رباتیک چیست؛ معرفی علم رباتیک و رباتیک کودکان

در این مقاله قصد داریم بگوییم “رباتیک چیست؟” و چه تاثیری روی کودکان دارد. رباتیک (Robotics) یک شاخه از مهندسی و علوم کامپیوتر می‌باشد. رباتیک شامل مفاهیم طراحی، ساخت و عملکرد ربات‌ها می‌باشد. هدف نهایی حوزه علم رباتیک ساخت ماشین‌های هوشمند جهت کمک به انسان در زمینه‌های مختلف است.

رباتیک می‌تواند شکل‌های مختلفی به خود بگیرد. ربات می‌تواند به شکل یک انسان باشد و یا به صورت یک اپلیکیشن پیاده‌سازی شود. برای مثال ربات آتش‌نشان که شبیه انسان است و می‌تواند در عملیات اطفاء حریق به انسان کمک کند.

تاریخچه علم رباتیک چیست؟

واژه رباتیک از کلمه‌ ربات (robot) گرفته شده است. یکی از اولین کشورهایی که از آن استفاده کرد کشور چک بود. کلمه رباتیک از کلمه‌ robota به معنای کارگر آمده است. کارل چاپک در سال 1920 در نمایش خود به نام "کارخانه‌ ربات سازی Rossum" از رباتیک استفاده نمود.

مطلب مرتبط:  شبکه های کامپیوتری چیست؟ 

قانون استفاده از ربات‌ها

در دهه 1940 واژه‌نامه انگلیسی آکسفورد در قسمت داستان‌های علمی تخیلی که نویسنده آن آیزاک آسیموف از کلمه ربات و رباتیک مجددا استفاده کرد. 

در داستان آسیموف سه قانون اساسی برای ربات‌ها و ماشین‌های هوشمند پیشنهاد داد که این سه قانون به شرح زیر می‌باشد:

• ربات‌ها نباید هرگز به انسان آسیب برساند.
  ربات‌ها همیشه باید دستورالعمل‌هایی که انسان به آن داده است را پیروی کنند مگر اینکه این برنامه‌ریزی و دستورالعمل به انسان صدمه بزند و قانون شماره یک را نقض کند.
  ربات‌ها باید از خودشان بدون نقض کردن دو قانون بالا محافظت کنند.

این سه قانون تا امروز همچنان باقی مانده است. با این حال، چند دهه بعد، در سال 1961، اولین ربات قابل برنامه‌ریزی Unimate نام گرفت. نام‌گذاری این ربات از اتوماسیون جهانی گرفته شده بود که برای جابجایی قطعات فلزی در یک کارگاه ریخته‌گری مورد استفاده قرار می‌گرفت.

ربات مؤسسه تحقیقاتی استنفورد با نام Shakey در سال 1966 معرفی شد. این ربات به عنوان اولین ربات متحرک، توسط نرم‌افزار و سخت‌افزاری که روی آن تعبیه شده بود به آن  این امکان را می‌داد که محیط را با ظرفیت محدود حس و درک کند.

کاربردهای رباتیک در بخش های مختلف زندگی شخصی و کاری

رشته رباتیک انواع مختلفی دارند. ربات‌ها در حوزه‎های متنوعی قابل استفاده هستند که آنها را به فناوری ایده‌آل برای آینده تبدیل می‌کند. در آینده نزدیک تقریباً در همه‌ مکان‌ها شاهد ربات‌ها خواهیم بود. به طور نمونه در بیمارستان‌ها، هتل‌ها و حتی در جاده‌ها مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

انواع کاربردهای علم رباتیک

از انواع کاربردهای علم رباتیک می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• حفاظت: برای مثال مبارزه با آتش‌سوزی جنگل‌ها
  صنعت: کار در کارخانه‌ها، یافتن و حمل اقلام در انبارها
  همکاری و همنشینی: کمک به افراد مسن و رفع نیازهای روزمره آنها
  مراقبت‌های بهداشتی و اتاق عمل: کمک به روش‌های جراحی در مواردی که نیاز به دقت بالایی دارند
  تحویل: تحویل غذا درب خانه
  خانه: نظافت خانه از قبیل جاروبرقی. چمن‌زن و ..
  عملیات نجات: انجام ماموریت‌های جستجو و نجات پس از بلایای طبیعی
  عملیات نظامی و هوا و فضا: کشف مین‌های زمینی در مناطق جنگی
   

رشته رباتیک چیست؟

رشته‌ رباتیک ترکیبی از مکانیک، برق و مهندسی کامپیوتری می‌باشد. مهندسی رباتیک طراحی، ساخت و مهندسی ربات‌ها را شامل می‌شود.

مهندسی رباتیک هر جنبه‌ای از ربات مثل طراحی اولیه تا توسعه نرم‌افزار را در بر می‌گیرد. همچنین ارزیابی سیستم‌های ربات‌ها، اعمال تغییرات لازم بر روی ربات‌ها، تست و اطمینان از عملکرد ربات‌ها در محیط‌های واقعی بر عهده مهندسین رباتیک می‌باشد.

مطلب مرتبط:  اسکریپت چیست؟ 

مهندس رباتیک چه کارهایی می‌تواند انجام دهد؟

مهندس رباتیک، ممکن است حوزه رباتیک و کاربردهای آن را در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، هوافضا، تولید، دفاع و پزشکی توسعه دهد.

 همچنین مهندس رباتیک ممکن است وقت زبادی را در طراحی محصول جدید و یا کار بر روی نمونه‌های آزمایشی صرف کند. یکی دیگر از حوزه‌های کاری مهندس رباتیک، نظارت بر روی کار ربات‌هایی که در کارخانه‌ها به عنوان دستگاه مونتاژ انجام می‌دهند است.

ویژگی های یک مهندس رباتیک موفق

یک مهندس رباتیک باید در زمینه‌های زیر خبره باشد تا به یک مهندس رباتیک موفق تبدیل شود:

• حرکت و پویایی
  ادراک و حس
  طراحی واسط عملگر ربات‌ها
  عوامل موثر
  برنامه نویسی
   

مهارت‌های لازم برای مهندسان رباتیک

علم رباتیک یک رشته کاملا جدید و ترکیبی از چند رشته دیگر است. مهندسی رباتیک نیازمند یادگیری مستمر و مشتاقانه است.

 یک مهندس رباتیک باید مهارت‌های زیر را داشته باشد:

• مکانیزم و کارکرد اجزای یک شی را درک کند.
  تصویرسازی حرکت ربات‌ها و ارتباط با پیرامون خود چگونه انجام می‌شود.
  باید توانایی حل مسئله و تصمیم‌گیری را داشته باشد.
  باید از پایه ریاضی قوی برخوردار باشد.
  باید در حوزه کامپیوتر ماهر باشد.
  باید عملکرد و عیب‌یابی ربات‌ها را از زوایای منطقی و عملی درک کند.
  باید بتواند به عنوان عضویی از یک تیم در کار گروهی فعالیت کند.

درآمد رشته‌ رباتیک

رشته‌ رباتیک به سرعت در حال رشد است. پیش‌بینی می‌شود که رباتیک با نرخ رشد سالانه 28 درصدی بین سال‌های 2021 تا 2030 رشد کند که نرخی بالاتر از میانگین رشد سایر رشته‌ها است.

 طبق گفته Glassdoor  متوسط ​​دست‌مزد سالانه مهندس رباتیک در ایالات متحده 101428 دلار است که شامل میانگین دست‌مزد پایه و دستمزد اضافی مانند تقسیم سود و پاداش است. برخی از مشاغل در مهندسی رباتیک و میانگین حقوق آنها در ایالات متحده عبارتند از:

• مهندسین برق در حوزه رباتیک: 91351 دلار.
  مهندسین کامپیوتر در حوزه رباتیک: 126228 دلار.
  مهندسین خودکارسازی: 98712 دلار.
  مهندسین بینایی ماشین: 142032 دلار.
   

رباتیک کودکان چیست؟

به طور عملی کاملا ثابت شده که یادگیری رباتیک در کودکان شامل استفاده از کیت رباتیک و کدنویسی برای ربات‌ها می‌شود.این موضوع در رشد ذهنی کودکان در قرن 21 تاثیر زیادی دارد. همچنین باعث تقویت کنجکاوی کودکان می‌شود.

اهمیت یادگیری رباتیک کودکان

براساس تحقیقات انجام شده توسط کارشناسان آموزش کودکان در سراسر جهان، رباتیک برای کودکان بر‌ روی نحوه آنالیز و تفکر، توانایی حل مسئله و تقویت خلاقیت کودکان تاثیر مثبت و غیرقابل‌ انکاری دارد. از این رو، خانواده‌ها، مدارس و دولت ها علاقه زیادی به یادگیری کودکان در رشته رباتیک از خود نشان می‌دهند.

بهترین قسمت یادگیری رباتیک کودکان در مقایسه با یادگیری رشته‌های دیگر مرسوم، علاقه بیشتر در یادگیری کودکان است. از این رو کودکان و بزرگسالان (خانواده و مدرسین) رباتیک را بیشتر دوست دارند.

موضوعات تدریس رباتیک به کودکان

فرزند ما از طریق رباتیک یاد می‌گیرد که فناوری‌های دنیای واقعی چگونه کار می‌کند، و می‌تواند دستگاه‌های هوشمند برای مشکلات روزمره بسازد و در کدنویسی، علم، فناوری و الکترونیک تخصص پیدا کند. همچنین می‌آموزد که مهارت‌های قرن بیست‌ویکم، تفکر خلاق، حل مسئله و طرز فکر نوآورانه را در خود توسعه دهد.

بیشتر بخوانید: خلاقیت چیست

یک برنامه خوب برای یادگیری رباتیک برای کودکان باید شامل چه مواردی باشد؟

یک برنامه خوب برای کودکان در فراگیری حوزه رباتیک باید موارد زیر را دربر گیرد:

• سخت‌‎افزار: استفاده از کیت‌های رباتیک شامل سنسورها، مدارها و بردهای قابل برنامه‌‎ریزی
  برنامه نویسی: شامل نحوه برنامه دادن به ربات‌ها
  درک علوم: شامل درک نور، الکتریسیته و...
  حل مسئله در دنیای واقعی: از آنجایی که رباتیک به معنای استفاده از سه مورد فوق برای حل مشکلات دنیای واقعی و ساخت محصولات واقعی است، سبب حل مسئله در دنیای واقعی می‌گردد.
  نحوه تفکر و خلاقیت: رباتیک شامل ساخت محصولاتی در دنیای واقعیست که استفاده از آنها باید آسان باشد و تجربه کاربری خوبی داشته باشد.
  ارتباط و همکاری: از آنجایی که بچه ها باید پروژه‌های رباتیک ساخته شده توسط خود را به دیگران توضیح و نشان دهند، و همچنین این ربات ها را در قالب یک تیم بسازند، باید توانایی کار تیمی را داشته باشند.

سخن پایانی

همانطور که در این مقاله گفته شد علم رباتیک یک رشته و حوزه‌ در حال پیشرفت است که هر لحظه یک کاربرد و ویژگی جدیدی به آن اضافه خواهد شد و هیچ پایان و محدودیتی در این حوزه تصور نمی‌شود.

در این مقاله سعی شد مفاهیم اولیه جهت آشنایی با علم و رشته رباتیک به طور خلاصه اما کاربردی بیان شود. کودکان و نوجوانان نقش بسیار مهمی در آینده سرزمین عزیزمان را دارند از این رو تقویت نحوه تفکر و خلاقیت آنها نقش به‌سزایی در ساخت و توسعه ایران عزیزمان را دارد. یکی از شاخه‌هایی که آینده‌ای بسیار روشن و کاربردی دارد، حوزه رباتیک و هوش مصنوعی است.

طبق گفته دانشمندان صاحب تفکر در این زمینه، بهترین زمان جهت آشنایی با هر حوزه‌ای به ویژه رشته‌های تخصصی مانند برنامه نویسی و رباتیک، دوران کودکی و نوجوانی می‌باشد. موسسه پل استار یک موسسه شتابدهی استعداد در حوزه برنامه نویسی کودکان و نوجوانان است. رویکرد کاملا کاربردی و بازار کار محور دارد. و همچنین دوره‌های هوش مصنوعی رباتیک را برگزار می‌کند که برای تحریک تفکر خلاق نوجوانان و کودکان بسیار مناسب می‌باشد.

از این رو پیشنهاد می‌شود پس از مطالعه این مقاله و جستجو در میان مراجع و منابع معتبر، با مشاورین این موسسه تماس حاصل فرمایید تا اطلاعات تکمیلی را دریافت نمایید. باشد که آینده کودکان سرزمین‌مان را تامین کنیم.

منابع

https://www.techtarget.com/whatis/definition/robotics
https://builtin.com/robotics
https://www.coursera.org/articles/robotics-engineering
https://www.playtolabs.com/blog/robotics-for-kids