. هدف رباتیک اتصال هوش از ادراک به رفتار می باشد. رباتیک در اکثر مواقع در حوزه مهندسی برق، مهندسی مکانیک و مهندسی رایانه کاربرد دارد.
رباتیک علم به کارگیری ربات هاست و تاثیر آن را در محصولاتی که هر روزه استفاده میکنیم، میبینیم.
مهندسی رباتیک علم هوشمند کردن و الکترونیکی کردن ماشین ها ی مکانیکی است ( در جهت مصارف صنعتی ) [مهندسی رباتیک = مهندسی برق + مهندسی مکانیک].

مزایای ربات و رباتیک :
مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات می تواند کارهایی که ما انسان ها میخواهیم انجام دهیم را ارزان تر انجام دهد. علاوه بر این ربات ها میتوانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تاسیسات انرژی هسته ای یا کاوش یک آتش فشان را انجام دهند. ربات ها میتوانند کارها را دقیقتر از انسان ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت بخشند. ربات ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.
همچنین میتوان به مزایای دیگر ربات از جمله : افزایش بهره ، افزایش تولید ، بهبود کیفیت کار ، افزایش دقت ، جلوگیری از اتلاف نیروی انسانی ، افزایش سرعت ، کاهش هزینه ، کاهش ضایعات ، چند منظوره بودن ، هوشمند بودن ، عدم خستگی اشاره کرد.
علاوه بر این میتوان مزایای زیر را بر شمرد:
1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
2- رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
3- رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.
4- دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
5- رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.
ربات ها معمولاً در مواردی استفاده می شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط پرخطر فعالیت کنند.
ربات میتواند کارهایی را که انسان انجام می دهد، ارزان تر انجام دهد. علاوه بر این، ربات ها می توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تاسیسات انرژی هسته ای و یا کنترل کابل های فشار قوی را انجام دهند. ربات ها می توانند کارها را دقیق تر از انسان انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت بخشند. همچنین ربات ها در امور تکراری و خسته کننده همانند ساخت صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی سودمند هستند.
همه ارزیابی ها بر این نکته تاکید دارد که ربات ها نقش فزاینده ای در جوامع مدرن ایفا خواهند کرد. آنها به انجام کارهای خطرناک، تکراری، پرهزینه و دقیق ادامه می دهند تا انسان ها را از انجام آنها بازدارند.

صنعت و رباتیک :
رباتها اولین بار در سال 1954 در صنعت به کارگرفته شدند که یک بازوی ربات یا Manipulator نام داشت که تنها 3 درجه آزادی بود.رباتهای صنعتی امروزی اکثراً همان بازوی رباتیکی هستند ولی با 6 درجه آزادی و خیلی پیشرفته تر نبست به گذشته کار میکنند رباتها در صنعت به شیوه ها و روشها و مدلهای مختلفی به کارگرفته میشوند.
امروزه، ۹۰ درصد رباتها، ربات هاى صنعتى هستند، یعنى ربات هایى که در کارخانه ها، آزمایشگاه ها، انبارها، نیروگاه ها، بیمارستان ها، و بخش هاى مشابه به کارگرفته مى شوند. در سال هاى قبل، بیشتر رباتهاى صنعتى در کارخانه هاى خودروسازى به کارگرفته مى شدند، ولى امروزه تنها حدود نیمى از رباتهاى موجود در دنیا در کارخانه هاى خودروسازى به کار گرفته مى شوند. مصارف رباتها در همه ابعاد زندگى انسان به سرعت در حال گسترش است تا کارهاى سخت و خطرناک را به جاى انسان انجام دهند. براى مثال امروزه براى بررسى وضعیت داخلى راکتورها از ربات استفاده مى شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.
برخلاف تصور افسانه ای عمومی از رباتها به عنوان ماشینهای سیار انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاههای رباتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابلیت انعطاف، ولی محدودی را انجام می دهند چنین دستگاهی حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردها وعمل مورد نظر، می باشد. بعضی از رباتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می دهند. که سایر سیستم های پیچیده تر که بطور همزمان چند کار انجام می دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند. حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، به طوریکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربات دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد.، که عیوب کالاهای ساخته شده را تشخیص دهد. بعضی از رباتهای مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونیکی، پس از مکان یابی دیداری علامتهای تثبیت مکان بر روی برد، می توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند. ساده ترین شکل رباتهای سیار، برای رساندن نامه در ساختمانهای اداری یا جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسیر یک کابل قرار گرفته در زیر خاک یا یک مسیر رنگ شده را میتوان نام برد. رباتهای بسیار پیچیده تر در محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می شوند.
رباتهاى صنعتى زیادى ساخته شد ه اند و انجمن صنایع رباتیک این تعریف را براى ربات صنعتى ارائه کرد:
ربات صنعتى یک وسیله چند کاره و با قابلیت برنامه ریزى چند باره است که براى جابه جایى قطعات، مواد، ابزارها و…برنامه ریزى شده است.
در سال ۱۹۶۲ م شرکت خودروسازى جنرال موتورز نخستین ربات Unimate را در خط مونتاژ خود به کار گرفت.
امروزه کمتر کارخانه ای را می توان یافت که در آن از ربات استفاده نشود . بازو های رباتیکی که بدون استراحت قطعات و محصولات را از نقطه ای به نقطه ی دیگر جا به جا می کنند . ربات های جوشکار، ربات های رنگرز، ربات های بسته بند، ربات های تراشکار، ربات های چاپگر، ربات های کنترل کیفیت، ربات ها سوراخکار، ربات های کنترل دما ، ربات های هشدار دهنده ی نشت گاز، ربات های غربال سانتریفوژ های خودکار و … همگی نمونه هایی از ربات ها در کارخانه ها هستند .
کارخانه ها برای افزایش سرعت و کیفیت و دقت و هزینه ی پایین تر به سمت رباتیکی کردن تمامی قسمت های کارخانه پیش می روند و در بعضی از قسمت ها که برای انسان خطرناک است مانند جوشکاری و رنگ پاشی و سموم شیمیایی و …. ناچار به استفاده از ربات می شوند.
امروزه استفاده از رباتها واتوماسیون غیر قابل انکار و معرفی شده برای تمام صنایع و کارخانه ها میباشد به طوری که کارخانه ها روز به روز به این سمت روی می آورند دلیلش هم مشخص است زیرا بازده ای بهتر و سرعت، دقت ، کم هزینه بودن دیگر خصوصیات مورد انتظار را به ارمغان می آورد.

مثالهایی از ربات :
کلمه ربات مانند کلمه ی ماشین ، یک کلمه ی کلی است و به چند مورد خاص خلاصه نمی شود . به عنوان نمونه چند مورد را ذکر می نماییم :
بازو های ربات های صنعتی ، ربات کنترل چاه های نفت ، یخچال های خانگی ، آسانسور ها ، اسباب بازی کودکان ، هواپیما های بدون سرنشین ، سیستم های دفاع ضد موشکی ، پرینتر ها ، دستگاههای تراش خودکار ، نوشابه پرکن ها و …
این ها فقط نمونه هایی از بی نهایت انواع ربات بود . ربات ها آنقدر گسترده اند که امروزه نمی توان بدون آن ها زندگی کرد . ولی در مهندسی منظور از ربات ، ربات های صنعتی می باشد .
در قسمت مونتاژ یک کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و …می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.
و یا ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.
6-1: ربات مسیریاب: دنبال یک خط سیاه در زمین سفید حرکت می کند.
6-2: 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.
6-3: رباتهای جنگجو : از این رباتها بیشتر در مسابقات استفاده میشود. کنترل اینگونه رباتها بسیار ساده بوده و توسط اهرم فرمان صورت میگیرد. در مسابقات رباتهای جنگجو،دو یا چندین ربات در یک مسیر بسته قرار میگیرند و هر کدام با تجهیزات مکانیکی خود مثل اره و چکش و …مشغول تخریب دیگر رباتها میشوند. رباتی را که در نهایت بتواند تمام رباتهای دیگر را از بین ببرد به عنوان بهترین ربات شناخته میشود. مسابقات این رباتها بسیار جذاب بوده و نظر تماشاگران زیادی را به خود جلب میکند. در مسابقات رباتهای جنگجو، اندازه و وزن رباتها در رتبه بندی اینکه هر ربات در کدام کلاس مسابقات میتواند شرکت کند تعیین کننده است.

6-4: رباتهای توپی شکل: این رباتها شبیه به یک توپ میباشند و سیستم حرکتی و سیستم الکترونیکی آنها در داخل بدنه توپی شکل آنها قرار دارد. برای درک بهتر ساختار این ربات،توپ گردی را تصور نمایید که بنا به درخواست شما میتواند در هر جهت بغلطد و در راستای مورد نیاز شما حرکت کند. این گونه رباتها بیشتر کاربرد تحقیقاتی دارند. پیچیده ترین قسمت این ربات بخش مکانیکی آن میباشد که بایستی توانایی به حرکت انداختن این کره را به هر جهت داشته باشد.سرعت کم و عدم توانایی حرکتی بر روی سطح شیب دار را می توان از معایب این گونه رباتها نام برد. این ایده مرکز بعضی از مطالعات فضایی بوده و محققان بسیاری نیز بر روی آن تحقیق کرده اند اما اطلاعات مربوط به آن کمتر منتشر شده است.
6-5: میکرو رباتها : این رباتها دارای ابعاد کوچکی هستند و دارای کاربردهای مختلفی میباشند. طراحی و ساخت این رباتها بسیار مشکل میباشد، معمولا این رباتها به صورت چرخ دار بوده و برای حرکت از الکتروموتورهای بسیار کوچک که معمولا شبیه موتورهای ساعت های مچی کوچک میباشد استفاده میکنند. در حال حاضر این رباتها بیشتر کاربرد تحقیقاتی و بعضا پزشکی دارند و کارهای تحقیقاتی برای گسترش کاربرد آنها ادامه دارد.
6-6: ربات فوتبالیست : رباتهای هوشمندی هستند که میتوانند از طریق برنامه هوشمندی که به آنها داده میشوند،به طور خودکار در زمین مسابقه ،فوتبال بازی کند. به عبارت دیگر،این رباتها از راه دور کنترل نمیشوند و خود رباتها هستند که بدون دخالت انسانها با یکدیگر فوتبال بازی میکنند.
6-7: ربات انسان نما به چه رباتی گفته میشود؟
ربات هیومنوید 2 یا انسان نما همانطور که از اسمش پیداست به ربات خودکاری گفته میشود که ظاهری شبیه انسان داشته باشد. یعنی دارای سر،دو بازو و دو پا باشد. البته ممکن است بعضی از آنها دارای صورت،چشم و دهان،انگشتان و سایر اعضای شبیه انسان نیز باشند. این ربات دارای سنسورها و الگوریتم های پیچیده ای است که باعث میشود ربات بتواند غیر از تقلید ظاهری از انسان،توانایی های مثل دیدن،شنیدن،یادگیری از محیط و همچنین دیگر توانایی های ذهنی انسان را نیز تقلید کند.
6-8: ربات فضانورد :
تمام مریخ نوردها،فضاپیماها و مدار گردهایی که تاکنون به اقصی نقاط منظومه شمسی فرستاده شده اند در واقع مدلهای مختلفی از همین رباتها هستند که در طول زمان پیشرفت کرده و کامل شده اند.این موجودات مصنوعی به مناطقی قدم گذاشته اند که به نظر نمیرسد با توجه به فناوری هایی که در اختیار انسان امروز قرار دارد موجود زنده ای بتواند به آنجا برسد. فضاپیماهای وویجر که در مرزهای منظومه شمسی به سر میبرند نمونه ای بی نظیر از این رباتها هستند. برای اینکه عظمت این فاصله را درک کنید خوب است بدانید که فاصله متوسط پلوتو(یکی از دورترین اجرام منظومه شمسی) تا خورشید در حدود 39 برابر فاصله زمین تا خورشید است.
6-9: رباتهای امدادگر :
رباتهای امدادگر میتوانند اطلاعات بسیار حساس و پر اهمیت را برای مراکز کنترل امداد،پس از بروز حادثه ای سهمگین تامین نمایند. به کمک این رباتها ضرورتی وجود ندارد که برای مساعد شدن شرایط انتظار بکشید تا پس از آن دریابید که کدام نواحی آسیب دیده اند، کجا بیشترین صدمه را متحمل شده و کدام راهها هنوز برای دسترسی به محل حادثه دیده قابل استفاده اند.

رباتها در پروژه های JPL شرکت فضایی NASA نقش مهمی دارند از جمله آنها Sprite و Sojourner می باشد.این نیز استفاده دیگری از رباتیک میباشد .
6-10: ربات همسر نمونه ی دیگر از رباتهاست ، این ربات که در کشور هلند ساخته میشود تا بحال طرف داران زیادی پیدا کرده ،ولی بدلیل قیمت بالای آن هنوز مورد استفاده عام قرار نگرفته است. کارشناسان رباتیک هلندی پیش بینی کردن تا ده سال آینده ربات همسر ارزان قیمت وارد بازار شود . با این حال از سوی دیگر "رونالد آرکین" کارشناس ربات در این باره گفت: پیش بینی می کنم حداقل تا سال 2050 به مردم اجازه ازدواج با ربات به صورت قانونی داده نشود.
مطالعات اخیر نشان می دهد، به زودی نقش آفرینی ربات ها در ارتش آمریکا به حدی افزایش خواهد یافت که این ماشین های هوشمند را قادر می سازد تمام وظایف یک سرباز نظامی را به خوبی به انجام برسانند.
به گزارش روز سه شنبه بخش انگلیسی گروه بین الملل باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران "ایسکانیوز" و به نقل از خبرگزاری رسمی چین شینهوا، پیش بینی ها از جایگزینی بیش از 30 درصدی نیروهای انسانی ارتش آمریکا با ربات ها تا سال 2020 حکایت دارد.
6-11: ربات زیر آبی ،یک وسیلهٔ نقلیهٔ پویش گرِ قابل کنترل از راه دور (ROV) زیردریایی، "ربات زیرآبی است که به اپراتور این امکان را می دهد که این وسیله را در اعماق آب کنترل و هدایت کند و از طریق اعمال فرامین عملیات مورد نظر را از طریق تجهیزاتِ ربات، انجام دهد"
6-12: یک ربات خدمات شهری ارائه دهنده یک یا چند سرویس خودکار یا نیمه خودکار مفید برای شهروندان یا تاسیسات و سامانه های شهری است. ربات های خدمتکار، نگهبان، پرستار، فروشنده، مددکار معلولین و چراغ های هوشمند راهنما نمونه هایی از ربات های خدمات شهروندی و رباتهای شستشوگر، شیشه پاک کن، چمن زن، زباله جمع کن، سوخت رسان و باربر، نمونه ای از ربات های دسته دوم به شمار می روند.
یکی از عرصه هایی که امروز در بهره گیری از اتوماسیون و ربات ها پیشرفت فراوانی کرده است، حوزه خدمات شهری است.
در شهرهای پیشرفته جهان، می توان نمونه های فراوان موفقی از به کارگیری اتوماسیون و ربات در ارائه خدمات شهری را دید.
تسهیل در عبور و مرور و کنترل ترافیک، فروش کارت های اعتباری و بلیت و عبور و مرور و غیره در ایستگاه های اتوبوس و مترو، ارائه اطلاعات در معابر، خیابان ها، پارکها و موزه ها، نظافت خیابان ها، مراکز و معابر، آبیاری فضای سبز شهری و… تنها نمونه های کوچکی از به کارگیری تکنولوژی های مدرن اتوماسیون و رباتیک در ارائه خدمات به شهروندان است.
از دیگر زمینه هایی که امروزه دولت ها به صورت فعال و با صرف هزینه های فراوان به سرمایه گذاری در آن روی آورده اند، به کارگیری ربات های امداد و نجات در مهار بحرا ن های شهری است.
در حال حاضر، سیستم های امداد و نجات رباتیک که اغلب به صورت مجتمع و با عنوان سیستم های مدیریت بحران DMS شناخته می شوند، در برخی از شهرهای پیشرفته راه اندازی شده و در حال بهره برداری است. از آنجا که طراحی این گونه سیستمها، دقیقاً مطابق با شرایط بومی و مختصات هدف مورد نظر صورت می گیرد، تنها راه تولید چنین سیستمهایی برای تهران و سایر کلان شهرها، هدایت محققان بومی به سمت این هدف مشخص است تا با بهره گیری و مجتمع سازی نتایج آنها بتوان به راههای بومی در این زمینه دست یافت.
رباتهای امدادگر، یکی از راهکارهایی که برای نجات مصدومین زلزله استفاده می شود، به کاربستن رباتیک و علوم کامپیوتر در عملیات امداد و نجات است. از طریق این فناوری ها می توان به مصدومین گرفتار در زیر آوار دسترسی پیدا کرده و جان آن ها را نجات داد.
این رباتها به گونه ای طراحی شده است که بتوان مسیر خود را در شکاف های باریک و از میان آوار به جا مانده از ساختمان بیابد و در لا به لای آن ها به جستجوی مصدومین حادثه بپردازد. پیکره این رباتها به یک دوربین و یک میکروفون برای دریافت داده هایی از میان ویرانی ها مجهز شده است. به علاوه یک حسگر حرارتی نیز به تجهیزات این ربات ها افزوده شده، تا بتواند حرارت بدن مصدوم را دریافته و موقعیت او را بیابد. این حسگر، این امکان را نیز فراهم می سازد که حتی اگر در زیر آوار منبع نوری نیز وجود نداشت و مصدومین در تاریکی گرفتار شده بودند، باز هم فرصت یافته شدن آن ها وجود داشته باشد. طراحی منعطف این رباتها برخی توانمندی های مختص محیط های دچار سانحه را به آن افزوده است، اگر در شرایطی این رباتها با مانعی در زیر آوار برخورد کند و به سبب این برخورد تعادل خود را از دست بدهد و یا از ارتفاعی، فرو بیفتد، خواهد توانست با چرخش پیکره خود مجدداً به وضعیت متعادل و مناسب برای حرکت بازگردد.
ربات حمل مجروح نمونه دیگر رباتهاست که این ربات از ترکیب دو گونه ربات درست شده: از پایین تنه شبیه تانک و از بالا تنه به شکل یک ربات انسان نماست.
پایین تنه ربات تشکیل شده از دو شنی. از این گونه طراحی شنی برای افزایش قدرت مانور ربات در زمین های ناهموار استفاده میشه. با تاشدن شنی، طولش کم میشه و نیاز به جای کمتری داره. با باز شدن کامل شنی دوم جوری که هر دو در امتداد هم قرار بگیرند طول ربات زیاد میشه و میتونه از مانع یا پله به راحتی رد بشه. در ضمن سطح تماسش با زمین زیاد میشه و پایداری بیشتری داره.
قراره دست های ربات به اندازه ای قوی باشه که بتونه تا 135 کیلو رو بلند کنه و مثلا از آن برای حمل مجروح در میدان جنگ استفاده کنند . این ربات توسط شرکت Vecna Technologies در مریلند ساخته شده و انتظار میره تا پنج سال دیگه مورد استفاده واقعی قرار بگیره.
پس از سالها تلاش پژوهشگران رباتیک ژاپنی ها، ربات شبیه انسان یعنی- HRP به حدی پیشرفت کرده که می تواند تعدادی از فرمان های صوتی انسان را انجام دهد. این ربات که به "پروموت" نیز معروف است، توسط موسسه ملی علم و تکنولوژی ژاپن تهیه شده و قابلیت انجام فرمان های انسان را دارد. پروموت برای انجام دستورات صوتی کاربران و همچنین گرفتن عکس و تصاویر سه بعدی از اشیاء و نگهداری آنها با استفاده از یک سنسور مادون قرمز طراحی شده است. اگرچه این ربات حرکت به ظاهر خشن و آهسته و صدایی یکنواخت و خسته کننده دارد ولی به راحتی می تواند با استفاده از کنترل از راه دور تلویزیون را کنترل نموده و یا یک نوشیدنی برای شما آماده نماید. موسسه ژاپنی سازنده این ربات می گوید که این ربات به راحتی می تواند با انسان ها رابطه برقرار نماید.
ربات ‏ هایی که توانایی جمع ‏آوری قارچ و ربات ‏های علف ‏ زن ‏ها که به نظر می ‏رسد توسط ‏دارندگان زمین ‏های گلف استفاده شوند از جمله محصولات این گروه از دانشمندان است. هر چند ربات قارچ جمع ‏کن نمیتواند به سرعت انسان کار کند ، اما توانایی این که 24 ساعت کار کند را ‏دارد . ربات علف ‏ زن نیز می ‏تواند کار انجام شده توسط یک فرد در شش ساعت را در 10 دقیقه انجام دهد. قیمت بالای ربات ‏ها در حال حاضر تنها نقطه ضعف آنها است؛ اما به نظر می ‏رسد کشاورزان در درازمدت ‏بتوانند محصولات مشابه را با قیمت مناسب تهیه کنند.

6-13: نانو رباتهای زیستی :
با استفاده از دانش نانوتکنولوژی دانشمندان توانسته اند نانوربات های زیستی طراحی کنند که در بدن انسان قرار می گیرند و نقش محافظ و درمانگر را ایفا می کنند. این ریزماشین های هوشمند قادرند چندین نسخه از خودشان تهیه کنند و جایگزین بافت های فرسوده یا آسیب دیده نمایند.
در آینده نانو ربات های هوشمند در مغز و بدن هر انسانی به تعداد زیاد وجود خواهند داشت و انسان را از ابتلا به انواع بیمار یها مصون می دارند حتی روند پیر شدن بشر را به تعویق می اندازند و نیز قدرت جسمانی و حافظه او را تقویت می کنند." شاید در نگاه اول این جمله تداعی کننده پیش گویی ها "آرتور سی کلارک" در رابطه با دنیای آینده باشد ولی جالب اینجاست که این پیش بینی از دکتر "کورزویل" متخصص علوم کامپیوتر و عضو موسسه ملی مهندسی در امریکاست. او هم اکنون به همراه گروهی از متخصصین، در زمینه کاربرد نانو ربات ها در زندگی آینده بشر تحقیقاتی انجام می دهد و قرار است نتایج مطالعات این گروه به صورت فیلمی با عنوان "داستان واقعی زندگی در آینده" در اواخر سال جاری میلادی ارائه شود.
بر اساس این گزارش با استفاده از نانوتکنولوژی دستیابی به انرژی خورشیدی امکانپذیر خواهد شد. انرژی خورشیدی قابل تبدیل و استفاده به اشکال مختلف انرژی می باشد و بشر را از منابع دیگر انرژی بی نیاز می کند. نانوربات ها ماشین های کوچکی هستند که برای انجام عملیاتی خاص و بعضا تکرارشونده با دقت بسیار بالا طراحی شده اند. نانو( nano ) به معنی یک بیلیونیوم یا یک میلیاردم است. قطر موی سر انسان یک دهم میلیمتر است درنظر بگیرید، یک نانومتر صدهزار برابر کوچک تر از آن است. مکعبی با ابعاد 5/2 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را در خود جای دهد. با استفاده از دانش نانوتکنولوژی دانشمندان توانسته اند نانوربات های زیستی طراحی کنند که در بدن انسان قرار می گیرند و نقش محافظ و درمانگر را ایفا می کنند. این ریزماشین های هوشمند قادرند چندین نسخه از خودشان تهیه کنند و جایگزین بافت های فرسوده یا آسیب دیده نمایند این فرایند را خود تکثیری می نامند. آنها نه تنها قادر به تشخیص محل دقیق سرطان خواهند بود بلکه داروی مناسب برای از بین بردن سلول های سرطانی را تزریق می کنند.
امروزه تحقیقات وسیعی در زمینه درمان بیماری هایی چون دیابت، بیماری های قلبی و ایدز در حال انجام است. نانوربات ها دارای امکانات بالقوه ای هستند که با اجتماع و قرارگیری به صورت کلونی قادرند بطور موشکافانه و دقیق از سیستم حفاظت کنند. در واقع با ساختاری اتمی و یا مولکولی در یک فرایند شناخته شده قرار داده می شوند تا چرخه ای را کامل نمایند. تکنولوژی نانورباتیک آنقدر سریع در حال پیشرفت است که به یقین زندگی انسان از اواسط قرن جاری بکلی متحول خواهد شد. این تغییرات شامل از بین رفتن بسیاری از بیماری ها، کاهش عوامل و عوارض بسیاری از امراض و حتی جراحی ها می باشد. یکی از مهمترین برنامه های گسترش علوم رباتیک در جهان بیشتر کردن عمر بشر و مبارزه با پیری و عواقب آن است. از دهه 80 میلادی تا کنون کوچک سازی (مینیاتورسازی) از اهم فعالیت ها در زمینه علوم کامپیوتری بوده است.
طبق گزارشات اعلام شده سرعت رشد تکنولوژی هر بیست سال دو برابر خواهد شد، در نتیجه تکنولوژی در سال 2050 حدود 32 برابر از سال 1950 جلوتر خواهد بود. یکی از شاخه هایی که رشد تکنولوژی در آن بسیار چشمگیر است، دانش پزشکی است. با ساخت ابزار و وسایل پزشکی در آینده روند پیر شدن کند می شود و مبارزه با بیماریها آسان تر و مطمئن تر خواهد شد. در زمینه کالبدشناسی از نانوربات ها به منظور تعیین محل دقیق آسیب استفاده خواهد شد. در شرایطی استفاده از نانو ربات های زیستی ضروری به نظر می رسد که امکان دسترسی به عضو مورد نظر دشوار بوده یا امکانپذیر نباشد یا حتی در مواردی که عواقب دردناک و دشواری توسط پزشک پیش بینی شود. برای طراحی یک نانوربات دانشمندان از مدل های طبیعی مثل ساختار رشته های DNA بهره می گیرند. با بهره گیری از دانش نانو تکنولوژی دانشمندان قادر به ساخت حسگرهای زیستی در ابعاد یک میلیاردم هستند.
هم اکنون نانو ربات هایی که در مراکز تحقیقاتی ساخته می شود به اندازه ای کوچک هستند که هنگام عطسه همراه با گرد و غبار به بیرون پرتاب می شوند. یکی از اولین ریزربات هایی که برای کمک به علم پزشکی ساخته شد "سلئو" نام داشت. این میکروربات برای جاسازی در داخل روده انسان طراحی شده بود. سلئو مجهز به یک چنگال و چند حسگر بود. حسگرها بدین منظور تعبیه شده بودند تا مانع برخورد با موانع شوند، وظیفه چنگال نیز برداشتن نمونه از سطح روده می باشد. این ریزماشین می توانست یا خود حرکت کند یا توسط پزشک با یک کنترل دستی به حرکت درآید. اسلوب کار نانوربات هایی که در داخل بدن کار گذاشته می شوند، شبیه سازی از محیط، در فضایی سه بعدی است و تجزیه و تحلیل اطلاعات در آنها بر مبنای روش های عددی می باشد. نانوربات ها مانند انسان به اطلاعات اطرافشان نیاز دارند.
حواس ماشینی یا حسگرها این وظیفه را در نانوربات ها بر عهده دارد. به جرات می توان گفت که بسیاری از این حسگرها از حواس انسان بهتر و دقیق تر کار می کنند. نانوربات های زیستی به تغییرات حرارتی و شیمیایی بسیار حساس هستند. زیرا اگر تغییرات حرارتی در بین سلول های عضوی از بدن وجود داشته باشد و یا ضرایب شیمیایی متفاوتی بین آنها مشاهده شود، نشان از تغییراتی است که در بین سلول های سالم رخ داده و در نتیجه حاکی از بیماری خاصی می باشد. اینگونه ریزماشین ها به گونه ای طراحی شده اند که به تفاوت های ضرایب شیمیایی سلول ها بسیار حساس هستند و همچنین قادرند میزان حرارت سلول ها را اندازه گیری نمایند. هنگامی که ضرایب شیمیایی و دمایی متفاوتی مابین سلول ها دریافت کنند با بررسی اطلاعات و مطابقت با داده های ذخیره شده بیماری مورد نظر را تشخیص می دهد. ناگفته نماند که این نانوربات ها قادرند بین گزینه ها و موارد مشابه بهترین آنها را گزینش کنند، به عبارتی از هوش ماشینی در سطحی پیشرفته برخوردارند تا بهترین گزینه را در جهت تشخیص بیماری انتخاب نمایند. در مرحله بعدی نیز به درمان سلولی اقدام می کند که با تزریق دارو به سلول ها همراه است.
گفته شده است که به دلیل نوع کار این نانو ربات ها در بدن تجهیزات و یا سخت افزار این ماشین های مولکولی بسیار پیشرفته و ابتکاری است. در ساخت سنسورهای زیستی تنها روش های میکروالکترونیکی کاربرد دارد. نانوربات های زیستی دارای سنسورهایی در ابعاد بسیار کوچک هستند و در عین حال به گونه ای طراحی شده اند که با شرایط زیستی بدن انسان سازگارند. نانوربات های زیستی با داشتن حسگرهای بسیار حساس از تجهیزاتی خواهند بود که امور پزشکی را بتدریج متحول می کند. در واقع مدلی از ماشین های مولکولی هستند که با روش های خاصی ارتباطات و اتصالات بین سلول های بیولوژیکی را کنترل کرده و بهبود می بخشد، به عبارتی روی نحوه عملکرد سلول ها نظارت کرده و کنترل صحیح آنها را به عهده می گیرد. روش کار این مدل های مولکولی بر اساس شبیه سازی در محیط سه بعدی است. تحقیقات در زمینه نانو ربات هایی که مجهز به حسگرهای زیستی و دارویی باشند در سطح گسترده ای در حال انجام است.
مراحل آزمایشگاهی نانوربات های زیستی در یک محیط واقعی با کنترل ها و سنجش های شیمیایی و حرارتی در مسیر مطلوبی قرار دارد. طراحی نانوربات ها بر پایه و اساس نانوبیوالکترونیک می باشد و حسگرهای ویژه ای به نام نانوبیوسنسورها عملگرهایی هستند که به روشی خاص عمل می کنند و کاربرد آنها در جهت اهداف پزشکی و تحویل دارو به سلول ها می باشد. این پژوهشها باعث پیشرفتهای خارق العاده ای در زمینه نانو داروهای هوشمند شده است. از دیگر وظایف تعریف شده در نانوربات ها عملکرد آنها به عنوان antibady است. antibady به معنی ماده ایی است که در بدن تولید می شود و به مقابله با بیماری ها می پردازد. موضوع جالب این است که سیستم ایمنی بدن با نانوربات های زیستی سازش می کند و در جهت رفع بیماری با آنها همکاری می نماید. از دیگر قابلیت های تعریف شده در نانوبیوسنسورها بررسی زمان است، به عبارتی بررسی تشخیص بهترین زمان برای تزریق دارو به سلولهاست.
نانو ربات های هوشمند قادر به تجزیه و تحلیل منطقی شرایط زیستی سلول می باشند، زیرا تزریق دارو به سلول ها اگر در زمان و موقعیت مناسب انجام شود به طور یقین تاثیر مطلوب خواهد داشت و در غیر این صورت نه تنها به بهبود وضعیت بیمار کمک نخواهد شد بلکه دارای عواقب خطرناکی نیز هست. تجزیه تحلیل های گوناگونی که از بررسی محیط بدست می آید بسیار مهم و حساس است، از طرفی ابعاد بسیار کوچک یا مینیاتوری این ریزماشین ها محدودیت هایی را ایجاد خواهد کرد. مسئله بسیار مهم دیگر تامین انرژی لازم برای گرفتن اطلاعات و تجزیه و تحلیل آنهاست. Adriano Cavalcanti یکی از پیشگامان درگسترش تکنولوژی نانو یا مهندسی اتوماتیکی مولکول های زیستی است، همچنین او رئیس CAN (Center for Automation in Nanobiotech) می باشد. او به همراه گروهی از متخصصین این رشته توانسته است دستگاه ها، وسایل و تجهیزات پزشکی مجهزی با استفاده از نانوربات های زیستی تولید کند و گام های موثری در درمان بیماری هایی چون دیابت، انواع سرطان ها، کاردیولوژی (بیماری های قلب) و نیز معالجه انوریسم (اتساع غیرطبیعی شریان ها) انجام دهد.
آدرس های اینترنتی www.nanorobotdesign.com , www.canbiotechnems.com برای دسترسی به اطلاعات بیشتر و آشنایی با نحوه کار این گروه می باشد. مراحل کلی ساخت نانوربات ها دارای دو بخش اصلی است ابتدا طراحی و ساخت تراشه های زیستی، به عبارتی ساخت تراشه هایی که با ساختار ژنتیکی انسان سازگار بوده و براساس مدل ژنوم انسان طراحی شده باشند. در مراحل بعدی که از حساسیت ویژه ای برخوردار است تست و انجام مراحل آزمایشگاهی به منظور بررسی واکنش بدن و چگونگی تاثیرگذاری نانوربات هاست. یکی از اهداف ابداع این گونه روش ها مقابله با بیماری های صعب العلاج و همچنین انواع سرطان ها است. طراحان نانوربات های زیستی معتقدند که درمان بیماری هایی به ویژه سرطان با این روش موثرتر و همچنین ریسک خطرپذیری در آن بسیار کمتر است، زیرا این نانوربات های زیستی بدون تاثیرگذاری روی سلول های سالم، سلول های بیمار و سرطانی را مورد هدف قرار می دهد.
ناگفته نماند که یکی از مشکلات درمان سرطان های گوناگون، داروها و مواد از بین برنده این سلولهاست، زیرا علاوه بر اینکه روی سلول های سرطانی تاثیر می گذارد سلول های سالم را نیز از بین می برد. امروزه در کنار شناخت بیماریها و روش های درمانی آنها، آگاهی و دسترسی دقیقی نسبت به اجزای بدن حاصل شده و شاهد هستیم که پزشکان قادر به پیوند اندام هایی به بدن انسان می باشند که تاکنون غیرممکن بوده است. پیوند اعضای مصنوعی و جایگزین کردن آنها با عضو از کار افتاده از مسائل بسیار حساس و پیچیده است که امروزه قابل انجام می باشد. ناگفته نماند که این جراحی ها خطرات نه چندان کوچک و عواقب دردناک و دوره درمان بسیار بالایی دارند. دیگر آنکه اعضای پیوندی و اندام های مصنوعی هنوز کارآیی بافت های طبیعی و اولیه را پیدا نکرده اند. برای مثال باید گفت اگر دست یک کارگر زیر تیغ دستگاه های صنعتی قطع شود خوشبختانه پزشکان قادرند که دست را به بدن فرد پیوند زنند و حیات را به سلول ها باز گردانند.
اما متاسفانه دست موردنظر همه قابلیت های اولیه را نخواهد داشت، زیرا هنوز اطلاعات لازم برای اتصال اعصاب و بافت های جدا شده که مطابق حالت طبیعی باشد به دست نیامده است. از طرفی داروهایی که برای درمان انواع بیماری ها ساخته شده است، خود آسیب های دیگری به سلامت بدن انسان وارد می سازند زیرا که محیط و هدف خود را به طور دقیق نمی شناسند و می تواند مولد زیان هایی حتی بزرگ تر از مشکلات اولیه باشد. از طرفی ظهور بیماری هایی نظیر ایدز با ویروس مرموز HIV که روش ها و داروهای کنونی از شناسایی و نابود کردن کامل آن عاجزند، خود دلیلی بر متحول شدن دنیای پزشکی است. دانش نانوتکنولوژی تولید و ساخت تجهیزاتی در مقیاس نانومتریک را ممکن می سازد. تجهیزاتی در ابعاد اتم یا مولکول با ویژگی ها و خواص شیمیایی کاملا منحصر به فرد و شناخته شده است. در واقع متخصصین با دستکاری اتم ها بطور جداگانه و جای دادن دقیق آنان در مکانی خاص قادرند ساختار دلخواه و مطلوبی را تولید کنند.

پژوهش های انجام شده ساختاری را ارائه می کند که می تواند پیشرفت های حیرت انگیزی را در صنعت دارو و درمان بیماریها و آسیب های زیستی ایجاد نماید. نانوبیوربات ها سیستم هایی هستند که شناساگر، تحلیل کننده، ترمیم کننده، متحرک و بسیار دقیق میباشند که قادرند بخش عظیمی از مشکلات پزشکی امروز را برطرف سازند. این ماشین ها با اطلاعات کامل از ساختار بدن و حتی اجزای سلول های بدن به راحتی قادر به حفاظت افراد در برابر باکتری ها، میکروب ها و ویروس های بیماری زا می باشند. با استفاده از اینگونه روش های درمانی محققان قادر به ساخت بافت های بسیار مقاومی برای بدن انسان هستند که حتی با افتادن از ارتفاع زیاد هم کوچک ترین خدشه ای در عملکردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ کنند. آینده علوم و مهندسی چند گرایشی (Multi- Disciplinary) است و هر روزه به سمت تولید ماشین های مولکولی سوق داده می شود تا در نهایت بتواند مجموعه هایی از ﭘیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه کند.
با پیشرفت در نانوتکنولوژی دانشمندان قادرند تا نانوحسگرهای ویژه ای با کاربردهای نانوبیوالکترونیک و بیولوژیکی برای عملیاتی خاصی ابداع کنند. برخی معتقدند "نانوتکنولوژی روند زیان بار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد." از طرفی برخی اعتقاد دارند که پیش بینی هایی که در رابطه با سرعت پیشرفت تکنولوژی صورت گرفته است تا حدی اغراق آمیز و خوشبینانه می باشد. زیرا با درنظر گرفتن سرعت گرم شدن زمین، اثرات گلخانه ای، گسترش بیماری های عفونی و بعضا ناشناخته، آلودگی زمین و هوا، کمبود مواد غذایی و بسیاری از موارد دیگر، تعیین زمان اینگونه پیش گویی ها بسیار خوشبینانه است.

فصل هفتم :
رباتیک و کشورهای صنعتی :
کشورهای صنعتی به این حقیقت رسیده اند ، که کشوری پیشرفت نمی کند مگر این که در تمام علوم پیشرفت کند . بنابراین ، با توجه به این که رباتیک یکی از علوم اصلی سرنوشت ساز قرن است و به آن احساس نیاز می کنند، در این راستا فعالیت های بسیاری را انجام داده اند. آن ها آن قدر پیشرفت کرده اند که هدف خود را اینگونه ذکر می کنند " در سال ۲۰۵۰ ربات هایی خواهیم ساخت شبیه انسان که بتواند با قوی ترین تیم فوتبال انسان ها بازی کند و بدون انجام خطا ، انسان ها را شکست دهد .
آن ها هر ساله مسابقات رباتیک جهت کسب علم و استفاده نمودن از آن در صنعت برگزار می نمایند .
همچنین در راستای تربیت نیروی انسانی جهت گسترش این علم ، رشته ی مهندسی رباتیک را ایجاد نمودند .
ژاپنی ها در صنعت تولید ربات به عنوان پیش روی سایر کشورها هستند و شرکت های هیتاچی، سونی، تویوتا و هوندا از جمله فعالان این صنعتند. اکثریت ربات های ساخته شده، شباهتی با انسان ها ندارند و معمولاً در خطوط تولید کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند.
مهندسی رباتیک در واقع تلفیقی از رشته ی مهندسی برق و مهندسی مکانیک است که هدف آن تربیت نیرویی که بتواند به تنهایی ربات های صنعتی را طراحی کند و آن را بسازد . این رشته در اکثر دانشگاه های کشور های صنعتی تدریس می شود .
کارخانه های خصوصی آن ها علاوه بر رباتیکی کردن فرایند تولید ، مقداری از درآمد های ناخالص خود را جهت تحقیق و گسترش رباتیک صرف می نمایند .

فصل هشتم :
وضعیت رباتیک در ایران :
وضعیت رباتیک در ایران فاجعه بار است . به طوری که می توان گفت : رباتیک در ایران هنوز شناخته شده نیست . این وضعیت در حالی است که ایران یکی از بزرگترین وارد کنندگان ربات های صنعتی است . هر ساله ارز زیادی بابت خرید ربات ، از کشور خارج می شود . در بیشتر کارخانه های ما از رباتها استفاده می شود . کارخانه هایی مانند فولاد ، خودروسازی ، مواد غذایی و … را می توان تقریبا تمام رباتیک دانست . اما متاسفانه تمام ربات های آن وارداتی است و حتی نصب و کنترل و تعمیر آن بر عهده خارجی ها می باشد.
به منظور عقب نماندن کشور در علم رباتیک ، رشته ی مهندسی رباتیک در سال ۱۳۸۱تاسیس شد و متاسفانه تا امسال تنها دانشگاه ارائه کننده آن دانشگاه صنعتی شاهرود بود . اکنون این رشته در دانشگاه صنعتی همدان نیز تدریس می شود . اما آیا دو دانشگاه کافی است ؟ پاسخ روشن است با توجه به اهداف کشور و سند چشم انداز ۲۰ ساله هم اکنون باید در تمام دانشگاه های صنعتی ، تدریس شود .
یکی از مشکلات دانش آموختگان این رشته در کشور این است که کسی این رشته را نمی شناسد و اصلا نمی داند ربات چیست . وقتی از ربات صحبت می شود به یاد اسباب بازی آدم آهنی کودکان و فیلم های سینمایی می افتند . دیگر مشکل دانش آموختگان عدم اعتماد صنعت کشور به آن ها است . صنعت گران حاضرند چندیدن برابر آن هزینه کنند ولی از نیروی خارجی استفاده نمایند .دیگر مشکل این رشته کمبود امکانات دانشگاهی و قدیمی بودن امکانات فعلی آن ها است .
بعضی از افراد در ایران استفاده از ربات را مساوی اخراج نیرو کار می دانند و با توسعه ی آن مخالفت می کنند . اما آنها از این غافل هستند که گماردن نیروی انسانی به کار های روزمره و تکراری ، اتلاف نیروی انسانی است . به جای انجام کار بیهوده می توان آن ها را در جایی دیگر به خدمت گرفت .

هر ساله چندین مسابقات رباتیک در سطح کشور برگزار می شود که می توان گفت همه ی آن ها دارای قوانین ثابت و یک شکل و تکراری است و هیچ کدام قوانین بومی ندارند . متاسفانه در ایران به این مسابقات به چشم هدف نگریسته می شود . (بر عکس کشور های صنعتی که مسابقات را ، وسیله ای برای ارتقاء صنعت خویش می دانند . ) و تمام وقت دانشجویان را می گیرند که رباتی با هدف پوچ ( مانند مسیریاب که در این مسابقات ربات باید مسیر خط سیاه را دنبال کند ) بسازند .
متاسفانه هیچ یک از ما ، هیچ روز یا هفته ای در سال را به عنوان هفته ی رباتیک ، حداقل برای یادآوری اهمیت آن بر نگزیده ایم . و برای بهبود وضعیت آن کوششی نکردیم و نمی کنیم. علم رباتیک در کشور ما علمی نو هستش و آینده ای روشن و پویا خواهد داشت.
با این همه اخیرا در مسابقات ربات های هوشمند انگلیس تیم دانشگاه آزاد اسلامی، ضمن کسب مقام دوم جهانی بعنوان فنی ترین تیم طراح ربات انتخاب شدند.
همچنین ربات انسان نمای ایرانی پارسه، آسیمو را به وحشت انداخت، ربات انسان نمای پارسه ، محصول مرکز تحقیقات فناوری های پیشرفته پارسه هست که از پیشرفته ترین سیستم هوش مصنوعی جهان بهره می برد. سیستم هوش مصنوعی این ربات توانست در سال 2007 نرم افزار "کلاریسا" که توسط دانشمندان ناسا طراحی شده بود و تا آن زمان پیشرفته ترین سیستم هوش مصنوعی جهان به شمار می آمد رو با اقتدار کامل شکست بدهد . همچنین عنوان پدر هوش مصنوعی نوین جهان را از آن طراح خود کند. لازم به توضیح است که ربات انسان نمای پارسه برای رقابت جدی با ربات انسان نمای آسیمو طراحی شده است و در پایان سال 2008 بروی پیست رقابت خواهد رفت.
گفتنی است بخش سیستم هوش مصنوعی ربات انسان نمای پارسه توانست در سال 2007 طی 9 روز رقابت دقیق و کارشناسی بیش از 30 سیستم هوشمند و ربات جهان را از جمله بخش هوش مصنوعی ربات آسیمو ، نرم افزار کلاریسا در ناسا ، سیستم هوش مصنوعی لوییزا و…. را با قدرت شکست دهد . طبق نظر کارشناسان انجمن هوش مصنوعی آمریکا AAAI این سیستم توانسته 70 درصد هوش انسانی را بازسازی نماید که تاکنون در جهان توانسته بودند کمتر از 10 درصد آن را شبیه سازی کنند یعنی چیزی در حد هوش یک گربه!!!!!!

رباتهای متفکر، نسل آینده رباتها :
محققان رباتیک دانشگاه ایالت میشیگان آمریکا (MSU) بر روی ربات هایی با فناوری هوش مصنوعی در حال کارند.

فیلم جدید بازگشت ماتریکس سوژه ای مشترک با فیلم های دیگری دارد که در آنها ماشین های رایانه ای که بسیار پیشرفته اند با تفکر خود قصد سلطه بر جهان را دارند، این تصور و تخیل چندان که به نظر می رسد خیال پردازانه نیست. محققان دانشگاه ایالت میشیگان آمریکا (MSU) بر روی ربات هایی با فناوری هوش مصنوعی در حال کارند که قادر می باشند فکر کنند یا حداقل از تجربیاتشان بیاموزند. درست همانند یک بچه. اما آیا این امکان وجود دارد که ربات های ساخت بشر روزی علیه سازندگانشان به جنگ بپردازند؟
آرتور تانگ که یک محقق است اعتقاد دارد، از لحاظ تکنیکی چنین امری در آینده ای نه چندان نزدیک امکان پذیر است و ربات های دارای هوش مصنوعی این استعداد را دارا می باشند. هوش مصنوعی از داغ ترین موضوعاتی است که دانشمندان علوم رایانه آن را تحت بررسی دارند. آنها قصد دارند تا به جای ساخت یک ماشین هوش مصنوعی (AI) آن را به بار آورده و رشد دهند. تانگ در این مورد می گوید: "به جای دادن برنامه حل یک مساله به رایانه ما قصد داریم تا با بزرگ کردن یک ماشین هوش مصنوعی همانند یک کودک امکان حل مساله و پیدا کردن راه حل را به خود او واگذار کنیم. مثلاً ما دوست داریم به جای برنامه دادن به آن جهت تشخیص کاراکترها و گرامر، نحوه خواندن را به این ماشین ها یاد دهیم." این درست همان کاری است که جان ونگ استاد دانشگاه MSU در حال انجام آن است. او هم اکنون دومین ربات نمونه خود را نیز ساخته است. این ربات که Dav نام دارد شبیه رباتی است که در سریال تلویزیونی "گم شدن در فضا" به نمایش در آمد.
یک جفت دوربین چشم های Dav می باشند و یک میکروفن به همراه پردازنده صوت گوش های این ربات را تشکیل می دهند. قدرت تشخیص حرکت و حسگرهای حرارتی این ربات را به توانایی های انسان نزدیک تر می کنند.
این ماشین ها پس از ساخته شدن، خود توانایی های فکری خود را بهبود می بخشند. به منظور دادن آموزش راه رفتن به آنها، محققان این ربات ها را به سمت گوشه ها و در درون راهروها به جلو هل می دهند. درست همانند والدینی که پشت دوچرخه کودکانشان را به هنگام آموزش دوچرخه سواری نگاه داشته و به دنبال آنان می دوند تا زمانی که کودکانشان بدون نیاز به آنها بتوانند به دوچرخه سواری بپردازند.
برنامه نویس پشت سر ربات حرکت نموده و با تنظیم حسگرها و تغییر دستورالعمل های ورودی حرکت آن را بهبود می بخشد. با ده بار انجام این کار ربات یاد می گیرد که هنگام رسیدن به گوشه ها دور بزند و از برخورد با دیوار اجتناب ورزد.
ونگ می گوید در مورد انسان ها فراگیری و اندازه مغز محدود است اما در مورد ربات ها چنین موانعی وجود ندارد. البته ونگ معتقد است احتمالاً ربات ها هیچ گاه از کنترل انسان خارج نخواهند شد،چرا که برنامه نویسان آنها انسانها هستند.

استفاده از رباتهای هوشمند در مانیتورینگ،کنترل و تعمیرات خطوط لوله گاز :
یکی از روشهای نگهداری و تعمیرات لوله های انتقال گاز در خطوط لوله بین شهری و یا حتی شبکه های شهری، استفاده از رباتهای تشخیص دهنده و برطرف کننده عیوب میباشد. اینگونه رباتهای هوشمند با بهره گیری از برنامه های کامپیوتری و سنسورها و تجهیزات آزمایش کننده میتوانند عیوب مختلف را تشخیص داده و اطلاعات جمع آوری شده در طول حرکت خود در داخل لوله ها را در حافظه خود ذخیره کرده و در مقصد تحویل دهند یا بصورت آنلاین جهت مرکز کنترل ارسال کنند و حتی امکان برخی تعمیرات کوچک داخل لوله ها را دارا میباشند و میتوانند مسیر حرکت را، بعنوان مثال در انشعابات، بر اساس نیاز انتخاب کنند. مشکلات ساخت و استفاده از چنین رباتهایی: منبع تغذیه و تامین انرژی مورد نیاز آنها، چگونگی برقراری ارتباط با اپراتور یا کنترل کننده دستگاه، چگونگی حرکت در داخل لوله و یا ثابت ماندن مقطعی آن به دلخواه اپراتور، چگونگی وارد نمودن ربات به داخل خط دارای جریان گاز بدون قطع جریان و یا بدون پیگ رسیورها و یا پیگ لانچرهای از پیش تعبیه شده.

آینده علم رباتیک :
جمعیت ربات ها به سرعت در حال افزایش است. این رشد توسط ژاپنیها که رباتهای آنها تقریباً دو برابر تعداد رباتهای آمریکا است، هدایت شده است.
همه ارزیابی ها بر این نکته تاکید دارد که رباتها نقش فزاینده ای در جوامع مدرن ایفا خواهند کرد. آن ها به انجام کارهای خطرناک، تکراری، پر هزینه و دقیق ادامه میدهند تا انسانها را از انجام آنها باز دارند.
ربات ها هر روز گسترده تر می شوند بزودی ربات های پرستار، نظافتچی، فوتبالیست، آشپز، مربی و … به تولید انبوه می رسند قرار است تا سال 2050 دانشمندان تیم فوتبال رباتیک بسازند که با انسان ها بازی کنند و آن ها را شکست دهند . یک روز فرا می رسد که در هر خانه ای یک ربات انسان نما و همه کاره وجود داشته باشد و در صنایع و کشاورزی و … دیگر به انسان نیاز نباشد و انسان در آن فقط تفریح و تولید علم کند .
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 این که رباتی شما را در یک معامله بفریبد و یا رباتی که دارای احساس و اندیشه و جماعاتی 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.

فصل نهم:
قسمتهای تشکیل دهنده یک ربات :
یک ربات از دو قسمت اصلی زیر تشکیل شده است :
9-1: قسمت و یا قطعات مکانیکی
9-2: قسمت و یا قطعات الکترونیکی

9-1 : قسمتهای مکانیکی یک ربات:
قسمت مکانیکی یک ربات خود از چند قسمت زیر تشکیل شده است:
9-1-1: شاسی
9-1-2: چرخها
9-1-3: چرخ دنده
9-1-4: موتور گیربکس
در ادامه به توضیح هر یک از قسمتها می پردازیم .

9-1-1: شاسی
به اسکلت اصلی که قطعات ربات را به آن وصل می کنیم و باعث به هم پیوستن و استحکام ربات میشود،شاسی ربات میگوییم. شاسی در رباتهای مختلف بسته به کاربری ربات ،ممکن است از جنسهای مختلفی باشد که محدود به چند نوع فلز یا آلیاژ خاص نیست. اما به طور معمول در رباتهای مسابقاتی دانش آموزی معمولا شاسی رباتها را از جنس پلکسی گلاس،صفحه المینیوم پلاستیک،پلاستیک و یا MDF می سازند. در تصویرهای زیر دو نوع شاسی ربات نشان داده شده است.

چند نمونه شاسی :
در زیر چند نمونه از شاسی های رایج و متداول قابل استفاده در ساخت رباتها را مورد بررسی قرار می دهیم :
9-1-1-1: شاسی پلکسی
این نوع از شاسی نوعی پلاستیک فشرده است که نسبت به حجمش استحکام خوبی دارد.همچنین نسبت به فلزات وزن بسیار کمتری دارد. نوع بی رنگ آن کاملا شبیه شیشه است،اما بسیار سبکتر از آن است. همچنین مانند شیشه در ضخامت های مختلفی در بازار موجود است. شکننده است و مانند فلزات انعطاف پذیری ندارد. تنها راه برای انعطاف دادن به آن اعمال حرارت بالا توسط آتش مستقیم یا…است. برای بریدن آن میتوان از اره مویی استفاده کرد ، اما راه بهتر و راحت تر، استفاده از کاتر مخصوص پلکسی گلاس است. از همان جایی که پلکسی گلاس را تهیه می کنید، می توانید کاتر مخصوص آن را هم تهیه بکنید.پلکسی گلاس در ضخامت های مختلف موجود است.
9-1-1-2: شاسی MDF
ممکن است با این نوع شاسی آشنایی داشته باشید ،زیرا در تهیه کابینت،کمد و بسیاری از وسایل منزل استفاده میشود. این نوع از ترکیب براده های چوب با نوعی چسب تولید می شود و نسبت به چوب های معمولی استحکام بیشتری دارد. هیچگونه انعطافی ندارد و می توان با اره برقی و معمولی آن را برید. MDF در ضخامت های مختلفی وجود دارد که طبیعتا هر چه ضخامت آن بیشتر باشد، استحکام و وزن آن نیز بالاتر است. MDF میلیمتری برای شاسی رباتهای مسیر یاب پیشرفته و آتش نشان مناسب است، زیرا برای ساخت این رباتها محدودیت زیادی برای حجم نداریم و استحکام بسیار خوبی هم دارد. با اینکه تقریبا پلکسی گلاس از هر نظر از MDF مناسب تر است، اما کمی هم از MDF پر هزینه تر است و به همین خاطر MDF هنوز کاربرد زیادی در ساخت رباتها دارد.

9-1-1-3:شاسی صفحه آلمینیومی
در رباتهای فوتبالیست دانش آموزی، به دلیل برخوردهای شدید که گاها ممکن است بین رباتها پیش آید و فشاری که به بدنه ربات وارد میشود، معمولا شاسی ربات را از جنس آلمینیوم 2 یا 3 میلیمتری می سازند که این امر موجب استحکام بسیار بالای بدنه می شود. MDF نیز استحکام خوبی دارد ، اما از لحاظ حجمی، حجم صفحه های فلزی بسیار کمتر از MDF است. تنها ایراد صفحه آلمینیوم، وزن زیاد آن است که ممکن است کار را دچار مشکل کند، از این رو باید در استفاده از آن دقت لازم و کافی داشته باشیم.
در ساخت و انتخاب شاسی باید به نکات زیر توجه کنیم :
1: مقاومت ربات
شاسی یک ربات باید تحمل وزن قطعات ربات را داشته باشد. علاوه بر این بعضی از رباتها که برای مسابقات ربات جنگجو ساخته می شوند باید از مقاومت بالاتری برخوردار باشند.
2: وزن ربات
شاسی یک ربات علاوه بر مقاومت مناسب باید تا جای ممکن سبک باشد تا از هدر رفتن انرژی باطریها جلوگیری شود و همچنین قدرت حرکت و مانور ربات را بالا ببریم.

3: نحوه اتصال قطعات به شاسی
یکی از قسمتهای مهم ساخت شاسی نحوه درست اتصال قطعات به شاسی ربات است. برای اتصال قطعات روش های زیادی از قبیل چسب زدن، جوش دادن، پیچ و مهره کردن، پرچ کردن و… وجود دارد ولی یکی از آسانترین و مناسب ترین روشها در ساخت رباتهای کوچک استفاده از پیچ و مهره می باشد.

9-1-2: چرخها
چرخ ابزاری گرد است که کاربرد فراوانی دارد ولی نخستین و مهمترین کاربرد آن کاهش اصطکاک و تسهیل حرکت است. چرخ از مهمترین یافته های انسان است که در هزاره چهارم (پیش از میلاد) در کشور باستانی سومر ساخته شد.
معرفی چند نوع چرخ قابل استفاده در ساخت ربات:
9-1-2-1: چرخ ساده : این نوع چرخ در اکثر اسباب بازیها استفاده میشود و برای اتصال به گیربکس های لاستیکی می توان از آنها استفاده نمود.

9-1-2-2: چرخ تفلونی رینگی : این چرخ به دلیل لایه ای از تفلون که در اطراف آن قرار دارد اصطکاک را بالا برده و باعث می شود ربات بهتر حرکت کند.

9-1-2-3 : چرخ امنی چند جهته : برتری این نوع جرخ نسبت به نوع قبلی در این است که با استفاده از این چرخ می توان در چند جهت حرکت کرد. رباتهایی که با استفاده از این چرخها ساخته می شوند توانایی زیادی در حرکت دارند و از قدرت مانور بالایی برخوردارند.

9-1-2-4: چرخ هرزگرد: این چرخ به هر جهتی می تواند حرکت کند و وظیفه اش این است تا نقش پایه را برای ربات ایفا کند و تعادل ربات را حفظ کند.

9-1-3: چرخ دنده
9-1-3-1: تعریف چرخ دنده:
چرخ دنده ها در بسیاری از وسایل مکانیکی استفاده می شوند. آنها کارهای متفاوت بسیاری انجام می دهند ولی مهمترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است. این نقشی کلیدی است زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی تواند تولید کند. به عنوان مثال پیچ گوشتی الکتریکی دنده کاهشی بسیار بزرگی دارد زیرا که نیاز به گشتاور پیچشی زیادی برای پیچاندن پیچ دارد. ولی موتور فقط مقدار کمی گشتاور در سرعت بالا تولید میکند. با دنده کاهشی سرعت خروجی کاهش اما گشتاور افزایش می یابد. کار دیگری که چرخ دنده ها انجام می دهند تنظیم کردن جهت چرخش است. به عنوان نمونه در دیفرانسیل بین چرخهای عقب اتومبیل شما، قدرت به وسیله میل محوری که به مرکز اتومبیل متصل است منتقل می شود و دیفرانسیل باید 90 درجه نیرو را بچرخاند تا در چرخها به کار برد. در شکل زیر تصویر چند عدد جرخ دنده را میبینید.

9-1-3-2: کاربرد چرخ دنده در رباتیک :
در اکثر رباتها قدرت و یا سرعت موتورها برای ربات مناسب نیست. با استفاده از چرخ دنده ها می توانیم سرعت چرخش و یا قدرت خروجی را تعیین کنیم. به عنوان مثال اگر با استفاده از چرخ دنده سرعت ربات را کاهش دهیم می توانیم قدرت آنها را افزایش دهیم که به این نوع چرخ دنده ها کاهنده می گویند.

9-1-4: موتور گیربکس
گیربکس به مجموعه ای از چرخ دنده ها گفته می شود که می توانیم به موتور متصل کنیم تا با استفاده از آن سرعت موتور را کاهش داده و قدرت آن را افزایش دهیم و یا برعکس. انواع موتورهای گیربکس دار با سرعت ها و قدرت های متفاوت در حال حاضر در بازار موجود است. یکی از راههای ارزان برای تهیه این موتورهای گیربکس دار، برای پروژه های ساده، استفاده از موتور ماشین اسباب بازیهای ارزان قیمت خانگی است. در شکل زیر تصویر یک موتور گیربکس دار را مشاهده میکنید.

9-2 : قسمتهای الکترونیکی یک ربات:
قسمتها و یا بهتر بگوییم قطعات الکترونیکی یک ربات شامل موارد زیر میباشد:
9-2-1: فیبر مدار چاپی
9-2-2: قطعات الکترونیکی مثل انواع مقاومت، خازن، سلف، دیود، ترانزیستور و مدارات مجتمع و …
9-2-3: انواع سنسورها و موتورهای الکتریکی

9-2-1: فیبر مدار چاپی یا pcb (printed circuit board)
فیبری است به ضخامت حدود 1.6 میلیمتر، از جنس مقوای فشرده که قهوه ای و کرم رنگ بوده و یا از جنس الیاف پشم شیشه (فایبر گلاس) که شیشه ای می باشد و در طرف دیگر این فیبرها، یک لایه مس به صورت ورقه نازک به ضخامت 0.25 میلیمتر به کمک چسب و فشار پوشانده شده است.

9-2-2: قطعات الکترونیکی
در زیر به صورت مختصر بعضی از قطعات الکترونیکی را توضیح می دهیم:
9-2-2-1: فیوز: فیوز وسیله ای است که مدارهای الکترونیکی را در برابر جریان غیر مجاز محافظت می کند. اگر جریانی بیش از جریان نامی از فیوز بگذرد فیوز می سوزد و به بدین ترتیب جریان برق قطع خواهد شد. به عبارت ساده فیوز یک وسیله حفاظتی است که در تجهیزات و مدارات الکترونیکی به کار برده می شود تا در مواقعی که جریانی بیش از حد انتظار از وسیله عبور می کند، با سوختن فیوز مدار قطع شود تا تجهیزات دیگر آسیبی نبینند.
9-2-2-2: مقاومت الکتریکی: به هر قطعه یا عنصری که در مقابل عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت نشان دهد مقاومت الکتریکی گفته می شود. مقاومت ها در صنایع برق و الکترونیک از اهمیت بالایی برخوردارند و بیشتر به منظور محدود کردن جریان و تقسیم جریان و نیز ایجاد ولتاژهای مختلف در مدارات به کار گرفته می شود.
9-2-2-3: خازن: خازن از دو صفحه فلزی تشکیل شده است که بین این دو صفحه یک جسم عایق(دی الکتریک) قرار دارد و معمولا جنس عایق از هر چه باشد، خازن را به همان نام نامگذاری میکنند. مثلا خازن سرامیکی خازنی است که عایقش سرامیک است و یا خازن میکایی خازنی است که عایقش میکا است و یا خازن الکترولیتی ، خازنی است که عایق آن شیمیایی است.
9-2-2-4: سلف: به طور ساده یک سیم هادی معمولی است که پیچانده شده است. مقاومت اهمی سیم پیچ را در اغلب موارد می توان صفر فرض کرد و بنابراین با عبور جریان dc سیم پیچ مانند یک هادی عمل کرده و عکس العملی ندارد.اما چنانچه جریان عبوری بخواهد تغییر نماید ، سلف با تغییر جریان مخالفت نموده و این مخالفت به صورت ایجاد ولتاژی به نام ولتاژ القایی بروز می نماید. و اصولا این خاصیت خودالقایی سیم پیچ نامیده می شود.
سلف در واقع یک نوع سیم پیچ است که در مدارات الکترونیکی به جهت محافظت مدار در برابر ولتاژ و جریان زیاد و در مدارات نویز گیر استفاده می شود.
9-2-2-5: دیود: دیود قطعه ای است که جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می دهد.
9-2-2-6: ترانزیستور: ترانزیستورها کاربردهای زیادی دارند اما دو کاربرد اصلی آنها به عنوان سوئیچ و استفاده در مدولاسیون است که کاربرد دومی بیشتر به عنوان تقویت کننده مورد نظر است.

9-2-3:انواع سنسورها
9-2-3: سنسور: حسگر یا سنسور المان حس کننده ای است که کمیت های فیزیکی مانن فشار ،حرارت،رطوبت،دما و… را به کمیتهای الکتریکی پیوسته(آنالوگ) یا غیر پیوسته(دیجیتال) تبدیل می کند. در واقع یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید. سنسورها در انواع دستگاه های اندازه گیری ، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاه های مختلف از جمله میکروکنترلرها باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک و رباتیک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاه ها می شوند.
حس گرهای مورد استفاده در رباتیک:
انواع سنسورها در رباتها مورد استفاده قرار می گیرند:
9-2-3-1) حسگرهای تماسی contact
مهمترین کاربرد این حسگرها به شرح زیر می باشد:
1: آشکارسازی تماس دو جسم
2: اندازه گیری نیروها و گشتاورهایی که حین حرکت ربات بین اجزای مختلف آن ایجاد می شود.
9-2-3-2) حسگرهای همجواری proximity
آشکار سازی اشیاء نزدیک به ربات مهمترین کاربرد این سنسورها می باشد. انواع مختلفی از سنسورهای همجواری نظیر القایی، اثرهال، خازنی،اولتراسونیک، نوری ممکن است در رباتهت مورد استفاده قرار گیرد.
9-2-3-3) حسگرهای دوربرد
کاربرد اصلی این حسگرها به شرح زیر می باشد:
1) فاصله سنج
2) بینایی

9-2-3-4)حسگر مادون قرمز
یکی از پرکاربردترین حسگرهای مورد استفاده در رباتها حسگرهای مادون قرمز هستند. حسگر مادون قرمز گیرنده-فرستنده از یک دیودنورانی(فرستنده) و یک ترانزیستور نوری(گیرنده) تشکیل شده است. خروجی این حسگر در صورتیکه مقابل سطح سفید قرار بگیرد 5 ولت و در صورتیکه در مقابل یک سطح تیره قرار بگیرد 0 ولت می باشد. البته این وضعیت می تواند در مدلهای مختلف حسگر برعکس باشد. در هر حال این حسگر در مواجهه با دو سطح نوری مختلف ولتاژ متفاوت تولید می کند.

9-2-3-5) سنسور فتوسل
فتوسل یک سنسور نوری می باشد که در زمانیکه نور به آن می رسد از خود واکنش نشان داده و مقاومتش تغییر می کند. فتوسل ها در اندازه های مختلف و انواع مختلف ساخته می شوند. به طور کلی سنسورهای فتوسل برای تشخیص روشنایی شب و روز بر روی تیرهای چراغ برق و همچنین مقاصد مشابه مورد استفاده قرار می گیرند و در مدارات بعضی از رباتها از جمله ربات مسیریاب از آنها استفاده می شود. برای استفاده از سنسور باید آن را به یک تقویت کننده مانن ترانزیستور متل کرد تا سیگنال الکتریکی ناچیزی که بر اثر تغییر مقاومت فتوسل رخ می دهد را دریافت و تقویت نماید.

9-2-4: موتور الکتریکی:
موتور الکتریکی نوعی ماشین الکتریکی است که الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است که توسط ژنراتور انجام می شود. این دو وسیله به جز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط مغناطیس کار می کنند. در رباتها ما معمولا از موتورهای dc استفاده می کنیم و قبل از اتصال به چرخها ، با استفاده از چرخ دنده ها و گیربکس سرعت آن را پایین آورده و قدرت آن را بالا می بریم.

فصل دهم: مختصری درباره نحوه پیدا کردن آتش توسط یک ربات

تا اینجا مختصری درباره رباتها و تاریخچه به وجود آمدنشان و انواع ربات وکاربردشان در صنایع مختلف و همچنین قسمتهای تشکیل دهنده یک ربات و… آشنا شدیم. در ادامه میخواهم مختصری درباره رباتهای آتش نشان و نحوه پیدا کردن آتش توسط ربات و…توضیح دهم و در ادامه درباره ربات آتش نشان که موضوع پروژه خودم میباشد صحبت کنم و چگونگی ساخت آن و قطعات تشکیل دهنده و نحوه پیدا کردن آتش و… را که مختص این ربات می باشد را توضیح بدهم.
برای تشریح ساختار یک ربات آتش نشان، نخست می پردازیم به روش های مختلف کشف و خاموش کردن آتش:
همان طور که قبلاً هم گفته شد، آتش یک منبع پرنور در طیف مادون قرمز است، به بیان دیگر آتش به شدت از خود مادون قرمز گسیل می کند. در نتیجه راحت ترین روش برای آشکار سازی آتش و تشخیص آن استفاده از سنسورهای مادون قرمز معمولی است.
10-1:استفاده از سنسور مادون قرمزبرای پیدا کردن آتش:
سیستم حرکتی ربات های آتش نشان معمولاً دیفرانسلی (مانند تانک) است.
برای تشریح ساده ترین روش پیدا کردن آتش، شکل زیر را در نظر بگیرید:

در شکل بالا ربات و آتش به صورت نمادین نشان داده شده اند و قسمت جلوی ربات نیز با فلش مشخص شده است (در قسمت جلوی ربات باید یک چرخ هرز گرد نیز نصب شود). حال کافیست یک سنسور نوری را در جلوی ربات و در راستایی که فلش نشان می دهد نصب کنید (یعنی راستای دید سنسور در جهتی باشد که شکل نشان میدهد). ساده ترین الگوریتم کشف آتش این است که به ربات دستور دهیم تا در جا به دور خود بچرخد، این امر باعث می شود سنسوری که در جلوی آن قرار دارد، کل زمین را با یک بار چرخیدنِ ربات ببیند. حال کافیست به ربات دستور دهیم که هر وقت سنسور جلوی ربات آتش را دید، چرخیدن را متوقف کنند و مستقیماً به سمت آتش حرکت کند. به این ترتیب ربات به سرعت می تواند آتش را پیدا کند و به سمت آن حرکت کند. این الگوریتم آنقدر ساده است که حتی بدون استفاده از مدارات میکروکنترلردار نیز می توان آن را پیاده سازی کرد.
حالا مشکل این است که اگر ربات همین طور مستقیم به سوی آتش حرکت کند با آن برخورد خواهد کرد و احتمالاً آسیب خواهد دید. پس نیاز به سیستم دیگری داریم که ربات را در فاصله مناسبی از آتش متوقف کند تا از برخورد با آتش جلوگیری شود و ربات از آن جا بتواند آتش را با مکانیزم هایی که بعداً در مورد آن صحبت خواهیم کرد خاموش کند. این فاصله در حدود 20 سانتی متر است که البته در مورد ربات های مختلف متفاوت است. برای این کار نیز الگوریتم ساده ای وجود دارد که باز هم با یک سنسور نوری معمولی مشکل ما را حل می کند. کافیست یک سنسور نوری را به شکلی بر روی ربات نصب کنید تا فقط هنگامی که ربات به آتش نزدیک شد این سنسور آتش را ببیند. مهمترین نکته این روش هم مکان نصب این سنسور نوری است. این سنسور باید در قسمت جلوی ربات (در شکل بالا با فلش نشان داده شده است) و با ارتفاع 15 سانتی متر از شاسی ربات نصب شود. جهت دید آن نیز باید عمود بر زمین مسابقه باشد. یعنی این سنسور باید بر روی یک پایه 15 سانتی متر بر روی همان سنسور اول نصب شود، و زاویه آن نیز عمود بر زمین مسابقه باشد (یعنی راستای دید آن به سمت کف زمین مسابقه باشد تا بتواند از بالا آتش را مستقیماً ببیند). به این ترتیب این سنسور فقط زمانی آتش را میبیند که ربات دقیقاً بر روی آتش قرار گرفته باشد، حال می توان با کمی تغییر زاویه این سنسور آن را طوری تنظیم کرد که از کمی عقب تر نیز همین سنسور آتش را ببیند.
در نهایت کافیست به ربات دستور دهیم تا به محض دیدن آتش توسط سنسور دوم، حرکت خود را متوقف کند و عملیات اطفا حریق را آغاز کند.
یکی از ساده ترین و رایج ترین روش های خاموش کردن آتش پاشیدن آب یا مواد ضد اشتعال دیگر بر روی آتش است. برای مجهز کردن ربات به این سیستم، فقط نیاز به یک عدد پمپ آب و یک مخزن کوچک برای ذخیره آب و یک مدار راه اندازی مختصر داریم. این روش از نظر پیچیدگی از سایر روش های رایج ساده تر است و پیچیدگی مکانیکی و الکترونیکی زیادی هم ندارد.
این مختصری درباره یکی از الگوریتم های پیدا کردن آتش توسط ربات آتش نشان و حرکت به سمت آتش و خاموش کردن آن بود.

فصل یازدهم: قطعات تشکیل دهنده ربات آتش نشان خودم:

اکنون که به صورت مختصر در مورد نحوه کار ربات آتش نشان آشنا شدیم میخواهم به قطعات تشکیل دهنده ربات خودم بپردازم و همچنین نحوه پیدا کردن آتش توسط این ربات را شرح دهم.

11-1: میکرو کنترلر چیست؟
11-1-1-تعریف میکرو کنترلر:
به آی سی هایی که قابل برنامه ریزی می باشد و عملکرد آنها از قبل تعیین شده است میکروکنترلرمی گویند میکرو کنترلرها دارای ورودی – خروجی و قدرت پردازش می باشند .
11-1-2- بخشهای مختلف میکروکنترلر :
میکروکنترلر ها از بخشهای زیر تشکیل شده اند
Cpu واحد پردازش
Alu واحد محاسبات
I /O ورودی ها و خروجی ها
Ram حافظه اصلی میکرو
Rom حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد
Timer برای کنترل زمان ها
و . . .

11-1-3- خانواده های میکروکنترلر
خانواده : Pic – AVR – 8051
11-1-4- یک میکروکنترلر چگونه برنامه ریزی میشود .
میکرو کنترلر ها دارای کامپایلرهای خاصی می باشد که با زبان های Assembly basic, c می توان برای آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهی به نام programmer که در این دستگاه ای سی قرار می گیرد و توسط یک کابل به یکی از در گاه های کامپیوتر وصل می شود برنامه نوشته شده روی آی سی انتقال پیدا میکند و در Rom ذخیره می شود .

11-1-5- با میکرو کنترلر چه کارهایی می توان انجام داد .
این آی سی ها حکم یک کامپیوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند بیشتر این آی سی ها برای کنترل و تصمیم گیری استفاده می شود چون طبق الگوریتم برنامه ی آن عمل می کند این آی سی ها برای کنترل ربات ها تا استفاده در کارخانه صنعتی کار برد دارد .
11-1-6- امکانات میکرو کنترلرها :
امکانات میکرو کنترلرها یکسان نیست و هر کدام امکانات خاصی را دارا می باشند و در قیمت های مختلف عرضه می شود .

11-1-7- شروع کار با میکرو کنترلر:
برای شروع کار با میکرو کنترلر بهتر است که یک زبان برنامه نویسی مثل c یا basic را بیاموزید سپس یک برد programmer تهیه کرده و برنامه خود را روی میکرو ارسال کنید سپس مدار خود را روی برد بسته و نتیجه را مشاهده کنید.
چنان چه در مدارهای الکترو نیکی تجربه ندارید بهتر است از برنامه های آ موزش استفاده کنید.

11-1-8- مقایسه خانواده های مختلف میکرو وکنترلرها:
خانواده 8051 :
این خانواده از میکرو کنترولر ها جزو اولین نوع میکرو کنترولر ها یی بود که رایج شده و جزو پیشکسوتان مطرح میشود . معروف ترین کامپایلر برای این نوع میکرو keil یا franklin می باشد میکرو های این خانواده به نوسان ساز نیاز مند هستند و درمقابل خانواده pic یا AVR از امکانات کمتری برخور دار می باشد معروف ترین آی سی ها این خانواده 89S51 یا 89C51 می باشد .
خانواده AVR :
این خانواده از میکرو کنترلرها تمامی امکانات 8051 را دارا می باشد و امکاناتی چون ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) – نوسان ساز داخلی و قدرت و سرعت بیشتر – EEPROM (حافظه) از جمله مزایای این خانواده می باشد مهم ترین آی سی این خانواده Tiny و Mega است.
خانواده pic :
این خانواده از نظر امکانات مانند AVR میباشد و در کل صنعتی تر است .
11-1-9- مزایای میکرو کنترلر نسبت به مدار های منطقی :
1- یک میکرو کنترلر را می توان طوری برنامه ریزی کرد که کار چندین گیت منطقی را انجام دهد.
2- تعداد آی سی هایی که در مدار به کار میرود به حداقل میرسد .
3- به راحتی می توان برنامه میکرو کنترلر را تغییر داد و تا هزاران بار میتوان روی میکرو برنامه های جدید نوشت و یا پاک کرد .
4- به راحتی میتوان از روی یک مدار منطقی کپی کرد و مشابه آن را ساخت ولی در صورتی که از میکرو کنترلر استفاده شود و برنامه میکرو را قفل کرد به هیچ عنوان نمی توان از آن کپی گرفت .

انواع آسی های AVR

میکروکنترلر های هشت بیتی AVR بر مبنای معماری RISC بهبود یافته شده طراحی شدند و دارای سه خانواده زیر هستند :
1- Tiny avr
2- Mega avr
3- At90s یا avr
میکروهای AVR دارای انعطاف پذیری غیر قابل مقایسه و بی همتایی هستند.آنها قادر به ترکیب هر نوع کدی با یک معماری کارامد از طریق زبانهای C و Assembly هستند و قادرند از طریق این برنامه ها تمام پارامترهای ممکن در یک سیکل یا چرخه ماشین را با دقت بسیار بالا هماهنگ کنند.
4- میکرو AVR دارای معماریی است که میتواند در تمام جهات مورد استفاده شما،عمل کند میکرو AVR معماریی دارد که برای شما کارایی 16 بیتی ارائه می دهد که البته قیمتش به اندازه یک 8 بیتی تمام می شود.
بهره های کلیدی AVR :

دارای بهترین MCU برای حافظه فلش در جهان ! (MCU: Master Control Unit)
دارای سیستمی با بهترین هماهنگی
دارای بالاترین کارایی و اجرا در CPU (یک دستورالعمل در هر سیکل کلاک)
دارای کدهایی با کوچکترین سایز
دارای حافظه خود برنامه ریز
دارای واسطه JTAG که با IEEE 1149.1 سازگار است
(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.)
دارای سخت افزار ضرب کننده روی خود
دارای بهترین ابزارها برای پیشرفت و ترقی
دارای حالات زیادی برای ترفیع دادن یا Upgrade .

میکرو کنترلر AVR به منظور اجرای دستورالعملهای قدرتمند در یک سیکل کلاک(ساعت) به اندازه کافی سریع است و می تواند برای شما آزادی عملی را که احتیاج دارید به منظور بهینه سازی توان مصرفی فراهم کند.
میکروکنترلر AVR بر مبنای معماری RISC(کاهش مجموعه ی دستورالعملهای کامپیوتر) پایه گذاری شده و مجموعه ای از دستورالعملها را که با 32 ثبات کار میکنند ترکیب می کند.
به کارگرفتن حافظه از نوع Flash که AVR ها به طور یکسان از آن بهره می برند از جمله مزایای آنها است.
یک میکرو AVR می تواند با استفاده از یک منبع تغذیه 2.7 تا 5.5 ولتی از طریق شش پین ساده در عرض چند ثانیه برنامه ریزی شود یا Program شود.
میکروهای AVR در هرجا که باشند با 1.8 ولت تا 5.5 ولت تغذیه می شوند البته با انواع توان پایین (Low Power)که موجودند.
راه حلهایی که AVR پیش پای شما می گذارد، برای یافتن نیازهای شما مناسب است:
با داشتن تنوعی باور نکردنی و اختیارات فراوان در کارایی محصولات AVR، آنها به عنوان محصولاتی که همیشه در رقابت ها پیروز هستند شناخته شدند.در همه محصولات AVR مجموعه ی دستورالعملها و معماری یکسان هستند بنابراین زمانی که حجم کدهای دستورالعمل شما که قرار است در میکرو دانلود شود به دلایلی افزایش یابد یعنی بیشتر از گنجایش میکرویی که شما در نظر گرفته اید شود می توانید از همان کدها استفاده کنید و در عوض آن را در یک میکروی با گنجایش بالاتر دانلود کنید.
11-1-10- خانواده های محصولات AVR :
Tiny AVR:
میکروکنترلری با اهداف کلی و با بیش از 4 کیلو بایت حافظه فلش و 128 بایت حافظه استاتیک و قابل برنامه ریزی است.(منظور از حافظه استاتیک SRAM و حافظه قابل برنامه ریزی EEPROM است.)
Mega AVR:
این نوع میکروها قابلیت خود برنامه ریزی دارند و می توان آنها را بدون استفاده از مدارات اضافی برنامه ریزی کرد همچنین بیش از 256K بایت حافظه فلش و 4K بایت حافظه استاتیک و قابل برنامه ریزی دارند.
LCD AVR:
این نوع میکرو دارای درایور برای نمایشگر LCD با قابلیت کنترل اتوماتیک تباین و مقایسه تصویر می باشد.باعث تمدید عمر باتری می شود و در حالت فعال دارای توان مصرفی پایینی است.
توان مصرفی پایین:
توان مصرفی پایین آنها برای استفاده بهینه از باتری و همچنین کاربرد میکرو در وسایل سیار و سفری طراحی شده که میکروهای جدید AVR با توان مصرفی کم از شش روش اضافی در مقدار توان مصرفی ، برای انجام عملیات بهره می برند.
این میکروها تا مقدار 1.8 ولت قابل تغذیه هستند که این امر باعث طولانی تر شدن عمر باتری می شود.
در میکروهای با توان پایین ، عملیات شبیه حالت Standby است یعنی میکرو می تواند تمام اعمال داخلی و جنبی را متوقف کند و کریستال خارجی را به همان وضعیت شش کلاک در هر چرخه رها کند!
ابعاد مختلف میکروهای AVR را در اشکال زیر مشاهده می کنید:

AVR های مدل tiny:
به خود اجازه ندهید که نام آن شما را گول بزند… میکروهای مدل tiny توانایی های عظیمی دارند.به خاطر کوچک بودن و داشتن MCU بسیار پر قدرت به اینگونه میکروها نیاز فراوانی هست آنها به هیچ منطق خارجی نیاز نداشته و به همراه یک مجتمع مبدل آنالوگ به دیجیتال و یک حافظه قابل برنامه ریزی EEPROM قابلیتهای خود را ثابت می کنند.
نکات کلیدی و سودمند مدل Tiny :
آنها به منظور انجام یک عملیات ساده بهینه سازی شده و در ساخت وسایلی که به میکروهای کوچک احتیاج است کاربرد فراوان دارند.
کارایی عظیم آنها برای ارزش و بهای وسایل موثر است.
AVR های مدل Mega:
اگر شما به میکرویی احتیاج دارید که دارای سرعت و کارایی بالا باشد و توانایی اجرای حجم زیادی از کد برنامه را داشته و بتواند داده های زیادی را سروسامان دهد باید از AVR های مدل Mega استفاده کنید آنها به ازای هر یک مگا هرتز سرعت ، توانایی اجرای یک میلیون دستورالعمل در هر یک ثانیه را دارند همچنین قابل برنامه ریزی و بروزرسانی کدها با سرعت و امنیت بسیار بالایی هستند.
نکات کلیدی و سودمند مدل Mega :
حافظه سریع از نوع فلش با عملکرد خود برنامه ریز و بلوکه بوت (Boot Block)
دقت بسیار بالای 8-کانال در تبدیل آنالوگ به دیجیتال 10 بیتی
USART و SPI و TWI بر طبق واسطه های سریال
واسطه ی JTAG بر طبق IEEE 1149.1
TWI: Two Wire Interface is a byte oriented interface
USART: Universal Serial Asynchronous Receiver/Transmitter
SPI: Serial Peripheral Interface
JTAG available only on devices with 16KB Flash and up
واسط JTAG فقط در میکروهای با بیش از 16 کیلوبایت حافظه فلش موجود است.
AVR های مدل LCD:
آنها با بالاترین یکپارچگی و انعطاف پذیری ممکن طراحی شده اند و با داشتن درایور LCD و کنترلر اتوماتیک وضوح تصویر ،بهترین واسطه را با انسان دارند و دارای توان مصرفی پایین و کارایی بالایی هستند.اولین عضو این خانواده 100 سگمنت داشت و دارای یک UART و SPI به منظور ارتباط به صورت سریال بود.
نکات کلیدی وسودمند مدل LCD :
کارایی فوق العاده با سرعت یک میلیون دستورالعمل در ثانیه به ازای یک مگاهرتز
واسطه ها برای ارتباط با انسان: وقفه های صفحه کلید و درایور نمایشگر LCD
آنها این اجازه را به طراح سیستم می دهند که توان مصرفی را در برابر سرعت پردازش تا جایی که امکان دارد بهینه کند.
نکات کلیدی و سودمند حافظه ی فلش خود برنامه ریز:
قابلیت دوباره برنامه ریزی کردن بدون احتیاج به اجزای خارجی
128 بایت کوچک که به صورت فلش سکتور بندی شده اند
داشتن مقدار متغیر در سایز بلوکه ی بوت (Boot Block)
خواندن به هنگام نوشتن
بسیار آسان برای استفاده
کاهش یافتن زمان برنامه ریزی
کنترل کردن برنامه ریزی به صورت سخت افزاری.

11-2- آی سی رگولاتور یا تثبیت کننده ولتاژ:

به منظور تثبیت (ثابت نگه داشتن) ولتاژ مورد نظر در نقاط مختلف مدار از آی سی های رگولاتور استفاده می کنیم.
تثبیت به این منظور انجام می شود که ما در مداری نیاز به یک ولتاژ ثابت، مثلا 5 ولت dc داریم ولی نوساناتی در ولتاژ ورودی به مدار ما وجود دارد که بر عملکرد مدار تاثیر می گذارد از این رو از آی سی رگولاتور به منظور تثبیت کننده ولتاژ استفاده می کنیم.
آی سی های رگولاتور دو نوع مثبت و منفی هستند و با پیش شمارهای 78 برای نوع مثبت و 79 برای نوع منفی شناخته می شوند دو رقم بعد از این عدد ها نشان دهنده ولتاژ آی سی می باشد.

مثلا: 7805 یعنی آی سی رگولاتور 5 ولت مثبت و یا: 7905 یعنی آی سی رگولاتور 5 ولت منفی
آی سی رگولاتور دارای سه پایه است . پایه وسط آن مشترک است و به زمین مدار یا منفی متصل است . پایه اول ورودی جریان و پایه سوم خروجی تثبیت شده جریان است.
نکته بسیار مهم این موضوع است که جریان ورودی به آی سی رگولاتور باید بین 3 تا 8 ولت بیشتر از جریان تثبت خروجی باشد به عنوان مثال به آی سی 7805 باید بین 8 تا 13 ولت جریان بدهیم تا 5 ولت تثبت شده در خروجی به ما بدهد. جریان دهی آی سی های رگولاتور 1 آمپر است.
برخی از رنج های متداول آی سی های رگولاتور:
تیپ مثب:7805 – 7806 – 7808 – 7809 – 7810 – 7812 – 7815 – 7818 – 7824 -…
تیپ منفی: 7905 – 7906 – 7908 – 7912 – 7915 – 7924 – …

فصل دوازدهم: نقشه ربات خودم و شرح کار ربات و شرح کار قطعات تشکیل دهنده آن

در شکل زیر نقشه مدار ربات آتش نشان را قرار داده ام و در ادامه به توضیح آن می پردازم:
12-1- نقشه ربات:

در قسمت تعقیب نور برای تشخیص میزان نوراز دو سنسور فتوسل استفاده شده است و به این صورت کار میکنند که هرچه نوری که به آنها میرسد بیشتر باشد مقاومت الکتریکی آنها کمتر میشود. حال اگر آنها را با یک مقاومت 1 کیلویی تقسیم ولتاژ کنیم هرچه نور تابیده شده بیشتر گردد ولتاژ دو سرش نیز کمتر میگردد.

چون در هر محیط نور آن متفاوت است باید آستانه روشنایی و تاریکی بایک مقایسه کننده ولتاژ که یک آپ امپ است با کمک یک پتانسیومتر انجام میشود و با تنظیم آن میتوان حساسیت آن را کالیبره کرد.
اساس کار ربات به این صورت است که ربات هرگاه نور ببیند باید متوقف شود. یعنی در واقع آتش را از روی نور تشخیص میدهد.
اگر سمت راست نور بود همان سمت باید متوقف شود و برای سمت چپ هم همان طور. اگر هیچ نوری نبیند باید به دور خود آنقدر بچرخد که یک نور دریافت کند.

12-2: شرح کار ربات:
ربات وقتی استارت می شود شروع به چرخش به دور خود میکند و در همان جایی که ایستاده به دور خود میچرخد و به وسیله دو سنسور فتوسل که در جلوی ربات قرار دارد به جستجوی نور می پردازد. در واقع این ربات آتش را به وسیله نور آن تشخیص میدهد. هر گاه که نور آتش به وسیله یکی از فتوسل ها و یا هردوی آنها حس شد ربات در سر جای خود متوقف میشود و به سمت آتش حرکت میکند. ربات وقتی که به آتش میرسد باید متوقف شود و شروع به خاموش کردن آتش نماید. وقتی ربات به آتش میرسد گرمای آتش توسط یک سنسور LM35 حس میشود و دستور توقف ربات داده میشود و در همین موقع یک عدد led روشن میشود و یک buzzer به صدا در می آید. در واقع میتوانیم به جای led و buzzer از یک پمپ و یک مخزن آب ،برای خاموش کردن آتش استفاده کنیم.
12-3: شرح کار قطعات تشکیل دهنده ربات:
دیود D4 که بعد از ترمینال تغذیه قرار گرفته شده است یک دیود معمولی میباشد که برای محافظت ازمدار در برابر ولتاژ معکوس است. چون اگر ولتاژ ناخودآگاه به صورت معکوس به مدار وصل شود باعث آسیب رسیدن به میکرو کنترلر می شود و یا حتی ممکن است برنامه نویسی آن را ازبین ببرد.
بعد از دیود یک رگولاتور قرار گرفته است. این رگولاتور ولتاژ را از خروجی دیود گرفته و آن را روی 5 ولت ثابت نگه میدارد. این ولتاژ 5 ولت برای تغذیه میکرو کنترلر و قسمتهای مختلف مدار میباشد. یعنی رگولاتور ولتاژ 5 ولت ثابت به ما میدهد.
خازن C1 بعد از رگولاتور کار صافی و گرفتن نویزهای کوچک احتمالی را انجام میدهد.
دو عدد فتوسل در مدار این ربات به کار رفته است . کار این فتوسل ها تشخیص نور محیط و پیدا کردن آتش از روی نور آن میباشد. در واقع فتوسل ها یک نوع ترانسدیوسر میباشند و اساس کار این فتوسل ها به این شرح است که هرچه نور آتش بیشتر باشد مقاومت الکتریکی آنها کمتر میشود و ما با آشکار سازی تغییرات مقاومتی فتوسل میتوانیم آتش را پیدا کنیم.
مقاومت R12 با فتوسل P1 و مقاومت R15 با فتوسل P2 به صورت موازی بسته شده اند و با یکدیگر کار تقسیم ولتاژ را انجام میدهند. به این صورت که با تغییر نور آتش مقاومت فتوسل تغییر کرده و در نتیجه ولتاژ گره میان مقاومت و فتوسل تغییر کرده و در نتیجه ولتاژ ورودی آپ امپ تغییر میکند.
در مدار ربات از دو آپ امپ به عنوان مقایسه کننده استفاده شده است. پایه ورودی منفی هر دو مقایسه کننده به یک پتانسیومتر (R16) وصل شده است. این پتانسیومتر از یک طرف به VCC و از یک طرف به زمین وصل است. با تنظیم این پتانسیومتر یک ولتاژ خاص را به ورودی منفی مقایسه کننده ها میدهیم. این ولتاژ با مقدار ولتاژی که از تقسیم ولتاژ بین فتوسل و مقاومت موازی با آن به دست آمده بود و به پایه مثبت مقایسه کننده ها داده شده است مقایسه میشود و یک خروجی به ما میدهد. حال با تنظیم این پتانسیومتر میتوان مقدار ولتاژ اعمال شده به ورودی منفی مقایسه کننده را که قرار است با ولتاژ پایه مثبت مقایسه کننده (تقسیم ولتاژ بین فتوسل و مقاومت موازی با آن) مقایسه شود تغییر داد و در نتیجه خروجی مقایسه کننده تغییر کند. یعنی در واقع ما با تغییر پتانسیومتر R16 حساسیت ربات را نسبت به نور کم یا زیاد کرده ایم. در واقع کار پتانسیومتر تنظیم مقدار حساسیت ربات به نور میباشد
خروجی دو مقایسه کننده وارد پورت D میکروکنترلر میشوند. درون میکروکنترلر کار پردازش بر روی مقادیر صورت میگیرد و خروجیها تولید میشوند.
در خروجی میکروکنترلرها فرمانهای لازم برای راه اندازی ترانزیستورهای Q1 و Q2 صادر میشود. این دو ترانزیستور هر کدام به نوبه خود راه انداز موتورهای ربات هستند. Q1 راه انداز موتور سمت چپ و Q2 راه انداز موتور سمت راست میباشد. چون خروجی میکروکنترلر نمی تواند به طور مستقیم موتورها را راه اندازی کند، از Q1 و Q2 برای راه اندازی موتورها استفاده کرده ایم. در واقع این دو ترانزیستور درایور موتورهای ربات میباشند.
دیود D3 که به صورت موازی و معکوس با موتور سمت چپ و دیود D13 که به صورت موازی و معکوس با موتور سمت راست بسته شده اند، دیودهای هرزگرد میباشند.
این دیودها برای خنثی کردن ولتاژ برگشتی یا القایی یا لگد به کار میروند.
به علت خاصیت سلفی که موتورها از خودشان نشان میدهند، پس از قطع جریان تمایل دارند جریان ذخیره شده در خود را تخلیه کنند. همین جریان میتواند برای ترانزیستور که برای تقویت جریان موتور در مدار به کار رفته است مضر باشد. لذا در چنین مواقعی از یک دیود که به صورت موازی و معکوس با موتور قرار میگیرد استفاده میشود. این دیود زمان روشن بودن موتور قطع است و در زمانی که موتور خاموش میشود، روشن میگردد و جریان سیم پیچ موتور را تخلیه میکند و به همین خاطر به آن دیود هرزگرد میگویند.
از نقطه نظر دیگر همانطور که میدانید سلف ها و موتورها با تغییرات جریان مخالفت میکنند. مثلا اگر شما به یک سلف ولتاژ 12 ولت متصل کنید و بعد ولتاژ رو قطع کنید در دو سر سلف ولتاژ لحظه ای به وجود می آید. این ولتاژ، معکوس و چندین برابر ولتاژ اصلی است و میتواند به دیگر قطعات آسیب برساند. با اتصال یک دیود این ولتاژ را اتصال کوتاه میکنند که باعث تخلیه آن میگردد.
خازن C3 که موازی با موتور سمت چپ و همچنین خازن C4 که موازی با موتور سمت راست بسته شده اند برای کاهش دادن نویز موجود در مدار میباشند.
در این مدار از دو موتور استفاده کرده ایم. یکی در سمت راست که به وسیله یک گیربکس به دوتا چرخ سمت راست متصل میشود و یک موتور دیگر در سمت چپ که به وسیله یک گیربکس به دوتا چرخ سمت چپ متصل مشود.
سلف L1 و خازن C55 با همدیگر تشکیل یک فیلتر پایین گذر را میدهند که برای پایداری ولتاژ تغذیه ADC میکروکنترلر میباشد.
سنسور LM35 به کار رفته در ربات برای این است که وقتی ربات به آتش نزدیک میشود، این سنسور، دما یا حرارت آتش را تشخیص داده و فرمان متوقف شدن ربات و همچنین فعال شدن LED و BUZZER را صادر کند. ما در خروجی این ربات به جای استفاده از پمپ و مخزن آب از یک LED، که هنگام تشخیص دما توسط LM35 و متوقف شدن ربات روشن میشود و همچنین یک BUZZER که در همان موقع به صدا درمی آید ، استفاده کرده ایم.
میتوان به جای LED و BUZZER از یک رله استفاده کرد. و با قطع و وصل شدن این رله میتوان یک موتور را که درواقع راه انداز پمپ آب میباشد را راه اندازی کرد. همچنین می توان به جای LED و BUZZER از یک رله برای راه اندازی یک فن استفاده کرد که فن نقش خاموش کننده آتش را ایفا میکند.
مقاومت های R11 و R14 برای بایاسینگ و کنترل جریان ترانزیستورهای Q1 و Q2 به کار برده شده اند.
مقاومت R3 برای کنترل جریان LED به کار رفته است.
12-4: نقشه PCB ربات:
در زیر نقشه PCB مربوط به مدار ربات را قرار داده ام:

12-5: برنامه میکروکنترلر:
در ادامه برنامه میکروکنترلر که کار اصلی را در ربات انجام میدهد را قرار می دهم:
$regfile=
$crystal = 8000000
Config Timer1 = timer , prescale = 1024
On ovf1 Tim
Enable interrupts
Enable Timer1
Stop Timer1
Timer1 = 25536
Config ADC = single , prescaler= auto , refrence = internal
Dim A As word , t as bit
'pwm1a = 0
'pwm1b = 0
Config portb = input
Config pinc.0 = input
Config pinb.1 = output
Config pinb.2 = output
Config pinb.3 = output
Config pinb.4 = output
Photor alias pind.6
Photor alias pind.5
M1 alias portb.1
M2 alias portb.2
Start ADC
Do
A = get ADC(5)
'stop ADC
'————–noor==> 0
'————–no noor==> 1
If A >= 200 then
Portb.3 = 1
Portb.4 = 1
M1 = 0
M2 = 0
Else
Portb.3 = 0
Portb.4 = 0
If photor = 0 and photor1 = 0 Then
T = 0
M1 = 1
M2 = 1
End if
If photor = 1 and photor1 = 1 Then
Start Timer1
If t = 1 Then
M1 = 1
M2 = 0
Else
M1 = 0
M2 = 0
End if
If photor = 0 and photor1 = 1 Then
T = 0
M1 = 0
M2 = 1
End if
If photor = 1 and photor1 = 0 Then
T = 0
M1 = 1
M2 = 0
End if
Loop
End
Tim:
T = 1
Timer1=25536
Stop timer1
return

7