رباتيك: علم شناخت و طراحی آدمک های مصنوعی و هوشمند
ربات چيست؟
ربات يك ماشين الکترومکانيكی هوشمند است با خصوصيات زير:
·  می توان آن را مکرراً برنامه ريزی کرد.
·  چند کاره است.
·  کارآمد و مناسب برای محيط است.
اجزای يك روبات:
·  وسايل مکانيكی و الکتريكی:
شاسی، موتورها، منبع تغذيه، ...

·  حسگرها (برای شناسايي محيط):
دورين ها، سنسورهای sonar، سنسورهای ultrasound، ...
·  عملکردها (برای انجام اعمال لازم)
بازوی روبات، چرخها، پاها، ...
·  قسمت تصميم گيري (برنامه ای برای تعيين اعمال لازم):
حرکت در يك جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجسام، ...
·  قسمت کنترل (برای راه اندازی و بررسی حرکات روبات):
نيروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسير، ...

تاريخچه روباتيك:
- حدود سال 1250 م: بیشاپ آلبرتوس ماگنوس (Bishop Albertus Magnus) ضیافتی ترتیب داد که       درآن، میزبانان آهنی از مهمانان پذیرایی می کردند. با دیدن این روبات، سنت توماس آکویناس (Thomas Aquinas) برآشفته شد، میزبان آهنی را تکه تکه کرد و بیشاب را ساحر و جادوگر خواند.
- سال 1640 م: دکارت ماشين خودکاری به صورت يك خانم ساخت و آن را Ma fille Francine " می نامید.
این ماشين که دکارت را در يك سفر دریایی همراهی می کرد، توسط کاپیتان کشتی به آب پرتاب شد چرا که وی تصور می کرد این موجود ساخته شیطان است.
- سال 1738 م: ژاک دواکانسن (Jacques de Vaucanson) يك اردک مکانيكی  ساخت که از بیش از 4000 قطعه تشکیل شده بود.
این اردک می توانست از خود صدا تولید کند، شنا کند، آب بنوشد، دانه بخورد و آن را هضم و سپس دفع کند. امروزه در مورد محل نگهداری این اردک اطلاعی در دست نیست.
- سال 1805 م: عروسکی توسط میلاردت (Maillardet) ساخته شد که می توانست به زبان انگلیسی و فرانسوی بنویسد و مناظری را نقاشی کند.
- سال 1923 م: کارل چاپک (Karel Capek) برای اولین بار از کلمه روبات (robot) در نمایشنامه خود به عنوان آدم مصنوعی استفاده کرد. کلمه روبات از کلمه چک robota گرفته شده است که به معنی برده و کارگر مزدور است. موضوع نمایشنامه چاپک، کنترل انسانها توسط روباتها بود، ولی او هرگونه امکان جایگزینی انسان با روبات و یا اینکه روباتها از احساس برخوردار شوند، عاشق شوند، یا تنفر پیدا کنند را رد می کرد.
- سال 1940 م: شرکت وستینگهاوس (Westinghouse Co.) سگی به نام اسپارکو (Sparko) ساخت که هم از قطعات مکانيكی و هم الکتريكی در ساخب آن استفاده شده بود. این اولین باری بود که از قطعات الکتريكی نیز همراه با قطعات مکانيكی استفاده می شد.
- سال 1942 م: کلمه روباتيك (robatics) اولین بار توسط ایزاک آسیموف در يك داستان کوتاه ارائه شد. ایزاک آسیموف (1920-1992) نویسنده کتابهای توصیفی درباره علوم و داستانهای علمی تخیلی است.
- دهه 1950 م: تکنولوژی کامپیوتر پیشرفت کرد و صنعت کنترل متحول شد. سؤلاتی مطرح شدند. مثلاً: آیا

کامپیوتر يك روبات غیر متحرک است؟
- سال 1954 م: عصر روبات ها با ارائه اولین روبات آدم نما توسط جرج دوول (George Devol) شروع شد.
امروزه، 90% روباتها، روباتهای صنعتی هستند، یعنی روباتهایی که در کارخانه ها، آزمایشگاهها، انبارها، نیروگاهها، بیمارستانها، و بخشهای مشابه به کارگرفته می شوند.
در سالهای قبل، اکثر روباتهای صنعتی در کارخانه های خودروسازی به کارگرفته می شدند، ولی امروزه تنها حدود نیمی از روباتهای موجود در دنیا در کارخانه های خودروسازی به کار گرفته می شوند.
مصارف روباتها در همه ابعاد زندگی انسان به سرعت در حال گسترش است تا کارهای سخت و خطرناک را به جای انسان انجام دهند.  

برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از روبات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.

- سال 1956 م: پس از توسعه فعالیتهای تکنولوژی یک که بعد از جنگ جهانی دوم، یک ملاقات تاریخی بین جورج سی.دوول(George C.Devol) مخترع و کارآفرین صاحب نام، و ژوزف اف.انگلبرگر (Joseph F.Engelberger) که یک مهندس با سابقه بود، صورت گرفت. در این ملاقات آنها به بحث در مورد داستان آسیموف پرداختند. ایشان سپس به موفقیتهای اساسی در تولید روباتها دست یافتند و با تأسیس شرکتهای تجاری، به تولید روبات مشغول شدند. انگلبرگر شرکت Unimate برگرفته از Universal Automation را برای تولید روبات پایه گذاری کرد. نخستین روباتهای این شرکت در کارخانه جنرال موتورز (General Motors) برای انجام کارهای دشوار در خودروسازی به کار گرفته شد. انگلبرگر را "پدر روباتیک" نامیده اند.
- دهه 1960 م: روباتهای صنعتی زیادی ساخته شدند. انجمن صنایع روباتیک این تعریف را برای روبات صنعتی ارائه کرد:
"روبات صنعتی یک وسیلة چند کاره و با قابلیت برنامه ریزی چند باره است که برای جابجایی قطعات، مواد، ابزارها یا وسایل خاص بوسیلة حرکات برنامه ریزی شده، برای انجام کارهای متنوع استفاده می شود."
- سال 1962 م: شرکت خودروسازی جنرال موتورز نخستین روبات Unimate را در خط مونتاژ خود به کار گرفت.
- سال 1967 م: رالف موزر (Ralph Moser) از شرکت جنرال الکتریک (General Electeric) نخستین روبات چهارپا را اختراع کرد.
- سال 1983 م: شرکت Odetics یک روبات شش پا ارائه کرد که می توانست از موانع عبور کند و بارهای سنگینی را نیز با خود حمل کند.
- سال 1985 م: نخستین روباتی که به تنهایی توانایی راه رفتن داشت در دانشگاه ایالتی اهایو (Ohio State Uneversity) ساخته شد.
 سال 1996 م: شرکت ژاپنی هندا (Honda) نخستین روبات انسان نما را ارائه کرد که با دو دست و دو پا طوری طراحی شده بود که می توانست راه برود، از پله بالا برود، روی صندلی بنشیند و بلند شود و بارهایی به وزن 5 کیلوگرم را حمل کند
روباتها روز به روز هوشمندتر می شوند تا هرچه بیشتر در کارهای سخت و پر خطر به یاری انسانها بیایند.  

                        

                              قانون روباتیک مطرح شده توسط آسیموف:

.1- روبات ها نباید هیچگاه به انسانها صدمه بزنند.
.2- روباتهاباید دستورات انسانها را بدون سرپیجی از قانون اوّل اجرا کنند.
.3- روباتها باید بدون نقض قانون اوّل و دوم از خود محافظت کنند.
مزایای روباتها:
.1-  روباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
.2-  روباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
.3-  روباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. روباتها هیچگاه خسته نمی شوند.
.4-  دقت روباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
.5-  روباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.
معایب روباتها:

.1-  روباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد
.2-  روباتها هزینه بر هستند.
.3-  قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند

 

LCD ها ابزاری برای نمایش اطلاعاتی هستند که شامل حروف و اعداد و همچنین برخی کاراکترهای گرافیکی می شود. بطور معمول در تجربیات اولیه در نمایش اطلاعات دیجیتال از نمایشگر های هفت قسمتی (seven segment) استفاده می شود که این نمایشگرها فقط ارقام (0 تا 9) و بعضی حروف مثل A b C را بصورت نه چندان زیبا نمایش می دهند. اما با بکار گیری LCD اطلاعات را بصورت زیبا و کاملتر می توان نمایش داد. البته استفاده از LCD برای مدارات ساده توصیه نمی شود و عموما آنرا همرا با میکروکنترلر یا CPU ها بکار می برند.
چیزی که از آن بعنوان LCD یاد می شود درواقع یک صفحه نمایشگر LCD مانند صفحه ماشین حساب است که همراه با آی سی کنترلر و مدارهای جانبی اش و عموما با لامپ پشت صفحه در یک بسته پیش ساخته عرضه می شود.

همانطور که گفته شد LCD دارای یک کنترلر است که با فرستادن اطلاعات به آن این اطلاعات را در صفحه ای که عموما به چند سطر و ستون تقسیم شده نمایش می دهد. مثلا برای نمایش حرف "M" کافیست کد اسکی این حرف را طبق یک پروتکل ساده به LCD ارسال کنیم. همچنین می توان دستوراتی از قبیل پاک کردن صفحه نمایش، جابجایی مکان نما، خاموش روشن کردن مکان نما و غیره را نیز به LCD ارسال کرد.
LCD ها از طریق مقدار اطلاعاتی که میتوانند در صفحه نمایش بدهند انتخاب و خریداری می شوند. انواع معمول آن عبارتند از 16 ، 20 ، 32 و 40 کاراکتر در هر خط در 1 یا 2 یا 4 سطر. مثلا 2 در 16 یعنی صفحه دارای دو خط و هر خط 16 کاراکتر است. همچنین LCD موردنظر میتواند همراه با لامپ پشت صفحه (Back light) یا بدون آن انتخاب شود. LCD ها کاراکتر ها را در ماتریس های 5x7 pixel نمایش می دهند.



تقریبا همه LCD ها دارای 16 پایه هستند که 8 خط آن مربوط به فرستادن یا خواندن داده ها یا دستورالعمل ها می باشد. پایه های دیگر خطوط کنترل و ولتاژهای تغذیه می باشند. لیست کامل خط ها بقرار زیر است



شماره و نام خط عملکرد

1- Vss زمین
2- Vcc ولتاژ 5 ولت برای کنترلر
3- Vee ولتاژ تنظیم درخشندگی(contrast)
4- RS انتخابگر ثبات دستور / داده
5- RW انتخابگر خواندن / نوشتن
6- Enable فعال کننده
7-14 Bus 8 خط گذرگاه داد یا دستور
15- ولتاژ 5 ولت برای لامپ پشت صفحه
16- زمین برای لامپ پشت صفحه

Vee : برای تنظیم درخشندگی کاراکترها بکار می رود که باید ولتاژی بین صفر و 5 ولت به این پایه اعمال نمود. برای بیشترین درخشندگی این پایه را به زمین متصل کنید.

انتخابگر ثبات داده / دستور مشخص می کند که چه چیزی به LCD فرستاده می شود. اگر این خط صفر باشد کنترلر LCD بایت موجود روی خطوط 7 تا 14 را بعنوان یک دستور تلقی کرده و اگر این پایه یک باشد اطلاعات را بعنوان یک کد اسکی که باید کاراکتر معادل آنرا نمایش دهد در نظر می گیرد.

انتخابگر خواندن / نوشتن جهت اطلاعات را نشان می دهد. اگر این پایه صفر باشد اطلاعات به LCD ارسال می شود و اگر یک باشد عمل خواندن از LCD صورت می گیرد.

فعال کننده: برای هر دستور یا داده ای که به LCD میفرستیم یا میخواهیم از آن بخوانیم باید یک پالس پائین رونده (یعنی تغییر از سطح یک به صفر) را به این پایه اعمال کنیم تا دستور یا داده بوسیله کنترلر LCD پردازش شود.

در خطوط 7 تا 14 خط 7 کم ارزشترین بیت(LSB) و خط 14 پر ارزش ترین بیت (MSB) می باشد.

در صورت تمایل به روشن کردن لامپ پشت صفحه ولتاژ 5 ولت را به پایه 15 اعمال و پایه 16 را به زمین متصل می کنیم.

برای آزمایش می توان LCD را به پورت چاپگر متصل و اطلاعاتی را به آن ارسال نمود. در این حالت بطور معمول خطوط داده پورت به خطوط 7 تا 14 و سه خط کنترلی به پایه های 4 تا 6 اتصال داده می شود توجه داشته باشید که ولتاژ تغذیه و لامپ پشت صفحه LCD توسط منبع خارجی تامین می شود.

روش فرستادن یک کاراکتر:
خط خواندن نوشتن را صفر کنید تا نوشتن انتخاب شود.
خط داده / دستور را یک کنید تا داده انتخاب شود.
کد اسکی کاراکتر مورد نظر را روی خطوط D0 تا D7 قرار دهید.
خط انتخاب را ابتدا یک و سیس صفر کنید. حداقل 450 نانو ثانیه باید این خط را صفر نگه دارید تا داده پردازش شود. بعد از آن حالت خط تاثیری نخواهد داشت