النظم المدمجة من حولنا: النظم المدمجة والروبوتات

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته. 

في المقالات السابقة تحدثنا عن النظم المدمجة ومن ثم النظم المدمجة وإنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي واليوم سنتحدث عن النظم المدمجة وكيفية عملها مع الروبوتات، ولكن أولاً سنتحدث قليلاً عن الروبوتات. 

-ماهي الروبوتات؟ 

علم الروبوتات هو قطاع متعدد التخصصات من العلوم والهندسة مخصص لتصميم وبناء واستخدام الروبوتات الميكانيكية. سيمنحك دليلنا فهمًا ملموسًا للروبوتات ، بما في ذلك أنواع مختلفة من الروبوتات وكيفية تطبيقها في مختلف الصناعات.

-أنواع الروبوتات:

ليس من السهل تحديد ماهية الروبوتات ، كما أنه ليس من السهل تصنيفها أيضًا. كل روبوت له ميزاته الفريدة الخاصة به ، وبشكل عام تختلف الروبوتات بشكل كبير في الحجم والشكل والقدرات. ومع ذلك ، فإن العديد من الروبوتات تشترك في مجموعة متنوعة من الميزات. فيما يلي الفئات الـ 15 التي استخدمناها لتصنيف الروبوتات.

١-الفضاء الجوي: هذه فئة واسعة. وهي تشمل جميع أنواع الروبوتات الطائرة - طائر النورس الروبوتي SmartBird وطائرة المراقبة بدون طيار Raven ، على سبيل المثال - ولكن أيضًا الروبوتات التي يمكنها العمل في الفضاء ، مثل مركبات المريخ و Robonaut التابع لناسا ، وهو الإنسان الذي طار إلى محطة الفضاء الدولية وهو الآن مرة أخرى على الأرض.

٢-المستهلك: روبوتات المستهلك هي روبوتات يمكنك شراؤها واستخدامها لمجرد التسلية أو لمساعدتك في المهام والأعمال المنزلية. ومن الأمثلة على ذلك الكلب الآلي Aibo ، ومكنسة Roomba ، ومساعدات الروبوت التي تعمل بالذكاء الاصطناعي ، ومجموعة متنوعة متزايدة من الألعاب والأطقم الآلية.

٣-الاستجابة للكوارث: تؤدي هذه الروبوتات وظائف خطيرة مثل البحث عن ناجين في أعقاب حالة الطوارئ. على سبيل المثال ، بعد زلزال وتسونامي ضرب اليابان في عام 2011 ، تم استخدام Packbots لفحص الأضرار فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية.

٤-الطائرات بدون طيار: تسمى أيضًا المركبات الجوية غير المأهولة ، وتأتي بأحجام مختلفة ولها مستويات مختلفة من الاستقلالية. ومن الأمثلة على ذلك سلسلة Phantom الشهيرة من DJI و Parrot’s Anafi ، بالإضافة إلى الأنظمة العسكرية مثل Global Hawk المستخدمة للمراقبة طويلة المدى.

٥-التعليم: تستهدف هذه الفئة الواسعة الجيل القادم من الروبوتات ، لاستخدامها في المنزل أو في الفصول الدراسية. وهي تتضمن مجموعات عملية قابلة للبرمجة من Lego ، وطابعات ثلاثية الأبعاد مع خطط الدروس ، وحتى روبوتات المدرسين مثل EMYS.

٦-الترفيه: تم تصميم هذه الروبوتات لإثارة استجابة عاطفية وتجعلنا نضحك أو نشعر بالدهشة أو الرهبة. ومن بين هؤلاء الممثل الروبوت الكوميدي RoboThespian ، وروبوتات ديزني الترفيهية مثل Navi Shaman ، والروبوتات ذات الطابع الموسيقي مثل Partner.

٧-الهياكل الخارجية: يمكن استخدام الهياكل الخارجية الروبوتية لإعادة التأهيل البدني ولتمكين المريض المصاب بالشلل من المشي مرة أخرى. بعضها له تطبيقات صناعية أو عسكرية ، من خلال منح مرتديها مزيدًا من الحركة أو التحمل أو القدرة على حمل الأحمال الثقيلة.

٨-هيومانويد: ربما يكون هذا هو نوع الروبوت الذي يفكر فيه معظم الناس عندما يفكرون في إنسان آلي. تشمل أمثلة الروبوتات التي تشبه البشر ، Asimo من هوندا ، والتي تتميز بمظهر ميكانيكي ، وكذلك أجهزة android مثل سلسلة Geminoid ، والتي تم تصميمها لتبدو مثل الأشخاص.

٩-صناعي: يتكون الروبوت الصناعي التقليدي من ذراع مناور مصمم لأداء المهام المتكررة. مثال على ذلك هو Unimate ، جد كل روبوتات المصنع. تشمل هذه الفئة أيضًا أنظمة مثل روبوتات مستودعات أمازون وروبوتات المصنع التعاونية التي يمكن أن تعمل جنبًا إلى جنب مع العاملين من البشر.

١٠-طبي: تشمل الروبوتات الطبية والصحية أنظمة مثل الروبوت الجراحي دافنشي والأطراف الاصطناعية ، بالإضافة إلى الهياكل الخارجية الروبوتية. النظام الذي قد يتناسب مع هذه الفئة ولكنه ليس روبوتًا هو Watson ، الكمبيوتر العملاق الذي يجيب على الأسئلة من شركة IBM ، والذي تم استخدامه في تطبيقات الرعاية الصحية.

١١-البحث: تولد الغالبية العظمى من روبوتات اليوم في الجامعات ومختبرات أبحاث الشركات. على الرغم من أن هذه الروبوتات قد تكون قادرة على القيام بأشياء مفيدة ، إلا أنها تهدف في المقام الأول إلى مساعدة الباحثين على إجراء البحوث بشكل جيد. لذا على الرغم من أن بعض الروبوتات قد تناسب الفئات الأخرى الموضحة هنا ، إلا أنه يمكن أيضًا تسميتها روبوتات البحث.

١٢-السيارات ذاتية القيادة: يمكن للعديد من الروبوتات القيادة بأنفسهم ، ويمكن لعدد متزايد منهم الآن قيادتك. تشمل المركبات ذاتية القيادة المبكرة تلك المصممة لمسابقات DARPA للمركبات ذاتية القيادة وأيضًا Toyota Prius ذاتية القيادة الرائدة من Google ، والتي تم تشكيلها لاحقًا لتشكيل Waymo.

١٣- التواجد عن بعد: تسمح لك روبوتات التواجد عن بعد بالتواجد في مكان ما دون الذهاب إليه فعليًا. يمكنك تسجيل الدخول إلى صورة روبوتية عبر الإنترنت وقيادتها ، ورؤية ما تراه ، والتحدث مع الناس. يمكن للعمال استخدامه للتعاون مع زملائهم في مكتب بعيد ، ويمكن للأطباء استخدامه لفحص المرضى.

١٤-تحت الماء: المكان المفضل لهذه الروبوتات هو الماء. وهي تتألف من غواصات في أعماق البحار مثل Aquanaut ، وغواصات بشرية مثل Ocean One ، وأنظمة مستوحاة من الأحياء مثل ثعبان ACM-R5H.

-دور النظم المدمجة في الروبوتات: 

تشمل النظم المدمجة إما المعالجات الدقيقة أو وحدات التحكم الدقيقة. تسمح هذه المكونات ببرمجة الروبوت لغرضه المحدد.

 تقبل المعالجات الدقيقة والميكروكونترولر البيانات الرقمية كمدخلات ، وتعالجها وفقًا للخوارزميات التي تمت برمجتها فيها. ثم يقومون بتوفير المخرجات المناسبة بناءً على هذه العمليات.

 يمكن تشغيل الروبوت بواسطة معالج دقيق أو متحكم ، الأول هو الأكثر شيوعًا في الأنظمة المعقدة. الفرق بين الاثنين هو أن رقائق المعالجات الدقيقة لا تحتوي على ذاكرة ودوائر واجهة طرفية ، ونتيجة لذلك ، فهي متصلة خارجيًا. 

النظم المدمجة هي أساس قدرات الروبوت. يبرمجهم المهندسون لإخبار الروبوت بكيفية التصرف وفقًا لمدخلات معينة تعتمد على كيفية حصول الروبوت على معلومات مثل نوع المستشعر. ستستمر النظم المدمجة في أن تكون أساسية للتطبيقات المستقبلية التي ستنشأ من تقدم الروبوتات.

المصادر 1,2,3.