مقدمه‌ای بر رباتیک متحرک (اصول و کاربردها)

فصل اول: مقدمه
    مقدمه
1ـ1ـ تاریخچه ربات 
1ـ2ـ تعریف ربات
1ـ3ـ هوش مصنوعی 
1ـ4ـ رباتیک
1ـ4ـ1ـ الگوی هدایت سلسله مراتبی 
1ـ4ـ2ـ الگوی هدایت رفتارگرا (واکنشی) 
1ـ4ـ3ـ الگوی هدایت ترکیبی 
1ـ4ـ4ـ الگوهای نوین هدایت ربات 
1ـ5ـ معماری هدایت ربات
1ـ6ـ قوانین رباتیک 
1ـ7ـ رباتهای متحرک 
1ـ8ـ اصول طراحی رباتهای متحرک 
    پرسشها 
 
فصل دوم: حرکت رباتهای متحرک 
    مقدمه 
2ـ1ـ زیرساختهای مکانیکی ربات متحرک 
2ـ2ـ تحرک
2ـ3ـ سینماتیک حرکت رباتهای متحرک
2ـ4ـ قیود حرکتی رباتهای متحرک
2ـ5ـ انواع رباتهای متحرک
2ـ6ـ رباتهای متحرک زمینی
2ـ6ـ1ـ رباتهای متحرک چرخدار
2ـ6ـ1ـ1ـ رانش تفاضلی
2ـ6ـ1ـ2ـ رانش همگام
2ـ6ـ1ـ3ـ رانش فرمانی
2ـ6ـ1ـ4ـ فرمان اکرمن
2ـ6ـ1ـ5ـ رانش تانکی
2ـ6ـ1ـ6ـ سامانه‌های پیچیده حرکت
2ـ6ـ2ـ رباتهای گامزن
2ـ6ـ2ـ1ـ حرکت رباتهای متحرک گامزن
2ـ6ـ2ـ2ـ سینماتیک حرکت رباتهای گامزن
2ـ6ـ3ـ رباتهای خزنده
2ـ7ـ رباتهای متحرک آبی
2ـ8ـ رباتهای متحرک هوایی
2ـ9ـ رباتهای فضایی
    مسایل
    پرسشها
    تمرینات پژوهشی
مراجع  
پایان سخن

پیشگفتار
علاقه بشر برای پی بردن به ماهیت حقیقی خویش واقعیتی زنده و زاینده در نهاد آدمی است که آغازگر حرکتهایی جسورانه (و شاید در برخی موارد نابخردانه)، برای خلق حیات و کشف جنبه‌های مختلف آن به منظور تغییر، بهبود و الگوبرداری از آن، بوده است.
پیشرفتهای بشری در قرون و بخصوص دهه‌های اخیر به امیدوارسازی انسان برای تداوم این تلاشها کمک شایانی کرده است؛ بگونه‌ای که امروزه در سایه ظهور فناوریها و دستاوردهای علمی نوین تحقق آرزوی دیرینه بشر برای ساخت انسان مصنوعی دور از ذهن بنظر نمی‌رسد. خلق رباتهای متحرک، بهبود عملکرد آنها و گسترش استفاده از اینگونه رباتها در زمینه‌های مختلف از بارزترین نمونه‌های تلاش آدمی برای نیل به این آرزو می‌باشد.
رباتهای متحرک، ماشین‌های هوشمند متحرکی هستند که قابلیت انجام رفتارهای پیچیده در تعاملی پویا با محیط پیرامون خود را دارند. این رباتها قادرند از مکانی به مکان دیگر حرکت کرده و با تکیه بر حسگرهای خود محیط را شناسایی کنند و واکنشهای مناسب را نشان دهند. حوزه کاربرد وسیع، کارایی زیاد و نیازهای گوناگون و متنوع این رباتها، بهمراه جذابیت زیاد آنها موجب تمایل پژوهشگران رشته‌های گوناگون علوم مهندسی و غیرمهندسی به تحقیق در این زمینه گردیده است.
در کشور ما نیز در سالهای اخیر استقبال زیادی از این موضوع شده است و اساتید، دانشجویان و دانش‌آموزان بسیاری به پژوهش در این مورد پرداخته‌اند. برگزاری مسابقات مختلف و متعدد رباتیک در داخل و کسب مقامهای برتر مسابقات بین‌المللی رباتیک، نشانگر علاقه شدید محققین کشور به این موضوع می‌باشد. در همین راستا وجود کتابی که بتواند راهنمای انبوه علاقه‌مندان رباتهای متحرک در کشور باشد، لازم بنظر می‌رسید. بر این اساس و با توجه به پیشینة تحقیقاتی و تجربه عملی خود در این موضوع، تصمیم به تألیف کتابی در زمینه رباتهای متحرک گرفتم. مهمترین هدف این کتاب بیان اصول و مبانی علمی دانش رباتیک متحرک، از دیدگاه کاربردی و از منظر مهندسی سامانه، به شیوه‌ای ساده؛ از سطح مقدماتی تا متوسط می‌باشد. بنابراین بیان جزییات پیاده‌سازی مدنظر نبوده؛ زیرا این جزییات در حیطه مباحث تخصصی و حرفه‌ای علوم مهندسی برق، مکانیک، رایانه و در برخی موارد سایرعلوم قرار می‌گیرد. در این راستا سعی بر آن بوده که مطالب با استفاده از بهترین و جدیدترین منابع قابل دسترس و به شیوه‌ای اصولی، دقیق و شیوا بیان گردد.
بدین منظور مطالعات و بررسیهای زیادی انجام شد و مطالب مختلف جمع‌آوری گردید و با تأملی بسیار و مشقتی فراوان مرتب و پس از چندین بار پالایش بدین شکل آراسته گردید.
جلد اول این کتاب از دو فصل تشکیل گردیده است. در فصل اول، اصول و مفاهیم بنیادی دانش رباتیک متحرک و در فصل دوم، نیز شیوه‌های گوناگون حرکت رباتهای متحرک بیان گردیده است.
 
در جلد دوم نیز به معرفی زیرساختهای الکتریکی و الکترونیکی رباتهای متحرک، شیوه حس محیط و چگونگی هدایت این رباتها خواهیم پرداخت. مخاطبین اصلی کتاب دانشجویان کارشناسی رشته‌های مهندسی برق، مکانیک و کامپیوتر می‌باشند، اگر چه مطالب بگونه‌ای تدوین شده که برای دانش‌آموزان دبیرستانها و کاربران حرفه‌ای و علاقه‌مندان رباتهای متحرک نیز قابل استفاده باشد. امید است این تلاش مقبول درگاه پروردگار عزیز قرار گرفته و موجبات رضایت خوانندگان گرامی را فراهم کند. سراپا مشتاق دریافت نظرات و پیشنهادها و انتقادهای ارزشمند خوانندگان گرامی می‌باشم.
در پایان بر خود لازم می‌دانم با دلی سرشار از عشق و محبت از پدر و مادر عزیزم، همسر مهربانم و خانوادة محترم او، و خواهر و برادران گرامی‌ام سپاسگزاری کرده؛ سلامتی و سعادت این عزیزان را از درگاه باری خواستارم. همچنین، مراتب تشکر و امتنان قلبی خود را خدمت تمامی دبیران و اساتیدی که از محضر علم و اخلاق آنها در طول مدت تحصیل خود بهره برده‌ام، بخصوص اساتید عزیزی که تلاش‌ها و راهنمائیهای پر از مهر آنان موجب آشنایی این حقیر با موضوع رباتهای متحرک شد، ابراز می‌دارم. نیز، از اساتید گرامی جناب آقای دکتر مجید نیلی احمدآبادی که زحمت مطالعه و بازبینی کتاب، و آقای دکتر ادریسی، خانم مهندس ملبوبی و آقای مهندس بهشتی که ویراستاری ادبی کتاب را بر عهده داشتند؛ و همچنین از مسئول انتشارات ارکان دانش جناب آقای مهندس محمد ترابیان، خانم نسرین مختاری بخاطر طراحی جلد و خانم فاطمه چلمقانی که تایپ و صفحه‌آرایی کتاب را بر عهده داشتند سپاسگزاری کرده و توفیق روزافزون این عزیزان را از درگاه خداوند رحیم آرزومندم. 
و من‌الله‌التوفیق
 
مهدی ملبوبی
Mehdi_Malboubi@yahoo.com