تضاد رباتیک با مکاترونیک

[ROBOTICS]

تضاد رباتیک با مکاترونیک

تضاد خودمختار با خودکار

ROBOTICS VS MECHATRONICS

AUTONOMOUS VS AUTOMATIC

مکاترونیک یک رشته ی چند تخصصی ، شامل رشته های مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است . مکاترونیک از دو کلمه ی "مکا" مخفف مکانیک و "ترونیک" مخفف الکترونیک مشتق شده است . رباتیک نیز همانند مکاترونیک از سه رشته ی هندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر بوجود آمده است .
تفاوت اصلی در آن است که سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است (تمام ورودی ها از قبل تعریف شده و شناخته شده است) ؛ در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند. به عنوان مثال چراغ راهنمایی و رانندگی و ماشین لباسشویی ، سیستم های مکاترونیکی هستند . در چراغ راهنمایی و رانندگی وقتی انسان دکمه ای را فشار می دهد رنگ چراغ تغییر می کند و در ماشین لباسشویی دمای آب ، زمان و ... به آن داده شده است. حتی وقتی چراغ راهنمایی و رانندگی در حالت خودکار قرار می گیرد و بدون نیاز به فشردن دکمه ای ، کار می نماید . هنوز به عنوان سیستم مکاترونیکی شناخته می شود چون ورودی هایش (زمان روشن بودن هر رنگ) برایش فراهم گردیده است . این فرایند ، خوکار (اتوماتیک) نامیده می شود . آن چه گفته شد در تضاد است با حالتی که چراغ راهنمایی و رانندگی دارای یک دوربین جهت تشخیص مردمی که می خواهند از عرض خیابان شوند باشد و رنگ چراغ را با توجه به فشردگی جمعیت تغییر دهد. آن چه گفته شد یک سیستم رباتیک است . این فرایند را خودمختاری (اتونوموس) گویند .

نتیجه

* سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند.
* سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند در حالی که سیستم های رباتیکی خودمختار هستند.
* سیستم های رباتیکی نیازی به دید انسان ها (فکر و محاسبات بشر) ندارند ، در حالی سیستم های مکاترونیکی نیازمند فکر انسان ها از قبل یا همزمان می باشند.

-------------------------
پی نوشت مترجم : امروزه دو علم مکاترونیک و رباتیک در ایران یک علم جدید شناخته می شود ، مهندسی مکاترونیک در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می شود ، اما متاسفانه مهندسی رباتیک فقط در مقطع کارشناسی تدریس می شود و خبری از تدریس مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد حتی در آینده نیز به گوش نمی رسد . این در حالی است که در کشور های پیشرفته صنعتی دنیا مانند ایالات متحده آمریکا رشته ی مهندسی رباتیک به طور مجزا از مکاترونیک و رشته های دیگر از مقطع کارشناسی تا مقطع پست دکتری تدریس می شود . متاسفانه بعضی ها در ایران این دو رشته را یکی می دانند یا دیده شده است که مهندسی رباتیک را یکی از گرایش های مکاترونیک نام می برند . این درست است که یکی از گرایش های مکاترونیک در مقطع کارشناسی ارشد رباتیک است اما رشته های مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل ، هوش مصنوعی نیز دارای گرایش رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد می باشند . این در حالی است که رشته ی رباتیک با رشته های مکاترونیک ، مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل و هوش مصنوعی متفاوت است. چون رباتیک یکی از گرایش های رشته ی مذکور است دلیل نمی شود که رباتیک را زیر مجموعه ی آن رشته بنامیم. امیدواریم با خواندن این مقاله تفاوت مکاترونیک با رباتیک بر خوانندگان روشن شده باشد و این مقاله جرقه ای باشد برای گسترش مهندسی رباتیک در مقاطع بالاتر در دانشگاه های کشور .


نویسنده : Rony Novianto
مترجم : محسن جعفرزاده


تکثیر و انتشار این مقاله ، بسیار توصیه می گردد.

---

سلام....
یه سوالی برام پیش اومده که دوست دارم اگر بشه یه نفر روشنم کنه....:(

این طور که من متوجه شدم دو تخصص مکاترونیک و رباتیک در خیلی از موضوعات دارای نقاط مشترکی هستند...تنها تفاوتشون (که تو مقاله تضاد رباتیک و مکاترونیک هم خوندیم) اینه که سیستمهای مکاترونیکی با ورودیهاشون تنها به صورتی رفتار میکنن که برنامه ریزی شدند(خودکارند یا به عبارتی سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است)...
ولی سیستمهای رباتیکی قادرند بسته به شرایط مختلف نسبت به ورودیهاشون رفتارهای مختلفی نشون بدن(خودمختارند یا به عبارتی سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند و پردازش های لازم رو روی ورودی ها انجام بدن....)که بسته به اینه که از چه فناوریهایی در اونها استفاده شده باشه(هوش مصنوعی، پردازش تصویر، منطق فازی و...)
حالا سوالم اینجاست: چرا باید عنوان ربات رو به بازوهای صنعتی اختصاص بدیم... مگر این سیستمها کارهای مشخصی رو در وضعیت ثابت و یکسان و بدون تغییر به شکل پی در پی تکرار نمیکنن؟(جوشکاری، رنگپاشی،...)
مگر ورودی این سیستمها مشخص و ثابت نیست؟
آیا درست ترش این نیست که این بازوها رو سیستمهای مکاترونیکی خطاب کنیم تا بازوهای رباتیکی؟

اگر با بازو های صنعتی آشنایی داشته باشید به شش نوع مختلف دسته بندی می شوند.
1- یک نوع از این بازو ها با اپراتور کار می کند یعنی یک نفر پشت آن قرار می گیرد و آن را هدایت می کند. (operator control)
2- دیگر نوع آن بدین صورت است که مسیر حرکت را از طریق معادله مسیر بر حسب زمان به سیستم می دهند. (Positional commands)
3- روش دیگر با استفاده از تیچ پدنت یا در اصطلاح عامیانه روش "جاگ" برای ربات مسیر حرکت را مشخص می کنند. (Teach pendant)
4- شیوه ی دیگر آن است که بازو را یک انسان جابجا می کند و مسیر در حافظه سیستم ذخیره می شود. (Lead by the nose)
5- نوع دیگر بدین صورت است که مختصات اولیه و نهایی را برای ربات مشخص می کنند و خودش مسیر و سرعت را اختیار می کند. (procedure)
6- ششمین نوع بدین گونه است که هدف مشخص می شود و ربات با پردازش تصویر و یا سنسور اطلاعات محیط را جمع آوری می کند و کار می کند مثلا بازویی که قرار است بسته هایی را از نوار نقاله اول به نوار نقاله دوم منتقل کند و این بسته ها داری زمان مشخصی نباشند مثلا فاصله ورود هر بسته متفاوت باشد و همچنین چون بسته دقیقا وسط نوار نقاله نیست یعنی می تواند راست تر و چپ تر و یا دارای زاویه باشد به عبارت دیگر با این که هدف انتقال از نوار نقاله اول به دوم است ولی زمان و مختصات دقیق را نداریم در این جا کل کار تشخیص به عهده سیستم است . (machine vision)

به بازو های صنعتی ، manipulator می گویند و نه ربات صنعتی . بازوی هایی که در چهار روش اول جای می گیرند را بازو های مکاترونیکی گویند و بازو هایی که در روش های پنجم و ششم قرار می گیرند بازو رباتیکی می نامند .
در بازو های مکاترونیکی ، تکنولوژی ساخت مکانیکی بیشترین هزینه ربات را تشکیل می دهد . این بازو ها باید با دقت های بسیار زیاد ساخته شوند . اما در بازو های رباتیک قیمت اصلی ربات به برنامه ربات است که هر چه این برنامه هوشمند تر عمل کند قیمت آن بالا تر می رود.
در هر سیستمی خطا وجود دارد . در مکاترونیک با تکیه بر استفاده از بهترین قطعات و روش ساخت ، سعی بر کاهش خطا دارند ولی در رباتیک با پیچیده کردن هوش ربات ؛ خطاها را کم تر می نمایند از این رو مشاهده می کنیم بازو های رباتیکی با وجود تکنولوژی ساخت پایین تر و مواد نا مرغوب تر ، خطای کمتری دارند.
اگر به دروس مکاترونیک نگاهی بیاندازید دروس مکانیک کنترل و برنامه ریزی manipulator را مشاهد می کنید . امروزه در تبلیغات مکاترونیک از سه نماد متداول استفاده می کنید این سه نماد ؛ بازو صنعتی ، خودرو ، دست مکانیکی ؛ می باشند و این واقعیت مکاترونیک است.

بنابراین تمام بازو ها ، ربات نیستند . مکاترونیک و رباتیک دارای اهداف جداگانه هستند هر یک دارای معایب و مزایای خاص خود هستند هیچ یک بر دیگری برتری ندارند .

operator control ، Positional commands ، Teach pendant ، Lead by the nose مکاترونیک
procedure ، machine vision رباتیک

با حب و بغض ها نمی توان به نتیجه ی درستی رسید. تعصب ، آفت تفکر سالم است .

[ROBOTICS]

دو تفاوت اصلی سیستم های رباتیکی و مکاترونیکی
1- سیستم های رباتیک دارای حسگر هایی هستند که از محیط اطلاعات کسب کنند ولی سیستم های مکاترونیکی نسبت به محیط بی تفاوت هستند.
2- سیستم های رباتیکی خود مختار اند سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند

یک مثال برای درک بهتر خودکار و خودمختار
شما وقتی معدتون خالی می شود به طور خودکار احساس گشنگی می کنید و اختیار ندارید مهم نیست که ددر محیط شما غذا یافت شود و یا خیر. پس معده ی شما خودکار است.
اما عمل غذا خوردن شما اختیاری است. یعنی اگر غذا در محیطتان هم باشد باز می توانید بخورید و یا خیرو پس انسان موجودی خودمختار است.


یک مثال از حسگر های محیطی
یک سیستم آبیاری هوشمند را در نظر بگیرید می تواند چهار حالت زیر داشته باشد
1- یک کلید داشته باشد که هر وقت دکمه ای زد شد مزرعه را آبیاری نماید
2- دارای برنامه ی زمان بندی باشد و شما جدول زمان بندی بدهی و یا بگویی هر 36 ساعت ، سپس سر موعد آبیاری شود
3- سیستم آبیاری به اینترنت وصل باشد و از آن فرمان بگیرد که چه زمانی آبیاری کند و کی متوقف شود
4- دارای حسگر های باران و رطوبت خاک باشد که وقتی رطوبت خاک از مقداری کمتر شد آبیاری کند و هنگامی که هوا بارانی شد آبیاری را متوقف کند
سه حالت اول بیانگر یک سیستم مکاترونیکی هست حالت چهارم بیانگر یک سیستم رباتیکی است


یک مثال دیگر از حسگر ها
سیستم پر کردن شیشه ی شیر را در نظر بگیرید می تواند یکی از پنچ حالت زیر را داشته باشد
1- یک دکمه داشته باشد که یک نفر بفشارد وشیر از لوله ورودی در شیشه ریخته شود
2- یک حسگر میزان حجم شیری را که از مقطعی از لوله عبور می کند را اندازه گیری نماید و پس از عبور حجم خاصی (مثلا یک لیتر) جریان شیر را متوقف کند
3- مجرای ورودی شیر در بازه زمانی مشخصی (مثلا 3 ثانیه) باز و سپس بسته گردد
4- یک حسگر در زیر ظرف شیشه ای باشد وقتی وزن شیشه از حدی بالاتر رفت جریان را قطع کند
5- یک دوربین در کنار باشد و وقتی دید ارتفاع خاصی از شیشه پر شد جریان را متوقف کند
دو حالت اول سیستم مکاترونیکی اند و حالت های چهارم و پنجم سیستم رباتیکی اند


یک مثال دیگر در مورد پله برقی ها
یک پله برقی دارای چهار حالت های زیر است
1- چند دکمه دارد که تعیین می کند که خاموش باشد به سمت بالا باشد ویا به سمت پایین باشد. اکثر پله برقی های موجود ، منتها این کلید هادر دسترس عابران نیستند.
2- پله برقی هایی که به شبکه کامپیوتر وصل اند و در نحوه ی حرکت آن ها از مرکز کامپیوتر می آید.
3- پله برقی هایی با قابلیت برنامه ریزی زمان که جدول زمانی بدان وارد می شود و طبق آن عمل می کند.
4- پله برقی ها خودمختار ، که در حالت عادی متوقف اند در اول و آخر آن دارای حسگر هایی هست که وقتی فردی از بالا وارد شود به سمت پایین میرود و پس از خروج فرد از اسانسور مجددا متوقف می شود و همین طور در جهت معکوس نیز عمل می کند
سه حالت اول یک سیستم مکاترونیکی است و در حالت چهارم یک سیستم رباتیکی است