أنواع الروبوتات – الريبوتات اداة الانتاج الرئيسية في عصر المعرفة الجديد
أنواع الروبوتات – الريبوتات اداة الانتاج الرئيسية في عصر المعرفة الجديد
الريبوتات اداة الانتاج الرئيسية في عصر المعرفة الجديد
أنواع الروبوتات (الانسالات)
يمكن تقسيم الإنسالات وفقا لخصائص كل منها والهدف التي اعدت من أجله. قد يتم تصميم الإنسالة ليقوم بعمل محدد بشكل فائق الدقة، أو لعدد معين من الأعمال ولكن بدقة أقل، ويمكن بطبيعة الحال أن يتم إعادة برمجة أي إنسالة لتؤدي عملا مختلفا أو تتصرف بطريقة مغايرة لما يجب عليها فعله، إن كانت وحدتها المركزية تسمح بذلك. فعلى سبيل المثال يمكن تعديل مهمة الذراع الآلي المستعمل في المصانع من تقطيع المعادن إلى تجميعها، لحامها، تلصيقها، حملها، أو حتى ليصبح ألة ترفيهية تستعمل في الركوب من قبل زوّار المصنع، بينما إنسالات الحمل والنقل فلا يمكن تعديل هدفها إلا إلى تجميع اللوحات الإلكترونية المطبوعة.
إنسالات الأبحاث
على الرغم من أن معظم الإنسالات اليوم تستخدم في المصانع أو المنازل لتؤدي مهام معينة، كالخدمات، فإن الكثير من الأنواع الجديدة من الإنسالات يتم تطويرها في المختبرات حول العالم. إن معظم أبحاث الإنساليات لا تركز فقط على مهام صناعيّة محددة، بل تتحرى عن أنواع جديدة من الإنسالات، طرق بديلة لتصميمها، وطرق جديدة لصناعتها. من المتوقع أن هذه الأنواع الجديدة من الإنسالات ستكون قادرة على حلّ بعض المشاكل الحقيقيّة في العالم البشري بعد أن يتم الانتهاء منها.
الإنسالات الجزئية
لا تزال الإنسالات الجزئية (بالإنجليزية: Nanorobots) تحت قيد التطوير، وفكرة هذه التقنية هي صناعة آلات أو إنسالات ذو أحجام صغيرة جدا (9-10 متر). تُعرف هذه الآلات أيضا باسم النانيتات (مفردها نانيت)، ويقول العلماء أنها بحال صُنعت فسوف يتم تركيبها من آلات جزيئيّة. لم يستطع الباحثون حتى الآن سوى تطوير أجزاء من هذه النظم المعقدة، مثل طريقة سيرها، مستشعراتها، ومحركاتها الجزيئية الاصطناعية، ولكن البعض الأخر تمكن من صنع إنسالات شغّآلة منها مثل تلك التي ظهرت في ترشيحات مسابقة الشرطي الآلي للنانوبوت.
يأمل الباحثون أيضا أن يتمكنوا من صنع روبوتات كاملة تبلغ في قدّها الفيروسات أو البكتيريا، والتي تستطيع أن تؤدي مهاما على مقياس صغير. تشمل المهام المحتملة لهذه الآلات: الجراحة الميكروسكوبية (للخلايا المنفردة)، ضباب المنفعة (اصطلاح يُقصد به تجمّع الروبوتات وقيامها سويّا بعمل نافع معين)،
الصناعة، تشكيل سلاح، والتنظيف. يقول البعض بأن صناعة روبوتات جزئية قادرة على أن تتكاثر بنفسها من شأنه أن يشكل خطرا الأرض والإنسانية، بينما يقول أخرون أن هذا الافتراض تافه.
الإنسالات الطيّعة
إن الإنسالات ذات البنية السيليكونية والمشغلات المكانيكية المرنة (عضلات هوائية، بوليميرات كهربائية، وسوائل حديدية)، والتي يمكن التحكم بها باستخدام المنطق الضبابي والشبكات العصبونية، تبدو عند النظر إليها وفي ملمسها مختلفة عن الإنسالات الأخرى ذات الهيكل الصلب، وتعدّ قادرة على القيام بتصرفات مختلفة.
إنسالات إعادة التشكّل الذاتي
قام بعض الباحثين باقتراح إمكانية صنع إنسالات تكون قادرة على تغيير شكلها بنفسها كي يتلائم مع مهمة معينة، مثل الإنسالة الخيالي T-1000 من فيلم المبيد 2. إلا أن الإنسالات الحقيقية حاليّا ليست مصممة بهذا التعقيد على الإطلاق، وهي تتكون بمعظمها من وحدات على شكل مكعبات تستطيع أن تتحرك بالتناسب مع الوحدات القريبة منها، ومثال ذلك: الروبوت الخارق. تمّ تصميم الخوارزميات المناسبة بحال أصبح صنع هكذا إنسالات واقعيّا.
إنسالات الأسراب
أوحت مستعمرات الحشرات، كالنمل والنحل، الباحثين بتصميم الآلاف من الإنسالات الصغيرة ذات السلوك المشابه والتي تتعاون مع بعضها البعض لتؤدي مهمة ما مثل العثور على شيء مخفي، التنظيف، أو التجسس. يُعد تصميم كل إنسالة على حدى أمرا بسيطا، إلا أن تصميم السلوك الانبثاقي للسرب بكامله يعتبر أكثر تعقيدا. يمكن اعتبار مجموعة الإنسالات بكاملها نظاما موحدا موزعا، تماما كما يمكن اعتبار مستعمرة النمل متعضية خارقة، حيث يظهر الحشرم بكامله ذكاءً موحدا.
إن أضخم الإنسالات الحشرم التي صُنعت حتى الآن تشمل حشرم شركة أي إنسالة ، مشروع الإنسالات الحارسة لشركة أس آر آي للإنسالات المتحركة
وحشرم المصدر المفتوح لمشروع الروبوتات الميكروسكوبية يعتبر الحشرم أيضا أقل عرضةً للفشل في المهمات التي يُكلّف بها، فبينما يُحتمل أن يفشل إنسالة وحيد ويقضي على المهمة بكاملها، فإن الحشرم يُكمل المهمة المكلّ بها حتى ولو فشلت عدة إنسالات منه. إن هذه الخاصيّة يمكنها أن تجعل هذا النوع قابل للاستخدام في مهمات استكشاف الفضاء التي يكون الفشل فيها مكلفا للغاية.
إنسالات لمس السطح البيني
للإنسالات أيضا تطبيقات مختلفة في تصميم السطح البيني واقع افتراضي، والإنسالات المختصة منتشرة الآن بشكل كبير حيث تستخدم في أبحاث تكنولوجيا اللمس. تسمّى هذه الإنسالات “بلامسة السطح البيني” (بالإنجليزية: haptic interfaces)، وهي تمكن المستخدم من التفاعل من بيئات افتراضية وحقيقية عن طريق اللمس. تمكن الطاقة الإنسالية محاكاة الخصائص الميكانيكية للأشياء “الافتراضية” التي يستطيع المستخدمون التفاعل معها عن طريق اللمس فقط. تُستخدم هذه التقنية في عمليات إعادة التأهيل للبشر المصابين بعاهات جسدية بمساعدة الإنسالات.
إنسالات الأهداف العامة المستقلة
إنسالات الأهداف العامة المستقلة هي إنسالات قادرة على القيام بعدد من الأعمال بمفردها، فهي تستطيع أن تتحرك تلقائيا في المناطق المألوفة لديها دون إرشاد من أحد، تعيد شحن نفسها بنفسها متى احتاجت ذلك، تتفاعل مع الأبواب الإلكترونية والمصاعد وتؤدي مهام رئيسية أخرى. أن هذه الإنسالات يمكن وصلها، كالحواسب، بالشبكات الإلكترونية، البرامج، والملحقات الأخرى التي تزيد من فعاليتها وفائدتها. تقدر هذه الألات أن تتعرف على بعض الأشخاص أو الأشياء، تتحدث، تؤمن الرفقة، تراقب الحالة المناخية، تستجيب للإنذارات، تنقل المعدات، وغير ذلك من المهام المفيدة. قد تؤدي انسالات الأهداف العامة المستقلة مجموعة من الأعمال في وقت واحد أو كل مهمة على حدى في أوقات مختلفة من النهار. تحاول البعض من هذه الإنسالات أن تحاكي البشر وقد تشابههم في شكلها المصمم بعض الأحيان، ويُسمى الإنسالة بهذه الحالة بالإنساني الهيئة.
الإنسالات المكرّسة
تُقدّر إحدى الدراسات وجود 3,540,000 إنسالة منزلي موضوع في الخدمة عام 2006، بالإضافة لحوالي 950,000 إنسالة صناعي.
أظهرت دراسة أخرى وجود ما يقارب أكثر من مليون إنسالة شغّآلة في العالم خلال النصف الأول من عام 2008، يتواجد نصفها تقريبا في آسيا، 32% منها في أوروبا، 16% في أمريكا الشمالية، 1% في أوسترالاسيا و 1% أيضا في أفريقيا.
يمكن تصنيف الإنسالات الصناعية والمنزلية في فئتين أساسيتين بناءً على نوع الخدمة التي يؤدونها. تشمل الفئة الأولى الأعمال التي يستطيع الإنسالة القيام بها بدقة وتحملها بشكل أكبر من الإنسان، وتحقيق إنتاجية أكثر كذلك الأمر؛ أما الفئة الثانية فتشمل الأعمال “القذرة”، الخطرة، والكليلة التي يجدها البشر غير مرغوبة.
الأعمال ذات الدقة الأكبر، التحمل، والإنتاجية الأكثر
تؤدي الإنسالات حاليا الكثير من الأعمال في المصانع، وقد أدّى هذا إلى إنتاج مكثّف لعدد من البضائع بشكل أبخس، بما فيه السيارات الإلكترونيات، واليوم أصبحت إنسالات المعالجات اليدوية الثابتة أكثر الأنواع تسويقا بين الإنسالات.
بعض الأمثلة على الإنسالات الصناعية:
صانعة السيارات:
أصبحت الإنسالات مألوفة بشكل كبير في مصانع إنتاج السيارات خلال العقود الثلاثة الماضية. يحوي أي مصنع نمطي حاليا المئات من الإنسالات الصناعية التي تعمل وفق نمط إنتاج آلي كليّا، حيث تحل إنسالة واحدة مكان 10 عمّال آدميين. يتم لحم قطع السيارة، تلصيقها، طلائها، وفي النهاية تجميعها بشكل كامل، بعد أن تكون قد مرّت على سلسلة إنسالات.
المغلّفة:
تستخدم الإنسالات الصناعية أيضا بشكل مكثف لتغليف وتعليب البضائع، كأن تقوم بأخذ صناديق المشروبات مثلا من مؤخرة الآلة الناقلة ووضعها في صناديق، أو تحميل وتفريغ مراكز الآلات.
صانعة الإلكترونيات:
يتم تصنيع اللوحات الإلكترونية المطبوعة بواسطة إنسالات النقل بشكل حصري تقريبا، التي تكون مزودة عادة بذراع إليه تجميعية انتقائية تقوم بإزالة المكونات الإلكترونية الصغيرة من الشرائط أو العلب، ووضعها على اللوائح المطبوعة بدقة كبيرة. يمكن مثل هذا الروبوت أن يضع مئات الآلاف من المكونات الإلكترونية في ساعة، وبهذا فهو يتفوق على الإنسان في السرعة والدقة والموثوقية.
المركبات المرشدة آليّاً:
تُستخدم الإنسالات المتحركة، التي تتبع علامات أو أسلاك في سيرها، أو باستخدام الرؤية الذاتية لها، أو الليزر، في نقل السلع داخل المنشآت الكبيرة مثل المستودعات أو موانئ الحاويات أو المستشفيات.
النماذج الأولى من المركبات المرشدة أليّاً:
اقتصرت قدرة هذه الأنواع على تنفيذ المهام التي يمكن أن يتم تعريفها بدقة، كما أنها كانت لا تستطيع تنفيذها إلا بنفس الطريقة كل مرة. تطلبت هذه الإنسالات أقل مقادير التغذية المرتدة ونسب الذكاء، وبالتالي فإن أبسط المستشعرات كانت كافية بالنسبة لها. كانت القيود المفروضة على هذه الآلات تتمثل في أنه لا يمكن تغيير مساراتها بسهولة، وبالتالي فإذا صادفتها أي عقبات لا تستطيع تغيير اتجاهها، كذلك فإن تعطل أي واحد من هذه الآلات كان ذلك ليؤدي إلى تعطيل العملية برمتها.
التقنيات المؤقتة من المركبات المرشدة أليّاً:
طوّرت هذه التقنيات بطريقة تسمح لها باستخدام التثليث (التقسيم، المسح أو القياس باستخدام علم المثلثات)، من البرامج الملحقة للتبع أو شبكات الرمز الشريطي، لتقوم بالمسح الضوئي لأرضية المكان الذي تعمل به أو سقفه. تتطلب نظم التثليث في معظم المصانع عادةً صيانة معتدلة أو عالية مثل التنظيف اليومي لجميع البرامج الملحقة للتبع أو الرموز الشريطية. بالإضافة إلى ذلك، فإذا اعترضت منصة طويلة أو مركبة كبيرة طريق هذه الإنسالات، أو شاب أي ضرر الرمز الشريطي، فإن الآلة قد تفقد حس الاتجاه وتتوه. كثيراً ما يتم تصميم مثل هذه الإنسالات لتستخدم في البيئات الخالية من الإنسان.
المركبات المرشدة أليّا الحديثة:
تمّ تصميم أحدث المركبات المرشدة أليّا، من شاكلة Speci-Minder، ADAM، الساحبة، وبوت الدوريات غوفر، للعمل في أماكن يتواجد فيها البشر دون أن يعيق ذلك قدرتها على التنقل. تستطيع هذه الإنسالات أن تتنقل عن طريق التعرّف على المعالم الطبيعية حولها. تساعد الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد أو وسائل استشعار أخرى ثنائية أو ثلاثة الأبعاد، هذه الإنسالات في تصحيح الأخطاء التراكمية في العمليات الحسابية التي تحدد موقعها الحالي. يمكن للبعض من هذه الإنسالات إنشاء مخططات بيئتهم باستخدام المسح الضوئي عن طريق الليزر بالتزامن مع تمركزها في موقعها ورسمها لخريطته، واستخدام تلك الخرائط للتنقل فيه فعليّا، بالإضافة لاحتساب بعض القواعد الخوارزمية لتجنب أي عقبة في مسارها. تعتبر هذه الإنسالات قادرة على العمل في بيئات معقدة وأداء المهام غير المتكررة وغير المتسلسلة مثل نقل الأقنعة التصويرية في معمل أشباه الموصلات، العينات في المستشفيات والسلع في المستودعات، أما بالنسبة لبعض المناطق ذات المجالات الحيوية مثل المخازن مليئة المنصات، تتطلب هذه الإنسالات سراطيات إضافية كي تتمكن من التنقل فيها. يزعم حاليّا القليل فقط من شركات تطوير برامج الحاسوب أنه طوّر نظم تمكن الروبوتات من التنقل بشكل موثوق في مثل هذه البيئات.
الأعمال القذرة، الخطرة، والكليلة
هناك العديد من الأعمال التي يفضل البشر ترك الإنسالات تقوم بها بدلا منهم، إذ أن هكذا عمل قد يكون ممل كتنظيف المنزل، أو خطر مثل استكشاف داخل البركان، أو من الصعب للإنسان القيام به فعليّا مثل استكشاف كوكب أخر، أو التنظيف داخل أنبوب طويل أو إجراء جراحة شق بطن منظارية.
إنسالات البعد:
يتم استعمال هذه الإنسالات لأداء أعمال لا يستطيع الإنسان أدائها بسبب خطورتها، بعد الهدف، أو عدم المقدرة على الوصول إليه بالطرق العادية المألوفة، وهذه الإنسالات لا تتبع سلسلة حركات منسقة مسبقا بل يتم التحكم بها من قبل شخص ما من على بعد، حيث يمكن للإنسالة أن يكون في غرفة مقابلة للشخص أو في بلد أخر حتى، كما قد يكون على مقياس مختلف كليّا عن مقياس مشغله، ومثال ذلك إنسالة الجراحة الجزئي الذي يمكن الطبيب من إجراء عملية بداخل جسد مريضه على مقياس صغير جدا بالمقارنة مع العملية الجراحية اليدوية، مما يقصّر من فترة الشفاء بشكل واضح.
ومن الأمثلة الأخرى على هذه الآلات، الإنسالات التي تستخدم في تفكيك القنابل، حيث يرسل خبير المتفجرات الإنسالة إلى موقع القنبلة ويقوم بتفكيكها بواسطته، وكذلك هناك العديد من الأدباء الذين يستعملون جهازا يدعى “القلم الطويل” ليوقعوا على مؤلفاتهم من مسافة بعيدة. تعتبر الطائرات بدون طيار بعيدة التحكم مثالا بارزا أخر، واستعمالها يزداد باضطراد عند مختلف جيوش العالم حيث تستخدم لمسح المواقع وإطلاق النار على الأهداف. يستخدم الجيش الأميركي المئات من الإنسالات، مثل البوت المحمول لشركة آي روبوت، والإنسالة المسمى “مخلب فوستر-ميللر”، في كل من العراق وأفغانستان لتفكيك القنابل الموضوعة في الشوارع أو الأجسام غير المنفجرة، ويُطلق على هذا النشاط اسم “التخلص من الذخائر المتفجرة”[
روبوت رومبا المنزلي لتنظيف الغبار.
ألات قطف الفاكهة الأوتوماتكية: تُستخدم لقطف الفاكهة من المشاتل بكلفة أقل من كلفة استئجار عمّال.
في المنازل: مع انخفاض أسعار الإنسالات وازدياد نسبة ذكائها ومقدرتها على التحكم بذاتها، أصبح هناك إنسالات بسيطة مخصصة لأداء مهمات أحادية تنتشر في حوالي مليون منزل حول العالم. تتولى هذه الإنسالات مهمات بسيطة ولكنها غير مرغوبة مثل تنظيف الغبار، غسل الأرض، وقص أعشاب الحدائق. يجد البعض هذه الإنسالات محببة ومسلية، ويُعد هذا سببا إضافيا لارتفاع نسبة مبيعاتها.
العناية بالمسنين:
يُظهر الهرم السكاني للبلدان الصناعية، وبشكل خاص اليابان، ارتفاعا في عدد المسنين وانخفاض في نسبة الولادات، مما يعني أن هناك ازدياد في عدد كبار السن الذي ينبغي العناية بهم، وانخفاض في اعداد الشباب القادرين على منحهم هذه العناية. وعلى الرغم من أن العناية التي يقدمها البشر لبعضهم تشكل أفضل أنواع العنايات، إلا أنه يتم استعمال الإنسالات تدريجيا لتقوم بهذه المهمة في الحالات التي يتعذر فيها تأمين العناية البشرية.
تفحص الكابلات في الأنفاق:
ابتكرت إنسالة متفحصة لأنفاق الكابلات (وهي أنفاق مصممة لوضع الكابلات فيها لنقل المواد المختلفة)، وقد صُممت هذه الإنسالة كي تتحمل مخاطر استكشاف تلك المناطق الخطرة التي لا يستطيع الإنسان فحصها؛ حيث عادة ما تكون تلك الأنفاق مليئة بالغازات السامة مثل أول أكسيد الكربون وغاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. تستطيع الإنسالة بعد ذلك تحديد إذا ما كانت البيئة آمنة للبشر أم لا.
الإنسالات المضادة لأنفاق التهريب:
قد تكون الإنسالات شبه المستقلة التي تستطيع استكشاف وتحديد معالم أنفاق تهريب المخدرات من أفضل الحلول التي أنتجتها الحكومة الأمريكية لكي تقضي على تجارة الممنوعات عبر الحدود. فباستخدام تقنية طورت في معامل أيداهو الوطنية تستطيع إنسالات “الآي روبوت” و”فوستر ميلز” أن تتمركز في الأنفاق المظلمة التي تم حفرها عميقاً تحت الأرض بين الخطوط الحدودية الفاصلة بين الولايات المتحدة الأمريكية والمكسيك.
مستقبل الروبوتات
يتوقع أن تكبر حصة استخدام الروبوتات في مجالات الحياة اليومية وفي الصناعة مع حدوث تطور في التقنية وفي المواد الداخلة في صناعتها. على سبيل المثال يجري البحث على تطوير روبوتات رخيصة الثمن مصنوعة من مواد قادرة على تغيير طورها مما يسمح أن تكون أكثر نعومة بحيث يمكن أن تنتقل من الحالة القاسية إلى الطرية.
يتم استخدام الروبوتات على نحو متزايد في الصناعة التحويلية، وفي مجال صناعة السيارات، حيث أنها يمكن أن تقوم بأكثر من نصف “العمل”؛ ويمكن أن تصل النسبة إلى 100%، كما هو الحال في مصنع لتركيب لوحة المفاتيح والتابع لشركة IBM في ولاية تكساس.[79] كما يخطط لزيادة مدى استخدام الروبوتات في المجال الطبي، وذلك لإجراء عمليات جراحية بالكامل كما هو مقترح في كوريا الجنوبية؛ وفي المجال العسكري؛ وحتى في مجال المساعدة في الأعمال المنزلية
