مکانیک و رباتیک در کنار یکدیگر

مکانیک و رباتیک دو علمی هستند که همیشه در کنار یکدیگر خواهید دید و این سوال برای ما پیش می‌آید کدام یک زیرمجموعه دیگری محسوب می‌شود؟ آیا اصلا به یکدیگر وابستگی صد در صد دارند یا فقط با یکدیگر همکاری می‌کنند؟ جواب سوالات شما را به صورت واضح در متن پایین پاسخ می‌دهیم.

همانطور که پیش‌تر در تعریف مکانیک بیان کردیم این رشته به صورت کاملا جدا و مستقل مشغول به تدریس و فعالیت است و کسانی که دانش مکانیکی دارند، برای ورود به دنیای رباتیک راه آسان تری را طی خواهند کرد. مهندسان رباتیک برای ورود به این زمینه نیاز به مدرک کارشناسی مکانیک دارند، گرچه داشتن دانش فیزیکی و ریاضیات هم شما را واجد شرایط ورود به زمینه رباتیک می‌سازد. با یک نتیجه‌گیری ساده می‌فهمیم که مهندس مکانیک در امور کاری خود نیاز صددرصدی به دانش رباتیک ندارد مگر برای ورود به زمینه رباتیک. اما فرد واجد شرایط برای ورود به دنیای ربات ها محتاج علم مکانیک است. پس رباتیک زیرمجموعه‌ای از فیزیک است و کاملا با آن آمیخته شده. مهندسان مکانیک صرفا درگیر طراحی و ساخت قطعات ماشینی هستند و مهندسان رباتیک بر روی توسعه و طراحی ربات‌ها تمرکز می‌کنند.

تعریف مستقل رشته مکانیک

رشته مهندسی مکانیک را می‌توان یکی از اصلی‌ترین علوم دخیل در ساخت ربات‌ها دانست؛ چرا که پایه و اساس بنیادی را در علم رباتیک اعمال می‌کند. طراحی، توسعه و ساخت بدنه یک ربات نیاز به دانش مکانیکی فرد دارد. بدیهی است که برنامه ریزی بر روی یک ربات بدون اسکلت و ساختار فیزیکی کار بیهوده‌ای است. پس به سادگی می‌توان به اهمیت مکانیک در ساخت و طراحی ربات‌ها پی برد. قطعات مکانیکی یک ربات شامل تسمه ، موتور، پیستون ، چرخ‌دنده‌ها و… می‌شود.

ربات در دنیای مکانیکی

ربات‌ها دارای گونه‌های بسیار متنوع و زیادی هستند که برخی از آن‌ها را می‌توان به عنوان یک ماشین مکانیکی منسوب کرد. بین تعریف یک ماشین و ربات تفاوت زیادی وجود ندارد؛ یک ماشین می‌تواند ربات باشد و یک ربات هم می‌تواند به عنوان ماشین شناخته شود. فرق زیادی را نمی‌توان بین تعاریف این دو اصطلاح یافت، جز این که ماشین‌آلات دقیقا حرکات از پیش تعیین شده را انجام می‌دهد اما ربات‌ها کمی فراتر از این هستند. می‌توانیم به یک ربات دستورالعمل‌های زیادی بدهیم و زمانی که نیاز به تعویض نوع وظایف آن داشته باشیم، احتیاجی به تغییر خود ربات نیست.

ماشین‌های مکانیکی ساختاری کمابیش ساده‌تر نسبت به ربات‌های دیگر دارند و کارهای اختصاصی همانند رنگ افشانی و جوشکاری را انجام می‌دهند و در صورت پیچیده‌تر شدن سیستم، که عموما در کارخانه‌های صنعتی شاهد آن هستیم، سنسورهای تعبیه شده در ماشین(یا ربات) به آن کمک می‌کند تا چند کار را به صورت همزمان انجام دهد. مثلا بلند کردن اجسام، نگه داشتن آن و در جای مناسب قرار دادنش روندی بسیار ساده به نظر می‌رسد که برای ربات به عنوان سه کار جداگانه تعریف شده است. پس به بیانی ساده‌تر می‌توان گفت یک ماشین مکانیکی در قبال انرژی دریافت شده، وظیفه اجرای عملیات از پیش تعیین شده‌ای را دارد.

در برخی موارد طراحی ماشین‌آلات مکانیکی که توسط مهندس مکانیک اجرایی می‌شود، الهام گرفته شده از شی یا جاندار خاصی است. این ابتکار عمل، در فروش محصول نیز نقش به سزایی ایفا می‌کند و تنها محدود به ظاهر ربات یا ماشین مکانیکی ما نمی‌شوند، بلکه در عملکرد آن هم تاثیرگذار است. از ادغام طبیعت و ربات‌ها می‌توانیم پیوند جالبی میان دو دنیای کاملا متفاوت عملی کنیم.

حیات وحش ربات ها!

برای مثال Pleurobot، رباتیست الهام گرفته شده از حیوان سمندر که ساختار مکانیکی او ایجاب می‌کند مدل راه رفتن و حرکت آن به نمونه واقعی کاملا شباهت داشته باشد. این ربات به محققین کمک می‌کند که بهتر تکامل حیوانات را درک کنند و برای درمان ستون فقرات از آن بهره بگیرند. همچنین از Pleurobot در عملیات‌های نجات نیز استفاده می‌کنند.

یا flipperbot مثال دیگری از ربات‌های الهام گرفته شده از طبیعت است. ساختار مکانیکی او بر اساس یک لاک پشت دریایی می‌باشد و به دانشمندان دید وسیع‌تری نسبت به تکامل بال و باله‌ها می‌دهد.

هاروارد نیز به مدت هفت سال است که درگیر یکی از اختراعات خود یعنی Robobee است. همانطور که از نامش پیداست این ربات از زنبور الهام گرفته شده است ودر زمینه گرده افشانی، عملیات‌های مخفی ارتشی و حتی عملیات‌های جست و جو و نجات مورد استفاده است. نکته جالب در رابطه با این ربات کوچک و پرتوانا قابلیت شنا کردن او در آب است که Robobee  را چندین برابر محبوب‌تر می‌کند.

سخن آخر…

همانطور که در متن فوق گفته شد، علم مکانیک در ساختارحرکتی یک ربات بسیار تاثیرگذار است و می‌تواند رفتارهای فیزیکی آن‌ها را تعیین کند. رشته مکانیک بسیار گسترده‌تر از چیزی است که ما در ساخت یک ربات به آن برمی‌خوریم. به بیان دیگر، مکانیک شاخه‌ای مستقل برای مطالعه و ارزیابیست و بیشترین تمرکز مهندسان مکانیک بر روی تولید و بهره‌برداری از ماشین‌آلات است. این علم با ادغام فیزیک، ریاضیات و اصول علم مواد، طراحی و تجزیه تحلیل، ساخت و نگهداری سیستم‌های مکانیکی را میسر می‌سازد.