استخداماته الصناعية أحدثت ثورة تقنية -
طوكيو-وكالات: من «ترمينيتر» إلى«بلايد رانر» و«زي 6 بي او»، تزخر مكتبة هوليوود السينمائية بمثل هؤلاء الأبطال الخارقين الذين يتفوقون بقدراتهم على مخترعيهم… قد تكون هذه المرحلة بعيدة عن أرض الواقع،إلا أن ثمة كثيرين في اليابان يؤمنون بإمكان تحقيق ذلك.
وفي مجال الروبوتات الصناعية،الأمر محسوم: اليابان تتصدر السباق، إلا أن بعض العلماء يفكرون في تطوير «كائنات»، من شأنها الاهتمام بحاجات سكان هذا البلد ذي معدلات الأعمار المرتفعة ومساعدة المسنين خصوصا في المهام المنزلية.
وأعلنت حوالي 300 شركة مؤخرًا تكتلها لتشكيل كونسورسيوم، بهدف تطوير حوالي مائة روبوت متطور للغاية، يمكن أن يلعب دور الصديق أو المساعد للبشر بحلول 2020.
والربوت يسمى بالعربية الإنسان الآلي،والرجل الآلي والإنسالة والجسمال، هو آلة قادرة على القيام بأعمال مبرمجة سلفا،إما بإيعاز وسيطرة مباشرة من الإنسان أو بإيعاز من برامج حاسوبية. غالبًا ما تكون الأعمال التي تبرمج الإنسالة على أدائها أعمالاً شاقة،أو خطيرة أو دقيقة، مثل البحث عن الألغام والتخلص من النفايات المشعة، أو أعمالاً صناعية دقيقة أو شاقة.
ومن ناحية اللغة العربية،فقد ظهر مؤخرا [ادعاء غير موثق منذ 372 يوماً مصطلح جديد هو جِـسْـمَـالٌ وهو دمج لكلمتي «جسم» وآلي»، تُشتق منه كلمة «يُـجَـسْـمِـل» Robotiser و«يُـجَـسْـمَـلُ» Robotisable و«جَـسْـمَـلَـةٌ» Robotisation وجمعها «جساميل».
وظهرت كلمة «روبوت» لأول مرة عام 1920، في مسرحية الكاتب المسرحي التشيكي كارل تشابيك، التي حملت عنوان «رجال روسوم الآلية العالمية» (بالتشيكية: Rossumovi univerzální roboti).
ترمز كلمة «روبوت» في اللغة التشيكية إلى العمل الشاق،إذ إنها مشتقة من كلمة «Robota» التي تعني السُخرة أو العمل الإجباري،ومبتكر هذه الكلمة هو جوزيف تشابيك، أخو الكاتب المسرحي سالف الذكر، والذي ابتدعها في محاولة منه لمساعدة أخيه على ابتكار اسم ما للآلات الحية في العمل المسرحي. ومن هذا التاريخ، بدأت هذه الكلمة تنتشر في كتب، وأفلام الخيال العلمي التي قدمت عبر السنوات عددًا من الأفكار والتصورات لتلك الآلات وعلاقتها بالإنسان،الأمر الذي كان من شأنه أن يفتح آفاقًا كبيرةً للمخترعين ليبتكروا ويطوروا ما أمكن منها.
وهناك جدال قائم بين العلماء واللغويين على حد سواء بشأن التعريف الدقيق للإنسالة، فالبعض يقول بإطلاق هذه الصفة على كل آلة يُمكن للإنسان السيطرة عليها وتسييرها عن بعد،بينما لا يوافق البعض الآخر على هذا،وحجتهم أن تلك الآلات،من شاكلة السيارة أو الطائرة ذات التحكم عن بعد،لا يمكن اعتبارها إنسالة لعدم امتلاكها المقدرة على التفكير واتخاذ القرار بنفسها،ويورد هؤلاء مثالاً بأنه إذا كان باستطاعة تلك الآلة أن تتصرف وفق برنامج معد سلفًا بابتعادها عن حاجز خطوتين إلى الوراء والاتجاه نحو اليمين أو اليسار والاستمرار بالتقدم، فإن هذا يجعل من الممكن إطلاق صفة إنسالة حقيقية عليها.
ويتضح من هذا أن الفكرة الأساسية التي يتمسك بها أصحاب هذا الرأي هي أن الانسالة الحقيقية حسب اعتقاد البعض يجب أن تمتلك ذكاء اصطناعيا،وأن تكون لها القدرة على تمييز الأنماط والتعرف على النظم والاستدلال والاستنتاج.
وهناك أنواع عديدة من الإنسان الآلي، منها ما يُستعمل في القطاع الصناعي، وهي تكون عبارة عن أجهزة آلية يمكن تطويعها وإعادة برمجتها، وتتحرك على ثلاثة محاور أو أكثر،ويُستعمل السواد الأعظم من هذه الإنسالات في الشركات الصناعية الكبرى لغرض لحم المعادن والصباغة والكي والتقاط ونقل الأجسام، ومراقبة جودة أو صلاحية المنتجات النهائية،كما تُستخدم في تجميع أجزاء السيارات في المصانع.
وهذه الإنسالات مبرمجة عادةً لتنفيذ مهامها بصورة سريعة مكررة ودقيقة، وقد تمت إضافة ما يسمى بالرؤية الحاسوبية (بالإنجليزية: Computer vision) لهذه الإنسالات خلال السنوات الأولى للعقد الأول من القرن الحادي والعشرين، الأمر الذي جعلها تتمتع بنوع من الاستقلالية والمرونة في تنفيذ المهام المبرمجة، وذلك عن طريق فهمها وتحليلها الصور التي تستقبلها في حاسوب خاص مثبت بداخلها.
ويمكن تقفي جذور الانسالة الحديثة،إلى أجهزة آلية اخترعت في الماضي البعيد وأطلق عليها «الآلات ذاتية الحركة». ففي طيبة في عهد قدماء المصريين حوالي عام 1500 قبل الميلاد، ابتُكر تمثال للملك ممنون كان يُصدر أصواتًا موسيقية جميلة كل صباح. وفي اليونان – خلال القرن الرابع ق.م. -اخترع أركيتاس عالم الرياضيات،حمامة آلية قادرة على الطيران.
وفي القرن الثالث قبل الميلاد،اخترع ستيسيبيوس العديد من الأجهزة الآلية ومنها آلة موسيقية تشبه الأرغن تعمل بالمياه،إضافة إلى ساعة مائية،ولم تكن هذه أول ساعة مائية في التاريخ، فقد عرفها قدماء المصريون سابقًا، ولكن تميزت ساعة ستيسيبيوس بأنها كانت مزودة بجهاز يجعل من مستوى المياه ثابتًا،وكانت تعمل بنفس طريقة الغرفة العائمة في مازج السيارات الحديثة.
الروبوت الصناعي
وكانت بداية استخدام الانسالة (الروبوت) في المجالات الصناعية والخاصة بالطاقة الذرية حيث يعتبر فلز اليورانيوم المشع المادة الخام الأساسية في هذه الصناعات.
ونظرا لأن هذا الفلز من العناصر الخطرة جدا حتى لو وجدت منه كمية قليلة جدا، فإنها تصدر إشعاعات غير مرئية (إشعاعات ألفًا وبيتًا وجامًا) وهي إشعاعات ذرية تخترق الخلايا البشرية وتقتلها تماما،ولذلك يتم تخزين ونقل المواد المشعة في أوعية مبطنة بالرصاص؛حيث لا تستطيع هذه الإشعاعات النفاذ من فلز الرصاص.
ويبقى الآدميون الذين يقومون بالتشغيل والإشراف على الأجهزة الخاصة بهذه الإشعاعات داخل حجرات زجاجية،ويتحكمون في هذه الأجهزة بوساطة أذرع آلية تتصل بأديهم عن طريق وصلة خاصة.
أما في أجهزة الانسالة الأكثر تعقيدا فتتحرك الأذرع الآلية بتوجيه من الحاسوب،وباستخدام كاميرات تلفزيونية يمكن رؤية ما يراد عمله.
و تصميم الانسالات التي تعمل بتحكم البشر، بحيث يتم هذا التحكم بعاديا (عن بعد)، وذلك عن طريق إرسال الإشارات المناسبة خلال الأسلاك أو بالراديو (إرسال واستقبال لاسلكي). ويطلق على الأجهزة (أجهزة الأيدي التي تعمل عن بعد telechiric).
و يعتقد بعض خبراء الانسالات بأن مثل هذه الأجهزة سيكون لها مستقبل مزدهر؛ذلك أنه يمكن تصميم هذه الأجهزة بحيث تجمع بين خصائص الانسالة والإنسان الآدمي.
ويمكن للانسالة (الروبوت) أن يقوم بكفاءة بأداء عدة عمليات متتابعة،ولكنه لا يستطيع أن يغير من أسلوب العمل إذا تغيرت الظروف،إلا إذا تم برمجته على هذا.
وبالرغم من أن الإنسان الآدمي – بصفة عامة – أقل كفاءة في العمل من الانسالة، إلا أن لديه القدرة على التأقلم مع الظروف المتغيرة، ويستطيع أن يعدل من أسلوب عمله لتحقيق الهدف المطلوب. وعلى هذا فإن عمل الإنسان مع الانسالة (الروبوت) سوف يحقق تكاملا رائعا. و هناك العديد من الاستخدامات للانسالات التي تعمل بعاديا، خاصة في مجال العمليات الصناعية الخطرة، وكذلك في المسابك وورش الحدادة ومجال المكابس والأعمال الهندسية الثقيلة،مثل تلك التي يتم فيها التعامل مع المصبوبات الساخنة، وكذلك إدخال قطع الشغل إلى الآلات الخطرة، وتكون وظيفة الإنسان في هذه العمليات التشغيل والبقاء في أمان على بعد مسافة كافية.
أول روبوت
تقدم جورج ديفول سنة 1954 على براءة أختراع لتصنيع ذراع روبوت،وقد منح البراءة سنة 1961. قام جورج بالتعاون مع جوزيف إنجلبيرغ بافتتاح شركة لإنتاج الروبوتات تحت اسم Unimation أي تحريك سنة 1956.
وقد اعتمدت الروبوتات المنتجة على نموذج جورج ديفول الأساسي، وقد دعيت هذه الروبوتات في ذلك الزمن باسم آلات النقل المبرمجة، بسبب كون وظيفتها نقل الأجسام من مكان إلى آخر. وقد استخدموا مشغل هيدروليكي. كما قام ببرمجة المفاصل وفق الإحداثيات، على سبيل المثال تخزين زوايا المفاصل أثناء التعليم ثم إعادة تكرارها أثناء التشغيل. قامت شركت أنيميشن بترخيص إنتاجها إلى شركة هواساكي للصناعة الثقيلة في اليابان وشركة غويستنيتفولد في إنجلترا. لينتج أنيميشن في اليابان وانجلترا على التوالي. لتبدأ التغيرات في سنة 1970 عندما بدأت التكتلات الاقتصادية الكبرى في اليابان بإنتاج روبوتات صناعية.
وقام فيكتور سكيشنمان سنة 1969 في جامعة ستانفورد باختراع أول ذراع روبوتية مفصلية مكونة من 6 مفاصل دورانية.
وقد سمح هذا الاختراع باستخدام الروبوتات في تطبيقات أكثر تعقيداً مثل اللحام وعمليات التجميع. وقد بيع تصميمه إلى شركة أنيميشن والتي تلقت دعماً من شركة جنرال من أجل تطويره وقد تم تسويقه لاحقاً باسم آلة التجميع العالمية المبرمجة.
ونمت صناعة الروبوتات الصناعية في أوروبا بسرعة لتبدأ شركة كيوكا في تسويق أول روبوت صناعي يقاد بست محركات كهربائية سنة 1973.
وتصنف الروبوتات الصناعية إلى خمس فئات
الروبوتات الديكارتية، ويتألف الروبوت من ثلاثة مفاصل تتحرك حركة خطية كل مفصل يؤمن حركة على محور من المحاور الإحداثية وبذلك تكون الحركة الإجمالية للروبوت ضمن الفراغ الديكارتي على المحاور X,Y,Z
الروبوتات الأسطوانية ويتألف الروبوت من مفصلين يتحركان حركة خطية ومفصل يتحرك حركة دورانية، وقد سمي بالروبوت الأسطواني لإن حركة النهاية العاملة للروبوت يرسم بالفراغ أثناء حركته شكل أسطوانة.
الروبوتات الكروية ويرسم في النهاية العاملة للروبوت أثناء حركته في الفراغ شكل كرة ويتألف من مفصلين يتحركان حركة دورانية ومفصل يتحرك حركة خطية.
الروبوتات المفصلية وتكون فيه جميع مفاصل الروبوت متحركة حركة دورانية،ويتم تأمين جميع أشكال الحركة من خلال دوران المفاصل ويتألف على الأقل من 3 مفاصل دورانية.
الروبوتات المتوازية
التركيب العام للروبوت
يتألف الروبوت الصناعي من مفصل (وصلة) ويكون عدد هذه المفاصل غالباً ست مفاصل. ويربط في كل مفصل محرك كهربائي أو هيدروليكي إضافة إلى علبة سرعة، لتخفيض خرج السرعة الدورانية للمحرك وزيادة العزم الناتج إضافة إلى محامل كما يتم ربط نظام قياس من أجل تحديد التوضع والسرعة.
ويتألف الروبوت بشكل عام من:مخزن البرنامج: وهي الوحدة التي يتم فيها تخزين كامل برنامح حركة الروبوت
وحدة الإدارة: الحركة العكسية ومحرك المفصل وحدة التحكم ونظام القياس، والأجهزة الإضافية المساعدة للأداء الميكانيكي وبرمجة الروبوت
ويقصد ببرمجة الروبوت مجموعة الوسائط اللازمة لإدخال برنامج التحكم بحركة الروبوت إلى داخل وحدة الإدارة. عادة ما يتم قيادة الروبوت من خلال سلسلة من الحركات المتتالية تقاد بواسطة مشغل.
وتشمل عملية التعليم البرمجي كلا من عمليات التحرير والاستبدال وفق خطة مسار الروبوت المرادة.
تتم برمجة حركة الروبوت بواسطة ثلاثة طرق رئيسية.
البرمجة بواسطة التقليد وفيها يمسك شخص مناور الروبوت ويقوم بتحريكه وفق الحركة التي يجب أن تقوم بها مفاصل الروبوت؛لتسجل هذه الحركة في ذاكرة الروبوت، ويتم التخزين وفق متغيرات مفاصل الروبوت بسرعة كبيرة تتراوح ما بين 60-100 مرة في الثانية.
ويتم استرجاع الحركة من خلال تطبيق البرنامج المخزن في الذاكرة.
البرمجة بواسطة لوحة التحكم أو قبضة تحكم تستخدم لوحة تحكم أو مفاتيح أو قبضة محمولة لتوجيه الروبوت للتحرك إلى مسار معين،ويتم إدخال تموضع الروبوت والسرعة المطلوبة من خلال لوحة تحكم. وغالبا ما يتم استخدام قبضة التحكم في برمجة الروبوت بحيث يتم تحريك الروبوت إلى النقطة المطلوبة، ومن ثم يتم حفظ بيانات هذه النقطة والسرعة والإجراءات ضمن ذاكرة الجهاز ثم الانتقال إلى نقطة ثانية وثالثة. وبعد الانتهاء من إدخال بيانات النقاط يتم استرجاع كامل البرنامج.
وبالتالي على المشغل أن يحرك الروبوت من نقطة إلى أخرى أو موضع إلى آخر،ومن ثم يقوم بحفظ البيانات في نهاية كل نقطة(موضع) ضمن وحدة التحكم.
البرمجة بدون تشغيل الروبوت ويقصد بها تطوير أو إنشاء برنامج لحركة الروبوت دون استخدام الروبوت نفسه أثناء كتابة البرنامج.
وفيها يتم استخدام حاسب خارجي تمت برمجته ببرنامج حركة الروبوت.
ويوصل هذا الحاسب بالروبوت؛ليتم برمجة معلومات الروبوت من حيث الإحداثيات والمتغيرات المطلوبة لحركة الروبوت.
