اولین ربات در چه سالی ساخته شد؟ – تاریخچه ربات

دنیای رباتیک امروزه یک دنیای بزرگی شده و امروز‌ه‌ ما حتی ربات‌های پیشرفته‌ای را شاهد هستیم که توانایی تعامل انسانی را هم دارند و دستورات را بصورت صوتی دریافت، پردازش و انجام وظیفه‌ می‌کنند. ولی اولین رباتی که ساخته شد اینطوری پیشرفته نبود و خبری از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین و سرعت پردازشی بالا نبود. در این مقاله باهم کمی در مورد تاریخچه ساخت اولین ربات صنعتی و تکامل این مسیر صحبت می‌کنیم.

شاید اگر دنبال ریشه تفکر انسان در رباتیک و اتوماتیک کردن کارها بگردیم به تاریخ‌های قبل از میلاد مسیح میرسیم و هزاران سال پیش اجداد ما دنبال ساخت ماشین‌هایی مانند ربات‌های امروزی بودن و دوست داشتن کارها بصورت اتوماتیک انجام بشن. این تفکر را در متون تاریخی و یافته‌های باستانی می‌توانیم ببینیم ولی در این مقاله در مورد این قسمت از تاریخچه رباتیک عمیق نمی‌شویم و بیشتر قسمت ربات‌‌‌های صنعتی یا ربات به مفهوم امروزی را بررسی می‌کنیم.

شاید بد نباشد قبل از بررسی تاریخ تکامل ربات‌ها تعریفی از خود ربات را داشته باشیم و ببینیم به ربات به چه چیزی می‌گوییم. ویکی‌پدیای فارسی ربات را چنین تعریف می‌کند:

ربات ماشینی است که معمولاً قابل برنامه‌ریزی توسط رایانه بوده و قادر به انجام خودکار شماری از اعمال پیچیده است. همچنین بر پایه تعریفی از بریتانیکا ربات دستگاهی است که به صورت خودکار عمل می‌کند جایگزین تلاش انسانی می‌شود و ممکن است در ظاهر شبیه انسان‌ها نباشد.

ماشین آنتیکیترا

باستان شناسان در طول تاریخ اشیا‌های تاریخی زیادی را کشف کردن از اجداد ما که ما را به فکر فرو برده ولی «مکانیزم آنتیکیترا» خیلی جالب است و وقتی شخصا در موردش خوندم برام خیلی جذاب بود که انسان‌های اوایل قرن یکم پیش از میلاد مسیح چنین مکانیزمی را طراحی و ساخته باشند.

ماشین آنتیکیترا برای انجام محاسبات اخترشناسی طراحی شده بود. ماشین آنتیکیترا شاید اولین دستگاهی بود که در آن چرخ‌دنده به کار رفته است.

در اینجا واقعا به تاریخ ساخت این ماشین (اوایل قرن یکم پیش از میلاد مسیح) و پیچیدگی چرخ‌دنده‌های این مکانیزم دقت کنید و کمی تامل کنید بعد بریم ببینیم دیگه چه دستاوردهایی قبل از رسیدن به یک ربات مدرن بشریت داشته است.

ربات لئوناردو

برای مثال اگر به تاریخ‌های خیلی دور نرویم آقای لئوناردو داوینچی تقریبا تاریخ ۱۴۹۵ میلادی ربات لئوناردو را طراحی کرده بوده که در یاداشت‌های ایشان پیدا شده. و این نشان می‌دهد که بشر و بخصوص افراد متفکر جامعه در گذشته نیز دنبال مفهموم ربات و ساخت آن بودند.

اولین استفاده از واژه ربات

ورود ربات‌ها به کارخانه در سکانسی از فیلم‌نامه کتاب کارخانه ربات‌سازی روسوم

شاید براتون جالب باشه واژه «ربات» یا “robot” اولین بار سال ۱۹۲۱ توسط آقای «کارل چاپک» از نویسندگان کشور جمهوری چک در یکی از آثارش با عنوان «کارخانه ربات‌سازی روسوم» به کار برده شد. واژه ربات را او در کتاب کارخانه ربات‌سازی روسوم (.R.U.R) معرفی کرد و مفهوم آن را تبیین کرد.

اگر به ربات و رشته رباتیک علاقه مندید، پیشنهاد ما به شما، مشاهده آموزش رباتیک در سایت فرادرس است.

• آموزش رباتیک و ربات های سری — کلیک کنید

ربات The Steam Man

چند مورد دیگر که شبیه ربات بودن ساخته شدن از جمله The Steam Man که یک ماشین شبیه انسان بود با موتور بخار که توسط Zadoc Dederick در سال ۱۸۶۸ میلادی ساخته شد. هزینه ساخت نمونه اولیه این ربات ۲۰۰۰ دلار معادل در ۳۹۴۵۸ دلار در سال ۲۰۲۰ شده بود. ولی کمی به تصویر زیر دقت کنید واقعا زیبا طراحی شده بود.

بعدا ربات‌هایی مانند Eric در سال ۱۹۲۸ و Elektro در سال ۱۹۳۸ ساخته شدن که Elektro ربات انسان‌نما بود که می‌توانست راه برود، حرف بزند و سیگار بکشد. ولی بنظر تا این برهه از تاریخ‌ ربات‌ها خیلی هم کاربردی و مهمتر از همه قابل برنامه‌ریزی هم نبودن.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه موتور بخار، می‌توانید به سایت فرادرس مراجعه کرده و از آموزش‌های ارائه شده در این زمینه بهره‌مند شوید. همچنین برای درک بهتر، می‌توانید از آموزش های ارائه شده در وبسایت فرادرس استفاده کنید.

موتور بخار چگونه کار می‌کند؟ — کلیک کنید

ربات‌های قابل برنامه‌ریزی(اولین ربات‌ها به معنای امروزی)

حال بریم و ببینیم ربات به مفهوم جدید و ربات صنعتی برای اولین بار کی، توسط چه کسی و برای چه منظور ساخته شد.

ربات Unimate

این ربات اولین ربات صنعتی بود و در خط تولید از آن استفاده شد. ربات Unimate توسط George Devol در سال ۱۹۵۴ اختراع شد. و بعد از چندسال کار روی بهبود و بهینه سازی آن در سال ۱۹۶۰ به شرکت جنرال موتورز فروخته شد و در سال ۱۹۶۱ در یکی از خط تولید‌های این شرکت نصب شد.

ربات Shakey

Shaky اولین رباتی است که افتخار دریافت جایزه‌ی IEEE Milestone در مهندسی برق و محاسبات را کسب نموده است. ربات Shaky اولین ربات هوشمند و متحرک جهان است که در موسسه‌ی بین المللی پژوهشی استنفورد در سال‌های ۱۹۶۶ تا ۱۹۷۲ توسعه داده شده است. طراحی، ساخت و برنامه ریزی ربات Shaky در زمان خودش یک جهش بزرگی در رباتیک بود.

الگوریتم‌های زیادی در این ربات از جمله الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر A* ، الگورتیم تبدیل هاف و الگورتیم گراف پدیداری بکار رفته بودن.

احتمالا تا این لحظه متوجه شدین که رباتیک تاریخچه قدیمی داره و ده‌ها سال است که روی آن بصورت حرفه‌ای فعالیت‌های دانشگاهی و صنعتی انجام می‌شود.

ترکیب ربات‌ها با یادگیری‌ ماشین و هوش‌ مصنوعی یکی دیگر از جنبه‌های مهم پیشرفت رباتیک بود که ربات‌ها را بیشتر کاربردی کرده است.
جهت یادگیری این دو آموزش می توانید به صفحات زیر در سایت فرادرس مراجعه کنید.

مجموعه آموزش هوش مصنوعی

چطوری ساخت ربات را یادبگیریم؟

طراحی و ساخت ربات شامل رشته‌های مختلفی است از جمله مکانیک، الکترونیک، علوم کامپیوتر، برنامه‌نویسی و در سطح پیشرفته هوش مصنوعی هم درگیر می‌شود. ما در وب‌سایت خودمان قسمتی از این آموزش‌ها را منتشر کردیم مثل یادگیری مفاهیم پایه الکترونیک و برنامه‌نویسی.

یادگیری موارد زیر را برای طراحی و ساخت ربات توصیه می‌کنیم:

مبانی رباتیک

برای شروع هر علمی باید با فلسفه و مقدمات و کاربرد آن علم آشنا شد. رباتیک یک علمی ترکیب از رشته‌های مختلف است ولی باید میان رشته‌ای کار کنید و یادبگیرید مگر اینکه داخل یک تیم بزرگ باشید و هر کس قسمتی از کار را انجام دهد. من اولین مرحله‌ای که قبل از شروع به یادگیری رباتیک توصیه می‌کنم دیدن ده‌ها فیلم معرفی از ربات‌های مختلف است. شما باید بدانید اول کار که علم رباتیک از کجا شروع شده و الان در چه نقطه‌ای است تا بتوانید آینده آن را پیش بینی کنید و ببینید چه نوع از ربات‌هایی در یک دهه آینده مورد توجه قرار خواهند گرفت. و همچنین وقتی شما انواع ربات‌های ساخته شده را مطالعه می‌کنید متوجه می‌شوید که چه مکانیزم‌های پیچیده‌ای تا الان طراحی و ساخته شدن پس راه برای شما آسان است و شما فقط کافیه اکثر قسمت‌های ربات خود را کپی کنید.

در این مسیر مواردی مانند آشنایی با مکانیزم‌های مختلف به کار رفته در ربات‌ها، انواع سنسورها، سینماتیک مستقیم، سینماتیک معکوس، بازوهای مختلف رباتیک،‌ انواع موتورهای الکتریکی و کاربرد هر کدام را بصورت کلی و نه عمیق یاد بگیرید.

برای یادگیری مبانی رباتیک کتاب‌های زیادی با همین عنوان در بازار به زبان فارسی و ترجمه موجود است. همچنین دوره‌های آموزشی مختلفی نیز موجود است که بنا به سلیقه خودتان میتوانید انتخاب کنید.

مبانی الکترونیک

الکترونیک قسمت جدانشدنی رباتیک است و باید حداقل با مبانی الکترونیک آشنا باشید و اصول قطعات الکترونیک را بصورت کلی برای شروع بدانید.

سرفصل‌هایی مانند مفاهیم ولتاژ، جریان و توان، فرکانس، ترانسفورماتورها، مقاومت‌ها، انواع اتصالات مداری مقاومت‌‌ها، مقاومت های خطی، مقاومت‌های غیرخطی، مقاومت‌های خطی ثابت، خازن‌ها، اتصالات مداری خازن‌، اتصال سری و موازی خازن‌ها، سلف یا القاگر،اندوکتانس، سیم‌پیچ‌ها، اتصالات مداری سلف‌ها، دیود، دیود یکسوساز، دیود زنر، دیودهای سوییچینگ، فوتودیودها، سلول خورشیدی،دیود نورافشان و دیود لیزری، ترانزیستور، انواع ترانزیستورها و انواع باتری ها و روش های شارژ آنها را یادبگرید.

الکترونیک بحث پیشرفته و پیچیده‌ای است اگر بخواهید عمیق بشید سال‌ها یادگیری آن طول می‌کشه ولی شما لازم نیست برای شروع خیلی عمیق بشید در مباحث و فقط کافیه بصورت کلی با موارد و کاربردها آشنا بشید و بعدا در طول ساخت ربات با سرچ و کمک گرفتن و مطالعه با عمق مباحث را یادخواهید گرفت. کتاب‌های زیادی هم برای این منظور نوشته شدن که کتاب مبانی الکترونیک را در سایت ما یا گوگل سرچ کنید کلی کتاب خواهید یافت. همچنین فیلم‌های آموزشی زیادی هم در سایت‌ها بصورت رایگان یا دوره‌ی آموزشی موجود است. شخصا برای شروع توصیه می‌کنم یک دوره‌ی مناسب را بخرید تا سریع تر به هدف برسید.

مبانی مکانیک

شما برای طراحی مکانیزم‌های مختلف ربات نیاز دارید با مبانی و مکاترونیک آشنا باشید. البته بعضی از ربات‌های ساده مکانیک پیچیده‌ای ندارند و بسادگی قابل درک و پیاده سازی هستن ولی یکسری از مکانیزم‌ها نیاز به دانش مکانیک و مکانیزم دارن که توصیه می‌کنم کتابی که با عنوان «مکانیک و کنترل در روباتیک اثر جان کریگ انتشارات دانشگاه صنعتی شریف» به زبان فارسی موجود است یک نگاهی بندازید شاید براتون مفید باشه. در جهان امروز مکانیزم‌های خلاقانه و پیچیده‌ی زیادی طراحی شدن و اگر مطالعه کنید قطعا مفید خواهد بود.

مبانی برنامه‌نویسی

خب رسیدیم به قسمت مود علاقه من یعنی کنترل ربات با برنامه نویسی، در این قسمت می‌توانید خلاقیت‌های بیشتری داشته باشید و کدهای پیچیده‌ای را بنویسید تا ربات شما کارهای زیادی را انجام بده. ولی خب برای شروع اول نیازه شما با مبانی برنامه نویسی آشنا بشید و ببینید اصلا برنامه چیه و ذهنیت یک برنامه نویس را پیدا کنید.

کلا یک موردی را از من داشته باشید و اون اینکه اگر مبانی برنامه نویسی را خوب یادبگرید هر زبان برنامه نویس باشد برای شما آسان خواهد بود. برای شروع زبان‌هایی مانند C یا پایتون خوب هستن ولی چون در آردوینو با C و ++C کد مینویسن شاید مفید باشه این دو را برای شروع انتخاب کنید. اول C را یادبگرید و بعد شی‌گرایی را در ++C یادبگیرید و با مفاهیمی مانند شی و کلاس آشنا بشید.

در دوره‌های پیشرفته رباتیک و اگر بخواهید متخصص رباتیک شوید و در سطح پیشرفته فعالیت کنید قطعا باید برنامه‌‌نویسی را خوب یادبگیرید ولی هر مسیری را شروع کنید خود مسیر راه را نشون میده.

مبانی بردهای آردوینو

قطعا توصیه می‌کنم آردوینو را یادبگرید تا بتوانید سریع قسمت الکترونیک و مغز ربات خود را بسازید و برنامه ریزی کنید. قبل از آردوینو طراحی و برنامه نویسی کمی سخت بود و باید چرخ را تقریبا از اول اختراع میکردیم ولی با آمدن بردهای آردوینو و کتابخانه‌های آن و مثال‌های زیادی که در اینترنت موجود است کار را برای ما آسان کرده است. حتما توصیه می‌کنم یک برد آردوینو بخرید و برنامه نویسی آن را یادبگیرید و شروع کنید به اتوماتیک کردن فرآیند‌های مختلف که قبلا دستی انجام میدادید.

بعد از یادگیری مبانی بردهای آردوینو شروع کنید به اتصال قطعات مختلف به آن، بعنوان مثال اتصال سروو موتور به آردوینو، اتصال استپ موتور، اتصال سنسور مادون قرمز به آردوینو و موارد این چنینی که ده‌ها مثال در وب‌سایت ما و منابع دیگر موجود است.

مبانی یادگیری ماشین و هوش مصنوعی

اول از همه باید بگم که این مرحله برای ربات‌های خیلی پیشرفته است و لزومی نداره ربات شما یادگیری ماشین داشته باشه ولی اگر میخواهید در سطح حرفه‌ای رباتیک را دنبال کنید قطعا به این مورد نیاز خواهید داشت. حالا میپرسید یادگیری ماشین یعنی چی؟یادگیری ماشین هوشمند کردن ربات‌هاست بدون اینکه مستقیماً به آن‌ها یاد بدهیم چطور رفتار کنند. الان با یک مثال توضیح میدم.

فرض کنید ربات شما باید در خط تولید نصب بشه و قطعات مختلف را از هم جدا کنه و در کارتن مناسب خودش بندازه در این جا یادگیری ماشین می‌تونه شما را در دسته بندی اشیا کمک کنه. اگر دیتای کافی به برنامه یادگیری ماشین خود داده باشید باید بتوانید انواع اشیا را تشخیص دهد. بینایی ماشین هم جز موضوعاتی است که هم بصورت جدا و هم در داخل هوش مصنوعی و یادگیری ماشین بهش پرداخته می‌شه و در مباحث پیشرفته حتما آشنا بودن به این موضوعات در ساخت ربات‌های هوشمند نیاز خواهد بود.

بعد از مطالعه موارد فوق می‌توانید مباحث پیشرفته این موارد و رباتیک را مطالعه کنید. توصیه می‌کنم برای یادیگری آموزش برنامه نویسی آردوینو، آموزش رباتیک، آموزش مبانی ربات های برنامه پذیر و آموزش‌های مرتبط بیشتر بصورت ویدیویی با اساتید درجه یک مجموعه آموزش رباتیک وب‌سایت فرادرس را ببینید.