بشر امروزی بخش عظیمی از پیشرفت‌های خود در حوزه تکنولوژی، صنعت و زمینه‌های خدماتی را مدیون طراحی و پیاده سازی ربات‌های مبتنی بر هوش مصنوعی است که می‌تواند در انجام بسیاری از کارهای طاقت فرسا و سخت به انسان‌ها کمک کنند. ربات‌ها ماشین‌هایی هستند که از قطعات الکترونیکی، مکانیکی و یک بخش نرم افزاری ساخته شده‌اند و توسط علم هوش مصنوعی هوشمندسازی شده‌اند. بخش پردازش مرکزی، بازوهای رباتیکی، قطعات الکترونیکی و مکانیکی مختلف جزء مهم‌ترین بخش‌های تشکی دهنده یک ربات می‌باشد. به غیر از موارد ذکر شده یکی دیگر از مهم‌ترین تجهیزات موجود در ربات سنسورها می‌باشند. در تعریف کوتاه سنسورها باید گفت که سنسورها دستگاه‌های الکترونیکی هستند که می‌توان به کمک آنها حواس پنج‌گانه انسانی را به نوعی در ربات‌ها پیاده کرد. در این مقاله قصد داریم سنسورها  و روش کار آنها را بیشتر بررسی کنیم و با انواع سنسورها در ربات‌ها آشنا شویم. در ادامه با آرتیجنسهمراه باشید.

سنسور چیست و چگونه کار می‌کند؟

شاید شما هم با دیدن ربات‌های پیشرفته کنونی برایتان سؤال پیش آمده باشد که این ماشین‌های هوشمند چگونه می‌توانند با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کرده و یا اینکه ویژگی‌هایی مثل بینایی و شنوایی داشته باشند، ویژگی‌هایی که انتظار می‌رود در انسان وجود داشته باشد نه در ربات‌. پاسخ تمام این سؤالات قطعات الکترونیکی هستند به نام سنسورها. سنسورها قطعات الکترونیکی هستند که توانایی تشخیص و اندازه گیری ویژگی‌های محیطی مثل دما، نور، صدا و حرکت اجسام را دارند. این قطعات الکترونیکی می‌توانند اطلاعات مربوط به محیط اطراف خود را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کنند تا توسط یک میکروکنترولر و یا رایانه مورد پردازش قرار گیرد. سنسورها از سه قسمت اصلی با نام‌های بخش حسگر، بخش پردازش و بخش ارتباطات تشکیل می‌شوند. بخش حسگر یکی از اصلی‌ترین و اولین بخش‌ها در سنسورها می‌باشند که  به صورت مستقیم با محیط در تماس و ارتباط است تا بتواند اطلاعات مربوط به محیط را دریافت کند. این بخش در سنسور دما می‌تواند یک ترموکوپل باشد که می‌تواند تغییراتی دمایی محیط را اندازه گیری کند. بخش دوم در هر سنسوری بخش پردازش آن است. این بخش، همان طور که از نام آن هم مشخص است اطلاعات دریافت شده از بخش حسگر را پردازش کرده و آنها را به اطلاعات مناسب و قابل فهم برای سیستم‌های کنترلی و یا سیستم‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند. پس از پردازش اطلاعات توسط بخش پردازش، اطلاعات توسط بخش ارتباطات سنسور به دیگر سیستم‌ها برای پردازش بیشتر و یا انجام عمل خاص ارسال می‌شود. 

آشنایی با انواع سنسورها:

حالا که سنسورها را شناختیم و روش کار آنها را بررسی کردیم نوبت به آن می‌رسد که با انواع سنسورها در ربات ها آشنا شویم. در زیر به تعدادی از انواع سنسورها اشاره کرده و توضیحاتی در مورد آنها ارائه می‌دهیم:

سنسورهای نوری: 

یکی از معروف‌ترین سنسورها، سنسورهای نوری می‌باشند که معمولاً اولین مواجه ما با آنها سال‌ها پیش بر روی گوشی‌های تلفن همراه بود. از این سنسورها برای اندازه‌گیری شدت نور یا میزان روشنایی در محیط استفاده می‌کنند. سنسورهای نور مادون قرمز، یکی از مثال‌های این نوع سنسورها می‌باشند که در گوشی‌های تلفن همراه قدیمی برای ارسال و دریافت اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گرفت.

سنسورهای دما: 

سنسورهای دما یکی دیگر از انواع سنسورها هستند که بیشتر در زمینه‌های صنعتی و در ساخت خانه‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سنسورها برای اندازه‌گیری دما در محیط استفاده می‌شوند. ترموکوپل‌ها، سنسورهای دمای مادون قرمز، و سنسورهای لیزری نمونه‌هایی از این نوع سنسورها می‌باشند. 

سنسورهای رطوبت: 

سنسورهای رطوبت یکی دیگر از انواع سنسورها هستند که همان‌طور که از نام آن مشخص است برای اندازه‌گیری میزان رطوبت در محیط مورد استفاده قرار می‌گیرد. سنسورهای رطوبت خاک، سنسورهای رطوبت هوا، و سنسورهای رطوبت کاپاسیتیو مثال‌هایی از این نوع سنسورها هستند. از این نوع سنسورها می‌توان در صنعت کشاورزی برای بهینه سازی فرایند کاشت و مراقبت از گیاهان استفاده کرد. 

سنسورهای حرکت: 

یکی دیگر از انواع مهم سنسورها سنسورهای حرکتی است. این نوع سنسورهای به شدت در صنعت رباتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. ربات‌ها می‌توانند با استفاده از این سنسورها مسیریابی کرده و موانع بر سر راه خود را تشخیص داده و از آنها عبور کنند. این سنسورها برای تشخیص و اندازه‌گیری حرکت در محیط مورد استفاده قرار می‌گیرند. سنسورهای حرکت فراصوتی، سنسورهای حرکت مایکروویو، و سنسورهای حرکت اولتراسونیک نمونه‌هایی از این نوع سنسورهای هستند. 

سنسورهای صوتی: 

یکی دیگر از سنسور‌هایی که در ربات‌ها و ماشین‌های هوشمند به چشم می‌خورد، سنسور صوتی است. از این سنسورها برای اندازه‌گیری و تشخیص امواج صوتی موجود در محیط استفاده می‌شود. با استفاده از این سنسورها می‌توان قدرت شنوایی را به ربات‌ها اضافه کرد. میکروفون‌ها و سنسورهای امواج فراصوتی از این دسته از سنسورها به حساب می‌آیند. 

کاربرد سنسورها در ربات‌ها:

بعد از آشنایی با سنسورها و کارکرد آن و شناخت انواع سنسورها در ربات ها نوبت به آن می‌رسد تا با برخی از کاربردهای مهم سنسورها در دنیای ربات‌ها آشنا شویم. در زیر به تعدادی از کاربردهای سنسورها در  ربات‌ها اشاره شده و در مورد هر کدام توضیحاتی ارائه شده است.

مسیریابی و حرکت: 

سنسورهای فاصله سنج و سنسورهایی که برای بینایی ربات‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، مثل دوربین‌ها، به ربات امکان می‌دهند تا محیط خود را مشاهده کرده و به دقت حرکت کند. این سنسورها به ربات کمک می‌کند تا موانع را تشخیص دهد و به صورت هوشمندانه مسیریابی کند. 

تعامل با اشیا و محیط: 

سنسورهای لمسی یکی دیگر از سنسورهایی است که در ربات‌های پیشرفته برای اضافه کردن حس لامسه به آنها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سنسورها می‌توانند به ربات کمک کنند تا با اشیا یا سطوح مختلف تعامل داشته باشند و وظایفی مانند گرفتن و جابه‌جایی اشیا یا ارتباط با اشیا محیطی را انجام دهند.

تشخیص و پاسخ به صدا: 

سنسورهای صوتی هم به ربات‌ها به مانند یک انسان قدرت شنوایی می‌دهند. مثال این نوع ربات‌ها ربات‌های انسان نما هستند که می‌توانند به زبان طبیعی با انسان‌ها ارتباط برقرار کنند. سنسورهای صوتی می‌توانند به ربات در تشخیص الگوهای صوتی کمک کنند و به صورت هوشمندانه به ورودی‌های صوتی پاسخ دهد. از این ویژگی می‌توان برای ارتباط راحت‌تر با اپراتورها یا برای تشخیص سطح صدا در محیط استفاده کرد.

نتیجه گیری:
با استفاده از سنسورها در ساخت ربات‌ها، می‌توانیم به عملکردی بسیار بهینه‌تر و هوشمندتر در ماشین‌های هوشمند برسیم. ربات‌ها می‌توانند با استفاده از این قطعات الکترونیکی مانند یک انسان ببینند، حس کنند، با محیط اطراف خود رابطه برقرار کنند و خود را با تغییراتی محیطی منطبق کنند. در این مقاله با انواع مختلف سنسورها که در ربات‌ها برای دستیابی به این عملکردها نیاز بود آشنا شدیم و روش کار هر کدام را بررسی کردیم. با مطالعه سیر تکامل سنسورها می‌توان به این نتیجه رسید که پیشرفت چشمگیری در عملکرد و تکنولوژی ساخت آنها اتفاق افتاده است. با در نظر گرفتن این موضوع می‌توان به این نتیجه رسید که در آینده‌ای نه چندان دور شاهد ظهور سنسورهایی خواهیم بود که بسیار دقیق‌تر و هوشمند از سنسورهای امروزی عمل می‌کنند. با پیشرفت در حوزه ساخت سنسورها می‌توان حدس زد که حوزه طراحی و ساخت ربات‌های هوشمند هم به همان اندازه دستخوش تغییر و پیشرفت شود. سنسورها یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در ساخت ربات‌هاست که پیشرفت در تکنولوژی ساخت آنها می‌تواند منجر به طراحی ربات‌های هوشمندتر و دقیق‌تری شود که بیشتر شبیه به انسان هستند و ویژگی‌های انسانی بیشتر را می‌توانند شبیه سازی کنند.