2_ربوت جوال_ أساسيات الروبوتات Robotics Fundamentals

سنبحث بالتفصيل في ما نعنيه عندما نتحدث عن الروبوتات:
1.التعريف
2.التصنيف
3.التطبيقات
4.المزايا
5.المكونات
6.طرق التحكم بالروبوت

---

1.التعريف
ما هو الروبوت؟
"الروبوت هو عميل من مادة إصطناعية قادر على تنفيذ المهام عن طريق المناورة ضمن العالم المادي"

---

2.التصنيف
الجمعية الروبوتات اليابانية الصناعية (Japanese Industrial Robot Association) تعطي التصنيف التالي للروبوتات :
الفئة 1 : الأجهزة التي تستعمل يدوياَ Manual Handling Device
الفئة 2 : روبوت يقوم بمهام تسلسلية محددة Fixed Sequence Robot
الفئة 3 : روبوت يقوم بمهام تسلسلية متغيرة Variable Sequence Robot
الفئة 4 : روبوت قادر على إعادة الإنتاج Playback Robot
الفئة 5 : روبوت للتحكم العددي Numerical Control Robot
الفئة 6 : روبوت ذكي Intelligent Robot

الإهتمام في المقام الأول هو للروبوتات الذكية Intelligent Robot وتنقسم ببساطة على النحو التالي :
2-1-الروبوتات المناورة الثابتة Anchored Manipulator robots
2-2-الروبوتات الجوالة Mobile robots
3-2-الروبوتات البشرية Humanoid robots

1-2-الروبوتات المناورة الثابتة Anchored Manipulator robots

تكون دائما متواجدة في أماكن العمل الخاص بها,حركة المناور تنفذ في العادة من خلال سلسلة كاملة من المفاصل المتحكم بها .و التي تمكن الربوت من وضع القسم المؤثر Effector (نهاية الذراع) ضمن مجال العمل المخصص لها Workspace.
المناورات هي الآن النوع الأكثر شيوعا في الروبوتات الصناعية .2 مليار دولار في الصناعة!

2-2-الروبوتات الجوالة Mobile robots
يمكننا تقسيم الروبوتات الجوالة إلى الفئات التالية :
a_الروبوتات ذات العجلات Wheeled robots
b_الروبوتات ذوات الأرجل Legged robots
c_الروبوتات الجوية (طائرات بدون طيار) Aerial robots (UAVs)
d_أنواع أخرى

a_الروبوتات ذات العجلات Wheeled robots



b_الروبوتات ذوات الأرجل Legged robots


c_الروبوتات الجوية (طائرات بدون طيار) Aerial robots (UAVs)


d_أنواع أخرى


3-2-الروبوتات البشرية Humanoid robots
الروبوت هو عبارة عن روبوت هجين Hybrid robot :وهو روبوت جوال مزود بمناورات أي أذرع (a mobile robot equipped with manipulators). حقل عمل هذا الروبوت هو أوسع بكثير من حقل الربوتات المناورة الثابتة (anchored manipulators). ومع ذلك ، فإن مهمة العمل التي تؤديها هي أصعب لأنها لا تملك القاعدة الثابتة التي تمتلكها المناورات الثابتة.

---

3.التطبيقات
3-1-البيئات المغلقة المعروفة البنية Indoor Structured Environments:
-النقل Transportation
-خدمة الزبائن في المتاحف والمحلات التجارية ، الخ. Customer support in museums, shops, etc.
-تنظيف المباني الكبيرة Cleaning large buildings
-مراقبة المباني Building surveillance
-بحث Research
-الترفيه Entertainment

2-3-البيئات المفتوحة الغير معروفة البنية Outdoor Unstructured Environments:
-الفضاء Space
-التعدين Mining
-مواسير المجاري Sewage tubes
-الغابات Forest
-الزراعة Agriculture
-البناء Construction
-مكافحة الحرائق Fire fighting
-العسكرية Military
-تحت الماء Underwater
-جوي Aerial

---

4.المزايا
أهم مزايا الروبوتات هي :
انخفاض تكاليف العمالة
زيادة الدقة والإنتاجية
مزيدا من المرونة بالمقارنة مع الأجهزة المتخصصة
الروبوتات يمكن أن تؤدي الوظائف المملة، وتكرار العمل
الروبوتات يمكن أن تعمل في بيئات خطرة

---

5.المكونات
المكونات الرئيسية للروبوت المتحرك هي :
5-1-وحدة الطاقة Power supply
2-5-الحساسات Sensors
3-5-التحكم Control
4-5-المفعلات Actuators



1-5-وحدة الطاقة Power supply:
يتم تأمين الطاقة من خلال الإمدادات الكهربائية من محطة توليد الكهرباء أو من خلال البطاريات والمعدات المرتبطة بها ، أو أي وحدة تزويد الطاقة تحول الكهرباء من أي مصدر آخر لتأمين الطاقة المناسبة كالخلايا الشمسية.

5-2-الحساسات Sensors:
تتضمن أجهزة الليزر والكاميرات والأمواج فوق الصوتية والميكروفونات...،التي تمكن الروبوتات من جمع المعلومات حول بيئتهم وحالتهم الراهنة.

5-3-التحكم Control:
مسؤول عن تقييم المعلومات التي تم جمعها ومعالجتها من قبل الحساسات والتخطيط للقيام بالإجراءات المناسبة actions

4-5-المفعلات Actuators:
الأجهزة التي تنقل الطاقة إلى طاقة حركية (المسؤولة عن تنفيذ الحركات)
أنواع المفعلات تشمل ما يلي :
المحركات الكهربائية Electric motors
مفعلات تعمل بالهواء المضغوط (استخدام الغاز المضغوط)Pneumatic actuation
مفعلات هيدروليكية (باستخدام السوائل المضغوطة)
مفعلات روبوتية ذات نهايات مؤثرة effectors (مثل الملاقط grippers)

---

6.طرق التحكم بالروبوت Robot Control Mechanism
يمكن التحكم بالروبوت من خلال :
6-1-التحكم مباشرة من قبل الإنسان Tele-operated :
مثل التحكم عن بعد بالروبوتات نازعة القنابل ,الأذرع الروبوتية ،المكوكات...على سبيل المثالPioneer robot


2-6-التحكم المستقل الذاتي Autonomous robot control:
وفقا لقرارهم الخاص الناتح عن القدرة الذاتية للروبوت ، المقدم من أساليب الذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال EPFL Guide Robot




-العديد من الروبوتات تتضمن هذين النوعين المتناقضين من التحكم ، ويتم برمجتها مسبقا .