علم الروبوتات هو مجال متعدد التخصصات للعلوم والتكنولوجيا يركز على تصميم وإنشاء وبرمجة الروبوتات. فهو يجمع بين المعرفة من مختلف المجالات، بما في ذلك علوم الكمبيوتر، والهندسة الميكانيكية، والهندسة الكهربائية، والذكاء الاصطناعي.
الروبوتات يمكن أن تتخذ عددا من الأشكال. قد يشبه الروبوت الإنسان أو يكون على شكل تطبيق آلي، مثل أتمتة العمليات الروبوتية، والذي يحاكي كيفية تفاعل البشر مع البرامج لأداء مهام متكررة قائمة على القواعد.
تاريخ الروبوتات:
مصطلح الروبوتات هو امتداد لكلمة روبوت. أحد أول استخداماتها جاء من الكاتب التشيكي كاريل تشابيك، الذي استخدم الكلمة في مسرحيته عام 1920، روبوتات روسوم العالمية.
ومع ذلك، في الأربعينيات من القرن الماضي، نسب قاموس أوكسفورد الإنجليزي الفضل إلى مؤلف الخيال العلمي إسحاق أسيموف لكونه أول شخص يستخدم هذا المصطلح. في قصة أسيموف، اقترح ثلاثة مبادئ لتوجيه سلوك الروبوتات المستقلة والآلات الذكية:
يجب ألا تؤذي الروبوتات البشر أبدًا.
يجب على الروبوتات اتباع تعليمات البشر دون انتهاك القاعدة 1.
يجب على الروبوتات حماية نفسها دون انتهاك القواعد الأخرى.
وقد نجت قوانينه الثلاثة للروبوتات حتى يومنا هذا. ومع ذلك، لم يتم إنشاء أول روبوت قابل للبرمجة إلا بعد عقدين من الزمن، في عام 1961، يسمى Unimate، المشتق من الأتمتة العالمية، بناءً على تصميمات من الخمسينيات لتحريك القطع المعدنية الحارقة من القالب. آلة الصب. وفي عام 1966، تبعه روبوت معهد ستانفورد للأبحاث الذي أطلق عليه اسم “شاكي” كأول روبوت متنقل، وذلك بفضل البرامج والأجهزة التي مكنته من استشعار البيئة واستيعابها، وإن كان بقدرة محدودة.
تطبيقات الروبوتات
اليوم، تُستخدم الروبوتات الصناعية، بالإضافة إلى العديد من أنواع الروبوتات الأخرى، لأداء مهام متكررة. يمكن أن تأخذ شكل ذراع آلية، أو روبوت تعاوني (كوبوت)، أو هيكل خارجي آلي، أو روبوتات بشرية تقليدية.
يتم استخدام الروبوتات الصناعية وأذرع الروبوت من قبل الشركات المصنعة والمستودعات، مثل تلك المملوكة لشركة Amazon وBest Buy.
لكي يعمل، مزيج من برمجة الكمبيوتر والخوارزميات، ومناور يتم التحكم فيه عن بعد، ومحركات، وأنظمة تحكم – العمل والمعالجة والإدراك – وأجهزة استشعار في الوقت الحقيقي وعنصر الأتمتة يساعد في إعلام ما يفعله الروبوت أو النظام الآلي.
تتضمن بعض التطبيقات الإضافية للروبوتات ما يلي:
الالكترونيات المنزلية. يمكن برمجة المكانس الكهربائية وجزازات العشب لأداء المهام تلقائيًا دون تدخل بشري.
مراقبة المنزل. يتضمن ذلك أنواعًا محددة من الروبوتات التي يمكنها مراقبة استخدام الطاقة المنزلية أو توفير خدمات مراقبة أمن المنزل، مثل Amazon Astro.
الذكاء الاصطناعي (AI). تُستخدم الروبوتات على نطاق واسع في عمليات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML)، خصوصًا للتعرف على الكائنات ومعالجة اللغات الطبيعية والصيانة التنبؤية وأتمتة العمليات.
علم البيانات. يعتمد مجال علم البيانات على الروبوتات لأداء المهام بما في ذلك تنظيف البيانات، وأتمتة البيانات، وتحليل البيانات والكشف عن الشذوذ.
إنفاذ القانون والعسكرية. يعتمد كل من تطبيق القانون والجيش بشكل كبير على الروبوتات، حيث يمكن استخدامها في مهام المراقبة والاستطلاع. تُستخدم الروبوتات أيضًا لتحسين حركة الجنود في ساحة المعركة.
مهندس ميكانيكى. تُستخدم الروبوتات على نطاق واسع في عمليات التصنيع، مثل فحص خطوط الأنابيب بحثًا عن التآكل واختبار السلامة الهيكلية للمباني.
الميكاترونكس. تساعد الروبوتات في تطوير المصانع الذكية وأجهزة الجراحة بمساعدة الروبوتات والمركبات المستقلة.
تكنولوجيا النانو. تُستخدم الروبوتات على نطاق واسع في تصنيع الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة، وهي عملية تستخدم لإنشاء أنظمة متكاملة صغيرة.
الهندسة الحيوية والرعاية الصحية. تعد الروبوتات الجراحية والروبوتات المساعدة وروبوتات المختبر وروبوتات التطبيب عن بعد كلها أمثلة على الروبوتات المستخدمة في مجالات الرعاية الصحية والهندسة الحيوية.
الفضاء الجوي. يمكن استخدام الروبوتات في الحفر والطلاء والطلاء والفحص وصيانة مكونات الطائرات.
أنواع الروبوتات
تم تصميم الروبوتات لأداء مهام محددة والعمل في بيئات مختلفة. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة من الروبوتات المستخدمة في مختلف الصناعات:
الروبوتات الصناعية: تُستخدم هذه الروبوتات الكبيرة القابلة للبرمجة بشكل متكرر في إعدادات التصنيع والمستودعات، وتُحدث تحولًا في سلسلة التوريد من خلال أداء مهام مثل اللحام والطلاء والتجميع ومناولة المواد.
روبوتات الخدمة: تُستخدم هذه الروبوتات في مجموعة متنوعة من المجالات في سيناريوهات مختلفة، مثل الأعمال المنزلية والضيافة وتجارة التجزئة والرعاية الصحية. تشمل الأمثلة روبوتات التنظيف وروبوتات الترفيه وروبوتات المساعدة الشخصية.
الروبوتات الطبية: تساعد هذه الروبوتات في العمليات الجراحية وإعادة التأهيل والتشخيص في أماكن الرعاية الصحية. تعد أنظمة الجراحة الروبوتية والهياكل الخارجية والأطراف الصناعية من الأمثلة القليلة على الروبوتات الطبية.
المركبات ذاتية القيادة:تُستخدم هذه الروبوتات بشكل أساسي لأغراض النقل ويمكن أن تشمل السيارات ذاتية القيادة والطائرات بدون طيار وروبوتات التوصيل المستقلة. إنهم يتنقلون ويتخذون القرارات باستخدام أجهزة الاستشعار المتقدمة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي.
الروبوتات البشرية: تمت برمجة هذه الروبوتات لتقليد وتقليد الحركات والأفعال البشرية. إنهم يشبهون البشر ويستخدمون في البحث والترفيه والتفاعلات بين الإنسان والروبوت.
الكوبوت ، أو الروبوت التعاوني :وعلى عكس غالبية الأنواع الأخرى من الروبوتات، التي تقوم بمهامها بمفردها أو في بيئات عمل منفصلة تمامًا، يمكن للروبوتات التعاونية مشاركة أماكن العمل مع الموظفين البشريين، مما يمكنهم من العمل بشكل أكثر إنتاجية. يتم استخدامها عادةً لإزالة المهام المكلفة أو الخطيرة أو التي تستغرق وقتًا طويلاً من سير العمل الروتيني. يمكن للروبوتات التعاونية في بعض الأحيان التعرف على الحركة البشرية والاستجابة لها.
الروبوتات الزراعية: وتستخدم في الزراعة والتطبيقات الزراعية. يمكنهم الزراعة والحصاد واستخدام المبيدات الحشرية والتحقق من صحة المحاصيل.
روبوتات الاستكشاف والفضاء: تُستخدم في مهمات استكشاف الفضاء وكذلك في المناطق القاسية على الأرض. تشمل الأمثلة روبوتات الاستكشاف تحت الماء والمركبات الجوالة المستخدمة في رحلات المريخ.
الروبوتات الدفاعية والعسكرية:تساعد في المهام والعمليات العسكرية بما في ذلك المراقبة والتخلص من القنابل ومهام البحث والإنقاذ. لقد تم تصميمها خصيصًا للعمل في تضاريس غير معروفة.
الروبوتات التعليمية: تم إنشاؤها لتعليم وتثقيف الأطفال حول الروبوتات والبرمجة وحل المشكلات. تعد مجموعات ومنصات التعلم العملي في الأوساط الأكاديمية من الأمثلة المتكررة على الروبوتات التعليمية.
الروبوتات الترفيهية: تم إنشاؤها لأغراض الترفيه، وتأتي في شكل حيوانات أليفة روبوتية ورفاق بشريين وألعاب تفاعلية.
إيجابيات وسلبيات الروبوتات
الأمان: يمكن القول إن السلامة هي إحدى أعظم فوائد الروبوتات، حيث أن العديد من البيئات الخطرة أو غير الصحية لم تعد تتطلب العنصر البشري. وتشمل الأمثلة الصناعة النووية والفضاء والدفاع والصيانة. باستخدام الروبوتات أو الأنظمة الآلية، يمكن للعمال تجنب التعرض للمواد الكيميائية الخطرة وحتى الحد من المخاطر الصحية النفسية الاجتماعية والمريحة.
زيادة الإنتاجية: لا تصاب الروبوتات بالتعب أو الإرهاق بسهولة كما يفعل البشر. يمكنهم العمل بشكل مستمر دون فترات راحة أثناء أداء وظائف متكررة، مما يعزز الإنتاجية.
الدقة: يمكن للروبوتات أداء مهام دقيقة بقدر أكبر من الاتساق والدقة مقارنة بالبشر. هذا يلغي خطر الأخطاء والتناقضات.
المرونة: يمكن برمجة الروبوتات لتنفيذ مجموعة متنوعة من المهام، كما أنها قابلة للتكيف بسهولة مع حالات الاستخدام الجديدة.
توفير في التكاليف: ومن خلال أتمتة المهام المتكررة، يمكن للروبوتات تقليل تكاليف العمالة.
ومع ذلك، على الرغم من هذه المزايا، فإن الروبوتات لها أيضًا العيوب التالية:
ملاءمة المهمة: بعض المهام هي ببساطة أكثر ملاءمة للبشر – على سبيل المثال، تلك الوظائف التي تتطلب الإبداع والقدرة على التكيف ومهارات اتخاذ القرار الحاسمة.
مشاكل اقتصادية: نظرًا لأن الروبوتات يمكنها أداء معظم الوظائف التي يقوم بها البشر بمزيد من الدقة والسرعة، فهناك دائمًا خطر محتمل بأن تحل محل الوظائف البشرية في النهاية.
مكلفة:معظم الأنظمة الآلية لها تكلفة أولية عالية. يمكن أيضًا أن يكلف إصلاح الروبوتات وصيانتها الكثير.
زيادة التبعية: يمكن أن يؤدي الاعتماد المفرط على الروبوتات إلى انخفاض المواهب البشرية وقدرات حل المشكلات بالإضافة إلى زيادة الاعتماد على التكنولوجيا.
أخطار أمنية: هناك دائمًا خطر تعرض الأجهزة الروبوتية للاختراق أو الاستيلاء عليها، خاصة إذا تم استخدامها لأغراض الدفاع والأمن.
متطلبات الطاقة: تستهلك الروبوتات الكثير من الطاقة والقوة المستمرة للعمل. هناك حاجة أيضًا إلى صيانة وصيانة منتظمة لإبقائها في حالة عمل جيدة.
أصبحت الروبوتات أكثر كفاءة ومرونة واستقلالية مع تقدم تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي وأجهزة الاستشعار. ومن المتوقع أن تلعب دورًا أساسيًا بشكل متزايد في مجموعة متنوعة من الصناعات والتطبيقات في المستقبل.
من المصادر: www.techtarget.com
