تضاد رباتیک با مکاترونیک

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 ، هر دو رشته در ایران در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد 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 "طراحی ربات" 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 اسم 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 دانشگاه های کشور که هنور اقدام به راه اندازی این رشته ننموده اند.


نویسنده : Rony Novianto
مترجم : محسن جعفرزاده

تکثیر و انتشار این مقاله ، بسیار توصیه می گردد.

منبع : سایت مهندسی رباتیک

کد:

---

http://www.robotics-engineering.ir/articles/318-robotics-vs-mechatronics-or-autonomous-vs-automatic

---

نقل قول:

---

نوشته شده توسط robotali

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 پنج 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 صورت کد ویا GUI به سیستم می دهند. Positional commands
3- روش دیگر با استفاده از تیچ پندانت 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- پنجمین نوع بدین گونه است که هدف مشخص می شود و ربات با بینایی 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. Autonomous

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 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 .

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

نمی دونم...
به نظرم تعاریف و مثالهای شما مورد دارن...از اون جهت میگم که توی اکثر کتاب ها و course هایی که در رابطه با مکاترونیک وجود دارند بخش بسیار زیادی به سنسور ها اختصاص داده شده اند.
در حالی که شما معتقدید سیستم های مکاترونیکی نسبت به محیط بی تفاوت هستن...
به نظر من تمام مثال های پست آخر شما مکاترونیکی هستن...در همه مثال هایی که شما رباتیکی میدونید صرفا کلید ها با سنسور کنترل میشوند.
سیستم رباتیکی سیستمی است که نوعی تصمیم گیری انجام بدهد(به نوعی هوش مصنوعی داشته باشند) سنسور ها تصمیمگیری نیمکنند که! صرفا طراحی سیستم هایی که رباتیکی ذکر کردید کمی هوشمندانه ترند...

اولا منظور من را بد برداشت کردید

من نگفتم که سیستم های مکاترونیکی سنسور ندارند. سیستم های مکاترونیکی می توانند سنسور داشته باشند و می توانند سنسور نداشته باشند البه اکثر سیستم های مکاترونیکی دارای سنسور هستند.
سنسور ها در سیستم های مکاترونیکی ، مقادیر درونی سیستم را اندازه گیری می کنند.
مثلا سرعت سنج خودرو ها سنسور های درونی اند. چون سیگنالی از محیط اندازه گیری نمی کنند. یا سنسور تشخیص میزان شارژ باطری سنسور درونی است. اپتیکال انکدر های موتور ها نیز سنسور درونی اند.


دوما شما برای روشن شدن نظرتان ، لطفا چند مثال بیاورید تا تازه واردان نیز با تفاوت این دو آشنا شوند

مهمترین چیز تفاوت سیستم خودکار با خودمختار هست باقیش اسم هست....

راجع به رشته ی رباتیک، من اصولا مخالف این قضیه هستم که مدام به فکر مرزکشی علوم مختلف باشیم (من و خیلی از افرادی که عملا سبب میشن این رشته ها کمتر ولی وسیعتر باشن)
در مورد رباتیک به عنوان مثال، همه ی علاقمندان از حوزه های ریاضی، برق (الکترونیک)، برق (کنترل)، برق (پردازش سیگنال)، کامپیوتر، هوش مصنوعی و ... میتونن فعالیت کنن.
در مقاطع تکمیلی خود درسها و کورسها خیلی مهم نیستند بلکه توانائی تحقیق و توان اون مهم هست که خوشبختانه توی علم این مسائل خیلی ازاد هستند مطمئنا خود شما اگه به مجلات معتبری در زمینه ی رباتیک نگاه کنین مثل IEEE Transaction on Robotics نگاه کنین میبینین که خیلی از محققین از حوزه های مختلفی در این زمینه کار میکنن و درستش هم همینه، کمتر دیدم محقیقی عنوان کنه که مثلا دکتری یا فوق رباتیک یا مکاترونیک میخونه....بلکه خیلی کلی میگن برق یا کامپیوتر (و گاهی تو سیستم آمریکائیش: برق و کامپیوتر)