ربات های پایه پویای چرخ دار

ربات های پایه پویای چرخ دار

در بین ربات های پایه پویا ، پر کاربردترین مکانیزم حرکت ، استفاده از چرخ است.  چرخ ها علاوه بر طراحی ساده ، روابط ساده و ساخت ساده ، دارای بازدهی بسیار بالایی می باشند. علاوه براین تعادل چرخ ها معمولا به مشکل اساسی در طراحی به حساب نمی آید. برای تعادل می بایست تمامی چرخ ها با زمین تماس داشته باشند. در ربات های سه چرخ این تضمین همواره وجود دارد که ربات در حال تعادل است. اثبات این قضیه بر این اساس است که از حر صفحه همواره سه نقطه می گذرد و در این موارد این سه نقطه محل تماس چرخ ها با زمین است. ربات های دو چرخ نیز ممکن است تحت شرایطی به حال تعادل برسند. اما وقتی تعداد چرخ ها از سه فراتر می رود ربات نیاز به یک سیستم تعلیق دارد که تضمین دهد چرخ های ربات همواره با زمین تماس داشته باشد.

انواع چرخ ربات
   چرخ های ربات را می توان به چهار دسته اصلی تقسیم نمود
 

 

a) چرخ های استاندارد : با یک درجه آزادی ؛ چرخش حول محور موتور
b) چرخ های کاستور : با دو درجه ازدی ؛ چرخش حول دو پین
c) چرخ های سوئدی : با سه درجه آزادی ؛ چرخش حول محور موتور و چرخش حول غلتک ها و چرخش حول نقطه تماس
d) چرخ های توپی یا کروی : با سه درجه آزادی
بر اساس تعداد و هندسه به کارگیری چرخ ها می توانیم به مکانیزم های متفاوتی دست پیدا نماییم.

انواع مکانیزم ربات های چرخ دار

 

 

نماد های استفاده شده

 

یم قرن حضور ربات ها در صنعت از یونیمات تا فریدا

یم قرن حضور ربات ها در صنعت از یونیمات تا فریدا

آغاز عصر ربات های صنعتی

از زمانی که نخستین ربات صنعتی قابل برنامه ریزی با عنوان یونیمات توسط جورج دوال در سال 1961ساخته و پرداخته شد، دقیقا 50 سال می گذرد. یونیمات به عنوان اولین ربات کارخانه ای راهی کارخانجات جنرال موتورز شد و با وظیفه جابه جایی قطعات در خط مونتاژ نصب و کارش را شروع کرد.

جالب اینجاست که این ماشین خودکار و دستاورد ارزشمند در خود ایالات متحده با استقبال و پذیرش گرمی مواجه نشد، ولی تولیدکنندگان ژاپنی شیفته آن شدند و پس از اخذ جواز طرح، در سال 1968 بازار جهانی ربات های صنعتی را به تسخیر خود در آوردند؛ به این ترتیب از آن زمان به بعد نام ربات و بویژه ربات های کارخانه ای با نام ژاپن و مهندسان ژاپنی عجین شد، اما اکنون و پس از گذشت نیم قرن از آغاز به کار اولین ربات کارگر صنعتی، موضوع ربات های صنعتی یکبار دیگر و با محصولی مدرن توجه همگان را به خود جلب کرده است؛ چرا که با تحقق حضور این ربات جدید و همتایانش در خط مونتاژ و تولید کارخانجات، عصر جدید رباتیک صنعتی آغاز شده است.

فریدا نام ربات انسان نمایی است که گفته می شود برای کارگری در خطوط تولید و مونتاژ کارخانجات ساخته شده و همین اواخر توسط شرکت ABB ـ غول برق و اتوماسیون سوئیس ـ در بزرگ ترین نمایشگاه صنعتی اروپا ـ هانوفر ـ رونمایی شد. موضوعی که به هنگام معرفی فریدا بیش از همه جلب توجه کرد، توصیفی بود که آن را به عنوان نماینده ای از نسل فردا جلوه داد: «فریدا تصوری کلی از آینده ربات های کارخانه ای را امروز پیشکش می کند.»

فریدا اساسا برای کاربردهای نصب و مونتاژ طراحی شده و قادر است بازوهای شبه انسانی اش را برای به دست گرفتن و انجام عملیات دستی ماهرانه روی اجزای الکترونیکی و دیگر قطعات کوچک به کار بگیرد. این ماشین را می توان رباتی مفهومی دانست که شرکت سازنده اش، برای خودنمایی و جلوه دادن بینش خود برای نوع جدیدی از ربات صنعتی ارائه کرده است؛ البته ادعای معرفی گونه مدرنی از ربات های صنعتی موضوعی نیست که فریدا را برای اثباتش به زحمت بیندازد و با مقایسه موجودیت ربات های صنعتی فعلی می توان وی را از همین حالا و بدون رقابت برنده برتر میدان دانست. ربات های صنعتی متداول امروز برای یکپارچه شدن با فرآیندهای تولید فعلی بزرگ، گران و دشوار هستند. این گونه ربات ها برای برنامه نویسی مجدد و تغییر برنامه به هنگامی که تغییر تولید لازم می شود، نیز گزینه سخت و دشواری هستند و نمی توانند به شکل ایمن و بی خطری کار تقسیم و مشارکت فضاهای کاری را با کارگران انسانی عملی کنند. این وضعیت منع ورود به صنعت باعث شده است تا شرکت های کوچک و متوسط «بی ربات» باقی بمانند. این در حالی است که ما در دوره ای به سر می بریم که ربات ها بیشتر از هر زمان دیگری می توانند بهره وری را ارتقا ببخشند و کمبودهای نیروی کار را چاره سازی و اصلاح کنند.

در این میان و با توجه به وضعیت دشوار و کند کار با ربات های صنعتی مرسوم، اخبار مربوط به ربات های صنعتی مدرن و چشم اندازی که ترسیم می کنند، می تواند برای کارخانجات بزرگ و حتی بخش های محروم از ربات صنعت دلگرم کننده باشد. شرکت سازنده فریدا با محصول خود آخرین عضو حاضر در میان چند شرکتی است که ساخت نسل جدیدی از ربات های صنعتی را پیش گرفته اند؛ ربات هایی که سبک تر، ایمن تر، با قدرت خرید بهتر، آرایش پذیری و گسترش آسان تر و بالاخره پیکربندی و تنظیمات مجدد ساده تر هستند و به روایتی آن را عصر رباتیک صنعتی 2 خطاب می کنند.

فریدا (FRIDA) که مخفف عبارت «ربات مستعد برای مونتاژ صنعتی دوگانه» و معرف آن تلقی می شود، ربات شبه انسانی سبک وزن و جمع و جوری است که یک فرد می تواند با استفاده از دستگیره بالای بدنش آن را حمل کند. موتورهای فریدا از قدرت محرکه محدودی برخوردارند و لایه های بالشتکی نرمی بدنش را می پوشانند تا ضریب بی خطر بیشتری پیدا کند. این ربات از دستان 7 محوری برخوردار است و هر دست دارای یک چنگک یا قلاب فرمان یار برای به دست گرفتن قطعات کوچک است. داخل نیم تنه بالایی آن یک سامانه کنترل مبتنی بر دستگاه فرمان صنعتی ساخت خود شرکت تعبیه شده است. با این تفاصیل انتظار چه کارکردی از فریدا می رود؟ یک سناریوی مطرح در این زمینه که شرکت سازنده نیز رویای آن را در سر می پروراند، استفاده از این ابزار برای ورود اتوماسیون بیشتر و پر شتاب تر به خطوط مونتاژ و تولید صنایع الکترونیک است که غالبا با نیروی انسانی کار می کند.

در این بین، شرکت های دیگری نیز در طلب شناسایی و کشف این بازار جدید مطرح شده برای ربات های مونتاژگر صنعتی به تولیدات مشابهی دست زده اند. ربات ژاپنی Motoman از کلاس ربات های دوگانه یا ربات آلمانی Workerbot از همین کلاس که اوایل امسال رونمایی شد، ازجمله ربات های صنعتی مشابهی محسوب می شوند که برای کاربردهای مونتاژ و تولید طراحی شده اند، اما هر دو از ربات فریدا بزرگ ترند و از همین رو هنگامی که در مجاورت افراد فعالیت می کنند، لازم است اقدامات احتیاطی و ایمنی بیشتری همچون حصارکشی یا حسگر حفاظت کننده در مورد آنها به کار بسته شود.

البته به رغم همه محسنات عنوان شده در مورد ربات فریدا که سیمای کارگر صنعتی توانا و ماهری از آن به نمایش می گذارد، شرکت سازنده آن ـ مثل بسیاری دیگر از شرکت های فعال در زمینه دانش رباتیک ـ تاکید زیادی دارد که ربات فریدا نه تنها برای جایگزینی کارگران انسانی طراحی نشده، بلکه بیشتر برای کار کردن در کنار انسان ها طراحی شده است. طراحی فریدا به نحوی است که با فضا و فاصله های مورد استفاده افراد تناسب دارد و در نتیجه این هماهنگی و مثلا در مواقعی که دستور و ترتیب تولید عوض می شود یا آرایش بندی جدیدی مورد نیاز است، می تواند به سهولت با یک کارگر همکار انسانی جابه جا و مبادله شود.

با این اوصاف هر چند شرکت سازنده چند نمونه اولیه از این محصول ساخته و از آنها برای کاربردهای آزمایشی و راهنما استفاده می کند، اما جزئیات بیشتری درباره این آزمون ها ارائه نشده است. شرکت با تاکید بر مفهومی بودن فریدا از دادن هر گونه اطلاعات بیشتری در خصوص ضریب آمادگی عملیاتی و قابلیت دسترسی یا هزینه و نظیر آن خودداری کرده است. برخی کارشناسان مطرح نشدن بحث ها و عدم ارائه اطلاعات بیشتر را به معنای وجود دو مجهول عمده درباره این ربات می دانند؛ نخست باید معلوم شود ربات فریدا برای شرکت هایی که از این نوع ربات ها سود می برند واقعا قابل تهیه و خریداری خواهد بود؟ موضوع دیگری که باید مشخص شود این است که برنامه نویسی این ربات برای اجرای وظایف مونتاژ و تولید، کار آسانی خواهد بود. بهتر است بدون پیشداوری منتظر اعلام جزئیات بیشتر بمانیم و از خود بپرسیم «آیا این ربات ها آغاز عصر نوینی در رباتیک صنعتی است؟»

مترجم: مهریار میرنیا

منبع: Discovery


# فریدا نام ربات انسان نمایی است که گفته میشود برای کار در خطوط تولید و مونتاژ کارخانجات طراحی و ساخته شده است.

# FRIDA, stands for Friendly Robot for Industrial Dual-arm Assembly

 

آشنایی با رشته ی مهندسی رباتیک

آشنایی با رشته ی مهندسی رباتیک 

علم آن چه هست را توضیح می دهد ، مهندسی چیزی را که هرگز نبوده خلق می کند . ریاضیات نه علم است و نه مهندسی بلکه ابزار است . فیزیک و شیمی علم است ولی مهندسی نیستند . رباتیک علم نیست بلکه مهندسی است . برای عالم بودن فقط به یک نوع استعداد یا هوش نیاز دارید . اما هوش متفاوتی لازم دارید تا چیزی که نبوده است را خلق کنید . خلق و نوآوری ، هوش و توانایی می خواهد . هوش برای حل مسائل و مشکلات و توانایی نفوذ سخن .

رشته مهندسی رباتیک تلفیقی از رشته های مهندسی برق گرایش های الکترونیک و کنترل و رشته ی مهندسی مکانیک گرایش طراحی جامدات و مهندسی کامپیوتر گرایش سخت افزار می باشد ، که مناسب طراحی و ساخت ربات های صنعتی می باشد. چون در 140 واحد کارشناسی ارائه می گردد تمام دورس رشته های مذکور درس داده نمی شود . بنابراین نمی توان از یک مهندس رباتیک انتظار داشت به تمامی رشته ها مسلط باشد .  هدف این رشته هوشمند کردن ماشین های مکانیکی است . در واقع این رشته برای ساخت یک ربات صنعتی که در صنایع و کارخانجات مورد استفاده قرار می گیرد به وجود آمده است و نه برای ساخت ربات های تفریحی وسرگرمی . یک جمله معروف وجود دارد که می گوید : "مهندسی رباتیک ، بهشت ریاضیات است." یعنی تمام دروس رباتیک بر محور ریاضیات شکل گرفته اند.

 

دروس کارشناسی مهندسی رباتیک

درس های تدریس شده به دانشجویان در مقطع کارشناسی  140 واحد می باشد و به شرح زیر است :

دروس عمومی 21 واحد

فارسی - زبان خارجه - اندیشه ی اسلامی 1 - اندیشه ی اسلامی 2  - آیین زندگی  - تفسیر موضوعی قرآن  - انقلاب اسلامی - تاریخ اسلام - تربیت بدنی 1 - تربیت بدنی 2 - تنظیم جمعیت

دروس پایه 22 واحد

فیزیک 1 - فیزیک 2 - آزمایشگاه فیزیک 1 - آزمایشگاه فیزیک 2 - ریاضی 1 - ریاضی 2 - معادلات دیفرانسیل - برنامه نویسی - محاسبات عددی

دروس اصلی 62 واحد

نقشه کشی صنعتی - کارگاه ورق کاری و جوش کاری - کارگاه ماشین ابزار - کارگاه برق - زبان تخصصی - کارآموزی تابستان - الکترومغناطیس - ماشین های الکتریکی AC و DC - آزمایشگاه ماشین - مدار های الکتریکی 1 - آزمایشگاه مدار های الکتریکی - مدار های الکترونیکی - آزمایشگاه مدار های الکترونیکی - مدار های منطقی - آزمایشگاه مدار های منطقی - ریاضی مهندسی - تجزیه و تحلیل سیستم ها - کنترل خطی - آزمایشگاه کنترل خطی - استاتیک - دینامیک - دینامیک ماشین - مکانیک سیالات - مقاومت مصالح 1 - مقاومت مصالح 2 - آزمایشگاه مقاومت مصالح - طراحی اجزاء 1 - طراحی اجزاء 2 - پروژه

دروس تخصصی 22 واحد

رباتیک (مکانیک ربات) - سنسور های ربات - کنترل ربات - آزمایشگاه ربات - اصول میکروکامپیوتر ها - الکترونیک قدرت و محرکه - ارتعاشات مکانیکی - طراحی مکانیزم

دروس اختیاری 13 واحد

مدار های الکتریکی 2 - اندازه گیری الکتریکی - مدار های واسطه - کنترل فازی - کنترل مدرن - شبکه های عصبی - سیستم های محرکه - یاتاقان و روغن کاری - علم مواد - آزمایشگاه ارتعاشات - طراحی ماشین با کامپیوتر

 

دروس کارشناسی ارشد مهندسی رباتیک 

کارشناسی ارشد مهندسی رباتیک داری 32 واحد می باشد که 2 واحد آن سمینار و 6 واحد آن پروژه است. مابقی درس ها 3 واحدی تعریف گردیده اند. 

دانشجو می بایست 4 درس از گروه دروس اصلی و 4 درس از گروه دروس اختیاری را بگذراند.

گروه دروس اصلی 12 واحد

ریاضیات برای رباتیک - سینماتیک و دینامیک ربات ها - ناوبری ربات ها - کنترل ربات - بینایی ربات - هوش محاسباتی 

 گروه دروس اختیاری 12 واحد

 مباحث ویژه در رباتیک - ربات های انسان نما - ربات های پرنده -ربات های دریایی و زیردریایی - ریز ربات ها - بیو رباتیک - دو درس از دروس کارشناسی ارشد گرایش های برق، مکانیک، و کامپیوتر با تصویب گروه - یک درس از دروس کارشناسی ارشد سایر رشته های مهندسی و یا علوم با تصویب گروه
 

دانشگاه های ایران و رشته مهندسی رباتیک

 

در ایران دانشگاه های زیر در مقطع کارشناسی پیوسته رشته مهندسی رباتیک دانشجو می پذیرند :

* دانشگاه صنعتی شاهرود

* دانشگاه صنعتی همدان

* موسسه غیر انتفاعی اقبال لاهوری مشهد

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر مجلسی

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد شبستر 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارسنجان

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد میانه

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد بجنورد 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد سبزوار 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرمسار 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد اقلید 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد بافت 

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد علی آباد کتول  

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوئین زهرا

* دانشگاه آزاد اسلامی واحد لامرد

* دانشگاه پیام نور مرکز اصفهان

* دانشگاه پیام نور مرکز تبریز

* دانشگاه پیام نور مرکز تهران

* دانشگاه پیام نور مرکز شیراز

* دانشگاه پیام نور مرکز مشهد 

* دانشگاه پیام نور مرکز سیرجان

 

 در ایران دانشگاه های زیر در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی رباتیک دانشجو می پذیرند :

 

* دانشگاه صنعتی امیرکبیر

* دانشگاه صنعتی شاهرود (تصویب شد - اولین ورودی در سال 91)

* دانشگاه تهران (در دست تصویب - اولین ورودی در سال 91)

 

 هفته ملی رباتیک

رشته مهندسی رباتیک مورخ 29 اردیبهشت 1381 توسط وزارت علوم و فناوری تصویب و ابلاغ گردید . دانشگاه صنعتی شاهرود اولین دانشگاهی بود که از مهر همان سال در این رشته دانشجو گرفت . از این رو هر ساله در هفته ای که 29 اردیبهشت در آن قرار گرفته است جشنواره ملی رباتیک برگزار می گردد.

 

 صنعت و رباتیک

 

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 .

 

زندگی امروز و رباتیک

اگر نگاهی به محیط زندگی خود بیاندازیم می بینیم ربات ها همه جا را فرا گرفته اند ، اما شاید تا به حال به آن توجه نکرده ایم . آسانسور های هوشمند ، چراغ های راهنمایی و رانندگی هوشمند ، ربات های جراح و ... همگی ربات هستند . و اگر دقیق تر ببینیم پدافند های موشکی ، هواپیما های بدون سرنشین ، مریخ نورد ها نیز ربات می باشند .

آینده ی رباتیک

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 .

رباتیک و ایران

رباتیک در ایران نوپا می باشد و تمامی ربات های مورد نیاز وارداتی می باشد و شرکت های فعال در این زمینه فقط وارد کننده و تعمیر کننده می باشند و متاسفانه هنوز تولید کننده نداریم . هر ساله مسابقات رباتیک بسیاری در ایران به منظور علاقه مند کردن دانشجویان به کار در زمینه ی ربات برگزار می شود

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر

 

مهندسی رباتیک در ایران ، فقط در دو مقطعی کارشناسی و کارشناسی ارشد اراوه می گردد. بنابراین علاقه مندان ادامه تحصیل در مقاطع دکترا و پست دکترا ناگریرند برای ادامه تحصیل به خارج از کشور مهاجرت نمایند.

داوطلبان ادامه تحصیل در رشته کارشناسی ارشد رباتیک می توانند از طریق شرکت در امتحان ورودی مجموعه های مهندسی برق، مهندسی مکانیک و مهندسی کامپیوتر این رشته را انتحاب نمایند. دروس امتحانی رشته مهندسی رباتیک برای مجموعه امتحانی گروه های مختلف بصورت زیر تعیین گردیدند:

1-    مجموعه مهندسی برق:
a.    زبان عمومی و تخصصی        ضریب 3
b.    ریاضیات             ضریب 4
c.    مدارهای الکتریکی 1 و2     ضریب 3
d.    الکترونیک 1و2        ضریب 3
e.    ماشین های الکتریکی 1و2     ضریب 3
f.    کنترل خطی        ضریب 4
g.    مدار منطقی و ریزپردازنده ها    ضریب 4
h.    سایر دروس        ضریب 0

2-    مجموعه مهندسی مکانیک
a.    زبان عمومی و تخصصی        ضریب 1
b.    ریاضیات             ضریب 3
c.    جامدات            ضریب 2
d.    دینامیک            ضریب 3
e.    ساخت و تولید        ضریب 1
f.    سیالات            ضریب 0

3-    مجموعه مهندسی کامپیوتر
a.    زبان عمومی و تخصصی        ضریب 1
b.    ریاضیات             ضریب 3
c.    دروس مشترک        ضریب 2
d.    دروس تخصصی هوش مصنوعی ضریب 3

 

بازار کار مهندسی رباتیک

 

 رباتیک علم طراحی و ساخت ربات است. رشته مهندسی رباتیک جهت پاسخ به نیاز صنعت در طراحی و تولید رباتها پدید آمد. هدف اصلی این رشته الکترونیکی و هوشمندکردن (Autonomous) ماشینهای مکانیکی می باشد. از این رو در هر رسته ای که نیاز به خودمختارسازی در آن احساس شود به وجود مهندسین رباتیک نیاز است. در صنایعی که کار در محیط آن برای انسان خطرناک است و نیز در صنایعی که کاری می بایست با دقت فراتر از دست انسان انجام شود استفاده از رباتیک ضروری می باشد.

 

 مشاغل رباتیکی در صنایع آب : هوشمند سازی و خودمختاری استخرهای پرورش و تکثیر آبزیان  - هوشمند سازی و خودمختارسازی تصفیه خانه های آب و فاضلاب - بازرسی خودمختار از کانالهای انتقال آب و شبکه های آبیاری و زهکشی - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع راه و ترابری: کنترل ترافیک هوشمند - طراحی و تولید تابلوهای هوشمند و علائم متحرک در راه ها - خط کشی خودمختار راه ها - نظافت خودمختار راه ها - ترمیم خودمختار راه ها - خود مختاری راه های ریلی - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع تولیدی:  طراحی ، تولید ، نصب ، نگهداری ، تعمیر و هوشمندسازی کلیه تاسیسات و تجهیزات (صنایع غذایی - صنایع تبدیلی - صنایع نساجی - صنایع پوشاک - صنایع چرم - صنایع چوب - صنایع شیشه - صنایع سلولزی - صنایع شیمیایی - صنایع سنگین - صنایع معدنی - صنایع فلزی - کارخانجات ابزارآلات و ماشین ها - صنایع تولید وسایل آزمایشگاهی - کارخانجات تولید وسایل حمل و نقل - خطوط انتقال مواد در کارخانجات) - اتوماسیون صنعتی شامل کنترل ، ابزار دقیق ، مانیتورینگ ، اسکادا و نظایر آن - طراحی خطوط تولید -  طراحی ، تولید ، نصب ، نگهداری ، تعمیر و برنامه نویسی بازوهای صنعتی - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع نیرو: هوشمند سازی و خودمختاری کلیه عملیات تولید - توزیع و انتقال نیرو اعم از نیروگاه ها - شبکه های برق - تاسیسات برقی - پست های توزیع - سیستم های کنترل ابزار دقیق و نظایر آن - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع تاسیسات و تجهیزات: هوشمند سازی  شبکه گازرسانی شهری - هوشمند سازی و خودمختاری سیستم های سرد کننده ساختمان - هوشمند سازی و خودمختاری انتقال زباله ها - طراحی و هوشمند سازی وسایل انتقال (مانند آسانسور ، پله برقی و ... ) - طراحی و تولید سیستم های خبر و هشدار دهنده های هوشمند - طراحی و تولید تجهیزات هوشمند آشپزخانه- سلف سرویس و...

مشاغل رباتیکی در کاوش های زمینی: اکتشاف خود مختار - حفاری های رباتیک آبی - کاوش های رباتیک زمینی و دریایی - حفاری های رباتیک بستر دریا - نقشه برداری های خود مختار - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع ارتباطات: هوشمند کردن شبکه های پستی - هوشمند کردن ایستگاه های ماهواره ای - و ...

مشاغل رباتیکی در کشاورزی: هوشمند سازی و خودمختاری کلیه مراحل کاشت داشت برداشت - جنگلداری رباتیک - آبیاری رباتیک فضای سبز - دامپروری رباتیک (شامل طیور ، گاوداری ، گوسفند داری ، شیلات ، آبزیان و نظایر آن) - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع خدماتی: طراحی و تولید و نصب سیستمهای اطفاء حریق (شهری - صنعتی - جنگل ها) - نگهبانی و حفاظت هوشمند و خودمختار - طراحی و اجرای سیستم های امنیتی و نظارتی - و ...

مشاغل رباتیکی در صنایع نفت و گاز: هوشمند سازی و خودمختاری کلیه تاسیسات سر چاهی و خطوط لوله - هوشمند سازی و خودمختاری فرآوری نفت و گاز  - هوشمند سازی و خودمختاری کلیه فرایند های پالایشگاه های نفت و گاز و کارخانه های پتروشیمی - و ...

 

آیین مهندسی رباتیک

 

 من با فروتنی و عنایت پروردگار سوگند می خورم ؛

به عنوان یک مهندس رباتیک ، دانش و مهارت حرفه ای خود را در خدمت پیشبرد و بهبود خوشبختی و سلامت انسان می گذارم ؛
سوگند می خورم و شهادت می دهم ؛
که همه تلاش خود را در این را بکنم ؛
که در هیچ تعهدی مگر شرافتمندانه شرکت نجویم ؛
که  بر مرام انسان زندگی کنم و کارم را در بالاترین حد استاندارد حرفه ای انجام دهم ؛
که خدمت را برتر از سود بدانم ، ارج و اعتبار حرفه را بیش از بهره گیری شخصی ، و سلامت جامعه بشری را فرای همه ی جنبه های دیگر بدانم .

 

زیر بخش های مهندسی رباتیک

 

علم رباتیک را می توان به چهار بخش تقسیم کرد که هر کدام نیز به زیر مجموعه هایی تقسیم می شود .

1. الکترونیک (مدارات دیجیتال - مدارات آنالوگ و ...)
2. کنترل (کنترل دیجیتال - کنترل خطی - کنترل فازی و ....)
3. کامپیوتر (برنامه نویسی - هوش مصنوعی - الگوریتم - شبکه و ...)
4. مکانیک (حرکت شناسی - نیرو شناسی - مواد و مقاومت - دینامیک - سیالات - ارتعاشات و ...)

یک ربات بدون در نظر گرفتن هر یک از آن ها نمی تواند اقتصادی و ایمن و بهینه باشد .
بنابراین برای ساخت بهینه یک ربات باید تمام محدودیت ها و جوانب کار را در نظر بگیریم .

طراحی ربات

 

طراحی ، تدوین نقشه ای برای ساخت یک محصول رباتیک به بهترین نحو ممکن می باشد . طراحی بر خلاف علوم محض ، پاسخ منحصر به فرد ندارد و یافتن جواب کاملا مطلق امکان ندارد در طراحی همیشه خطا وجود دارد .
محصول نهایی باید کارامد ، وظیفه مند ، ایمن ، اعتماد پذیر ، رقابت پذیر ، قابل ساخت ، با کیفیت ، دقیق ، اقتصادی ، بازدهی زیاد ، سازگار ، چابک ، انعطاف پذیر ، تکرار پذیر ، زمان کار طولانی ، مشتری پسند و همسو با کارگران باشد .
محصول باید با هدف حل یکی یا چند مشکل جهانی طراحی شود . در طراحی از ابزار های مختلفی چون نقشه کشی هندسه ریاضیات رایانه و ... استفاده می شود .
طراحی در واقع یک ابتکار خلاقانه ای می باشد که موجب حل مشکلی یا بهبود وضع موجود می شود .

 

نویسنده محسن جعفرزاده

چرا ربات !؟

چرا ربات

دلیل کلیدی که سبب می گردد استفاده از ربات، اقتصادی تر از به کار بردن یک ماشین مخصوص باشد، در انعطاف پذیری ربات است؛ یعنی توانایی آن در انجام گستره ای وسیع از اعمالی که بدان سپرده می شود. این قابلیت، یک ویژگی ارزشمند به شمار می آید؛ چرا که با توجه به درخواست های متغیر و پیاپی صنایع برای اجرای اتوماسیون در فرایند تولید، ربات می تواند به آسانی برای به کار گرفته شدن در یک عملیات جدید آماده شود و راهی عملی را برای انجام زنجیره ای از کارهای تکراری و سنگین فراهم آورد.

با وجود عمر مفید بیست ساله برای هر ربات بازسازی شده و زمان بازگشت سرمایة کمتر از دو سال، ربات ها به لحاظ اقتصادی یک گزینة فنی مناسب به شمار می آیند، به ویژه هنگامی که قابلیت برنامه دهی دوباره به آنها و نیز امکان تجهیزشان با ابزارهای جدید برای انجام کارهای متفاوت در نظر گرفته شود، مشخص می گردد استفاده از ربات چگونه می تواند تغییر برنامة تولید از یک محصول به محصول جدید مورد نیاز بازار را به سهولت امکان پذیر سازد

مزایای استفاده از ربات

 

هزینه های پایین Low Costs

كیفیت برتر High Quality

كاهش ضایعات تولید Decreased Waste

تكرارپذیری Repeatability

تندی Rapidity

شتاب Acceleration

دقت Precision

سرعت Speed

اطمینان Reliability

سازگاری Consistency

انعطاف پذیری Flexibility

گوناگون سازی Productivity

كار در محیط های خطرناك Hazardous Environments

ایجاد فضای كاری ایمن Secure Work-cell

تولید انبوه Mass Production

زمان تولید طولانی تر Longer Shift Run-time

اشغال فضای كمتر Reduced Floor Space

همسویی با كارگران Compliance with work

تازه‌های ‌فناوری ‌در‌ علم‌ رباتیک تازه‌های ‌فناوری ‌در‌ علم‌ رباتیک

تازه‌های ‌فناوری ‌در‌ علم‌ رباتیک تازه‌های ‌فناوری ‌در‌ علم‌ رباتیک

هر روز با پیشرفت تکنولوژی مظاهر جدیدتری از این علم را در عرصه های مختلف زندگی شاهد هستیم. استفاده از علم رباتیک هم یکی از این مظاهر است که در هر حوزه از جمله صنعت خودروسازی رسوخ کرده است . اما مطمئنا در آینده شاهد حضور بیشتر علم رباتیک در این قسمت خواهید بود .

 

کاربرد نظامی:کنگره آمریکا تقاضا کرده است یک سوم خودروهای مورد بهره‌برداری نظامی به صورت بدون سرنشین و خودکار درآیند. اما خودروهای نظامی رباتیک امروزی پرسش‌هایی را مطرح می‌کند: مثلا، یک روبات چطور می‌تواند تفاوت بین یک شهروند خودی و یک دشمن را که جاده را مسدود کرده بیان کند؟ این موارد به این معنی است که هدایت کاملا خودکار برای ربات‌های نظامی احتمالا در آینده نزدیک وجود ندارد. برنامه دادن و هدایت خودروهای رباتیک که یکدیگر را در یک کاروان‌ و تدارکات دنبال کنند یا به کارگیری پرسنل حفاظتی و امنیتی رباتیکی برای بازداشتن رانندگان انسانی از اشتباه کردن عملی‌تر و سودمندتر خواهد بود.

کاربرد ایمنی رانندگی: ماشین‌های رباتیکی که اخیرا در رقابت شهری ماشین‌های مسابقه‌ای بی‌سرنشین DARPA آمریکا شرکت داشتند، مجموعه متنوعی از رادار،اسکنرهای لیزری و دوربین‌ها را استفاده می‌کردند که لبه‌های جاده و سایر ماشین‌ها را کدگذاری و تشخیص می‌دادند. البته این فناوری‌ها از قبل توسط شرکت‌هایی نظیر کاگنس و موبیلیه برای ساخت کامیون‌های ایمن‌تر به کار گرفته می‌شدند. سیستم‌های هشداردهنده مسیر حرکت عملا خطوط مسیر بزرگراه را تماشا می‌کنند و در صورتی که راننده شروع به حرکت مارپیچ نماید یا به طور خواب‌آلود از خطوط مسیر منحرف شود، آژیر خطری را به صدا درمی‌آورند. تولیدکنندگان حسگرها همراه با خودروسازان بزرگ در حال کارکردن روی حسگرهای مشابه برای ماشین‌های مصرف‌کنندگان هستند تا عابران پیاده یا سایر وسایل نقلیه را تشخیص داده و قبل از وقوع تصادم، ماشین را متوقف یا از سرعت آن بکاهد.

کاربرد در ازدحام ترافیکی:به اعتقاد کارشناسان عملا تنها 8 درصد فضای بزرگراه توسط ماشین‌ها اشغال می‌شود، با این وجود هنوز هم رانندگان انسانی برای ایجاد راه‌بندان و ترافیک اداره و هدایت می‌شوند . تحقیقات‌از پژوهشگاه رانندگی خودکار استنفورد استفاده از فضای بزرگراه را بهتر ساخته و راندمان سوخت را افزایش می‌دهد و این امر از طریق آموزش دادن ماشین‌ها برای دنبال کردن یکدیگر در فواصل و مقاصد از پیش تنظیم شده به طور خودکار صورت می‌گیرد. لگسوس و مرسدس بنز قبلا پیشگام نمونه‌هایی از این فناوری در شکل کنترل تطبیقی گشت‌زنی شده‌اند که از رادار و حسگرهای لیزری برای حفظ فاصله معین ماشینی از ماشین دیگر در ترافیک استفاده می‌کند.

کاربرد در کشاورزی:دو نمونه از عناصر پایه‌ای رانندگی رباتیکی تشخیص عرض‌های متفاوت جاده و ناهنجاری‌های آن و جاخالی دادن ماشین‌های دیگر و موانع موجود می‌باشد. در اموری مثل کشاورزی که به طور مکرر با جاده سروکار دارد، هر دوی این مشکلات از بین می‌روند. در حقیقت، فناوری‌های راندن خودکار تراکتور سال‌هاست که وجود دارند. شرکت تریمبل که بیشتر ماشین‌های مسابقه‌ای رباتیک را در مسابقات DARPA به سیستم‌های موقعیت‌یاب جهانی ماهواره‌ای مجهز ساخته، دستگاهی به نام رهگیر EZ را نیز عرضه می‌کند که به سیستم فرمان تراکتور متصل می‌شود و به طور خودکار مسیرش را در حد 20 سانتی‌متر راهنمایی و هدایت می‌کند.

کاربرد در مساحی و نقشه‌برداری:اکثر ماشین‌های رباتیک حاضر در مسابقات شهری «درپا» از یک اسکنر لیزری چرخشی ولوداین استفاده می‌کنند که 64 دسته پرتو لیزری را به تمامی اشیاء و موضوعات در محدوده 360 درجه پرتاب می‌کند. این تصاویر سه‌بعدی را که چشم‌های الکترونی فراهم می‌کنند، می‌تواند برای رانندگی رباتیک استفاده شود. درست همان طور که گوگل دوربین 360 درجه‌ای را روی ماشینی سوار کرده تا تصاویر مناظر خیابانی خودش را ایجاد نماید، یک ماشین مجهز شده به اسکنر ولوداین می‌تواند با ایجاد مدل سه‌بعدی یک چشم‌انداز، ابزار مساحی ارزشمندی باشد. این اسکنر چرخشی با گردش عمودی می‌تواند برای پیدا کردن و نمایان ساختن مشکلات زیرساختی مثل تاب برداشتن پل‌ها و شکاف برداشتن جاده‌ها نیز استفاده شود.

کاربرد در عمران و معدن:شرکت کاترپیلار هر سه تیم برتر در مسابقات ماشین‌های رباتیک شهری سال را مورد حمایت خود قرار داد و البته دلیل خوبی هم برای خودش داشت. بولدوزرهای این شرکت تعدادی از پیشرفته‌ترین کاربردهای دنیای فناوری رباتیک ماشین‌ها را استفاده می‌کنند. یکی از این ویژگی‌ها به نام آکیوگرید، بولدوزر را به دستگاه جی‌پی‌اس مجهز می‌سازد و حسگرهای لیزری را درون تیغه‌های آن قرار می‌دهد. با استفاده از یک مدل سه‌بعدی از سطح ساخت و ساز، تراکتور این حس را که خاک از چه جایی باید افزوده یا برداشته شود را دریافت می‌کند. راننده صرفا خودرو را به عقب و جلو حرکت می‌دهد و تیغه‌های بولدوزر به شکل رباتیکی خودش را به بالا و پایین هدایت می‌کند تا سطح کاملا مسطح و صافی ایجاد نماید. البته هدف بخش فناوری خارج کردن کامل راننده از ماشین است.

منبع:

روزنامه جام جم

آشنایی با گستره کاربرد ربات های پرنده

آشنایی با گستره کاربرد ربات های پرنده

به زودی نه تنها در عرصه نظامی بلکه در عملیات های امدادی و کمک رسانی به مردم نیز از حشرات کوچک رباتیک که MAV  نامیده می شوند، استفاده خواهد شد.

وزارت دفاع ایالات متحده تاکنون بیش از سی میلیون دلار برای طراحی و ساخت این ربات های کوچک هزینه کرده است. از آنجا که استفاده از این ربات های کوچک، بهترین راه حفاظت نیروها از خطرات موجود در عملیات های شناسایی است، سازمان پروژه های تحقیقات دفاع پیشرفت ایالات متحده (DARPA) از چندین گروه تحقیقاتی برای ساخت ربات هایی که طول، عرض و ارتفاع شان کمتر از 20 سانتی متر باشد، حمایت مالی به عمل آورده است.

در واقع این ربات های پرنده، کوچک ترین هواپیماهای بدون سرنشین هستند که تاکنون ساخته شده اند.

این ربات های کوچک پرنده به تقلید از حرکات پرواز و نحوه بال زدن برخی از حشرات (از جمله سنجاقک، زنبور عسل و مگس) طراحی شده اند. به طور مثال پرواز مگس نکات بسیار زیادی از علم هوانوردی را به بشر یاد می دهد که بسیاری از آنها را نمی توان با بررسی بال های ثابت هواپیماها یاد گرفت زیرا اصول و قواعد پرواز حشرات و حرکت بال های آنها، از اصول و قواعد موجود برای پرواز با بال های ثابت هواپیما متفاوت است.

«مایکل دکینسون» استاد زیست شناسی دانشگاه برکلی کالیفرنیا در این زمینه می گوید: «می توان به سادگی ثابت که زنبور عسل هرگز پرواز نمی کند چرا که اگر تئوری بال های ثابت را در مورد بال های حشرات هم به کار بریم می توان محاسب کرد که پرواز این حشرات غیرممکن است، بنابراین به طور حتم باید از دئوری دیگری درباره اثبات چگونگی پرواز این حشرات استفاده کرد.» پروفسور دکینسون یکی از اعضای گروه مربوط به برنامه MFI یا حشرات پرنده میکرومکانیکی است. وظیفه دکینسون و همکارانش در این پروژه، ساخت ربات های کوچک پرنده یی است که از اصول پرواز حشرات در طراحی آنها استفاده شده است.

این پروژه با همکاری سازمان طرح های تحقیقاتی دفاع پیشرفته در حال انجام است.

حشره رباتیکی که اعضای برنامه تحقیقاتی MFI (پرنده میکرومکانیکی) آن را طراحی کرده اند و به زودی ساخت آن به اتمام می رسد، تنها 15 تا 25 میلی متر عرض خواهد داشت که حتی از اندازه های مورد نظر سازمان برنامه های تحقیقاتی هم کوچک تر است و در آن از بال های ثابت استفاده نشده است.

شاید جالب باشد که بدانید هواپیما نیروی لازم برای بلند شدن از زمین به دلیل وجود جریان هوای سریع تر در بالای بال ها نسبت به قسمت پایین آنها تولید می کند. این سیستم در هواپیماها به «آیرودینامیک دائمی» معروف است. ولی بدون شک هیچ زنبور یا سنجاقکی از چنین سیستمی برای پرواز استفاده نمی کند زیرا بال های آنها همواره در حرکت است. به گفته «جان وانگ» فیزیکدان کالج مهندسی کورنل امریکا، برعکس پرواز هواپیماهای با بال ثابت، حشرات در میان انبوهی از حلقه های جریان هوا که با حرکت دادن بال هایشان تولید کرده اند، پرواز می کنند. جریان هوای موجود در این حلقه ها در جهت مخالف جریان هوای اصلی حرکت می کند و در اصل همین حلقه های جریان هوا هستند که به حشرات قدرت پرواز می دهند. دکینسون همچنین معتقد است که درک مکانیسم پرواز حشرات  و بهره گیری از آن در ساخت حشرات رباتیک بسیار مفید بوده است.

در حال حاضر دو پروژه بزرگ «ربات های پرنده» تحت حمایت مالی آژانس تحقیقات دفاع پیشرفته در حال انجام است و مراحل پایانی ساخت را می گذراند. یکی از این پروژه ها برنامه گروه پروفسور دکینسون است و طرح دیگر را پروفسور «رابرت میشلسن» هدایت می کند. یعنی دقیقاً زمانی که دکینسون در حال ساخت حشرات میکرومکانیکی در دانشگاه کالیفرنیا بود، رابرت میشلسن هم در مجتمع فناوری «جورجیا» مشغول فعالیت روی پروژه انتومتر بود.
حشرات رباتی

در اواسط سال 2000 میلادی اداره ثبت اختراعات فنی ایالات متحده (IEEE) ربات الکترومکانیکی چند منظوره رابرت میشلسن را با نام «انتومتر» و به نام موسسه فنی جورجیا به ثبت رساند. این ربات پرنده به منظور فعالیت در محیط های نظامی و همچنین کمک رسانی و با الهام از نوع باز و بسته کردن بال پرندگان طراحی شده بود. ربات الکترومکانیکی انتومتر از یک واکنش شیمیایی نیرو می گیرد.

به این شکل که یک سوخت در داخل بدنه آن ریخته شده و به وسیله آن یک واکنش شیمیایی رخ داده و گازی آزاد می شود.

فشار حاصل از این گاز به پیستون داخل بدنه که به بال ها متصل است نیرو وارد کرده و باعث به حرکت درآمدن بال ها می شود. ضمن اینکه قسمتی از گاز هم از راه دریچه موجود در بال ها خارج می شود. در حال حاضر این ربات پرنده با توجه به تغییراتی که در آن ایجاد شده کمتر از 20 سانتی متر پهنای بال دارد. در وسیله یی  با این ابعاد هر قسمت باید وظیفه خاصی انجام دهد. به طور نمونه یک آنتن رادیویی که به  این وسیله وصل است در عین حال که عامل ایجاد تعادل در هنگام پرواز آن است، کار مخابراتی و دریافت پیام را هم انجام می دهد یا پاهای این ربات که علاوه بر تعادل، وسیله یی برای ذخیره سوخت هم هست.

سازمان تحقیقات دفاع پیشرفته تاکنون بیش از سی میلیون دلار برای ساخت حشرات رباتی، سرمایه گذاری کرده است. محققان برای ساخت این ربات ها آزمایش های بسیاری برای شناخت نوع پرواز حشرات انجام دادند. به طول مثال حسگرهای برای اندازه گیری نیروی بال ها به آنها متصل شده است. محرک فیزوالکتریک که باعث به حرکت درآوردن بال ها خواهد شد، با انرژی خورشید فعال می شود.این ربات های پرنده اکنون مراحل پایانی آزمایش های خود را طی می کنند و توانسته اند بیش از 90 درصد از نیرویی را که برای پرواز نیاز دارند به وسیله عملکرد بال های خود به دست آورند.

گام بعدی در کامل تر ساختن این ربات اضافه کردن بخش کنترل پرواز و ارتباط برای کنترل از راه دور آن بود. بدون شک با توجه به حمایت هایی که سازمان تحقیقات دفاع پیشرفته از این سرح به عمل آورده است، اولین استفاده از این ربات ها در عملیات های جاسوسی خواهد بود. از این حشرات رباتی می توان در مأموریت های شناسایی استفاده کرد که به وسیله سربازان کنترل می شوند. از این ربات ها فقط برای تصویربرداری از تحرکات نیروهای دشمن استفاده نمی شود بلکه می توان روی تانک، نفربر یا هر وسیله نظامی دیگری یک برچسب الکترونیکی نصب کرد تا نیروهای خودی به راحتی آنها را هدف بگیرند.

پیشرفت های حاصل شده در میکروتکنولوژی، به خصوص در زمینه سیستم های میکروالکترومکانیکی باعث قدرتمندتر شدن این ربات ها شده است. به طور مثال میکروسیستم هایی مانند دوربین های ccd-array، حسگرهای کوچک مادون قرمز و نیز ردبپای کوچک با ظرافت خاصی به سادگی در ساختار این ربات ها جای گرفته اند. ضمن اینکه این ربات ها باید برای عملکرد عالی، دارای دامنه پروازی معادل 10 کیلومتر باشند و محدودیتی برای پرواز در شب نداشته باشند و حداقل یک ساعت در آسمان پرواز کنند. ضمن اینکه سرعت ایده آل برای آنها 70 تا 100 کیلومتر در ساعت است. این پرنده های کوچک رباتی به وسیله ایستگاه های زمینی که به آنتن های مخصوصی برای هدایت آنها مجهز هستند، کنترل می شوند.

فعالیت این ربات ها تنها در عرصه نظامی نیست بلکه قرار است نسل جدید کاوشگران فضا نیر باشند. در واقع سازمان فضایی ناسا به قدرت و توانایی های آنها پی برده است و به منظور استفاده از آنها به عنوان کاوشگر در مریخ از مؤسسه تحقیقاتی جورجیا، حمایت مالی به عمل آورده است. حشرات رباتی مزیت های بسیار زیادی برای استفاده در امور فضایی برای ناسا خواهند داشت. البته انتومترها برای استفاده در مریخ باید در اندازه یی بزرگ تر ساخته شوند و پهنای بال آنها هم حداقل یک متر باشد تا بتوانند در اتمسفر مریخ به پرواز درآیند.

این حشرات رباتی پس از وقوع بلایای طبیعی مانند سیل، زلزله و ... نیز کاربردی فوق العاده خواهند داشت. به این دلیل که به کمک اندازه کوچک خود به راحتی بر فراز مناطق آسیب دیده به پرواز در می آیند و می توانند به مکان هایی که هیچ چیزی نمی تواند در آن نفوذ کند، رفته و به جست و جوی افراد آسیب دیده بپردازند.

از دیگر کاربردهای مهم این ربات های پرنده کنترل ترافیک در شهرهای پر جمعیت است. ضمن اینکه در گشت زنی های مرزی و عملیات های مهم پلیسی بسیار قابل اعتماد هستند.

ظهور این ربات های پرنده موجب کاهش حضور انسان ها در محیط های پرخطر شده و مأموریت های خطرناک به ویژه امدادرسانی در مناطق تخریب شده بر عهده این میکروربات ها خواهد بود.

آیا نسل آینده بشر باید از ربات های نظامی فرمانبرداری کند ؟

آیا نسل آینده بشر باید از ربات های نظامی فرمانبرداری کند ؟

در حال حاضر هم تعداد زیادی تجهیزات رباتی در میادین جنگی از جمله عراق و افغانستان به کار گرفته شده ...

 با افزایش روز افزون تمایل بشری به در خدمت درآوردن ربات ها به خصوص در عملیات های نظامی این شبهه در بسیاری از متخصصان و دانشمندان ایجاد شده که با قدرت گرفتن رباتها آنچه که زمانی در فیلم های سینمایی از آن به تخیلات بشری یاد می شد چهره واقعی به خود گرفته و حقیقتا ربات ها در آینده به فرماندهان و بشر به فرمانبرداران جامعه رباتی مبدل شوند. بسیاری از محققان عصر حاضر با ارزیابی سیر رو به پیشرفت قابلیت های انسانی در ساخت و تولید ربات های جدید به خصوص ربات هایی که می توانند به جای انسانها به میدان جنگ برند و در عملیات های نظامی شرکت کنند ،معتقدند : چنانچه هرچه زودتر کدهای جنگی برای نسل آینده رباتهای جنگجو تعریف نشود ، این رباتها به زودی جامعه انسانی را به دست خواهند گرفت و آنچه روزی جزء تخلیات بشری بوده چهره ای واقعی به خود خواهد گرفت. محققان دانشگاه کالیفرنیا طی تحقیقاتی که از سوی موسسه تحقیقاتی نیروی دریایی آمریکا پشتیبانی شده اعلام کرده اند: در صورتی که تعداد رباتهای جنگی بی رویه و بدون قانون مدون افزایش یابند آینده جامعه انسانی را تهدید خواهند کردو حتی در بدترین شرایط می توانند به دشمنان انسانی مبدل شوند که روزی آنها را با دست خود ساخته است. همانگونه که در سال 2007 میلادی یک ربات نیمه خودکار که توسط ارتش آفریقای جنوبی تولید و مورد استفاده قرار گرفته بود با عملکرد نادرست 9 سرباز از نیرو های خودی را کشته و 14 سرباز دیگر را مجروح کرده بود. "پی.دابلیو سینگر" ،نویسنده کتابی در مورد بکارگیری ربات ها در عملیات های جنگی با عنوان" انقلاب رباتی و جنگ در قرن 21 " معتقد است: چنانچه از امروز تا روزی که اولین ربات واقعی قدم به نیروی نظامی جهان می گذارد موضوعات و نکات اخلاقی قانونی و سیاسی برای استفاده از این ربات ها تعریف نشود ، این ابزار می تواند به دشمن انسان مبدل شود. به گفته وی در حال حاضر هم تعداد زیادی تجهیزات رباتی در میادین جنگی از جمله عراق و افغانستان به کار گرفته شده اما این ابزارآلات رباتی ابتدائی اند و این نخستین قدم های انسانی برای استفاده از رباتها در میادین جنگی است. بنابر این در صورتی که اقدامی جدی برای نحوه استفاده از این ربات ها صورت نگیرد این ابزار نه تنها باری از مشکلات جامعه بشری کم نخواهد کرد بلکه انسان آینده را با مشکلی جدی برای مهار این ابزار روبرو خواهد ساخت. "پاتریک لین" نویسنده مقاله ای با نام "رباتهای نظامی خودکار: خطر طراحی و عملکرد"نیز معتقد است: نیروهای محرک خارجی بر مسیر تولید رباتهای نظامی تاثیر خواهد گذارد که این نیروهای محرک بیشک فرایند پیشرفت این صنعت را از کنترل خارج خواهد کرد که از جمله این نیروها می توان به فشار دولت ها به استفاده از ربات درعملیات های نظامی در اسرع وقت اشاره کرد. به عنوان نمونه می توان به ضرب العجل آمریکا در این باره اشاره کرد که تعهد کرده تا سال 2010 یک سوم از تجهیزات هوایی و تا سال 2015 تمامی وسایل نقلیه زمینی را بدون سرنشین کرده و آنها را به دست رباتها بسپارد که یک چنین ضرب العجل هایی می تواند فرایند ربات سازی را از سیر معمولی و متداول خود خارج کرده و ربات ها را به هیولاهای ترسناک در آینده بشر مبل کند. محققان معتقدند با یک چنین فشارهایی رباتهایی تولید خواهند شد که با کمترین دقت عملیاتی ساخته شده اند و می توانند در دراز مدت به انسان آسیب برسانند.

منطق فازی چيست؟

منطق فازی چيست؟

اشاره :
حتماً بارها شنيده‌ايد كه كامپيوتر از يك منطق صفر و يك تبعيت مي‌كند. در چارچوب اين منطق، چيزها يا درستند يا نادرست، وجود دارند يا ندارند. اما انيشتين مي‌گويد: <آن‌جايي كه قوانين رياضيات (كلاسيك) به واقعيات مربوط مي‌شوند، مطمئن نيستند و آنجا كه آن‌ها مطمئن هستند، نمي‌توانند به واقعيت اشاره داشته باشند.> هنگامي كه درباره درستي يا نادرستي پديده‌ها و اشيايي صحبت مي‌كنيم كه در دنياي واقعي با آن‌ها سروكار داريم، توصيف انيشتين تجسمي است از ناكارآمدي قوانين منطق كلاسيك در علم رياضيات. از اين رو مي‌بينيم انديشه نسبيت شكل مي‌گيرد و توسعه مي‌يابد. در اين مقاله مي‌خواهيم به اختصار با منطق فازي آشنا شويم. منطقي كه دنيا را نه به صورت حقايق صفر و يكي، بلكه به صورت طيفي خاكستري از واقعيت‌ها مي‌بيند و در هوش مصنوعي كاربرد فراواني يافته‌است. 

 

كجا اتومبيل خود را پارك مي‌كنيد؟

تصور كنيد يك روز مطلع مي‌شويد، نمايشگاه پوشاكي در گوشه‌اي از شهر برپا شده است و تصميم مي‌گيريد، يك روز عصر به اتفاق خانواده سري به اين نمايشگاه بزنيد. چون محل نمايشگاه كمي دور است، از اتومبيل استفاده مي‌كنيد، اما وقتي به محل نمايشگاه مي‌رسيد، متوجه مي‌شويد كه عده زيادي به آنجا آمده‌اند و پاركينگ نمايشگاه تا چشم كار مي‌كند، پر شده است.
 
اما چون حوصله صرف وقت براي پيدا كردن محل ديگري جهت پارك اتومبيل نداريد، با خود مي‌گوييد: <هر طور شده بايد جاي پاركي در اين پاركينگ پيدا كنم.> سرانجام در گوشه‌اي از اين پاركينگ محلي را پيدا مي‌كنيد كه يك ماشين به طور كامل در آن جا نمي‌شود، اما با كمي اغماض مي‌شود يك ماشين را در آن جاي داد، هرچند كه اين ريسك وجود دارد كه فضاي عبور و مرور ديگر خودروها را تنگ كنيد و آن‌ها هنگام حركت به خودرو شما آسيب برسانند. اما به هرحال تصميم مي‌گيريد و ماشين خود را پارك مي‌كنيد.

بسيارخوب! اكنون بياييد بررسي كنيم شما دقيقاً چه كار كرديد؟ شما دنبال جاي توقف يك اتومبيل مي‌گشتيد. آيا پيدا كرديد؟ هم بله، هم نه. شما در ابتدا مي‌خواستيد ماشين را در جاي مناسبي پارك كنيد. آيا چنين عملي انجام داديد؟ از يك نظر بله، از يك ديدگاه نه. در مقايسه با وقت و انرژي لازم براي پيدا كردن يك مكان راحت براي توقف خودرو، شما جاي مناسبي پيدا كرديد. چون ممكن بود تا شب دنبال جا بگرديد و چنين جايي را پيدا نكنيد. اما از اين نظر كه اتومبيل را در جايي پارك كرديد كه فضاي كافي براي قرارگرفتن ماشين شما نداشت، نمي‌توان گفت جاي مناسبي است.

اگر به منطق كلاسيك در علم رياضيات مراجعه كنيم و اين پرسش را مطرح نماييم كه قبل از ورود به پاركينگ چند درصد احتمال مي‌داديد جايي براي پارك‌كردن پيدا كنيد، پاسخ بستگي به اين دارد كه واقعاً چه تعداد مكان مناسب (فضاي كافي) براي توقف خودروها در آنجا وجود داشت؟ اگر به حافظه خود رجوع كنيد، شايد به ياد بياوريد كه هنگام ورود به پاركينگ و چرخيدن در قسمت‌هاي مختلف آن، گاهي خودروهايي را مي‌ديديد كه طوري پارك كرده‌اند كه مكان يك و نيم خودرو را اشغال كرده‌اند. بعضي ديگر نيز كج و معوج پارك كرده بودند و اين فكر از ذهن شما چندبار گذشت كه اگر صاحب بعضي از اين خودروها درست پارك ‌كرده بودند، الان جاي خالي براي پارك كردن چندين ماشين ديگر هم وجود داشت.

به اين ترتيب علم رياضيات و آمار و احتمال در مواجهه با چنين شرايطي قادر به پاسخگويي نيست. اگر قرار بود بر اساس منطق صفر و يك يا باينري كامپيوتر، روباتي ساخته شود تا اتوميبل شما را در يك مكان مناسب پارك‌ كند، احتمالش كم بود. چنين روباتي به احتمال زياد ناكام از پاركينگ خارج مي‌شد. پس شما با چه منطقي توانستيد اتومبيل خود را پارك‌ كنيد؟ شما از منطق فازي استفاده كرديد.

دنياي فازي‌

مي‌پرسم <هوا ابري است يا آفتابي؟> پاسخ مي‌دهي: نيمه‌ابري. مي‌پرسم <آيا همه آنچه كه ديروز به من گفتي، راست بود؟> پاسخ مي‌دهي: بيشتر آن حقيقت داشت. ما در زندگي روزمره بارها از منطق فازي استفاده مي‌كنيم. واقعيت اين است كه دنياي صفر و يك، دنيايي انتزاعي و خيالي است. به ندرت پيش مي‌آيد موضوعي صددرصد درست يا صددرصد نادرست باشد؛ زيرا در دنياي واقعي در بسياري از مواقع، همه‌چيز منظم و مرتب سرجايش نيست.

از نخستين روز تولد انديشه فازي، بيش از چهل سال مي‌گذرد. در اين مدت نظريه فازي، چارچوب فكري و علمي جديدي را در محافل آكادميك و مهندسي معرفي  نموده و ديدگاه دانشمندان را نسبت به كمّ و كيف دنياي اطراف ما تغيير داده است. منطق فازي جهان‌بيني بديع و واقع‌گرايانه‌اي است كه به اصلاح شالوده ‌منطق علمي و ذهني بشر كمك شاياني كرده‌است.

پيشينه منطق فازي  

تئوري مجموعه‌هاي فازي و منطق فازي را اولين بار پرفسور لطفي‌زاده (2) در رساله‌اي به نام <مجموعه‌هاي فازي - اطلاعات و كنترل> در سال 1965 معرفي نمود. هدف اوليه او در آن زمان، توسعه مدلي كارآمدتر براي توصيف فرآيند پردازش زبان‌هاي طبيعي بود. او مفاهيم و اصلاحاتي همچون مجموعه‌هاي فازي، رويدادهاي فازي، اعداد فازي و فازي‌سازي را وارد علوم رياضيات و مهندسي نمود. از آن زمان تاكنون، پرفسور لطفي زاده به دليل معرفي نظريه بديع و سودمند منطق فازي و تلاش‌هايش در اين زمينه، موفق به كسب جوايز بين‌المللي متعددي شده است.
پس از معرفي منطق فازي به دنياي علم، در ابتدا مقاومت‌هاي بسياري دربرابر پذيرش اين نظريه صورت گرفت.

بخشي از اين مقاومت‌ها، چنان كه ذكر شد، ناشي از برداشت‌هاي نادرست از منطق فازي و كارايي آن بود. جالب اين‌كه، منطق فازي در سال‌هاي نخست تولدش بيشتر در دنياي مشرق زمين، به‌ويژه كشور ژاپن با استقبال روبه‌رو شد، اما استيلاي انديشه كلاسيك صفر و يك در كشورهاي مغرب زمين، اجازه رشد اندكي به اين نظريه داد. با اين حال به تدريج كه اين علم كاربردهايي پيدا كرد و وسايل الكترونيكي و ديجيتالي جديدي وارد بازار شدند كه بر اساس منطق فازي كارمي‌كردند، مخالفت‌ها نيز اندك اندك كاهش يافتند.

در ژاپن استقبال از منطق فازي، عمدتاً به كاربرد آن در روباتيك و هوش مصنوعي مربوط مي‌شود. موضوعي كه يكي از نيروهاي اصلي پيش‌برندهِ اين علم طي چهل سال گذشته بوده است. در حقيقت مي‌توان گفت بخش بزرگي از تاريخچه دانش هوش مصنوعي، با تاريخچه منطق فازي همراه و هم‌داستان است.

مجموعه‌هاي فازي‌

بنياد منطق فازي بر شالوده نظريه مجموعه‌هاي فازي استوار است. اين نظريه تعميمي از نظريه كلاسيك مجموعه‌ها در علم رياضيات است. در تئوري كلاسيك مجموعه‌ها، يك عنصر، يا عضو مجموعه است يا نيست. در حقيقت عضويت عناصر از يك الگوي صفر و يك و باينري تبعيت مي‌كند. اما تئوري مجموعه‌هاي فازي اين مفهوم را بسط مي‌دهد و عضويت درجه‌بندي شده را مطرح مي‌كند. به اين ترتيب كه يك عنصر مي‌تواند تا درجاتي - و نه كاملاً - عضو يك مجموعه باشد. مثلاً اين جمله كه <آقاي الف به اندازه هفتاددرصد عضو جامعه بزرگسالان است> از ديد تئوري مجموعه‌هاي فازي صحيح است. در اين تئوري، عضويت اعضاي مجموعه از طريق تابع (u‌(x مشخص مي‌شود كه x نمايانگر يك عضو مشخص و u تابعي فازي است كه درجه عضويت ‌x در مجموعه مربوطه را تعيين مي‌كند و مقدار آن بين صفر و يك است (فرمول 1).

 

فرمول 1

به بيان ديگر، (‌u‌(x نگاشتي از مقادير x به مقادير عددي ممكن بين صفر و يك را مي‌سازد. تابع (‌u‌(x ممكن است مجموعه‌اي از مقادير گسسته (discrete) يا پيوسته باشد. وقتي كهu  فقط تعدادي از مقادير گسسته بين صفر و يك را تشكيل مي‌دهد، مثلاً ممكن است شامل اعداد 3/0 و 5/0 و 7/0 و 9/0 و صفر و يك باشد. اما وقتي مجموعه مقاديرu  پيوسته باشند، يك منحني پيوسته از اعداد اعشاري بين صفر و يك تشكيل مي‌شود.

شكل 1 نموداري از نگاشت پيوسته مقادير x به مقادير ‌(‌u‌(x را نشان مي‌دهد. تابع‌ (‌u‌(x در اين نمودار مي‌تواند قانون عضويت در يك مجموعه فازي فرضي را تعريف كند.

 

شكل 1

 

منطق فازي چگونه به‌كار گرفته مي‌شود؟

منطق فازي را از طريق قوانيني كه <عملگرهاي فازي> ناميده مي‌شوند، مي‌توان به‌كار گرفت. اين قوانين معمولاً بر اساس مدل زير تعريف مي‌شوند:

IF variable IS set THEN action
به عنوان مثال فرض كنيد مي‌خواهيم يك توصيف فازي از دماي يك اتاق ارائه دهيم. در اين صورت مي‌توانيم چند مجموعه فازي تعريف كنيم كه از الگوي تابع (‌u‌(x تبعيت كند. شكل 2 نموداري از نگاشت متغير <دماي هوا> به چند مجموعه‌ فازي با نام‌هاي <سرد>، <خنك>، <عادي>، <گرم> و <داغ> است. چنان كه ملاحظه مي‌كنيد، يك درجه حرارت معين ممكن است متعلق به يك يا دو مجموعه باشد.
 

شكل 2

 

به عنوان نمونه، درجه حرارت‌هاي بين دماي T1 و T2 هم متعلق به مجموعه <سرد> و هم متعلق به مجموعه <خنك> است. اما درجه عضويت يك دماي معين در اين فاصله، در هر يك از دو مجموعه متفاوت است. به طوري كه دماي نزديك  ‌T2 تنها به اندازه چند صدم در مجموعه <سرد> عضويت دارد، اما نزديك نوددرصد در مجموعه <خنك> عضويت دارد.

پارادايم حاكم بر يك كنترلر فازي به اين ترتيب است كه متغيرهاي دنياي واقعي به عنوان ورودي دريافت مي‌شوند. قوانين فازي آن‌ها را به متغيرهاي معنايي تبديل مي‌كند. فرآيند فازي اين ورودي را مي‌گيرد و خروجي معنايي توليد مي‌كند و سرانجام خروجي‌ها به زبان دنياي واقعي ترجمه مي‌شوند. نمودار شكل 3 مصداقي از همين روند است.

اكنون مي‌توان بر اساس مدل فوق قانون فازي زير را تعريف كرد:

اگر دماي اتاق <خيلي گرم> است، سرعت پنكه را <خيلي زياد> كن.
اگر دماي اتاق <گرم> است، سرعت پنكه را <زياد> كن.
اگر دماي اتاق <معتدل> است، سرعت پنكه را در <همين اندازه> نگه‌دار.
اگر دماي اتاق <خنك> است، سرعت پنكه را <كم> كن.
اگر دماي اتاق <سرد> است، پنكه را <خاموش> كن.

اگر اين قانون فازي را روي يك سيستم كنترل دما اعمال كنيم، آن‌گاه مي‌توانيم دماسنجي بسازيم كه دماي اتاق را به صورت خودكار و طبق قانون ما، كنترل مي‌كند. اما اين سؤال پيش مي‌آيد كه اگر دو يا چند قانون همزمان براي يك متغير ورودي فعال شود چه اتفاقي خواهد افتاد؟ فرض كنيد دماي اتاق برابر Tx₁‌ است در اين صورت هم قانون مربوط به اتاق گرم و هم قانون مربوط به دماي اتاق معتدل صادق است و مقادير U1 و U2 به ترتيب به دست مي‌آيد. طبق كدام قانون بايد عمل كرد؟ لطفي‌زاده خود پاسخ اين معما را نداد. در سال 1975 دو دانشمند منطق فازي به نام ممداني (Mamdani) و آسيليان اولين كنترل فازي واقعي را طراحي كردند. آنان پاسخ اين معما را با محاسبهِ نقطه ثقل (C) مساحتي كه از تركيب دو ذوزنقه زير U1 و U2 در شكل 3 پديد آمده و نگاشت آن به محور t و به دست آوردن مقدار Tx₂ حل كردند.

 

 

شكل 3

 

منطق فازي، همچون منطق كلاسيك تعدادي عملگر پايه دارد. مثلاً در منطق كلاسيك از عملگرهاي AND و ‌OR و‌NOT استفاده مي‌شود كه دانش آموزان رشته رياضي فيزيك در دبيرستان با آن‌ها آشنا مي‌شوند. در منطق فازي معادل همين عملگرها وجود دارد كه به آن‌ها عملگرهاي <زاده> مي‌گويند. اين عملگرها به صورت زير تعريف مي‌شوند: (فرمول 2)

 

 

فرمول 2

 

 

به عنوان مثال تركيب AND دو متغير x و y عبارت است از كمينه مقادير (‌u‌(x و (‌u(y. به عبارت ساده‌تر، آنجا كه هم x  و y از نظر فازي <صحيح> باشند، همزمان مقادير (‌u‌(x و (‌u(y به كمترين مقدار خود مي‌رسند.

پرفسور لطفي‌زاده خالق نظريه مجموعه‌هاي فازي و منطق فازي‌

تفاوت ميان نظريه احتمالات و منطق فازي‌

يكي از مباحث مهم در منطق فازي، تميزدادن آن از نظريه احتمالات در علم رياضيات است. غالباً نظريه فازي با نظريه احتمالات اشتباه مي‌شود. در حالي كه اين دو مفهوم كاملاً با يكديگر متفاوتند. اين موضوع به قدري مهم است كه حتي برخي از دانشمندان بزرگ علم رياضيات در دنيا - به‌ويژه كشورهاي غربي - درمورد آن با يكديگر بحث دارند و جالب آن كه هنوز هم رياضيداناني وجود دارند كه با منطق فازي مخالفند و آن را يك سوء تعبير از نظريه احتمالات تفسير مي‌كنند.

از نگاه اين رياضيدانان، منطق فازي چيزي نيست جز يك برداشت نادرست از نظريه احتمالات كه به گونه‌اي غيرقابل قبول، مقادير و اندازه‌گيري‌هاي نادقيق را وارد علوم رياضيات، مهندسي و كنترل كرده است. بعضي نيز مانند Bruno de Finetti معتقدند فقط يك نوع توصيف از مفهوم عدم‌قطعيت در علم رياضيات كافي است و چون علم آمار و احتمالات وجود دارد، نيازي به مراجعه به منطق فازي نيست.
 
با اين حال، اكثريت طرفداران نظريه منطق فازي، كارشناسان و متخصصاني هستند كه به طور مستقيم يا غيرمستقيم با علم مهندسي كنترل سروكار دارند. حتي تعدادي از پيروان منطق فازي همچون بارت كاسكو تا آنجا پيش مي‌روند كه احتمالات را شاخه و زيرمجموعه‌اي از منطق فازي مي‌نامند.

توضيح تفاوت ميان اين دو نظريه البته كار چندان دشواري نيست. منطق فازي با حقايق نادقيق سروكار دارد و به حدود و درجات يك واقعيت اشاره دارد؛ حال آن‌كه نظريه احتمالات بر شالوده مجموعه حالات تصادفيِ يك پديده استوار است و درباره شانس وقوع يك حالت خاص صحبت مي‌كند؛ حالتي كه وقتي اتفاق بيفتد، دقيق فرض مي‌شود. ذكر يك مثال مي‌تواند موضوع را روشن كند. فرض كنيد در حال رانندگي در يك خيابان هستيد. اتفاقاً متوجه مي‌شويد كه كودكي در اتومبيل ديگري كه به موازات شما در حال حركت است، نشسته و سر و يك دست خود را از پنجره ماشين بيرون آورده و در حال بازي‌گوشي است. اين وضعيت واقعي است و نمي‌توان گفت احتمال اين‌كه بدن اين كودك بيرون اتومبيل باشد، چقدر است.
 
چون بدن او واقعاً بيرون ماشين است، با اين توضيح كه بدن او كاملاً بيرون نيست، بلكه فقط بخشي از بدن او در خارج اتومبيل قرارگرفته است. تئوري احتمالات در اينجا كاربردي ندارد. چون ما نمي‌توانيم از احتمال خارج بودن بدن كودك از ماشين صحبت كنيم؛ زيرا آشكارا فرض غلطي است. اما مي‌توانيم از احتمال وقوع حادثه‌ صحبت كنيم. مثلاً هرچه بدن كودك بيشتر بيرون باشد، احتمال اين‌كه در اثر برخورد با بدنه يك اتومبيل در حال حركت دچار آسيب شود، بيشتر مي‌شود. اين حادثه هنوز اتفاق نيفتاده است، ولي مي‌توانيم از احتمال وقوع آن صحبت كنيم. اما بيرون بودن تن كودك از ماشين همين حالا به واقعيت تبديل شده است و فقط مي‌توانيم از ميزان و درجات آن صحبت كنيم.

تفاوت ظريف و در عين حال پررنگي ميان نظريه احتمالات و نظريه فازي وجود دارد كه اگر دقت نكنيم، دچار اشتباه مي‌شويم؛ زيرا اين دو نظريه معمولاً در كنار يكديگر و در مورد اشياي مختلف همزمان مصداق‌هايي پيدا مي‌كنند. هنگامي كه به يك پديده مي‌نگريم، نوع نگاه ما به آن پديده مي‌تواند تعيين كند كه بايد درباره احتمالات صحبت كنيم يا منطق فازي. در مثال فوق موضوع دغدغه ما كودكي است كه در حال بازي گوشي است. اما يك وقت نگران اين هستيم كه تا چه اندازه خطر او را تهديد مي‌كند. خطري كه هنوز به وقوع نپيوسته است. يك وقت هم ممكن است نگران باشيم كه بدن او چقدر بيرون پنجره است. واقعيتي كه هم‌اكنون به وقوع پيوسته است.

شكل 4

يك ديدگاه درباره علت بحث و جدل علمي ميان دانشمندان اين است كه برخي از رياضيدانان اتكا به علم آمار و احتمال را كافي مي‌دانند و نظريه فازي را يك برداشت غيركارآمد از جهان درباره ما تلقي مي‌كنند. به عنوان مثال، اگر به مورد كودك و اتومبيل مراجعه كنيم، اين پرسش مطرح مي‌شود كه اگر نگراني و دغدغه نهايي ما احتمال وقوع حادثه است، ديگر چه نيازي به اين است كه ما درباره درجات <بيرون بودن تن كودك از اتومبيل> صحبت كنيم؟
 
بحث درباره ابعاد فلسفي منطق فازي بسيار شيرين و البته گسترده است. متأسفانه مجال براي طرح گستردهِ ابعاد فلسفي منطق فازي در اين مقاله وجود ندارد. از اين رو اگر مايل به مطالعه بيشتر در اين زمينه هستيد، كتاب بسياري خواندني <تفكر فازي> را كه در پي‌نوشت دوم انتهاي مقاله معرفي كرده‌ام، توصيه مي‌كنم.(شكل 4)

كاربردهاي منطق فازي‌

منطق فازي كاربردهاي متعددي دارد. ساده‌ترين نمونه يك سيستم كنترل دما يا ترموستات است كه بر اساس قوانين فازي كار مي‌كند. سال‌هاست كه از  منطق فازي براي كنترل دماي آب يا ميزان كدرشدن آبي كه لباس‌ها در آن شسته شده‌اند در ساختمان اغلب ماشين‌هاي لباسشويي استفاده مي‌شود.
 
امروزه ماشين‌هاي ظرفشويي و بسياري از ديگر لوازم خانگي نيز از اين تكنيك استفاده مي‌كنند. منطق فازي در صنعت خودروسازي نيز كاربردهاي فرواني دارد. مثلاً سيستم ترمز و ABS در برخي از خودروها از منطق فازي استفاده مي‌كند. يكي از معروف‌ترين نمونه‌هاي به‌كارگيري منطق فازي در سيستم‌هاي ترابري جهان، شبكه مونوريل (قطار تك ريل) توكيو در ژاپن است. ساير سيستم‌هاي حركتي و جابه‌جايي بار، مثل آسانسورها نيز از منطق فازي استفاده مي‌كنند.
 
سيستم‌هاي تهويه هوا نيز به وفور منطق فازي را به‌كار مي‌گيرند. از منطق فازي در سيستم‌هاي پردازش تصوير نيز استفاده مي‌شود. يك نمونه از اين نوع كاربردها را مي‌توانيد در سيستم‌هاي <تشخيص لبه و مرز> اجسام و تصاوير(3) مشاهده كنيد كه در روباتيك نيز كاربردهايي دارد. به طور كلي خيلي از مواقع در ساختمان سيستم‌هاي تشخيص الگوها (Pattern Recognition) مثل سيستم‌هاي تشخيص گفتار و پردازش تصوير از منطق فازي استفاده مي‌شود.

 

منطق فازي و هوش مصنوعي‌

جالب‌ترين كاربرد منطق فازي، تفسيري است كه اين علم از ساختار تصميم‌گيري‌هاي موجودات هوشمند، و در راس آن‌ها، هوش انساني، به دست مي‌دهد.
 
اين منطق به خوبي نشان مي‌دهد كه چرا منطق دو ارزشي <صفر و يك> در رياضيات كلاسيك قادر به تبيين و توصيف مفاهيم نادقيقي همچون <گرما و سرما> كه مبناي بسياري از تصميم‌گيري‌هاي هوشمند را تشكيل مي‌دهند، نيست.

شايد يكي از جالب‌ترين كاربردهاي منطق فازي هوش مصنوعي در بازي‌هاي رايانه‌اي و جلوه‌هاي ويژه سينمايي باشد. برخي از خوانندگان كه بخش هنر و سرگرمي ماهنامه شبكه را دنبال مي‌كنند، ممكن است مقاله ارباب حلقه‌ها را در شماره 41 به ياد بياورند. در آنجا درباره چگونگي توليد جلوه‌هاي ويژه در اين فيلم سينمايي صحبت كردم و از نرم‌افزار Massive نام بردم. از اين نرم‌افزار در بسياري از صحنه‌هاي فيلم براي توليد حركات لشكر موجودات متخاصم استفاده شده بود.
 

شكل 5

در اين برنامه متخصصان كامپيوتر و انيميشن ابتدا موجوداتي را به صورت الگو ايجاد كرده بودند و سپس به كمك منطق فازي مصداق‌هايي تصادفي از اين موجودات خيالي پديدآورده بودند كه حركات تصادفي - اما از پيش تعريف شده‌اي ‌-‌ در اعضاي بدن خود داشتند.
 
اين موجودات در حقيقت داراي نوعي هوش مصنوعي بودند و مي‌توانستند براي نحوه حركت دادن اعضاي بدن خود تصميم بگيرند. در عين حال تمام موجوداتي كه در يك لشكر به سويي مي‌تاختند يا با دشمني مي‌جنگيدند، از جهت حركت يكساني برخودار بودند و به سوي يك هدف مشخص حمله مي‌كردند(شكل5).

اين ساختار كاملا‌ً پيچيده و هوشمند به فيلمسازان اجازه داده بود كه اين موجودات افسانه‌اي را در دنياي مجازي كامپيوتر به حال خود رها كنند تا به سوي دشمنان حمله كنند و اين همه بي‌ترديد بدون بهره‌گيري از منطق فازي امكانپذير نبود.
 

شركت Massive Software كه به دليل به‌كارگيري منطق فازي براي ايجاد هوش‌مصنوعي در طراحي لشكريان فيلم‌ ارباب حلقه‌ها برنده جايزه اسكار شد، بعداً اين تكنيك را در فيلم‌هاي ديگري همچون I.Robot و King Kong نيز به‌كار برد.

استفاده از منطق فازي براي هوشمند‌كردن موجودات نرم‌افزاري تنها گونه‌اي از كاربردهاي اين نظريه در هوش‌مصنوعي است. منطق فازي در هوشمند ساختن روبات‌هاي سخت‌افزاري نيز كاربردهاي زيادي دارد. در شماره‌هاي آتي ماهنامه شبكه به اين موضوع بيشتر خواهيم پرداخت.

پي‌نوشت:

1- گاهي از او با نام <زاده> نيز نام برده مي‌شود و برخي از قوانين منطق فازي به پيروي از آداب تاريخي علم رياضيات، با كلمه Zadeh نامگذاري شده‌اند.

2- تفكر فازي- نوشته بارت كاسكو - ترجمه دكتر علي غفاري - انتشارات دانشگاه صنعتي خواجه‌نصيرالدين طوسي.

3- Edge Detection Systems