کاربرد ربات در دریا
انواع ربات‌های زیرآبی

منابع و صنایع دریایی نفش و تأثیر مهمی در زندگی انسان‌ها دارند. به همین دلیل مطالعه و بررسی بسیاری از مسائل مهندسی، زیست‌شناسی، تجاری و نظامی مرتبط با دریا، همواره مورد توجه محققان بوده‌است. با توسعه و گسترش صنایع دریایی و علوم مرتبط با دریا، امروزه برای انجام بسیاری از کاربردهای کشف و استخراج منابع زیرآبی، بازرسی و جمع‌آوری اطلاعات زیست محیطی و تحقیقاتی و نیز نصب، تعمیر و نگهداری سازه‌های ساحلی و دریایی، به‌کارگیری تکنولوژیِ خاص و جدیدی برای پاسخ‌گویی به نیازهای روزافزون پیش آمده، ضروری می‌نماید. استفاده از وسائل و ابزارآلات مهندسی که قابلیت به کارگیری در اعماق آب را دارند و کاربری‌های متنوع در فضا و بستر دریا را ممکن می‌سازند، چنان در سال‌های اخیر توسعه و گسترش یافته که توانایی بشر را در بررسی، تحقیق و کار در اعماق دریا، به شدت متحول نموده‌است. در بسیاری از صنایع مختلف و گوناگون، استفاده از تجهیزاتی که بتوان آن‌ها را بدون حضور مستقیم نیروی انسانی و از راه دور هدایت و کنترل نمود، کاربردهایی فراوانی یافته‌اند و در بسیاری از موارد به جزء جدانشدنیِ کاربردهای تجاری و صنعتی بدل گشته‌اند، به گونه‌ای که انجام بسیاری از پروژه‌های مهندسی و تحقیقاتی بدون آن‌ها امکان‌پذیر نیست. این تجهیزات شامل ربات‌ها و بازوهای مکانیکی هستند که قابلیت انجام عملیات از پیش برنامه‌ریزی شده و نیز اجرای فرامین لحظه‌ای کاربر را به نحوی مناسب و دقیق، دارند. در صنایع زیردریایی بنا به دلایلی که گفته شد، استفاده از تکنولوژی رباتیک در سال‌های اخیر توسعه و گسترش فراوانی یافته و در بسیاری از شاخه‌های علوم و مهندسیِ دریا نقش مهم و اساسی پیدا نموده‌اند. بهبود و افزایش کارایی این تکنولوژی نیازمند افزایش مطالعات مهندسی بر روی تمامی انواع و اجزای سیستم‌ها و ربات‌های زیرآبی، جهت انجام عملیات پیچیده‌تر و فرامین متنوع‌تر است. به این منظور حجم عظیمی از مطالعات و تحقیقات مهندسی در سراسر جهان و در رشته‌ها و تخصص‌های متفاوت بر این موضوع متمرکز شده‌اند.
تعریف ربات زیرآبی(ROV)

یک وسیلهٔ نقلیهٔ پویش‌گرِ قابل کنترل از راه دور (ROV) زیردریایی، «ربات زیرآبی است که به اپراتور این امکان را می‌دهد که این وسیله را در اعماق آب کنترل و هدایت کند و از طریق اعمال فرامین عملیات مورد نظر را از طریق تجهیزاتِ ربات، انجام دهد»، که اختصارا «ربات زیرآبی» خوانده خواهد شد. ربات‌های زیرآبی در اندازه‌ها و ابعاد متفاوت و با گسترهٔ متنوعی از تکنولوژی‌ها و امکانات در سال‌های اخیر طراحی، ساخت، آزمایش و به‌کارگیری شده و حتی در برخی موارد به تولید صنعتی رسیده‌اند. انواع این ربات‌ها از نمونه‌های کوچک و ساده‌ای که صرفاً مجهز به دروبین فیلم برداری کوچکی هستند تا گونه‌های پیشرفته و بسیار پیچیده‌ای که در اعماق بیش از شش هزار متری دریا امکان انجام عملکردهای متنوع و متعددی را دارند، شامل می‌شوند. اجزای ربات زیرآبی که توسط کابل ارتباطی به اپراتور واقع در سطح دریا متصل است، عبارت‌اند از سیستم هدایتی جهت کنترل ربات، سیستم رانش، سیستم به آب‌انداختن، منابع تامین قدرت و کابل ارتباطی که توان لازم جهت عملکرد پروانه‌ها و نیز دستورات و سیگنال‌های کنترلی را به ربات و داده‌های تولید شده توسط حسگرها را به اپراتور در سطح دریا منتقل می‌کنند. در اغلب موارد این کابل شامل غلاف مقاومی است که آن را در برابر بارهای وارده و نیز برخوردهای احتمالی با اجسام واقع در زیر آب و پارگی و خرابی ناشی از آن، محافظت می‌کند. ربات‌های زیرآبی، می‌توانند دارای تجهیزات متفاوتی باشند که از دوربین تلویزیونی کوچک، که جهت مشاهدات ساده به کار می‌روند تا مجموعه‌های پیچیده‌ای از ابزارآلات مانند بازوهای مکانیکی ماهر متنوع و قدرت‌مند، دوربین‌های تلویزیونی و ویدئویی و دیگر ابزار و وسایل پیشرفته را در بر می‌گیرد.
یک ربات زیرآبی تحقیقاتی ([ROV: http://en.wikipedia.org/wiki/ROV]).

امروزه ربات‌های زیرآبی پیشرفته‌ای ساخته شده‌اند که بدون استفاده از کابل، امکان هدایت‌شان در اعماق دریا وجود دارد.این گونه از ربات‌های زیرآبی را «ربات خودکار زیرآبی(AUV)» می‌نامند که جهت جستجو در اعماق اقیانوس و انجام مطالعات اقیانوس‌شناسی و نیز مصارف نظامی، کاربردهای فراوانی دارند. در عین حال که اغلب تکنولوژی طراحی و ساخت ربات‌های زیرآبی با قابلیت‌ها و توانایی‌های متنوع، بسیار گران قیمت و پرهزینه‌است اما در سال‌های اخیر تلاش‌هایی نیز برای ساخت ربات‌های زیرآبی با صرف هزینهٔ پایین صورت پذیرفته‌است.

== کاربردهای ربات‌های زیرآبی ==

امروزه ربات‌های زیرآبی بخش جداناشدنی صنایع و علوم دریایی هستند. در حال حاضر این ربات‌ها بخش بسیار مهم و قابل اعتمادی از صنایع ساحلی و فراساحلی می‌باشند که توسط نهادهای تجاری، دولتی، نظامی و دانشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند.ربات‌های زیرآبی مدرن، امروزه طیف متنوعی از وظایف محوله را، از بازرسیِ محیط‌های خطرناک درون راکتور هسته‌ای گرفته تا تعمیر تأسیسات *پیچیدهٔ زیردریاییِ صنایع نفت و گاز، به انجام می‌رسانند. عموماً ربات‌های زیرآبی جهت انجام ماموریت‌های زیر به کار می‌روند: مشاهدات زیردریایی: جهت کمک و حصول اطمینان از ایمنی و سلامت غواص، مطالعات متنوع و جمع‌آوری اطلاعات مربوط به محیط زیست و شیلات، دریاشناسی و اقیانوس‌شناسی،

بازرسی سازه‌ها و سکوی دریایی و ساحلی: جهت بازرسی عینی از عملکرد وسایل و ابزارآلات و یا بازبینی اثرات خوردگی، رسوب، محل وقوع ترک‌ها، تخمین بیولوژیک رسوبات و غیره،
بازرسی از خطوط لوله: دنبال‌کردن خطوط لولهٔ زیردریایی جهت کنترل و بازبینی خطوط از نظر عدم وجود هرگونه نشتی و دیگر عیوب خطوط لوله و اطمینان از نصب صحیح آن‌ها،
نقشه‌برداری: انجام نقشه‌برداری‌های عینی و آکوستیک، که قبل از نصب سازه‌های ساحلی، سکوهای فراساحلی، خطوط لوله‌، کابل‌ها و هر گونه عملیات نصب سازه‌های دریایی، باید انجام گردند،
کمک در انجام عملیات حفاری: انجام بازرسی‌های عینی، بازبینی هم‌زمان عملیات نصب، به‌کارگیری و تعمیر و نگهداری صنایع حفاری و استخراج در بستر دریا،
کمک به انجام عملیات ساخت: کمک به هدایت و کنترل بازوهای مکانیکی و دیگر ابزارهای برشکاری، انتقال قدرت و نصب و ساخت در بستر دریا حین عملیات حفاری، ساخت و برپاکردن سازه‌های دریایی، نصب انواع وسائل و ابزارآلات اندازه‌گیری و نمونه‌برداری.
پاک‌سازی قطعات مخروبه: کمک به انجام ماموریت‌های ایمن‌سازی و پاک‌سازی فضا و بستر دریا در پیرامون اسکله‌ها، سکوها و تأسیسات ساحلی و فراساحلی که می‌توانند بستر دریا را به انبار بزرگی از مواد و مصالح مخروبه و مستعمل تبدیل کنند و ایمنی محیط کار و سلامت محیط زیست را به خطر بیاندازند،
تجهیزات زیردریایی: مشارکت در روند ساخت، کارکرد، بازرسی و تعمیر تجهیزات زیردریایی به خصوص در اعماق زیاد، نگهداری از سکوهای بارگذاری شده، برج‌های روشنایی و لنگرها،
کشف و نجات اجساد و اجسام زیر دریا: جستجو، شناسایی و انجام عملیاتی نظیر نجات اضطراری وسائل زیرآبی غرق شده، بالاآوردن تجهیزات گم شده در بستر دریا و نیز کشف اجساد و اجسام به جای مانده از سوانح هوایی یا دریایی،
جایگزینی غواصان: مشارکت در بسیاری از ماموریت‌هایی که انجام آن به سبب وجود خطر بسیاز زیاد و یا حجم و گسترهٔ وسیع، برای غواصان مشکل یا غیرممکن باشد.

موارد بالا فقط کاربردهای دریایی رایج را شامل می‌گردند در حالی که عملکرد این ربات‌ها به موارد بالا محدود نبوده و کاربردهای فراوان و متنوع دیگری را نیز شامل می‌گردند که در ادامه مورد بحث قرار خواهند گرفت.
کاربردهای تجاری و فراساحلی

از آن‌جا که درصد بالایی از منابع نفت و گاز جهان در دریاواقع هستند، استفاده از ربات‌های زیرآبی در این زمینه کاربردهای فراوانی دارند، چنان که می‌توان گفت مهم‌ترین و وسیع‌ترین کاربرد ربات‌های زیرآبی در سراسر جهان، در صنایع نفت و گاز جهت انجام عملیات اکتشاف و استخراج نفت و گاز است. از اواسط دهه هفتاد تکنولوژی ربات‌های زیرآبی کمک‌های وسیعی به عملیات جستجوی منابع انرژی زیرزمینی در دریا نموده‌اند. در حال حاضر چنین ماموریت‌هایی توسط ربات‌های زیرآبی با قدرت و اطمینان‌پذیری بالا در اعماق بیش از ۲۵۰۰ متری انجام می‌شوند. امروزه عملیات حفاری جهت استخراج نفت و گاز در آب‌های کم‌عمق گرفته تا اعماق بسیار زیاد دریا - ۱۵۰۰ متری - صورت می‌پذیرند که ربات‌های زیرآبی امکان پشتیبانی از کلیهٔ اجزای حفاری را داشته و در تمامی مراحل نصب و ساخت، بازرسی و نگهداری و نیز تعمیر و دیگر فعالیت‌های مربوطه به کار می‌روند. بیش از شصت درصد ربات‌های زیرآبی جهان در صنعت نفت و گاز فعالیت می‌کنند و اغلب در عملیات حفاری مشارکت می‌کنند. سیستم‌های به کار گرفته شده در این پروژه‌ها قابلیت کار در عمق ۳۰ متری تا ۳۰۰۰ متری را دارند. لذا امکان استفاده از تمامی انواع ربات‌های زیرآبی موجود، در این صنعت وجود دارد. علاوه بر صنایع نفت و گاز، ربات‌های زیرآبی در نصب و نگهداری سکوها، سیستم‌های زیردریایی، نصب، حمل و نگهداری و به کاربری خطوط جریانی، سیم‌ها و کابل‌های‌های خطوط مخابراتی نیز نقش مهمی دارند. ربات‌های مشاهده‌گر نوعا در آب‌های کم عمق یا بسترهای پوشیده از درخت و گیاه کاربرد دارند. ربات‌های سنگین و قدرت‌مند اغلب در آب‌های عمیق‌تر، مناطقی با جریان‌های زیرآبی قوی و زیاد به خصوص هنگامی‌که استفاده از تکنولوژی و ابزارهای نوین و پیشرفته، بازوهای مکانیکی ماهر و انتقال سیال یا حمل و نگهداری بار مد نظر باشد، به‌کار می‌روند. مشارکت در عملیات حفاری، نصب و ساخت تجهیزات صنعتی در اعماق دریا نیاز به اپراتور ماهر و دانش مهندسی پیشرفته در طراحی و ساخت ربات و نیز هدایت و ناوبری‌ِ ربات دارد.
کاربردهای نظامی

کاربرد نظامی ربات‌های زیرآبی در آغاز به انجام عملیات جستجو و بازیابی وسایل و تسلیحات غرق شده، محدود می‌گشت. به مرور با افزایش سرمایه‌گذاری بر روی این تکنولوژی در صنعت نظامی، قابلیت‌های ربات‌های زیرآبی در این زمینه نیز افزایش جالب توجهی یافت. یکی از مهم‌ترین موارد کاربرد ربات‌های زیرآبی استفاده از آن‌ها در چیدمان و نیز خنثی‌سازی مین‌های جنگی است، که اغلب انجام آن با استفاده از شناورهای سطحی و یا غواصان سخت، مشکل و خطرناک است. استفاده از ربات‌های زیرآبی می‌تواند نقش مهمی در طراحی استراتژی‌های جنگی و تدافعی و تامین امنیت مرزهای ساحلی در زمان صلح و نیز کشف و خنثی‌سازی محدودهٔ آب‌های سرزمینی، از مین‌ها و هم‌چنین تسلیحات و ادوات مستعمل به جای مانده از دوران جنگ، داشته باشد. با توجه به گسترش ربات‌های زیرآبیِ خودکار، به نظر می‌رسد استفاده از این تکنولوژی در صنایع نظامی بسیار وسیع و مطلوب باشد. چرا که در کاربردهای نظامی اغلب مطلوب است ربات در گسترهٔ وسیع حرکت کند و از موانع متعدد گذر کند و لذا مطلوب است که ربات بدون کابل بوده و مجهز به تکنولوژی‌های پیشرفتهٔ کنترل و هدایت از راه دور باشند و ضمنا بتوانند به صورت خودکار مسیر مطلوب را یافته و نیازی به منبع انرژی خارج از ربات نباشد.
کاربردهای علمی و تحقیقاتی

ضعف تکنولوژی، محققان و دانشمندان را از تحقیق در اعماق دریاها و اقیانوس‌ها برای سال‌ها و تا اوایل سال ۱۸۷۰ محروم نگاه داشته بود. امروزه روش‌های متعددی برای تحقیق در زیر و بستر دریا فراهم آمده‌است که از سبدهای قابل یدک‌کشی توسط کشتی تا زیردریایی‌های نفربر، از آن جمله‌اند. اما ورود تکنولوژی ساخت و تولید ربات‌های زیرآبی مجهز به دوربین‌ها و بازوهای مکانیکی ماهر و قدرت‌مند به این عرصه، امکانات قابل توجهی در اختیار محققان در زمینه‌های زیست‌شناسی و اقیانوس‌شناسی قرار داد. توانایی چنین ربات‌هایی در تهیه فیلم و عکس‌های با کیفیت بسیار بالا از مکان‌ها و محل‌هایی در اعماق دریا که پیش از این دست یافتن به آن غیر ممکن بوده‌است، کمک منحصر به فردی به محققان این عرصه نموده‌است. نمونه‌های فراوانی از این گونه ربات‌های زیرآبی جهت انجام امور پژوهشی و تحقیقاتی در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی و پژوهشی دنیا طراحی و ساخته شده‌اند که در فعالیت‌هایی نظیر:

پیمایش میدانی و مشاهدات عینی اعماق و بستر دریا جهت مطالعات زیست‌شناسی و بوم شناسی،
نمونه‌برداری از اعماق و بستر دریا،

نقشه‌برداری و تهیه عکس و فیلم از بستر دریا،

مطالعه و بررسی انواع ماهیان و آبزیان،

مطالعه و بررسی وضعیت زیست محیطی جانوران و گیاهان دریایی،

مشاهدهٔ رفتار آتشفشان‌های زیردریایی

مشارکت می‌کنند.
موارد دیگری از کاربردهای ربات‌های زیرآبی

کاربردهای فراوان دیگری نیز برای ربات‌های زیرآبی در غیر از محیط دریا و اقیانوس وجود دارد که در این بخش به برخی از رایج‌ترین آن‌ها اشاره خواهد شد. چنان‌که گفته شد در بسیاری موارد ربات‌های زیرآبی برای دستیابی به اعماقی که ورود به آن توسط غواص خطرناک و در برخی موارد غیرممکن است، استفاده می‌شوند. این ربات‌ها در محل‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که باید به صورت مرتب مورد بازدید قرار گیرند و این امر برای غواصان سخت، خسته‌کننده و خطرناک است. مناطقی که در معرض تابش اشعه‌های رادیواکتیو قرار دارند یا اماکنی که امکان دید در آن‌ها به طور کلی برای غواص وجود ندارد، تونل‌های خطرناک و طولانیِ آبی در اطراف سدهای برزگ و عظیم، قرارگرفتن در جریان رودخانه‌های متلاطم و خروشان از جمله کاربردهای ربات‌های زیرآبی در خشکی است. از دیگر موارد کاربری ربات‌های زیرآبی در خشکی عبارت‌اند از:

بازرسی از پایه‌های پل‌ها،
بازدید از بدنه و دریچه‌های سد‌ها،
بازدید از مخازن ذخیرهٔ آب و دیگر مواد صنعتی جهت بازرسی، نمونه برداری و پاکسازی،
تهیه فیلم و عکس و نیز نمونه‌بردای و انتقال اشیاء و اجسام قدیمی غرق شده،
بازدید و بررسی بستر رودخانه‌ها،
تهیه فیلم و اسناد ویدئویی،
بازرسی از درون خطوط لوله‌های با قطر زیاد،
بازرسی از راکتور هسته‌ای.

باید به این نکته نیز توجه داشت که در بسیار موارد ربات‌های زیرآبی به طور کامل جانشین غواص نمی‌شوند بلکه به عنوان نیروی پشتیبان و جهت تسهیل انجام عملیات‌ها و یا جهت تهیهٔ فیلم و عکس، استفاده از بازوهای مکانیکی، تامین نور و روشنایی محل و نیز اطمینان از ایمنی و سلامت محیط کاری غواص، به کار می‌روند.
دسته بندی انواع ربات‌های زیرآبی

«ربات‌های زیرآبی» توسط مشخصه‌هایی نظیر اندازه، عمق قابل دستیابی، توان مصرفی و دیگر مشخصات الکتریکی و یا الکتروهیدرولیکی، شناسایی و دسته‌بندی می‌گردند. در ادامه به ویژگی‌های برخی از این گونه‌ها اشاره می‌گردد:
ربات‌های زیرآبی کوچک

این گروه شامل ربات‌های زیرآبی با هزینهٔ پایین و اغلب تماما الکتریکی است که در اعماق حدود ۳۰۰ متری می‌توانند فعالیت کنند. این ربات‌ها جهت اعمالی مانند بازرسی و مشاهدات زیرآبی به کار می‌روند. در ضمن با تلاش‌های جدید در توسعه و پیشرفت ربات‌های کوچک بهبودهای قابل ملاحظه‌ای در طراحی سیستم‌های الکتریکی و تولید و انتقال قدرت آن‌ها صورت پذیرفته‌است که باعث شده از لحاظ عملکرد، قابلیت‌های کاربردی و دست‌یابی به اعماق بیشتر در سطح مطلوب‌تری نسبت به نمونه‌های پیشین باشند. هزینهٔ تمام شدهٔ این ربات‌ها در حدود ۱۰ هزار تا ۱۰۰ هزار دلار است. امروزه ربات‌های کم هزینه به شکل وسیعی در کاربردهای علمی و پژوهشی، بازسازی صنایع آبی، جستجو و امداد و نجات، بازرسی از سدها، آب‌راه‌ها، بنادر و کشتی‌ها، بازرسی از راکتور هسته‌ای و مشاهده و بازرسی از سازه‌های ساحلی به کار می‌روند. تا سال ۲۰۰۰، ۳۵ گونهٔ مختلف از این گونه ربات‌های زیرآبی طراحی و ساخته شده‌اند. در حال حاضر ۲۷ تولید کننده مختلف ۵۰۰ گونهٔ متفاوت از این نوع ربات‌ها را تولید می‌کنند. امروزه حدود ۲۲ درصد ربات‌های موجود را این دسته تشکیل می‌دهد.
ربات‌های زیرآبی الکتریکی با قابلیت بالا

این گروه جدید از ربات‌های زیرآبی کوچک و الکتریکی که در کمتر از ۵ سال پیش متولد شده‌اند، دارای هزینهٔ به نسبت بالایی – نزدیک ۵۰۰۰۰ دلار- می‌باشند. این ربات‌ها از تکنولوژی جدید موتورهای الکتریکی، سیستم کنترلیِ قابل کاربری و هدایت توسط کاربر و سیستم انتقال داده‌های مجهز به فیبر نوری استفاده می‌کنند. ربات‌های زیرآبی الکتریکی می‌توانند درعمق ۲۰۰۰ متری دریا کار کنند. توانایی انجام کارهای سنگین هنوز برای ربات‌های الکتریکی ممکن نیست چرا که چین امری نیازمند سیستم راه‌بری و بازوهای مکانیکی و الکتروهیدرولیکی پیشرفته‌است. اما با این حال این گروه از ربات‌های زیرآبی بسیاری از فعالیت‌های دریایی و زیرآبی را با هزینه‌ای پایین انجام می‌دهند. از این دسته ربات‌های زیرآبی‌ها به دلیل عملکرد مطلوب‌شان، به شکل وسیعی در حوزه‌های نظامی و دانشگاهی استفاده می‌گردند. این ربات‌ها در مقایسه با انواعی که در صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند از چندان پیچیدگی قابل ملاحظه‌ای برخوردار نیستند. در ادامه به نمونه‌هایی از ربات‌های زیرآبی با قابلیت‌ها و توانایی‌های بسیار بالاتر و پیچیده‌تر اشاره خواهد شد.
ربات‌های ژرف‌پیما با قابلیت دستیابی به اعماق فوق العاده زیاد

این دسته از ربات‌ها امکان رسیدن به اعماق فراتر از ۴۰۰۰ متر را دارند. این ربات‌ها جهت کوچک نگاه داشتن ابعاد (قطر) کابل ارتباطی اغلب از انرژی کمتری استفاده می‌کنند و بیش‌تر در عملیات امداد و نجات و نیز تحقیق و جستجو در اعماق اقیانوس‌ها به کار می‌روند. در این‌گونه ماموریت‌ها، ربات به توان زیادی جهت مشاهده و بازرسی و حرکت در امتداد مسیر معینی نیاز ندارد. به کمک این‌گونه ربات‌های زیرآبی محققان این امکان را یافته‌اند تا برای مدت زیاد و دفعات مکرر امکان مشاهدهٔ اعماق و بستر اقیانوس‌ها را داشته باشند. در کاربردهای نظامی هم این ربات‌ها جهت بازدید از بستر دریا و نیز کشف و نجات اجسام و اجساد مغروق در بستر اقیانوس‌ها به کار می‌روند.
ربات‌های زیر آبی با ابعاد بزرگ و با قابلیت انجام کارهای سنگین

این دسته از ربات‌های زیرآبی شامل ربات‌هایی با ویژگی‌های منحصر به فردی نظیر قابلیت انجام کارهای سنگین در اعماق حدود ۲۵۰۰ متری و با توانی بالا - بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ اسب بخار- و قابلیت حمل ۵۰۰۰ کیلوگرم بار هستند که آن‌ها را از دیگرِ گونه‌های ربات‌های زیرآبی متمایز می‌کند. با توجه به نیاز روز افزون صنایع ساحلی و فراساحلی به نصب وسایل و تجهیزاتی با وزن و ابعاد بالا در اعماق دریا این گونه از ربات‌های زیرآبی بزرگ قدرت‌مند و با قابلیت حمل و انتقال بارهای سنگین به وفور در این صنایع به کار می‌روند. نسل جدیدی از این گروه ربات‌های زیرآبی برای استفاده در صنایع نفت و گاز که قابلیت کار در اعماقِ حدود ۳۰۰۰ متری را دارند، ساخته شده‌اند که در عین دارا بودن ابعاد به نسبت کوچک به تکنولوژی‌های بسیار پیشرفته‌ای مجهزند. جهت بالا بردن امکان کنترل‌پذیری و کاهش اثرات اغتشاش کابل، دارای کابل‌های ارتباطی با ابعادی حداقل می‌باشند. آن‌چه این دسته از ربات‌های زیرآبی را با انواع ژرف‌پیما متمایز می‌کند این است که در نوع ژرف‌پیما، ربات جهت کاهش ابعاد کابل وکاهش مصرف انرژی فقط امکان استفاده از توان کمی را دارد اما گونه‌های جدید ربات‌های زیرآبی از توان بالاتری جهت انجام کارهای سنگین در اعماق بسیار زیاد استفاده می‌کنند. انجام عملیات جستجو و ردیابی در اعماق بیش از ۱۲۰۰۰ متر و انجام عملیات حمل و نصب قطعات در عمق ۶۰۰۰ متر طبیعتا به تکنولوژی نوین و پیشرفته‌ای نیاز دارد که هم چنان مد نظر طراحان و مهندسان تکنولوژی دریایی است و برخی توفیق‌ها در آن اخیرا به دست آمده‌است و تا کنون فقط نمونه‌های انگشت شماری از این گونه ربات‌ها در دنیا ساخته شده‌اند.
ربات‌های زیر آبی خودکار و بدون نیاز به کابل

در اغلب ربات‌های زیرآبی از کابل برای انتقال توان به راه‌اندازها و نیز انتقال فرامین استفاده می‌شود و نیز داده‌های حسگرها و دوربین‌ها نیز از طریق کابل به کاربر انتقال داده می‌شوند. اما کابل از طرفی باعث افت انرژی شده و برای عمق‌های زیاد و محدوده‌های عملکرد وسیع، میزان توان مصرفی را افزایش می‌دهد. از سوی دیگر برای انتقال توان بالا، افزایش قطر کابل سبب افزایش نیروهای هیدرودینامیکی وارده و افزایش اغتشاش وارده به سیستم می‌شود. لذا در بسیاری از کاربردها استفاده از ربات‌های زیرآبی دارای کابل، مشکلات و محدودیت‌های فراوانی دارد. تکنولوژی ساخت این‌گونه از ربات‌های زیرآبی که کار برروی آن‌ها از اوایل دهه هشتاد آغاز شده‌است، هنوز دوران آغازین خود را می‌گذراند. این ربات‌ها مجهز به سیستم کنترل و هدایت مرکزی، سیستم ارتباطی پیشرفته و سیستم تولید توان هیدرولیکی به منظور تولید انرژی لازم جهت پروانه‌ها و دیگر ابزارها و بازوهای مکانیکی است. تاکنون در مجموع بیش از هفتاد گونهٔ مختلف از ربات‌های خودکار توسط دوازده کشور ساخته شده‌است. علاوه بر انواع ذکر شده برخی دیگر از ربات‌های زیرآبی متناسب با نوع کاربری طراحی و ساخته شده‌اند که به عنوان مثال می‌توان ربات‌هایی که توسط کشتی یا قایق پشتیبان به صورت یدک‌کش به‌کار می‌روند را نام برد که در بازرسی از خطوط لوله، نقشه‌برداری و مشاهدات علمی‌کاربردهای وسیعی دارند.
مبانی طراحی ربات‌های زیرآبی

امروزه به کمک روش‌های پیشرفته طراحی کامپیوتر، طراحی ربات‌های زیرآبی نیز پیشرفته‌تر و دقیق‌تر شده‌است. بدیهی است اکنون که طراحی و ساخت ربات‌های پیچیده و چند منظوره و دارای توان دستیابی به اعماق بسیار زیاد دریا و اقیانوس مورد نظر است، دستیابی به سطوح بالایی از دانش طراحی نیز لازم و ضروری خواهد بود. این ربات‌ها باید داری انعطاف‌پذیری مطلوبی باشند، چنان که قابلیت انجام فعالیت‌ها و ماموریت‌های متنوعی برای آن‌ها مهیا باشد. به منظور تامین اهداف مطلوب در طراحی ربات‌های زیرآبی باید دو نکته را مد نظر داشت: نوع عملکرد مورد نظر و مقدار عمقی که ربات در آن باید به کار بپردازد. علی رغم موارد بالا طراحی ربات زیرآبی باید به صورت مجموعه‌ای واحد و با در نظر گرفتن تمامی ملاحظات طراحی لازم و مرتبط صورت پذیرد که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:

هزینهٔ تمام شده
اندازه و ابعاد مطلوب با توجه به نیازمندی‌ها و قابلیت‌های مورد نظر
تکنولوژی موجود و در دسترس
توان و قدرت مورد نیاز
ابعاد
وزن
فضای مورد نیاز در عرشه کشتی
حداکثر عمق
نوع شرایط دریایی که ربات در آن امکان کار دارد
حداکثر بار مفید قابل حمل
کاربرد
چندمنظوره بودن
ایمنی
اطمینان‌پذیری
ثبت مسیر حرکت (در صورت لزوم)
قابلیت تعمیر و نگهداری
اجزا و سیستم‌های واسط جهت هدایت و راهبری و قابلیت‌های دردسترس این سیستم

چنان که ذکر شد ربات‌های زیر آبی اجزا مختلف و متعددی دارند که عموماً شامل موارد کلی و اساسی زیر است:

بدنهٔ ربات
سیستم رانش و حسگرها
واسط(های) کنترلی و نمایشی
سیستم توزیع قدرت
کابل‌های هدایتی و ارتباطی
سیستم هدایت و کنترل

در نهایت طراح با در نظرگرفتن عوامل موثر در طراحی باید مدل بهینه‌ای برای طراحی ربات پیشنهاد کند. ربات‌هایی زیرآبی در نهایت به واسط‌هایی متصل هستند که منظور و هدف کاربر را محقق می‌سارند. بازوهای مکانیکی ماهر که قادر به انجام کار فیزیکی هستند، دوربین‌های تلویزیونی، نورافکن‌ها و دیگر لوازم ره‌گیری که امکان کارکرد، هدایت، مسیریابی، کنترل و ناوبری ربات را فراهم می‌سارند، از این جمله‌اند.

نویسنده : محمّدامین خرّم

رباتهای امروزی که شامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی هستند در ابتدا به صورت بازوهای مکانیکی برای جابجایی قطعات و یا کارهای ساده و تکراری که موجب خستگی و عدم تمرکز کارگر و افت بازده می شوند بوجود آمدند.
این گونه رباتها جابجاگر (manipulator) نام دارند . جابجاگرها معمولا در نقطه ثابت و در فضای کاملا کنترل شده در کارخانه نصب می شوند و به غیر از وظیفه ای که به خاطر آن طراحی شده اند قادر به انجام کار دیگری نیستند . این وظیفه می تواند در حد بسته بندی تولیدات , کنترل کیفیت و جدا کردن تولیدات بی کیفیت , و یا کارهای پیچیده تری همچون جوشکاری و رنگزنی با دقت بالا باشد .

نوع دیگر رباتها که امروزه مورد توجه بیشتری است رباتهای متحرک هستند که مانند رباتهای جابجا کننده در محیط ثابت و شرایط کنترل شده کار نمی کنند . بلکه همانند موجودات زنده در دنیای واقعی و با شرایط واقعی زندگی میکنند و سیر اتفاقاتی که ربات باید با انها روبرو شود از قبل مشخص نیست . در این نوع ربات هاست که تکنیک های هوش مصنوعی باید در کنترلر ربات (مغز ربات) به کار گرفته شود .

رباتهای متحرک به دسته های زیر تقسیم بندی میشوند :

1 : رباتهای چرخ دار

با انواع چرخ عادی

و یا شنی تانک

و با پیکربندی های مختلف یک, دو یا چند قسمتی
انواع ربات ها

2 : رباتهای پادار مثل سگ اسباب بازی AIBO ساخت سونی یا ربات ASIMO ساخت شرکت هوندا
انواع ربات ها

3 : رباتهای پرنده
انواع ربات ها

4 : رباتهای چند گانه ( هایبرید ) که ترکیبی از رباتهای بالا یا ترکیب با جابجاگرها هستند .
انواع ربات ها

و . ..

انواع ربات ها

تاريخ : شنبه هجدهم دی 1389


ربات های جنگجو : مقاومت در برابر ضربات سنگین، حرات بالا و ضربه های دیگر در رباتهای جنگجو بسیار مهم و حیاتی است. از این رباتها بیشتر در مسابقات استفاده می شود. کنترل این گونه رباتها بسیار ساده بوده و توسط اهرم فرمان صورت می گیرد. در مسابقات رباتهای جنگجو، دو یا چندین ربات در یک محیط بسته قرار میگیرند و هر کدام با تجهیزات مکانیکی خود مثل اره و چکش و ... مشغول تخریب دیگر رباتها می شوند. رباتی را که در نهایت بتواند تمام رباتهای دیگر را از بین ببرد به عنوان بهترین ربات شناخته میشود. مسابقات این رباتها بسیار جذاب بوده و نظر تماشاگران زیادی را به خود جلب می کند . در مسابقات روباتهای جنگجو، اندازه و وزن رباتها در رتبه بندی اینکه هر ربات در کدام کلاس مسابقات میتواند شرکت کند تعیین کننده است. رباتهای توپی شکل : این رباتها شبیه به یک توپ می باشند و سیستم حرکتی و سیستم الکترونیکی آنها در داخل بدنه توپی شکل آنها قرار دارد. برای درک بهتر ساختار این روبات، توپ گردی را تصور نمایید که بنا به خواست شما میتواند در هر جهت بغلطد و در راستای مورد نیاز شما حرکت نماید. این گونه رباتها بیشتر کاربرد تحقیقاتی دارند. پیچیده ترین قسمت این ربات بخش مکانیکی آن میباشد که بایستی توانایی به حرکت انداختن این کره را به هر جهت داشته باشد. سرعت کم و عدم توانایی به حرکتی بر روی سطح شیب دار را میتوان از معایب این گونه ربات ها نام برد. این ایده مرکز بعضی از مطالعات فضایی بوده و محققان بسیاری نیز بر روی آن تحقیق کرده اند اما اطلاعات مربوط به آن کمتر منتشر شده است. میکرو روباتها : این رباتها دارای ابعاد بسیار کوچکی هستند و دارای کاربردهای مختلفی می باشند . طراحی وساخت این رباتها بسیار مشکل می باشد، معمولا این رباتها به صورت چرخ دار بوده و برای حرکت از الکتروموتور های بسیار کوچک که معمولا شبیه موتور ساعت های مچی کوچک میباشد استفاده می کنند. در حال حاضر این رباتها بیشتر کاربرد تحقیقاتی و بعضا پزشکی دارند و کارهای تحقیقاتی برای گسترش کاربرد آنها ادامه دارد. ربات ماژولار : این ربات ها قابلیت تغییر شکل به اشکال مختلف را دارند. این قابلیت باعث شده است که طراحی و ساخت آن بسیار مشکل شود، هر چه قدر قابلیت تغییر شکل بالا رود کنترل ربات پیچیده تر می شود ولی ذکر این نکته ضروری است که توانایی های این گونه ربات ها برای انجام امور محوله بسیار زیاد می باشد. اجزای این ربات ها که بسیار شبیه هم هستند میتوانند به آرایشهای خاصی به یکدیگر متصل شوند و اشکال پیچیده و متنوعی را به وجود آورند. در حقیقت تصور کنید که تعدادی آجر دارید که به کمک آنها می توانید هر ساختمانی را بسازید. در برخی از این رباتها بخش ها میتوانند بدون دخالت فیزیکی انسان از هم جدا شده و یا به هم متصل شوند و یا تغییر آرایش دهند. عموما در هر بخش اجزایی مانند اجزای مکانیکی، کنترلی و نرم افزاری که به یک ربات هویت می بخشد وجود دارد. ماژولار ها ممکن است در اندازه های بسیار کوچک و یا بسیار بزرگ ساخته شوند. برخی از فرمهایی که روباتهای ماژولار به خود میگیرند عبارت اند از : 1. روبات بر روی چهار پا راه میرود 2. ربات مانند کرم ابریشم و یا مار می خزد. 3. ربات به شکل یک بسته در آمده و با حرکتی شبیه به تسمه تانک بر روی زمین حرکت می کند. 4. روبات هایی به شکل رباتهای تسمه ای به وجود می آیند که در دو سمت آن تسمه هایی که از جنس ماژول ها هستند وجود دارد و مانند تانک حرکت میکنند . 5. ربات به شکل یک رشته در می آید و با دوران حول خود بر روی زمین حرکت می نماید. در پاره ای از موارد ربات به شکل یک ربات شش پا ایفای نقش می کند. رباتهای اجتماعی : وقتی به موجوداتی که مانند مورچه، زنبور، گرگ، شیر، پرندگان مهاجر و سایر مخلوقات که از زندگی گروهی بهره می برند مینگریم متوجه می شویم که هزاران الگوریتم رفتاری وجود دارد. برخی از این الگوریتم ها جهت انجام عملیات مکانیکی صورت می پذیرد. در علم رباتیک نیز بسیاری از فعالیت ها فقط در قالب گروه رباتهای متشابه و یا نامتشابه تحقق می یابند . وجه مشترک تمام ربات هی گروهی نقش برجسته آنها در ارتباط و تبادل اطلاعات میباشد، همچنین نقش عملیاتی این رباتها بسیار متنوع است. از جمله : 1. تجمع ربات ها حول ربات فرمانده 2. متفرق شدن ربات ها از اطراف یک ربات 3. عبور یک ربات از میان ربات ها 4. جدا شدن ربات ها در چند دسته 5. چرخیدن رباتها حول یک ربات 6. حرکت همه رباتها به سمتی که ربات فرمانده جهت میگیرد. 7. دنبال کردن یک ربات توسط دیگر ربات ها 8. حرکت رباتها در گوشه یک دیوار 9. کشف یک محیط ناشناخته وسیع توسط رباتها و تهیه نقشه از آن 10. رفتن رباتها به جایگاه ویژه جهت انجام عمل شارژ 11. خروج رباتها از یک ماز بزرگ ربات سگ : طراحی این ربات ها الهام گرفته از سگ می باشد. علاوه بر عیده طراحی، این رباتها شباهت زیادی هم به سگ دارند، مانند عکس العمل نسبت به نوازش و... این رباتها بیشتر جنبه سرگرمی دارند که به طور مثال میتوان به مسابقات فوتبال بین رباتهای سک سونی که بیشترین کار تحقیقاتی را در ساخت این نوع ربات ها داشته است اشاره کرد. مسابقات این رباتها اینگونه میباشد که شرکت کنندگان در مسابقات، با خریداری و Program کردن رباتهای تیم خود با حریف مسابقه می دهند، تیمی در این مسابقات برنده می شوند که برنامه قوی تری برای ربات های خود نوشته باشد. رباتهای سک توانایی های جالب دیگری نیز دارند، مانند : 1. مدلهای جدید میتوانند به طو اتوماتیک خود را شارژ کنند 2. علاوه بر عکس العمل نسبت به نوازش، نسبت به دستورات از راه دور صاحب خود که با حرکات دست صادر می شود نیز حساسیت دارند . 3. ایجاد حرکات موزون متناسب با موسیقی پخش شده. 4. قابلیت برنامه ریزی سطح بالا برای فعالیت های دیگر رباتهای پرنده : کلیه رباتهایی که به هر نحو توانایی بلند شدن از زمین یا به عبارت دیگر قابلیت پرواز را داشته باشند، در این رده قرار می گیرند. با توجه به اینکه در حال حاضر روشهای محدودی برای پرواز وجود دارد، اکثر این رباتها هم اکنون ساختار های شبیه هوا پیما و هلسکوپتر دارند. البته ربات هایی را هم که با سیستم بالون پرواز می کنند در این طبقه بندی قرار می دهند.مشخص است که کلیه محاسبات مربوط به مثلا طراحی یک هواپیمای واقعی باید برای این نوع رباتها در نظ گرفته شود. در مورد هدایت این نوع روباتها در آسمان نیز می توان از رادیو کنترل یا ابزار های مشابه استفاده نمود . در بعضی از مواقع بعضی از این رباتها برای انجام عملیات پروازی خاصی برنامه ریزی شده و به طور کاملا اتوماتیک ماموریت مورد نظر را انجام می دهند . برای اهدافی مانند عکس برداری هوایی، تهیه نقشه های زمین شناسی و حمل قطعات و ابزار آلات از این نوع ربات ها استفاده می شود . جدیدا نیز فعالیت گروههای تحقیقاتی در زمینه شبیه سازی پرواز پرندگان و پیاده سازی آن در رباتها برای بلند شدن از زمین و گشت زنی در آسمان کاملا نتیجه بخش بوده است.