«رباتیک» (Robotics) بخش بین رشتهای علم و مهندسی به حساب میآید که بر طراحی، ساخت و استفاده از رباتهای مکانیکی اختصاص دارد. با مطالعه این راهنما، درک عینی و منسجمی نسبت به پرسش رباتیک چیست بدست خواهد آمد و انواع مختلف روبات، کاربرد رباتیک و نحوه استفاده از آنها در حوزههای تخصصی مختلف شرح داده شده است.
بهتر است پیش از آنکه به چیستی رباتیک بپردازیم، ابتدا به این پرسش پاسخ دهیم که ربات چیست و ارتباط آن با رباتیک به چه صورت است.
ربات چیست ؟
ربات ماشینی قابل برنامه نویسی شدن به حساب میآید که میتواند وظیفهای را تکمیل کند. اصطلاح «رباتیک» حوزهای مطالعاتی را توصیف میکند که بر توسعه رباتها و خودکارسازی تمرکز دارد. هر ربات دارای سطح متفاوتی از خودکارسازی است.
گستره این سطوح متفاوت، از رباتهای تحت کنترل انسان با قابلیت انجام وظیفهای مشخص تا باتهای کاملاً خودکاری ادامه پیدا میکند که وظایف را بدون هیچ گونه تاثیر خارجی انجام میدهند.
ریشه شناسی کلمه ربات Robot
اصطلاح «Robot» از کلمه مربوط به کشور چک، یعنی «Robota» مشتق شده است. اصطلاح Robota به معنی «کار اجباری» (Forced Labor) است. این کلمه اولین بار در نمایش تئاتری در سال ۱۹۲۰ به نام «رباتهای جهانی شرکت راسوم» و برای خطاب قرار دادن کاراکترهای نمایش به کار گرفته شد. این کاراکترها کارگران تولید انبوه شدهای بودند که قابلیت تفکر خلاق نداشتند.
رباتیک چیست ؟
رباتیک تلاقی علم، مهندسی و فناوری است و در این حوزه، ماشینهایی به نام ربات یا روبات ساخته میشود که رفتارهای انسانها را تقلید میکنند یا به جای انسانها برخی از اعمال را انجام میدهند. فرهنگ عامه همواره شیفته رباتها بوده است. برای مثال، R2-D2، ترمیناتور و WALL-E، این مضامین انساننمای بیش از حد اغراق شده از رباتها معمولاً مثل کاریکاتوری از واقعیت به حساب میآیند. اما آیا این مضامین از آنچه باور داریم تفکر آیندهنگرانهتری دارند؟ رباتها در حال بدست آوردن قابلیتهای ادراکی و مکانیکی هستند و این باعث میشود احتمال ساخت ماشینی مثل R2-D2 در آینده نزدیک دور از دسترس نباشد.
با پیشرفت فناوری، بازه آنچه رباتیک در نظر گرفته میشود نیز گسترش مییابد. در سال ۲۰۰۵، نود درصد رباتها را تنها میتوانستیم در کارخانجات خودروسازی در حال سر هم کردن ماشینها ببینیم. این نوع رباتها اساساً از بازوهای مکانیکی تشکیل شدهاند که وظیفه آنها، جوشکاری یا پیچ کردن بخشهای خاصی از یک خودرو است.
امروزه تعریفی ارتقایافتهتر و گستردهتر از رباتیک به وجود آمده است که شامل توسعه، ساخت و استفاده از رباتهایی پیشرفتهتر میشود. این رباتها میتوانند وظایفی مانند موارد زیر را انجام دهند.
- کاوش در سختترین شرایط سیاره زمین
- کمک به اجرای قانون
- تسهیل عملهای جراحی
- انجام ماموریتهای نجات
تعریف رباتیک Robotics
با وجود اینکه دنیای رباتیک روز به روز در حال گستردهتر شدن است، در هر حال رباتها برخی خصوصیتها و ویژگیهای مشترک دارند که در ادامه فهرست شدهاند.
- رباتها از نوعی ساختار مکانیکی تشکیل شدهاند. جنبه مکانیکی ربات به آن کمک میکند تا وظایف را در محیطی انجام دهد که برای آن طراحی شده است. برای مثال، چرخهای ربات مریخنورد ناسا نسخه ۲۰۲۰ به صورت مجزا دارای موتور هستند و از لوله تیتانیومی ساخته شدهاند که کمک میکند به زمین سخت و خشن سیاره سرخ، محکم چفت شود.
چرخ های ربات مریخ نورد ناسا - رباتها به اجزای الکتریکی نیاز دارند که این اجزا به منظور کنترل و تامین نیروی لازم برای کارکرد تجهیزات ربات به کار گرفته میشوند. اساساً برای تامین نیروی بسیاری از رباتها، جریان برق الکتریکی مثل باتری مورد نیاز است.
- در رباتها معمولاً حداقل میزانی از برنامه نویسی کامپیوتری انجام میشود. بدون وجود کدهایی که برای ربات مشخص کنند چه کاری باید انجام دهد، رباتها هم مثل تمام ماشینهای دیگر تنها قطعه ماشین ساده دیگری میبودند و تفاوتی با دیگر ماشینها نداشتند. نوشتن برنامه کامپیوتری برای ربات، این توانایی را در آن به وجود میآورد که تشخیص دهد در چه زمانی و چگونه کاری را انجام دهد. امروزه از هوش مصنوعی هم به میزان زیادی در رباتها استفاده میشود.
بسیار زودتر از حد انتظار در شرف رسیدن به قابلیتهای شگفتانگیز رباتیک هستیم، چرا که حوزههای هوش مصنوعی و صنعت توسعه نرم افزار به سرعت در حال پیشرفت هستند. در آینده نزدیک به یاری پیشرفتهای حاصل شده در این حوزهها، رباتها همچنان هوشمندتر و انعطافپذیرتر خواهند شد و بهینگی مصرف انرژی نیز در آنها پیشرفتهای زیادی را حاصل خواهد کرد. رباتها همچنان در کارخانههای هوشمند در مرکز توجه قرار خواهند داشت و انجام چالشهای دشوارتری را بر عهده خواهند گرفت و به حفاظت و تضمین زنجیره تامین جهانی کمک خواهند کرد.
رباتیک کودکان چیست ؟
رباتیک کودکان رویکردی سرگرم کننده و تعاملی برای یادگیری اصول STEM (یعنی علم، فناوری، مهندسی و ریاضی) به وسیله ساخت ربات توسط کودکان به حساب میآید. رباتیک حوزهای از فناوری است که در آن برنامه نویسی رباتیک، توسعه و طراحی انجام میشود. در خصوص برنامه نویسی رباتیک به زودی مطلبی در مجله فرادرس منتشر خواهد شد.
رباتیک کودکان از چه سنی مناسب است؟
هیچ راهکار درست یا اشتباهی در خصوص سن شروع به یادگیری رباتیک وجود ندارد. دلیلش این است که هر کودکی سطح یادگیری متفاوتی دارد. در واقع همه چیز بستگی به این دارد که کودک کدام اصول رباتیک را میتواند یاد بگیرد و درک کدام موارد برایش دشوار است.
معمولاً اینگونه است که برخی از کودکان آمادگی درک و یادگیری رباتیک را از ۴ سالگی دارا هستند و برخی دیگر هم تا سن ۸ یا ۹ سالگی و حتی ۱۰ تا ۱۲ سالگی آماده یادگیری مفاهیم این حوزه نیستند.
آموزش رباتیک به کودکان را چطور آغاز کنیم؟
اول از همه و مهمتر از همه اینکه بهترین راه برای یادگیری فناوریهای جدید و کشف مهارتهای IT در کودکان «بازی کردن» به حساب میآید. همچنین این روشی عالی به منظور کسب آمادگی برای فعالیت حرفهای و شغلی موفق در حوزههای STEM (یعنی علم، فناوری، مهندسی و ریاضی) است. حتی دانشآموزانی که پیشینه قدرتمندی در حوزه علوم کامپیوتر یا مهندسی برق ندارند هم میتوانند از طریق بازیهای مخصوص طراحی شده برای این مقصود مفهوم فناوری را در اطراف خود درک کنند.
علاوه بر این، دانشآموزان تواناییهایی را در خود توسعه خواهند داد که در بسیاری از جنبههای زندکی کاربردی و مفید خواهد بود. اینها تنها دلایل اندکی هستند برای اینکه چرا باید در بسیاری از مدارس رباتیک به کدکان در تمام سنین آموزش داده شود. در نهایت، ضروریترین مسئله این است که یادگیری در کودکان باید از طریق بازی اتفاق بیوفتد و نباید فشار نمره و میزان بازدهی روی آنها وجود داشته باشد.
دوره آموزش رباتیک به کودکان چه ویژگیهایی باید داشته باشد؟
ساخت، عملیات، ایجاد، توسعه و به کاربردن کُدها برای به راه انداختن و عمل کرد ربات همگی بخشی از هوش مصنوعی به حساب میآیند که خود حوزهای از STEM است. به بیان ساده، رباتیک ابزاری برای بدست آورد کنترل و مدیریت بر ماشینها به حساب میآید.
دورههای هوش مصنوعی و برنامه نویسی برای کودکان ایده بسیار خوبی برای والدینی محسوب میشوند که میخواهند فرزندان خود را برای آینده آماده کنند.
کودکان چگونه باید وارد حوزه رباتیک شوند؟
برای اینکه کودکان رباتیک یاد بگیرند، ابزارهای متعددی در دسترس هستند که دورههای آموزش آنلاین یکی از این ابزارها به حساب میآید. لازم است از دورههای مخصوص کودکان استفاده شود تا همانطور که پیشتر بیان شد، یادگیری از طریق بازی اتفاق بیوفتد.
همچنین از طریق کلاسهای حضوری، کتاب، اسباببازیهای آموزشی و فعالیتهای بعد از مدرسه هم میتوان آموزش رباتیک کودکان را محقق ساخت. برنامه نویسی بدون شک مهمترین بخش رباتیک به حساب میآید و به همین دلیل پیشنهاد میشود ابتدا کودکان از یادگیری برنامه نویسی با زبانهایی ساده مثل اسکرچ شروع کنند.
رشته رباتیک چیست ؟
رشته رباتیک برآیندی از رشتههای مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک، مهندسی برق و علوم کامپیوتر به حساب میآید. رشته رباتیک با طراحی، ساخت، عملیات و استفاده از رباتها و همچنین سیستمهای کامپیوتری برای کنترل آنها، بازخورد حسی و پردازش اطلاعات سر و کار دارد.
با توسعه سریع و بازه کاربردهای وسیع، رشته رباتیک برای دانشجویان مشتاق دست پر ظاهر شده است و حرفهای زیادی برای گفتن دارد. از فناوریهای کوانتومی گرفته تا شبکههای ارتباطی با مصرف انرژی بهینه همگی از حوزههایی هستند که در رشته رباتیک برای دانشجویان مطرح میشوند.
برای تحصیل در خارج از کشور چه رشته هایی با محوریت رباتیک وجود دارند؟
رشتههای کارشناسی مرتبط با رشته رباتیک که میتوان برای فعالیت حرفهای و تخصصی در حوزه رباتیک در آنها تحصیل کرد (در خارج از ایران) در ادامه فهرست شدهاند.
- محاسبات (محاسبات بصری و رباتیک) در مقطع فوق لیسانس مهندسی (MEng | Master of Engineering)
- مکاترونیک و رباتیک در مقطع کارشناسی مهندسی (BEng | Bachelor of Engineering)
- رباتیک، مکاترونیک و مهندسی کنترل (به همراه یک سال کارآموزی) در مقطع کارشناسی مهندسی
- مهندسی مکانیک با رباتیک (BEng)
- هوش مصنوعی و رباتیک در مقطع لیسانس (BSc | Bachelor of Sciences)
- رباتیک، سیستمهای خودران و تعاملی (BEng)
گزینههای تحصیلی فوق ممکن است شامل یک سال اضافه برای یادگیری اصول و مبانی و همچنین به صورت فوق لیسانس یکپارچه یا دارای یک سال کارآموزی باشند که در گزینهها مشخص شده است.
برای تحصیل در رشته رباتیک چه نیازمندی هایی وجود دارد؟
برای ورود به رشته رباتیک بهتر است دانش ریاضی، فیزیک و علوم کامپیوتر به حد کافی داشته باشیم. علاقهمندی به این حوزه برای ورود به رشته رباتیک بسیار اهمیت دارد و بهتر است افراد تجربه فعالیت در حوزه رباتیک را داشته باشند و مثلاً قبلاً در این رابطه برنامه نویسی انجام داده باشند یا رباتهای در مقیاس ساده و کوچک را توسعه داده باشند.
همچنین شرکت در مسابقات رباتیک یا مشارکت در یک کلوپ رباتیک هم میتواند قبل از شروع به تحصیل در این رشته مفید باشد. تجربه کاری یا دنبال کردن یک فناوری یا شرکتهای مهندسی فعال در حوزه رباتیک هم نشان از علاقهمندی و اشتیاق فرد برای تحصیل در این رشته دارد.
دیدگاهتان را بنویسید