ربات‌های ماژولار ، نسل جدیدی از ربات‌ها هستند که قرار است با تکه ای کردن ساختار ربات‌ها، موارد کاربرد آن‌ها را بیشتر کنند. بهبود عملکرد و بازده ربات‌های ماژولار نسبت به ربات‌های معمولی آسان تر است. این ربات‌ها از یک نوع ماژول (تکه) مشابه یا چند نوع ماژول مختلف و یا ماژول های شبیه به هم که اندازه آن‌ها با هم متفاوت است، ساخته می‌شوند. ساختار این ربات‌ها باعث می شود تا امکان تغییر شکل های زیادی داشته باشند. در واقع می‌توان ربات‌های ماژولار را با بیش از 8 درجه آزادی نیز طراحی کرد. با این وجود، برنامه‌نویسی و سینماتیک و دینامیک معکوس برای این دسته از ربات‌ها نسبت به ربات‌های معمولی پیچیده تر است.

ربات‌های ماژولار ممکن است از ماژول های L شکل، ماژول های مکعبی، ماژول های H شکل و ماژول های U شکل تشکیل شوند. فناوری ANAT که اولین فناوری مخصوص برای ساخت ربات‌های ماژولار است و توسط شرکت Robotics Design طراحی شده، امکان ساخت ربات‌های ماژولار با ماژول های H و U شکل را فراهم می کند به طوری که این ماژول ها در زنجیره هایی به یکدیگر متصل هستند. از چنین سیستمی برای ساخت ربات‌های ماژولار با شکل های همگن و یا غیرهمگن استفاده می شود.

ربات‌های ساخته‌شده با فناوری ANAT را می‌توان با n درجه آزادی در نظر گرفت زیرا در این سیستم هر ماژول، یک سیستم رباتیک متحرک کامل است که به راحتی در برابر حرکت ماژول های قبل و بعد از خود در زنجیره، حرکت می کند و جابجا می شود. در نتیجه هر یک ماژول، امکان داشتن یک درجه​ آزادی را فراهم می کند. بنابراین، هرچقدر ماژول هایی بیشتری به یکدیگر متصل باشند، مجموعه آن‌ها درجه آزادی بیشتری خواهد داشت. ماژول های L شکل را نیز می‌توان به‌صورت زنجیره ای در آورد، البته با افزایش اندازه زنجیره، اندازه ماژول ها باید به ناچار کمتر شود زیرا در غیر این صورت، با اضافه شدن باری که به دو انتهای زنجیره وارد می شود، کرنش وارد بر ماژول هایی که در وسط زنجیره هستند افزایش می یابد.

ربات‌های ANAT با ماژول های H شکل از این مشکل رنج نمی‌برند زیرا طراحی آن‌ها به‌گونه‌ای است که به ربات اجازه می دهد تا فشار و ضربه‌ی وارده را به طور یکنواخت در سرتاسر ماژول ها پخش کند و در نتیجه با افزایش طول ربات، ظرفیت باربری آن کاهش نمی یابد. ربات‌های ماژولار را می‌توان به‌صورت دستی و یا خودکار مجددا تغییر شکل داد تا به رباتی دیگر تبدیل شود. در این فرآیند حتی ممکن است کاربرد ربات نیز عوض شود. به دلیل این‌که ربات‌های ماژولار با ساختار مشابه، از ماژول هایی تشکیل شده‌اند که برای ربات‌های مختلف استفاده می‌شوند، می‌توان یک ربات ماژولار به شکل مار را با رباتی مشابه ترکیب کرد تا یک ربات چند بازویی به دست آورد، یا حتی می‌توان آن را به ربات‌های کوچک تری تقسیم کرد که هر کدامشان باز هم می‌توانند به ربات‌های کوچکتری تقسیم شوند. این قابلیت به یک ربات ماژولار اجازه می دهد در یک وظیفه مشخص،  به‌صورت کاملا تخصصی عمل کند یا توانایی انجام چند وظیفه مختلف را به طور همزمان داشته باشد.

فنّاوری ربات‌های ماژولار امروزه در حمل و نقل هیبریدی، اتوماسیون صنعتی، نظافت و تعمیر کانال های تهویه هوا مورداستفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از مراکز تحقیقاتی و دانشگاه ها نیز بر روی این فنّاوری تحقیق کرده‌اند و حتی توانسته اند نمونه های اولیه موفقی را نیز بسازند.

ربات ماژولار لگویی

ربات ماژولار لگویی لقب ربات جدیدی است که پژوهشگران سوئیسی در حال طراحی و توسعه‌ی آن هستند. ربات منحصر به فردی که از توانایی‌های مختلفی برخوردار بوده و قادر به انجام کارهای گوناگون است.

اکنون مدتی است که تحقیق و پژوهش برای توسعه‌‌ی تکنولوژی‌های مربوط به ربات‌های سبکی که از خصلت‌های انعطاف‌پذیر برخوردارند در جریان بوده و پژوهشگران به پیشرفت‌های مناسبی در این زمینه دست یافته‌اند. با این حال این گونه ربات‌ها معمولا با محدودیت‌های آشنایی دست و پنجه نرم می‌کنند. محدودیت‌های مختلفی که از میان آن‌ها می‌توان به تک منظوره بودن این ربات‌ها اشاره کرد. به بیان ساده‌تر ربات‌های سبک و انعطاف‌پذیر معمولا به منظور انجام کارهای مشخصی ساخته می‌شوند و تطبیق آن‌ها برای انجام فعالیت‌های جدید کار چندان راحتی نخواهد بود. با این حال ربات ماژولار لگویی، که مراحل ساخت آن هم اکنون توسط پژوهشگران بنیاد فدرال تکنولوژی سوئیس (واقع در شهر لوزان) در حال انجام است، یک ربات چند منظوره محسوب می‌شود و قادر است به کمک تغییرات مختصری در بدنه‌ی خود از پس انجام فعالیت‌های مختلف و متفاوت بر بیاید.

نحوه کار ربات‌های ماژولار لگویی

ماژول اصلی ربات ماژولار لگویی از سه پمپ هوا تشکیل شده است که با انبساط و انقباض خود موجبات تغییر مسیر حرکت یا فعالیت این ربات را فراهم می‌آورند. دلیل اصلی نامیدن این ربات تحت عنوان ربات ماژولار لگویی این است که می‌توان واحدهای مجزای آن را مانند قطعات لگو به یکدیگر متصل یا از هم جدا کرد. تا زمانی که هر کدام از این قطعات در مکان مناسب قرار داشته باشند، از یک منبع قدرت یکسان تغذیه خواهند کرد و از سیستم کنترل مشابهی بهره خواهند گرفت.

در این میان سازندگان ربات ماژولار لگویی معتقدند که این ربات نخستین نمونه‌ از نوع خود به شمار می‌رود که به جای استفاده از فشار هوا برای انجام فعالیت‌های مختلف، از مکش به منظور انجام این کار بهره می‌گیرد. این امر موجب می‌شود که قطعات مجزای ربات ماژولار لگویی به شکل ساده‌تری بتوانند در قالب یک ماژول به ایفای نقش بپردازند. در واقع این همان شیوه‌ای است که ماهیچه‌های بدن انسان به کمک آن مشغول فعالیت هستند و به جای انبساط از انقباض بهره می‌گیرند.

ربات ماژولار لگویی یک ربات چند منظوره

طراحان ربات ماژولار لگویی این محصول را یک ربات چند منظوره می‌دانند و معتقدند که می‌توان وظایف مختلفی را به ماژول‌های این ربات واگذار کرد. به عنوان مثال با اتصال یک ابزار گیرنده به انتهای این ربات می‌توان آن را به یک بازوی مکانیکی تبدیل کرد و از ربات ماژولار لگویی برای جابجایی اجسام مختلف بهره گرفت. یا این که با افزودن ماژول‌های اضافه به بدنه‌ی این ربات طول آن را افزایش داد و نمونه بزرگ‌تری از آن را در اختیار داشت.

در واقع شما می‌توانید چندین ماژول مختلف را به دنبال یکدیگر به بدنه‌ی ربات ماژولار لگویی متصل کرده و این ربات چندکاره را به یک مار خزنده تبدیل کنید. همچنین از این امکان برخوردار خواهید بود تا با متصل کردن ابزارهای مکنده‌ی چسبانک به هر کدام از این ماژول‌ها، توانایی‌های بیشتری را در اختیار مار خزنده‌ی خود قرار دهید و کاری کنید که این ربات قادر به بالا رفتن از در و دیوار باشد.

سازندگان سوئیسی ربات ماژولار لگویی در پی افزایش قابلیت‌ها و توانایی‌های این ربات چندکاره هستند و در مجموع قصد دارند آن را به یک ابزار پرکاربرد عمومی تبدیل کنند. ابزاری که بتواند کارهای فراوانی را انجام دهد و از امکان استفاده‌ توسط تمام افراد مختلف برخوردار باشد. در همین راستا یکی از طراحان این ربات یعنی جیمی پیک به این نکته اشاره کرده است که او و همکارانش قصد دارند ربات ماژولار لگویی را به ابزاری نظیر چاقوی ارتشی سوئیسی تبدیل کنند (چاقوهای تاشویی که علاوه بر یک چاقوی معمولی ابزارهایی نظیر قوطی بازکن، ناخن‌گیر، قیچی، سوزن و … هم هستند). در واقع آن‌ها قصد دارند این ربات چند منظوره را به ابزاری تبدیل کنند که بسیاری از مردم جهان امکان در اختیار داشتن نمونه‌ای از آن را داشته باشند و بتوانند از وجود آن برای انجام کارهای مختلف روزانه‌ی خود بهره بگیرند.

البته برای رسیدن به چنین هدفی هنوز راه درازی در پیش است و توانایی‌های ربات ماژولار لگویی نیاز به پیشرفت و گسترش دوچندانی خواهد داشت. در مجموع می‌توان ادعا کرد که تمام ربات‌های سبک و انعطاف‌پذیری که از وجود سیستم ماژولار در ساختار مکانیکی خود بهره می‌برند، با مشکلات و کاستی‌های مشابهی دست و پنجه نرم می‌کنند. در واقع این ربات‌ها در مقایسه با نمونه‌های جا افتاده‌تری که از وجود موتور الکتریکی برای تامین توان خود بهره می‌برند، از قدرت و دقت کمتری در هنگام انجام وظایف خود برخوردارند. همچنین به دلیل آن که ربات‌هایی نظیر روبات ماژولار لگویی توان خود را از پمپ‌های مکش نسبتا حجیم دریافت می‌کنند، از توان حرکتی پایین‌تری نسبت به نمونه‌های الکتریکی برخوردارند.

با این حال این امیدواری وجود دارد که با بهبود ساختار ربات‌هایی نظیر روبات ماژولار لگویی، بتوان در آینده‌ای نزدیک شاهد پیشرفت ساختار و میزان کارایی آن‌ها بود. در واقع با توجه به پیشرفت روزافزون علم رباتیک شاید این امر زودتر از آن چه که بسیاری فکرش را می‌کنند رخ دهد.

مرکز آموزشی و کارآفرینی خوارزمی در مسیر یادگیری مهارت های حرفه ای، پیشرفت شغلی، کارآفرینی و توسعه کسب و کار با بهره مندی از دانش و تجربه اساتید متخصص و دارا بودن کادری مجرب در کنار فراهم آوردن محیطی پویا با امکانات روز آموزشی، با افتخار در کنار شما خواهد بود. امیدواریم بتوانیم نقش و سهمی موثر در آینده، جایگاه شغلی و اجتماعی شما مردم کشور عزیزمان ایران داشته باشیم و رسالت اجتماعی خود را به نحو احسن ایفا نماییم.