تبلیغات
علمی - مطالب ریاضی
شنبه 4 اردیبهشت 1395  05:36 بعد از ظهر

مهندسی خودرو
 مهندسی خودرو بعنوان مادر کلیه رشته‌های منشعب از مهندسی مکانیک شناخته می‌شود زیرا مهندسی مکانیک با صنعت خودرو آغاز گردید و مکانیزمها و تکنیکهای و تجربیات حاصل از آن در بخش‌های دیگر بکار گرفته شد.این رشته در کشورهای پیشرفته تا سطح دکترا و در شاخه‌های گوناگون توسعه یافته‌است.

تومبیل را شخص بخصوصی اختراع نکرد بلکه این وسیله بتدریج تکامل یافت و به شکل امروزی در آمد.اتومبیل‌های اولیه شبیه درشکه بود و با نیروی بخار به حرکت در می‌آمد. آغاز زندگی و پیدایش خودروهای موتوری به سال ۱۷۶۹ میلادی باز می‌گردد، هنگامی که مهندس نظامی فرانسوی، نیکولاس ژوزف کاگنوت، یک سه چرخه بخار را برای کشیدن و حمل و نقل قطعات توپ می‌سازد. پس از گذشت چند سال از آن تاریخ یک مدل بهتر ساخته می‌شود. در اثر برخورد آن با دیوار سبب رخ دادن نخستین پیش آمد رانندگی در تاریخ خودروهای جاده‌ای می‌گردد. در پی آن در سال ۱۷۸۴ میلادی یک خودرو با موتور بخار توسط مهندس اسکاتلندی جیمز وات ساخته می‌شود، که از کارایی چندانی برخوردار نبود. در سال ۱۸۰۲ میلادی ریچارد ترویتیک انگلیسی یک واگن بخار را به وجود آورد که فاصلهٔ میان کورنوال و لندن را می‌پیماید. یک شب به سبب فراموشی ترویتیک در خاموش کردن آتش دیگ بخار، واگن طعمه آتش سوزی شده و از بین می‌رود. بازار کالسکه‌ها و واگن‌های بخار در انگلیس تا سال ۱۸۶۵ میلادی رونق داشت تا اینکه سرانجام رقابت با راه آهن و نیز تصویب قوانین صریح علیه سرعت به عمر این دسته از خودروها پایان میدهد. نخستین سواری‌های عملی که موتور بنزینی توان آنها را فراهم می‌ساخت، در سال ۱۸۸۶ میلادی ایجاد شده و سازندگان عمده آن کارل بنز و گوتلیب دایملر می‌باشند که جدا گانه کارمی‌کردند

شروع صنایع اتومبیل

Auto.gif

با اختراع موتور احتراقی در سال ۱۸۶۰ میلادی بوسیله یک نفر بلژیکی بنام اتی ین لونوار آغاز شد. در سال ۱۸۷۴ زیگفرید مارکوس در شهر وین یک موتور چهار سیلندر اختراع کرد که بوسیله بخار کار می‌کرد و از نوع موتورهای برون سوز بحساب می‌آمد. در سال ۱۸۷۶ یک مهندس آلمانی بنام نیکلاس اتو یک موتور احتراق داخلی را با موفقیت به مرحله ظهور رساند.تبدیل سوخت مایع به گاز تاثیر مهمی در این صنعت ایجاد کرد. دو نفر به نامهای گوتلیب دایملر و ویلهلم مایباخ که هر دوی آنها از اتو تجربه اندوزی کرده بودند در شهر اشتوتگارت در سال ۱۸۸۲ کارگاهی دایر نمودند و پس از گذشت یکسال اولین موتور خود را عرضه نمودند. موتور آنها نوعی موتور سبک با سرعت بالا در حدود ۹۰۰RPM بود که نسبت به موتورهای احتراق داخلی آن زمان که حداکثر دورشان ۲۰۰RPM بود نوعی موفقیت محسوب میشد. موتور ساخت دایملر کم کم از صورت تک سیلندر به نوع دو سیلندر V شکل مبدل گردید که مجهز به کاربراتور بود.کاربراتور موتور دایملر را مای باخ طراحی کرده بود.دایملر سیستم جرقه زنی بدیعی را به خدمت گرفت که به سیستم جرقه زنی لوله داغ موسوم بود.این روش عمل ایجاد جرقه توسط یک لوله پلاتینی که در بالای سیلندر قرار داشت و انتهای دیگرش توسط شعله سرخ نگهداشته می‌شد انجام می‌گردید. کارل بنز آلمانی که ده سال از دایملر جوان تر بود برای سیستم جرقه زنی خود از الکتریسته استفاده کرد. او موتور چهار سیلندریس را طراحی نمود و در روی یک وسیله نقلیه سه چرخ قرار داد. دو اثر دیگر کارل بنز یعنی سوپاپ قارچی شکل و سیستم خنک کاری با آب او هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم خنک کاری دایملر به آب حرکت چرخشی اجباری نمی‌داد بلکه مخزن آبی در سطح بالاتر از موتور قرار داشت و آب گرم به علت سبک شدن بطرف بالا و آب سرد به جهت سنگینی بطرف پایین حرکت می‌نمود که به این سیستم ترموسیفونمی‌گویند. بالاخره دایملر در سال ۱۸۸۶ یک وسیله نقلیه چهار چرخ طراحی نمود. در سالهای بعد بنز به عنوان تجارت وسیله نقلیه سه چرخ را ببازار عرضه کرد که به این ترتیب اولین اتومبیل به همراه سر و صدا و مشکلات فراوان وارد بازار شد. دایملر نیز با عرضه اتومبیل خود صنعت اتومبیل سازی را مجهز نمود تا با سرعت بیشتر وارد قرن بیستم شود.

اتومبیل کارل بنز 1885

نوآوری امیل لواسور

امیل لواسور توانست سامانه انتقال قدرت را که تا آن زمان تسمه‌ای بود بصورت کلاچ و گیربکس درآورد. به علاوه سیستم موتور جلو و محرک عقب را طراحی نمود. گرچه صنعت خودرو در آلمان متولد شد و در فرانسه رشد پیدا نمود ولی در کشورهای انگلیس و آمریکا پیگیری بیشتری نسبت به ان به عمل آمد. در انگلستان مردم استقبال خوبی از اتومبیل به عمل نیاوردند و می‌گفتند که حمل و نقل بوسیله چهار پا بهتر است نتیجتاً اتومبیل در انجا ممنوع گردید ولی در سال ۱۹۰۵ دولت انگلیس سفارش خرید اتومبیل را به یک شرکت انگلیسی داد.

قانون پرچم قرمز

قانونی به تصویب رسید که براساس آن به موتورهای بخاری اجازه می‌داد که در شهرها با سرعتی معادل قدم زدن حرکت کنند. برای لکوموتیوها سرعت مجاز تا سال ۱۸۶۵ برابر ۶ کیلومتر در ساعت تعیین شد. به دارندگان وسیله نقلیه به دیده تحقیر نگریسته می‌شد و آنها را موظف می‌کردند تا پشت سر یک نفر پرچم بدست با فاصله ۵۵ متر حرکت کنند.

جعبه‌دنده خورشیدی

در سال ۱۸۹۷.م یک فرد انگلیسی بنام فردریک لنچستر موتور دو سیلندری ساخت که در آن از جعبه‌دنده خورشیدی (گیربکس سیاره‌ای) با محور محرک بجای زنجیر محرک استفاده می‌شد. بعلاوه چرخدنده حلزونی، محور دنده عقب، میل لنگ، سیستم روغنکاری تحت فشار را به ثبت رساند. تا آن زمان روش روغنکاری قطره‌ای یا پاششی معمول بود. در فرانسه نیز شخصی بنام کنت آلبرت دودیون که جوانی اشرافی بود با مشارکت شخصی بنام ژرژبوتون یک موتور تک سیلندر هوا خنک ساخت. نام دودیون هنوز باقی است زیرا هم اکنون طرح او در محورهای عقب برخی خودرها مانندآستین و اوپل استفاده می‌شود. بوتون این طراح و متفکر به اصل پی برده بود که اگر ساختمان موتور و میل لنگ متعادل بوده و نیز لقی‌های قطعات متحرک نسبت بهم کم باشد می‌توان قدرت و سرعت زیادی را از موتور بدست آورد. طراحان دیگر نیز مانند لنچستر دریافتند که برای بازدهی بیشتر لازم است که سوپاپ‌های موتور بصورت مکانیکی باز و بسته شوند. در آن موقع رسم بود سوپاپ‌ها در اثر مکش پیستون باز می‌شدند و تحت نیروی فنر بسته می‌شدند.

طرح رنو

لوئی رنو از یک محور برای انتقال حرکت به چرخهای عقب استفاده کرد و در مسیر آن قفل گاردان به کار برد تا ارتعاشات تعلیق مستقل عقب بر محور محرک را حذف نماید. طرح دیگر رنو ساخت اتومبیل مسقف بود.

فناوری های پیشرفته 

خودروسازان امروزی جهت دستیابی به سطوح بالاتر استانداردهای تعریف شده در زمینه‌های مختلف از جمله محیط زیست، مصرف سوخت، راحتی سرنشین، پایداری خودرو و مواردی از این قبیل از تکنولوژی‌های نوین و پیشرفته در خودروهای خود بهره می‌جویند. این فناوری‌ها اغلب از دهه 1980 میلادی توسط خودروسازان بزرگ دنیا طراحی، تولید و مورد توسعه قرار گرفته است. اما امروزه تمام خودروسازان دنیا بر موضع استفاده از فناوری پیشرفته در صنعت خودرو متفق‌القول هستند. برخی از این تکنولوژی (فناوری)ها عبارتند از: سیستم ترمز ضدقفل، سیستم کنترل کشش، سیستم کنترل پایداری خودرو، سیستم توزیع الکترونیکی نیروی ترمزی، سیستم سوخت رسانی تزریق مستقیم، سیستم کیسه ایمنی هوا، سیستم ترمز کمکی، سیستم مدیریت سوخت و جرقه، سیستم کمربند ایمنی پیش‌کشنده، سیستم تعلیق هوشمند، سیستم فرمان فعال و موارد بسیار دیگر.

البته باید این را مدنظر داشت که مرز معینی برای فناوری پیشرفته در صنعت خودرو وجود ندارد؛ از اینرو در برخی کتب مرجع دانشگاهی، سیستم جرقه الکترونیکی در زمرۀ فناوری‌های پیشرفته محسوب شده و در برخی کتب دیگر سیستم مدیریت سوخت و جرقه جزء فناوری‌های پیشرفته محسوب نشده است.

با توجه به رشد چشمگیر دانش و صنعت الکترونیک در سال‌های اخیر، امروزه می توان اینگونه بیان نمود که تمام فناوری‌های پیشرفته مورد استفاده در خودروها، برای نیل به عملکرد مطلوب، از سیستم‌های کنترل الکترونیکی خودرو و یا سیستم‌های مکاترونیکی خودرو استفاده می‌کنند.

کنترل پیشرفته

امروزه در تمامی خودرو ها از سیستم های کنترلی هوشمند برای قسمت های مختلف استفاده میشود. برای مثال سیستم های مولد قدرت ،انتقال قدرت،تهویه مطبوع خودرو و سیستم های ایمنی خودرو و... همگی دارای کنترل هوشمند می باشند.

منابع انرژی

ذخیره کننده های انرژی

مواد و مصالح

  • آلومینیم های سخت، فایبر گلاس، فیبر کربن، نانولوله کربنی جایگزین فولاد خواهند شد.
  • شیشه های واتر ریپلنت

MIT Car


موتور دیزلی

بسیار از ما با دیدن کامیون های قدرتمند ده ها تنی و بارهای سنگین آنها به این فکر فرو می رویم که عامل به وجود آمدن این قدرت و گشتاور عظیم چه موتوری است ، در کشور ما بر خلاف موتورهای بنزینی که پیشرفت های نسبتا خوبی داشته اند موتورهای دیزلی هیچ پیشرفتی نداشته و خودروهای سنگین فعلی مثل BENZ 911   ، MACK  ، DAF  یا انواع جدیدتر کامیون های قدرتمند FH12  ، HOWO ، ACROS  و .... همگی از تکنولژی صد در صد واردتی استفاده می کنند .

موتورهای دیزلی در ظاهر شبیه به موتورهای بنزینی بوده و تفاوت آنها فقط در مقاوم تر بودن اجزا و متعلقات و اندازه بزرگتر قطعات آنها می باشد ، مثلا پیستون های قدرتمند – میل لنگ های سخت کاری شده و آهنگری پرسی شده – شاتون های فورجینگی قوی و .... می باشد .

اما تفاوت اصلی این موتورها با موتورهای بنزینی در نحوه سوخت رسانی و نحوه اشتعال سوخت است ، در موتورهای بنزینی سوخت در کاربراتور با هوا مخلوط شده و یا توسط انژکتور به هوا اضافه می شد ولی در موتورهای دیزلی هوای خالص وارد سیلندر شده و به حدی متراکم می گردد که با پاشش سوخت درون محفظه آتشین سیلندر احتراق خود به خود آغاز می شود .

همچنین در موتورهای بنزینی نیاز به تشکیلات جرقه زنی از قبیل کوئل – دلکو – وایر های فشار قوی – شمع – مگنت – یا سیستم های جدیدتر سنسور های الکترونیکی جهت تعیین زمان جرقه می باشد ولی در دیزل احتراق خود به خود بوده و نیاز به موارد فوق نمی باشد ، ( در موتورهای جدید دیزل برای بهبود کیفیت احتراق در کنار انژکتور درون سیلندر یک شمع هم جهت ایجاد به موقع جرقه تعبیه شده است ) .

ایجاد فشار در موتور دیزل

همانطور که گفته شد در موتور دیزل سوخت با فشار زیاد درون محفظه سیلندر پاشیده می شود ، ما به ابتدای مسیر سوخت در باک میرویم تا سرنوشت آن را از باک تا انژکتور ( درون سیلندر ) بررسی کنیم .

پمپ اولیه

 سوخت از باک توسط پمپ اولیه ( سه گوش ) مکیده می شود ، درون پمپ سه گوش یک پیستون کوچک متصل به دسته پیستون ، فنر ، غلطک که انرژی خود را از بادامک خارج ازمرکز می گیرد ، سوپاپ ورودی و خروجی می باشد .

وقتی بادامک از زیر غلطک خارج می شود پیستون تحت اثر نیروی فنر به سمت پایین رانده می شود و به علت حرکت سریع آن و ازدیاد حجم در فضای بالای آن سوخت وارد آن فضا می شود ، در کورس دوم با بالا آمدن پیستون فشار افزلیش یافته و سوپاپ خروجی باز می شود و سوخت به فیلتر ها می رود .

نحوه عملکرد پمپ اولیه موتور دیزل :

فیلترها

سوخت بر اساس نوع مصرف به طرق مختلفی تصفیه می شود که انواع : موازی – سری موجود است . فیلتر ها معمولا دارای جنس های کاغذی – نمدی – کتانی هستند  که در این میان نوع کاغذی بالا ترین قدرت تصفیه را داشته و در موتورهای کاترپیلار – پرکینز – و ..... که نیاز به دقت تصفیه بالا دارند مورد استعمال دارند .

* قسمت های یاد شده جز مدار فشار ضعیف موتور دیزل می باشند .

پمپ انژکتور

این پمپ به تعداد سیلندر های موتور دارای محفظه هایی به نام بارل می باشد که قطعه ای فولادی به نام پلانجر درون آن حرکت می کند ، با حرکت پلانجر به سمت پایین ، حجم بلای آن زیاد شده و سوخت آن فضا را پر می کند ، و با حرکت پلانجر به سمت بالا تولید فشار آغاز گشته و زمانی که فشار به حد لازم رسید سوپاپ فشار از محل خود بلند شده و اجازه ارسال سوخت را به انژکتور می دهد .

انواع بارل و پلانجر : 

پمپ انژکتور بوش (  RQ  )

با رسیدن شیار مارپیچ پلانجر به سوراخ ورودی بارل فشار به یک باره افت کرده و سوخت قطع می شود .

لوله های فشار قوی

رابط های بین پمپ انژکتور و انژکتور هستند که از جنس فولاد بدون درز ( مانسمان ) بوده و در این موتورها دارای شرایط خاصی می باشند . از جمله آنکه نباید در پیچها زاویه ای مناسب باشند و همچنین از لحاظ تجهیزات آب بندی و ثابت کننده لوله شرایط مطلوبی داشته باشند که این مهم فقط با اعمال بست های قوی امکان پذیر است .

انژکتور

ایستگاه پایانی بوده و سوخت پس از ورود به آن وارد مجاری آن شده و با فشار خود مخروطی را محل خود بلند کرده و به شکل کاملا گرد در محفظ پاشیده می شوند . انواع آن : سوراخ دار ، لبه دار می باشد .




منابع: ویکی پدیا ، mechanic1.blogfa.com ،




  

                   


نظرات()   
   
یکشنبه 17 خرداد 1394  11:58 بعد از ظهر
نوع مطلب: (فیزیک ،برق قدرت ،ریاضی ،الکترونیک ،) توسط: Mohammad Sadr

مهندسی برق قدرت


خطوط انتقال نیرو

مهندسی قدرت (به انگلیسی: Power engineering) یکی از زیر شاخه‌های اصلی مهندسی برق است که با سیستمهای قدرت به ویژه تولید، انتقال، توزیع توان الکتریکی، تبدیل انرژی الکتریکی به شکلهای دیگر انرژی و تجهیزات الکترومکانیکی سروکار دارد. این رشته همچنین شامل راه‌اندازی و تعمیر و نگهداری سیستمهای حرارتی، برودتی و تجهیزات تولید توان الکتریکی مانند ژنراتورها، پست‌ها و دیگر تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در صنایع و یا ساختمانهای بزرگ نیز می‌شود. شناسایی دیگر منابع جدید انرژی الکتریکی نیز از زیر شاخههای این رشته‌است.

در گذشته-حدود ۳۰ سال پیش -مهندسی برق به دو شاخه برق قوی (قدرت یا صنعتی) و برق ضعیف (الکترونیک) تقسیم می‌شد.


برق قدرت

همان‌طور که در بالا اشاره شد عمده مباحث در مهندسی برق قدرت بر تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و برخی تجهیزات مصرف کننده انرژی الکتریکی استوار است، که این خود شامل ترانسفورماتورها، ژنراتورها، موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیک قدرت است.

در بسیاری از کشورهای جهان، دولت شبکه‌های الکتریکی را به منظور اتصال کلیه مولدها و مصرف کنندههای الکتریکی راه‌ااندازی می‌کند. این شبکه در اصطلاح شبکه قدرت نامیده میشود. به وسیله این شبکه مصرف کننده‌های الکتریکی میتوانند بدون متحمل شدن سختی‌ها و هزینه‌های مربوط به تولید برق به صورت جداگانه، برق را از شبکه خریداری نمایند. در این میان یکی از وظایف مهندسین برق قدرت، طراحی و نگهداری شبکههای الکتریکی و مصرف کنندههای متصل شده به شبکه‌است. تجهیزات متصل شده به شبکه الکتریکی (به انگلیسی: on-grid) نامیده میشوند. این تجهیزات میتوانند به شبکه، توان الکتریکی تزریق کرده یا برعکس از آن توان دریافت کنند یا حتی، هر دو کار را با هم انجام دهند.

مهندسین قدرت، فعالیتهایی را در زمینهٔ تجهیزات جدای از شبکه(به انگلیسی: off-grid) نیز انجام می‌دهند. دلیل استفاده نکردن از شبکه دراین نوع مصرف کننده‌ها عموماً ثابت نبودن این مصرف کننده‌هاست به صورتی که هزینه اتصال برای آنها در هر جابه‌جایی، امکان وصل به شبکه را برای آنها غیر ممکن می‌کند.

امروزه بیشتر شبکه‌های الکتریکی از توان الکتریکی به صورت سه فاز متناوب استفاده می‌کنند که دلیل اصلی این انتخاب سهولت در تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی بدین صورت است. البته معمولاً در مصرف کننده‌های کوچک توزیع به صورت تک فاز صورت میگیرد که این به دلیل ضروری نبودن وجود سه فاز و همچنین ایمنی بیشتر برای این مصرف کنندههاست. با این وجود در صنایع و مصرف کنندههای توان بالا برای بالا بردن بهره وری و استفاده از موتورهای سه فاز، انرژی الکتریکی به صورت سه فاز توزیع میشود.

نقش ترانسفورماتور در سیستمهای انتقال بسیار مهم است چرا که ترانسفورماتورها درسیستم قدرت وظیفه تغییر دامنه ولتاژ را بر عهده دارند. افزایش ولتاژ به وسیله ترانسفورماتور به کاهش جریان می‌انجامد و طبق قانون توان الکتریکی (که توان با مجذور جریان متناسب است) با کاهش جریان تا حد امکان، می‌توان تلفات را تا حد قابل ملاحظه‌ای کاهش داد، بنابراین افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به کاهش تلفات و درنتیجه افزایش بهره‌وری خطوط انتقال می‌انجامد.

بنا به دلایل گفته شده در بالا، پستهای تغییر ولتاژ در سراسر شبکه‌های الکتریکی وجود دارند. این پستها ولتاژ را در نزدیکی مولدها افزایش داده و سپس با نزدیک شدن به مناطق مسکونی و یا مصرف کننده‌ها برای ایمنی مصرف کننده دوباره ولتاژ را در چند مرحله کاهش می‌دهند.

افرادی که دردوره کاردانی دررشته‌های برق صنعتی، تاسیسات (الکتروتکنیک) بوده‌اند می‌توانند دردوره کارشناسی ناپیوسته (کاردانی به کارشناسی) رشته برق قدرت راانتخاب نمایند

اجزا

مهندسی قدرت معمولاً به سه زیر شاخه اصلی تقسیم میشود:

نیروگاه زغال سنگی در نوادا

تولید

نوشتار اصلی: تولید انرژی الکتریکی

تولید انرژی الکتریکی فرایندی است که درطول آن دیگر شکل‌های انرژی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شوند. برای انجام این فرایند راه‌های متعددی وجود دارد. از تبدیل الکترومکانیکی معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که منبع انرژی زغال سنگ (نیروگاه سوخت فسیلی), نفت، گاز طبیعی، اورانیوم(انرژی هسته‌ای), جریان آب یا جریان باد باشد و در تمام این موارد به جز انرژی بادی برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی از ژنراتورهای سنکرون AC که به توربین بخار، گازی یا آبی متصل هستند استفاده می‌شود. استفاده از این نوع ژنراتورها دارای فواید بسیاری است که استفاده از آنها را در بیشتر صنایع بزرگ تولید برق رایج کرده‌است.

هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی در بیشتر روش‌ها به طور مشخص تابعی از قیمت سوخت مصرفی و بهره‌وری در نیروگاه است و در همین راستا برای هر نیروگاه یک تابع هزینه تعریف می‌شود که می‌توان آن را با یک معادله درجه دوم تقریب زد که تابعی از هزینه سوخت نیروگاه است. امروزه دانشمندان به دنبال منابع جدید برای تولید انرژی الکتریکی هستند که درآن به جای استفاده از سوخت‌های متداول از انرژی‌های تجدید پذیر و نو که به صورت رایگان در اختیار ما قرار دارند، استفاده شود تا با جایگزینی این منابع وابستگی قیمت انرژی الکتریکی به قیمت سوخت را کاهش دهند.

خطوط فشار قوی در آلمان

انتقال

نوشتار اصلی: انتقال انرژی الکتریکی

شاخه برقرسانی مختلف با سیستمهای متفاوت، بین چند شرکت تولیدکننده جریان مستقیم ولتاژ بالا (hvdc) با توجه به مزایای ویژه آن، در حال گسترش است.

توزیع

نوشتار اصلی: توزیع انرژی الکتریکی

توزیع انرژی الکتریکی در واقع دریافت برق از شبکه انتقال و رساندن آن به مصرف کنندهاست. تبدیل ولتاژ وارد شده به سیستم توزیع به ولتاژ مورد نیاز مصرف کنندهها نیز در حوزه توزیع برق قرار میگیرد.

منبع: fa.wikipedia.org



  

                  


نظرات()   
   
یکشنبه 17 خرداد 1394  11:50 بعد از ظهر
نوع مطلب: (ریاضی ،) توسط: Mohammad Sadr

ریاضیات
صفحه‌ای از کتاب خوارزمی

ریاضیات (در قدیم، هم‌چنین: اِنگارِش) را بیش‌تر دانش بررسی کمیتها و ساختارها و فضا و دگرگونی (تغییر) تعریف می‌کنند. دیدگاه دیگری ریاضی را دانشی می‌داند که در آن با استدلال منطقی از اصول و تعریف‌ها به نتایج دقیق و جدیدی می‌رسیم (دیدگاه‌های دیگری نیز در فلسفه ریاضیات بیان شده‌است). با اینکه ریاضیات از علوم طبیعی به شمار نمی‌رود، ولی ساختارهای ویژه‌ای که ریاضی‌دانان می‌پژوهند بیشتر از دانش‌های طبیعی به‌ویژه فیزیک سرچشمه می‌گیرند و در فضایی جدا از طبیعت و محض‌گونه گسترش پیدا می‌کنند، به‌طوری که علوم طبیعی برای حل مسائل خود به ریاضی باز می‌گردند تا جوابشان را با آن مقایسه و بررسی کنند.

علوم طبیعی، مهندسی، اقتصاد و پزشکی بسیار به ریاضیات تکیه دارد ولی ریاضی‌دانان گاه به دلایل صرفاً ریاضی (و نه کاربردی) به تعریف و بررسی برخی ساختارها می‌پردازند.

تاریخچه

مصریان باستان، بیش از ۵ هزار سال پیش، برای اندازه‌گیری و نقشه‌برداری زمین و ساختن اهرام با دقت بسیار بالا، از حساب و هندسه استفاده می‌کردند. علم حساب با اعداد و محاسبه سر و کار دارد. در حساب، چهار عمل اصلی عبارتند از: جمع، تفریق، ضرب و تقسیم. هندسه علم مطالعه خط‌ها، زاویه‌ها، شکل‌ها، و حجم‌ها است. یونانی‌هایی چون اقلیدس، حدود ۲۵۰۰ سال قبل، بیشتر قوانین اصلی هندسه (قضایای هندسه) را تعیین کردند. جبر نوعی خلاصه‌نویسی ریاضیات است که در آن برای نشان دادن کمّیت‌های نامعلوم، از علائمی چون x و y استفاده می‌شود. این علم را نیز دانشمندان ایرانی، حدود ۱۲۰۰ سال قبل توسعه دادند. حساب، هندسه و جبر، پایه‌های ریاضیات هستند.

ریاضیات نوعی زبان علمی است. مهندسان، فیزیکدانان، و سایر دانشمندان، همگی از ریاضیات در کارهایشان استفاده می‌کنند. سایر کارشناسان که به مطالعه اعداد، کمّیت‌ها، شکل‌ها و فضا به‌شکل محض علاقه دارند، ریاضیات محض (غیرکاربردی) را به کار می‌گیرند. نظریه اعداد که شامل مطالعه اعداد درست و نحوه عمل آنهاست، شاخه‌ای از ریاضیات محض به شمار می‌آید. در دنیای جدید، ریاضیات یکی از عناصر کلیدی علوم الکترونیک و رایانه به‌شمار می‌رود.

کمیت

مجموعه، رابطه، تابع، عمل، گروه، میدان، عدد، اعداد طبیعی، اعداد حسابی، اعداد صحیح، اعداد اول، اعداد مرکب، اعداد گویا، اعداد گنگ، اعداد حقیقی، اعداد مختلط، اعداد جبری، عدد پی، عدد ای، چهارگان‌ها، هشت‌گان‌ها، شانزدگان‌ها، اعداد پی-ادیک، اعداد فوق پیچیده (Hypercomplex numbers)، اعداد فوق حقیقی (Hyperreal number)، اعداد فراواقعی (Surreal numbers)، بینهایت، اعداد ترتیبی، اعداد اصلی، ثابت‌های ریاضی، پایه

ساختار


Elliptic curve simple.png Group diagram d6.svg
جبر مجرد نظریه اعداد نظریه گروه‌ها
Torus.jpg MorphismComposition-01.png Lattice of the divisibility of 60.svg
توپولوژی نظریه مدول‌ها نظریه ترتیب












جبر مجرد، نظریه اعداد، هندسه جبری، نظریه گروه‌ها، مونوئیدها، آنالیز ریاضی، آنالیز تابعی، توپولوژی، جبر خطی، نظریه گراف، جبر عمومی، نظریه مدول‌ها، نظریه ترتیب،

فضا

Torus.jpg Pythagorean.svg Taylorsine.svg Osculating circle.svg Koch curve.svg
توپولوژی هندسه مثلثات هندسه دیفرانسیل هندسه برخال‌ها







توپولوژی، هندسه، مثلثات، هندسه جبری، هندسه دیفرانسیل، توپولوژی دیفرانسیل، توپولوژی جبری، جبر خطی، هندسه برخال‌ها، متری

تغییر

36 \div 9 = 4 Integral as region under curve.png Vectorfield jaredwf.png \int 1_S\,d\mu=\mu(S)
حساب حسابان حساب برداری آنالیز ریاضی
\frac{d^2}{dx^2} y = \frac{d}{dx} y + c Limitcycle.jpg LorenzAttractor.png
معادلات دیفرانسیل سیستم‌های دینامیکی نظریه آشوب











حساب، حسابان، حساب برداری، آنالیز ریاضی، معادلات دیفرانسیل، سیستم‌های دینامیکی، نظریه آشوب، فهرست تابع‌ها

پایه‌ها و روش‌های ریاضیات

فلسفه ریاضیات، شهودگرایی، ساخت‌گرائی، مبانی ریاضیات، نظریه مجموعه‌ها، منطق نمادی، نظریه مدل، نظریه رسته‌ها، منطق ریاضی، ریاضیات معکوس، جدول نمادهای ریاضی

ریاضیات گسسته

[1,2,3][1,3,2]
[2,1,3][2,3,1]
[3,1,2][3,2,1]
Venn A intersect B.svg DFAexample.svg Caesar3.svg 6n-graf.svg
ترکیبیات نظریه شهودی مجموعه‌ها نظریه رایانش رمزنگاری نظریه گراف






ترکیبیات، نظریه شهودی مجموعه‌ها، نظریه رایانش، رمزنگاری، نظریه گراف

ریاضیات کاربردی

فیزیک ریاضی، مکانیک، مکانیک سیالات، آنالیز عددی، بهینه‌سازی، احتمالات، آمار، اقتصاد ریاضی، ریاضیات مالی، نظریه بازی‌ها، ریاضیات زیستی، رمزنگاری، نظریه اطلاعات

گفتاورد (نقل قول)

برتراند راسل زمانی که دربارهٔ روش بُنداشتی (اصل موضوعی) سخن می‌گفت که در آن برخی ویژگی‌های یک ساختار (که چیزی از آن نمی‌دانیم) فرض می‌شود و پیامدهای این فرض از راه منطق نتیجه‌گیری می‌شود گفت:

ریاضیات را می‌توان رشته‌ای تعریف کرد که در آن نه معلوم است از چه سخن می‌گوییم و نه می‌دانیم آنچه می‌گوییم صحت دارد.

ما در ریاضیات مطالب را نمی‌فهمیم، بلکه تنها به آنها عادت می‌کنیم.

منبع: fa.wikipedia.org


  

                  


  • آخرین ویرایش:شنبه 7 شهریور 1394
  • برچسب ها:ریاضیات ،
نظرات()   
   
یکشنبه 17 خرداد 1394  11:44 بعد از ظهر

الکترونیک


یک نمونه چیپ الکترونیکی SMD

الکترونیک دانش مطالعهٔ عبور جریان الکتریکی از مواد مختلف - مانند نیمه‌رساناها، مقاومت‌ها، القاگرها و خازن‌ها و آثار آن است. الکترونیک همچنین به عنوان شاخه‌ای از فیزیک نظری شناخته می‌شود. طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی برای حل مشکلات عملی، قسمتی از مباحث موجود در مهندسی الکترونیک را تشکیل می‌دهد.

در برخی موارد مطالعه المان‌های جدید نیمه‌رسانا و فن‌آوری‌های نزدیک به آن، شاخه‌ای از فیزیک در نظر گرفته می‌شود. این مقاله بیشتر به مفاهیم مهندسی الکترونیک می‌پردازد.

ادوات و مدارهای الکترونیکی

قطعات الکترونیکی

مدارهای الکترونیکی برای ایفا کردن وظایف مختلفی استفاده می‌شوند. کاربردهای اصلی مدارهای الکترونیکی عبارتند از:

۱) کنترل و پردازش داده‌ها

۲) تبدیل و توزیع توان الکتریکی

۳) اجرای عملیات خاص

هر ردیف این کاربردها با ایجاد و آشکارسازی میدان الکترومغناطیسی و جریان الکتریکی سرو کار دارند. گرچه از انرژی الکتریکی در سال‌های انتهایی قرن ۱۹ برای انتقال پیام به وسیله تلگراف و تلفن استفاده می‌شد اما بیشتر پیشرفت‌های مربوط به علم الکترونیک پس از ساخت رادیو شکل گرفت. در یک نگاه ساده، یک سیستم الکترونیکی را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد:

  • ورودی: حسگرهای الکترونیکی و مکانیکی (یا مبدل‌های انرژی). این تجهیزات سیگنال‌ها یا اطلاعات را از محیط خارج دریافت کرده و سپس آنها را به جریان، ولتاژ یا سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌کنند.
  • پردازشگر سیگنال: این مدارها در واقع وظیفه اداره کردن، تفسیر کردن و تبدیل سیگنال‌های ورودی برای استفاده آنها در کاربرد مناسب را بر عهده دارند. معمولاً در این بخش پردازش سیگنال‌های مرکب بر عهده پردازشگر سیگنال‌های دیجیتال است.
  • خروجی: فعال کننده‌ها یا دیگر تجهیزات (مانند مبدل‌های انرژی) که سیگنال‌های ولتاژ یا جریان را به صورت خروجی مناسب در خواهند آورد (برای مثال با ایفای یک وظیفه فیزیکی مانند چرخاندن یک موتور).

برای مثال یک تلویزیون دارای هر سه بخش بالا است. ورودی تلویزیون سیگنال‌های پراکنده شده را دریافت کرده (به وسیله یک آنتن یا کابل) و آنها را به ولتاژ و جریان مناسب برای کار دیگر تجهیزات تبدیل می‌کند. پردازشگر سیگنال پس از دریافت داده‌ها از ورودی اطلاعات مورد نیاز مانند میزان روشنایی، رنگ و صدا را از آن استخراج می‌کند. در نهایت قسمت خروجی این اطلاعات را دویاره به صورت فیزیکی در خواهد آورد این کار به وسیله یک لامپ اشعه کاتدیک و یک بلندگوی آهنربایی انجام خواهد شد.

تاریخچه قطعات الکترونیکی

لوله های خلاء (سوپاپ گرمایونی) یکی از اولین قطعات الکترونیکی بودند. آنها الکترونیک را تا اواسط از دهه 1980 میلادی تحت سلطه داشتند.  از آن زمان به بعد ، قطعات حالت جامد بیشتر دنیای الکترونیک را در دست گرفتند.با این حال لوله های خلاء هنوز هم در برخی از دستگاه های تخصصی مانند تقویت کننده های قدرت بالا RF، لامپهای پرتوی کاتدی، تجهیزات صوتی تخصصی، تقویت کننده های گیتار و برخی از دستگاه های مایکروویو استفاده می شوند.

انواع مدارات الکترونیکی

مدارات و قطعات را می توان به دو گروه تقسیم کرد : آنالوگ و دیجیتال. یک دستگاه الکترونیکی ممکن است که از یک نوع و یا ترکیبی از این دو نوع تشکیل شده باشد.

آنالوگ

اغب دستگاه‌های الکترونیکی آنالوگ ، مانند گیرنده‌های رادیویی ، از ترکیبی از چند مدار اولیه ساخته شده‌اند. مدارهای آنالوگ از رنج متناوبی از ولتاژ بر خلاف مدارهای دیجیتال که از دو سطح ولتاژ استفاده می کنند، بهره می برند.

منبع: fa.wikipedia.org



  

                  


  • آخرین ویرایش:دوشنبه 16 شهریور 1394
نظرات()   
   
پنجشنبه 14 خرداد 1394  01:34 بعد از ظهر

رباتیک

تضاد رباتیک با مکاترونیک                تضاد خودمختار با خودکار

مکاترونیک یک رشته ی چند تخصصی ، شامل رشته های مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است. مکاترونیک از دو کلمه ی "مکا" مخفف مکانیک و "ترونیک" مخفف الکترونیک مشتق شده است. رباتیک نیز همانند مکاترونیک از سه رشته ی مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر بوجود آمده است .

تفاوت اصلی در آن است که سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است (تمام ورودی ها از قبل تعریف شده و شناخته شده است) ؛ در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند. 
 
 

به عنوان مثال چراغ راهنمایی و رانندگی و ماشین لباسشویی ، سیستم های مکاترونیکی هستند . در چراغ راهنمایی و رانندگی وقتی انسان دکمه ای را فشار می دهد رنگ چراغ تغییر می کند و در ماشین لباسشویی دمای آب ، زمان و ... به آن داده شده است.  حتی وقتی چراغ راهنمایی و رانندگی در حالت خودکار قرار می گیرد و بدون نیاز به فشردن دکمه ای ، کار می نماید . هنوز به عنوان سیستم مکاترونیکی شناخته می شود چون ورودی هایش (زمان روشن بودن هر رنگ) برایش فراهم گردیده است . این فرایند ، خوکار (اتوماتیک) نامیده می شود . آن چه گفته شد در تضاد است با حالتی که چراغ راهنمایی و رانندگی دارای یک دوربین جهت تشخیص مردمی که می خواهند از عرض خیابان شوند باشد و رنگ چراغ را با توجه به فشردگی جمعیت تغییر دهد. آن چه گفته شد یک سیستم رباتیک است . این فرایند را خودمختاری (اتونوموس) گویند .


نتیجه 

* سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را  از محیط دریافت نمایند.
* سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند در حالی که سیستم های رباتیکی خودمختار هستند.
* سیستم های رباتیکی نیازی به دید انسان ها (فکر و محاسبات بشر) ندارند ، در حالی سیستم های مکاترونیکی نیازمند فکر انسان ها از قبل یا همزمان می باشند.

-------------------------
پی نوشت مترجم : امروزه دو علم مکاترونیک و رباتیک در ایران یک علم جدید شناخته می شود ، مهندسی مکاترونیک در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می شود ، اما متاسفانه مهندسی رباتیک فقط در مقطع کارشناسی تدریس می شود و خبری از تدریس مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد حتی در آینده نیز به گوش نمی رسد . این در حالی است که در کشور های پیشرفته صنعتی دنیا مانند ایالات متحده آمریکا رشته ی مهندسی رباتیک به طور مجزا از مکاترونیک و رشته های دیگر از مقطع کارشناسی تا مقطع پست دکتری تدریس می شود . متاسفانه بعضی ها در ایران این دو رشته را یکی می دانند یا دیده شده است که مهندسی رباتیک را یکی از گرایش های مکاترونیک نام می برند . این درست است که یکی از گرایش های مکاترونیک در مقطع کارشناسی ارشد رباتیک است اما رشته های مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل ، هوش مصنوعی نیز دارای گرایش رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد می باشند . این در حالی است که رشته ی رباتیک با رشته های مکاترونیک ، مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل و هوش مصنوعی متفاوت است. چون رباتیک یکی از گرایش های رشته ی مذکور است دلیل نمی شود که رباتیک را زیر مجموعه ی آن رشته بنامیم. امیدواریم با خواندن این مقاله تفاوت مکاترونیک با رباتیک بر خوانندگان روشن شده باشد و این مقاله جرقه ای باشد برای گسترش مهندسی رباتیک در مقاطع بالاتر در دانشگاه های کشور .   

تاریخچه ی رباتیک 

  

در گذشته کشورهای استعمارگر برای افزایش سرمایه وپیشرفت خود به کشور های ضعیف حمله می کردند و با تصرف کشور قربانی ، مردم آنجا را به عنوان برده به خدمت می گرفتند و از آنها به عنوان نیروی کار رایگان بهره می بردند و آنها را در مزارع کارخانه ها آشپزخانه ها و... به کار می گرفتند . اما این برده ها چند عیب بزرگ داشتند . مهمترین عیب آن اسارت یک انسان و ظلم به او بود و دیگر عیب آن خستگی برده ها بود . برده ها نمی توانستند ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند . باید به آن ها وقت استراحت می دادند . دیگر عیب آن ها این بود که ارباب باید آن ها را مداوم کنترل می کرد . در آن زمان آرزوی اربابان این بود که برده ای غیر انسانی داشته باشند که بتواند ۲۴ ساعته کارکند و دچار خستگی نشود و نیاز به کنترل مداوم نداشته باشد . با توجه به علم آن زمان این رویایی بیش نبود و فقط در تئاتر به نمایش در می آمد و به این برده های آسمانی (( ربات )) می گفتند .

با پیشرفت علوم در طی گذشت زمان و انقلاب صنعتی اروپا ، نیاز به برده هایی بیشتر با سرعت بالاتر دقت بیشتر و خستگی کمتر ، بیشتر احساس می شد . بنابراین دانشمندان به فکرساخت ماشین های خود کار افتادند . (تا آن زمان علم در زمینه ی برق و مکانیک مقداری پیشرفت کرده بود . ) از آن به بعد در قسمت هایی از کارخانه ها از ماشین های الکترومکانیکی استفاده می شد . بدین شکل مکانیزاسیون صنعتی آغاز شد . عیب بزرگ این دستگاه ها تک منظوره بودن و عدم انعطاف پذیری آن ها بود . یعنی با تغییر قسمتی از کارخانه یا محصول تولیدی می بایست کل دستگاه ها دوباره طراحی می شدند . با پیشرفت هر چه بیشتر علم ، کامپیوتر ها اختراع شدند و گسترش یافتند . تا حدی که در خانه ها نیز یافت می شد . سپس صنعت گران به فکر ترکیب ماشین ها ی الکترومکانیکی با کامپیوتر ها افتادند تا بتوان آن ها را برنامه نویسی کرد [ یکی از ویژگی های کامپیوتر قابل برنامه نویسی بودن آن است ] و بایک دستگاه بتوان چندین کار را انجام داد (مثلا دستگاهی که یک نوع ماشین را رنگ می زند بتواند با عوض شدن مدل و طرح آن ، آن ها را نیز رنگ بزند ) . بدین صورت ربات ها ساخته شدند.  

  

سال شمار رباتیک 

1960:Unimation توسط شرکت   Coudocخریداری شد و توسعه ی سیستم ربات های آن آغاز گردید. کارخانجات ساخت تراشه مانند AMF  پس از آن شناخته شدند و اولین ربات استوانه ای شکل به نام versatran که توسط sJohnson Harry kovic veljkomilen  طراحی شده بود به فروش رفت.

1962:جنرال موتورز اولین ربات صنعتی را از unimation خریداری کرد و آن را در خط تولید خود قرار داد.

1963: John Mccarthy  آزمایشگاه هوش مصنوعی دیگری از داتشگاه استنفورد بنا کرد.

1964:آزمایشگاه های تحقیقاتی هوش مصنوعی در M.I.T موسسات تحقیقاتی استنفرد(SRI) دانشگاه استنفورد و دانشگاه ادین برگ گشایش یافت.

1964:رباتیک Dc پایه گذاری شد.

1965:دانشگاه Canegie Mellon موسسه ی رباتیک خود را تاسیس کرد.

1965:حرکت یکنواخت (Formation Homogeneos Trans) در شناخت نحوه ی حرکات ربات به کار رفت . این روش امروزه به عنوان نظریه اسامی رباتیک وجود دارد.

1965:ژاپن ربات verstran (نخستین رباتی که وارد ژاپن شد) را از AMF خریداری کرد.

1968:کاوازاکی مجوز طرحی ربات های هیدرولیک را از Unimation گرفت و تولید آن را در ژاپن آغاز کرد.

1968:SRI. Shakey ( یک ربات سیار با قابلیت بینایی و کنترل با یک کامپیوتر به اندازه ی یک اتاق)را ساخت.

1970:پروفسور victor sheinman از دانشگاه استنفورد بازوی استاندارد را طراحی کرد ساختار ترکیب حرکتی او هنوزهم به بازوی استاندارد معروف است.

1973:cincinnate Milacron اولین مینی کامپیوتر قابل استفاده ی تجاری  که با رباتهای صنعتی کنترل می شد(T3) را عرضه کرد.(طراحی توسط Richard Hohn)

1974:پروفسورvictor sheinman سازنده ی بازوی استاندارد Inc  vicramرا جهت فروش یک نسخه برای کابردهای صنعتی ساخت.بازوی جدید توسط یک مینی کامپیوتر کنترل می شد.

1976:vicram Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد.یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicram به کار رفت.

1977:یک شرکت ربات اروپایی (ASEA) دو اندازه از رباتهای قدرتمند الکتریکی صنعتی را عرضه کرد که هر دو ربات از یک کنترل میکروکامپیوتر بری برنامه ریزی عملکرد خود استفاده می کردند.

1977:,Inc Unimation vicram را فروخت.

1978: Unimationبا استفاده از تکنولوژی (vicam puma) ماشین قابل برنامه ریزی برای مونتاژ (puma) را توسعه داد.امروزه همچنان می توان (puma) را در بسیاری از آزمایشگاههای تحقیقاتی یافت.

1978:ماشین خودکار Brooks تولید شد.

1978:IBM ,SANKYO ربات با بازوی انتخاب کننده ی مفصلی(SCARA) که در دانشگاه yamanashi  ژاپن برنامه ریزی و تولید شده بود را فروختند.

1980: Cognex تولید شد.

1981:گروه رباتهای CRS عرضه شد.

1982:Fanuc از ژاپن و جنرال موتورز GM Fanuc برای فروش ربات در شمال آمریکا قرارداد بستند.

1983:تکنولوژی Adept عرضه شد.

1984:Joseph Engelberger ایجاد تغییرات در رباتیک را آغاز کرد و پس از آن نام رباتهای کمکی (Helpmate) به رباتهای خدماتی توسعه یافته

(deveioped service Robots) تغییر یافت.

1986:با خاتمه یافتن مجوز ساخت unimation کاوازاکی خط تولید رباتهای الکتریکی خود را توسعه داد.

1988:گوه Unimation staibli را از Westing house خرید.

1989:تکنولوژی Sansable عرضه شد.

1994:یک ربات شش پا از موسسه ی رباتیک CMU یک آتشفشان در آلاسکا را برای نمونه برداری از گازهای آتشفشانی کاوش کرد.

1997:ربات راه یاب مریخ ناسا زمانی که ربات وارد مریخ شد تصاویری از جهان را ضبط و ربات سیار Sojourner تصاویری از سفرهایش به سیاره های دور را ارسال کرد.

1998:Honda نمونه ای از P3 (هشتمین نمونه در پروژه طراحی شبیه انسان) که در 1986 آغاز شده بود را عرضه کرد.

2000: Honda نمونه آسیمو نسل بعدی از سری رباتهای شبیه انسان را عرضه کرد.

2000:   Sonyاز ربات شبیه انسان خود که لقب Dream Robots sony(SDR) را گرفت, پرده برداری کرد.

2001:sony دومین نسل از ربات های سگ Aibo را عرضه کرد.

2001:سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی (SSRMS) توسط موسسه رباتیک MD در کانادا ساخته و با موفقیت به مدار پرتاب شد و عملیات تکمیل ایستگاه فضایی بین المللی را آغاز کرد.
   

چرا ربات !؟


دلیل کلیدی که سبب می گردد استفاده از ربات، اقتصادی تر از به کار بردن یک ماشین مخصوص باشد، در انعطاف پذیری ربات است؛ یعنی توانایی آن در انجام گستره ای وسیع از اعمالی که بدان سپرده می شود. این قابلیت، یک ویژگی ارزشمند به شمار می آید؛ چرا که با توجه به درخواست های متغیر و پیاپی صنایع برای اجرای اتوماسیون در فرایند تولید، ربات می تواند به آسانی برای به کار گرفته شدن در یک عملیات جدید آماده شود و راهی عملی را برای انجام زنجیره ای از کارهای تکراری و سنگین فراهم آورد.

با وجود عمر مفید بیست ساله برای هر ربات بازسازی شده و زمان بازگشت سرمایة کمتر از دو سال، ربات ها به لحاظ اقتصادی یک گزینة فنی مناسب به شمار می آیند، به ویژه هنگامی که قابلیت برنامه دهی دوباره به آنها و نیز امکان تجهیزشان با ابزارهای جدید برای انجام کارهای متفاوت در نظر گرفته شود، مشخص می گردد استفاده از ربات چگونه می تواند تغییر برنامة تولید از یک محصول به محصول جدید مورد نیاز بازار را به سهولت امکان پذیر سازد.

 

Automation Advantages مزایای استفاده از ربات

هزینه های پایین Low Costs

کیفیت برتر High Quality

کاهش ضایعات تولید Decreased Waste

تکرارپذیری Repeatability

تندی Rapidity

شتاب Acceleration

دقت Precision

سرعت Speed

اطمینان Reliability

سازگاری Consistency

انعطاف پذیری Flexibility

گوناگون سازی Productivity

کار در محیط های خطرناک Hazardous Environments

ایجاد فضای کاری ایمن Secure Work-cell

تولید انبوه Mass Production

زمان تولید طولانی تر Longer Shift Run-time

اشغال فضای کمتر Reduced Floor Space

همسویی با کارگران Compliance with work

 رباتیک و جایگاه آن در ایران    

مقدمه 

 

رباتیک علمی است که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است . متاسفانه در کشور ما آن طور که شایسته است شناخته نشده است . در این مقاله سعی می کنیم به وضعیت ایران در علم رباتیک در ایران بپردازیم . بدین منظور ابتدا تاریخچه و تعریف مختصری از ربات ارائه می نماییم . سپس به و ضعیت رباتیک در کشور های صنعتی می پردازیم و سرانجام و ضعیت ایران را بررسی می نماییم و برای بهبود آن راهکاری را مشخص می نمایییم .

 

تعریف ربات و رباتیک و مزایای آن  

با توجه به توضیحاتی که داده شد :

ربات ماشینی هوشمند ، قابل برنامه نویسی و انعطاف پذیر است که برای بدست آوردن اطلاعاتی از محیط خود دارای حسگرهایی است .

رباتیک علم طراحی ، ساخت ، نگهداری و تعمیر ربات ها است

مهندسی رباتیک علم هوشمند کردن و الکترونیکی کردن ماشین ها ی مکانیکی است ( در جهت مصارف صنعتی ) [مهندسی رباتیک = مهندسی برق + مهندسی مکانیک]

مزایای ربات عبارتند از : افزایش بهره ، افزایش تولید ، بهبود کیفیت کار ، افزایش دقت ، جلوگیری از اتلاف نیروی انسانی ، افزایش سرعت ، کاهش هزینه ، کاهش ضایعات ، چند منظوره بودن ، هوشمند بودن ، عدم خستگی

 

مثال هایی از ربات  

کلمه ربات مانند کلمه ی ماشین ، یک کلمه ی کلی است و به چند مورد خاص خلاصه نمی شود . به عنوان نمونه چند مورد را ذکر می نماییم :

بازو های ربات های صنعتی ، ربات کنترل چاه های نفت ، یخچال های خانگی ، آسانسور ها ، اسباب بازی کودکان ، هواپیما های بدون سرنشین ، سیستم های دفاع ضد موشکی ، پرینتر ها ، دستگاههای تراش خودکار ، نوشابه پرکن ها و ...

این ها فقط نمونه هایی از بی نهایت انواع ربات بود . ربات ها آنقدر گسترده اند که امروزه نمی توان بدون آن ها زندگی کرد . ولی در مهندسی منظور از ربات ، ربات های صنعتی می باشد .

 

رباتیک و کشور های صنعتی 

 

کشور ها صنعتی به این حقیقت رسیده اند ، که کشوری پیشرفت نمی کند مگر این که در تمام علوم پیشرفت کند . بنابراین ، با توجه به این که رباتیک یکی از علوم اصلی سرنوشت ساز قرن است و به آن احساس نیاز می کنند . در این راستا فعالیت های بسیاری را انجام داده اند. آن ها آن قدر پیشرفت کرده اند که هدف خود را اینگونه ذکر می کنند " در سال ۲۰۵۰ ربات هایی خواهیم ساخت شبیه انسان که بتواند با قوی ترین تیم فوتبال انسان ها بازی کند و بدون انجام خطا ، انسان ها را شکست دهد ."

آن ها هر ساله مسابقات رباتیک جهت کسب علم و استفاده نمودن از آن در صنعت برگزار می نمایند .

همچنین در راستای تربیت نیروی انسانی جهت گسترش این علم ، رشته ی مهندسی رباتیک را ایجاد نمودند . مهندسی رباتیک در واقع تلفیقی از رشته ی مهندسی برق و مهندسی مکانیک است که هدف آن تربیت نیرویی که بتواند به تنهایی ربات های صنعتی را طراحی کند و آن را بسازد . این رشته در اکثر دانشگاه های کشور های صنعتی تدریس می شود .

کارخانه های خصوصی آن ها علاوه بر رباتیکی کردن فرایند تولید ، مقداری از درآمد های ناخالص خود را جهت تحقیق و گسترش رباتیک صرف می نمایند .

 

وضعیت رباتیک در ایران   

وضعیت رباتیک در ایران فاجعه بار است . به طوری که می توان گفت : رباتیک در ایران هنوز شناخته شده نیست . این وضعیت در حالی است که ایران یکی از بزرگترین وارد کنندگان ربات های صنعتی است . هر ساله ارز زیادی بابت خرید ربات ، از کشور خارج می شود . در بیشتر کارخانه های ما از رباتها استفاده می شود . کارخانه هایی مانند فولاد ، خودروسازی ، مواد غذایی و ... را می توان تقریبا تمام رباتیک دانست . اما متاسفانه تمام ربات های آن وارداتی است و حتی نصب و کنترل و تعمیر آن بر عهده ی خارجی ها می باشد

به منظور عقب نماندن کشور در علم رباتیک ، رشته ی مهندسی رباتیک در سال ۱۳۸۱تاسیس شد و متاسفانه تا امسال (۱۳۸۷ ) تنها دانشگاه ارائه کننده ی آن دانشگاه صنعتی شاهرود بود . اکنون این رشته در دانشگاه صنعتی همدان نیز تدریس می شود . اما آیا دو دانشگاه کافی است ؟ پاسخ روشن است با توجه به اهداف کشور و سند چشم انداز ۲۰ ساله هم اکنون باید در تمام دانشگاه های صنعتی ، تدریس شود .

یکی از مشکلات دانش آموختگان این رشته در کشور این است که کسی این رشته را نمی شناسد و اصلا نمی داند ربات چیست . وقتی از ربات صحبت می شود به یاد اسباب بازی آدم آهنی کودکان و فیلم های سینمایی می افتند . دیگر مشکل دانش آموختگان عدم اعتماد صنعت کشور به آن ها است . صنعت گران حاضرند چندیدن برابر آن هزینه کنند ولی از نیروی خارجی استفاده نمایند .دیگر مشکل این رشته کمبود امکانات دانشگاهی و قدیمی بودن امکانات فعلی آن ها است .

بعضی از افراد در ایران استفاده از ربات را مساوی اخراج نیرو کار می دانند و با توسعه ی آن مخالفت می کنند . اما آنها از این قافل هستند که گماردن نیروی انسانی به کار های روزمره و تکراری ، اتلاف نیروی انسانی است . به جای انجام کار بیهوده می توان آن ها را در جایی دیگر به خدمت گرفت .

هر ساله چندین مسابقات رباتیک در سطح کشور برگزار می شود که می توان گفت همه ی آن ها دارای قوانین ثابت و یک شکل و تکراری است و هیچ کدام قوانین بومی ندارند . متاسفانه در ایران به این مسابقات به چشم هدف نگریسته می شود . (بر عکس کشور های صنعتی که مسابقات را ، وسیله ای برای ارتقاء صنعت خویش می دانند . ) و تمام وقت دانشجویان را می گیرند که رباتی با هدف پوچ ( مانند مسیریاب که در این مسابقات ربات باید مسیر خط سیاه را دنبال کند ) بسازند .

متاسفانه هیچ یک از ما ، هیچ روز یا هفته ای در سال را به عنوان هفته ی رباتیک ، حداقل برای یادآوری اهمیت آن بر نگزیده ایم . و برای بهبود وضعیت آن کوششی نکردیم و نمی کنیم .

 

نتیجه گیری 

 

اگر می خواهیم ایران به پیشرفت شایسته ی خود برسد . باید موانع را از جلو آن برداریم . در اولین قدم بهتر است در موارد زیر گامی محکم برداریم .

۱) آشنایی مردم با علم رباتیک و مزیت استفاده از ربات ها

۲) تاسیس رشته ی مهندسی رباتیک در تمامی دانشگاه های صنعتی کشور

۳) برگزاری هدفمند مسابقات رباتیک در رشته های بومی در راستای تولید ثروت از راه علم

۴) جلب اعتماد صنعت به نیرو های داخلی

۵) مشخص کردن هفته ای خاص به نام هفته ی رباتیک

۶) و ...

>>آشنایی با رشته ی مهندسی رباتیک 

  

رشته مهندسی رباتیک در حقیقت باید تلفیقی از رشته های مهندسی برق گرایش های الکترونیک و کنترل و رشته ی مهندسی مکانیک گرایش جامدات ومهندسی کامپیوتر گرایش نرم افزار باشد ، که مناسب طراحی و ساخت هر رباتی باشد.
اما در واقعیت این گونه نیست . چون در 140 واحد کارشناسی در ایران نمی توان تمام درس های رشته های مذکور درس داده شود . بنابر این نمی توان از یک مهندس رباتیک انتظار داشت به تمامی رشته ها مسلط باشد و بتواند یکربات را از طراحی پیچ ومهره تا کل ماشین و از طراحی مقاومت و آی سی تا کلمدارات را به تنهایی انجام دهد . اما واقعیت رشته ی مهندسی رباتیک درایران چیست ؟
رشته مهندسی رباتیک در سال 1381 در مقطع کارشناسی توسط دانشگاهصنعتی شاهرود وارد ایران شد . چارت رشته مهندسی رباتیک ایران منطبق باچارت مهندسی رباتیک دانشگاه ویکتوریا در استرالیا می باشد . این رشته درواقعیت یکی از گرایش های مهندسی برق است که دانشجویان مقداری از دروس رشتهمکانیک جامدات را نیز می خوانند . هدف این رشته الکترونیکی و هوشمند کردنماشین مکانیکی است . در واقع این رشته برای ساخت یک ربات صنعتی که درصنایع و کارخانجات مورد استفاده قرار می گیرد به وجود آمده است و نه برایساخت ربات های تفریحی وسرگرمی .

درس های تدریس شده به دانشجویان به شرح زیر است :

دروس عمومی 21 واحد

فارسی - زبان خارجه - اندیشه ی اسلامی 1 - اندیشه ی اسلامی 2 - انسان در اسلام - فلسفه ی اخلاق - اخلاق اسلامی - آیین زندگی - عرفان عملی اسلام - تفسیر موضوعی قرآن - تفسیر مضوعی نهج البلاغه - انقلاب اسلامی - قانون اساسی - اندیشه ی سیاسی امام - فرهنگ و تمدن اسلامی - تاریخ اسلام - تاریخ امامت - تربیت بدنی 1 - تربیت بدنی 2 - تنظیم جمعیت

دروس پایه 22 واحد

فیزیک 1 - فیزیک 2 - آزمایشگاه فیزیک 1 - آزمایشگاه فیزیک 2 - ریاضی 1 - ریاضی 2 - معادلات دیفرانسیل - برنامه نویسی - محاسبات عددی

دروس اصلی 61 واحد

نقشه کشی صنعتی - کارگاه ورق کاری و جوش کاری - کارگاه ماشین ابزار - کارگاه برق - زبان تخصصی - کارآموزی تابستان - الکترومغناطیس - ماشین های الکتریکی AC و DC - آزمایشگاه ماشین - مدار های الکتریکی 1 - آزمایشگاه مدار های الکتریکی - مدار های الکترونیکی - آزمایشگاه مدار های الکترونیکی - مدار های منطقی - آزمایشگاه مدار های منطقی - ریاضی مهندسی - تجزیه و تحلیل سیستم ها - کنترل خطی - آزمایشگاه کنترل خطی - استاتیک - دینامیک - دینامیک ماشین - مکانیک سیالات - مقاومت مصالح 1 - مقاومت مصالح 2 - آزمایشگاه مقاومت مصالح - طراحی اجزاء 1 - طراحی اجزاء 2 - پروژه

دروس تخصصی 22 واحد

رباتیک و اتوماسیون - سنسور های ربات - کنترل ربات - آزمایشگاه ربات - اصول میکروکامپیوترها - للکترو نیک قدرت و محرکه - ارتعاشات مکانیکی - طراحی مکانیزم

دروس اختیاری 13 واحد

مدار های الکتریکی 2 - اندازه گیری الکتریکی - مدار های واسطه - کنترل فازی - کنترل مدرن - شبکه های عصبی - سیستم های محرکه - یاتاقان و روغن کاری - علم مواد - آزمایشگاه ارتعاشات - طراحی ماشین با کامپیوتر.


صنعت و رباتیک

امروزه کمتر کارخانه ای را می توان یافت که در آن از ربات استفادهنشود . بازو های رباتیکی که بدون استراحت قطعات و محصولات را از نقطه ایبه نقطه ی دیگر جا به جا می کنند . ربات های جوشکار ربات های رنگرز رباتهای بسته بند ربات های تراشکار ربات های چاپگر ربات های کنترل کیفیت رباتها سوراخکار ربات های کنترل دما ربات های هشدار دهنده ی نشت گاز ربات هایغربال سانتریفوژ های خودکار و ... همگی نمونه هایی از ربات ها در کارخانهها هستند .
کارخانه ها برای افزایش سرعت و کیفیت و دقت و هزینه ی پایین تر بهسمت رباتیکی کردن تمامی قسمت های کارخانه پیش می روند و در بعضی از قسمتها که برای انسان خطرناک است مانند جوشکاری و رنگ پاشی و سموم شیمیایی و.... ناچار به استفاده از ربات می شوند .

زندگی امروز و رباتیک

اگر نگاهی به محیط زندگی خود بیاندازیم می بینیم ربات ها همه جا رافرا گرفته اند ام تا به حال به آن توجه نکرده ایم . آسانسور ها چراغ هلیراهنمایی رانندگی ماشین لباس شویی خودرو های شخصی رایانه ی رومیزی تابلوهای نوشتاری متحرک برف روب ها ربات های جراح و ... همگی ربات هستند . واگر دقیقتر ببینیم پدافند های موشکی هواپیما های بدون سرنشین ماهواره هامریخ نورد ها ربات نیز ربات می باشند .

آینده ی رباتیک

ربات ها هر روز گسترده تر می شوند بزودی ربات های پرستار نظافت چی فوتبالیست آشپز مربی و ... به تولید انبوه می رسند قرار است تا سال 2050دانشمندان تیم فوتبال رباتیک بسازند که با انسان ها بازی کنند و آن ها راشکست دهند . یک روز فرا می رسد که در هر خانه ای یک ربات انسان نما و همه کاره وجود داشته باشد و در صنایع و کشاورزی و ... دیگر به انسان نیازنباشد و انسان در آن فقط تفریح و تولید علم کند .

رباتیک و ایران

رباتیک در ایران نوپا می باشد و تمامی ربات های مورد نیاز وارداتی میباشد و شرکت های فعال در این زمینه فقط وارد کننده و تعمیر کننده می باشندو متاسفانه هنوز تولید کننده نداریم . هر ساله مسابقات رباتیک بسیاری درایران به منظور علاقه مند کردن دانجویان به کار در زمینه ی ربات برگذار میشود

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر

اسم رشته ی مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی مکاترونیک میباشد و مسئولان دانشگاه قول داده اند به زودی رشته ی مهندسی رباتیک درکارشناسی ارشد را با چهار گرایش «کنترل ربات» و «بینایی ربات و پردازشتصویر» و «ساخت و تولید ربات» و «مکاترونیک ربات» ایجاد نمایند


بازار کار
 

در ابتدا باید ذکر کنم که بازار شغلی این رشته در ایران اشباع نشده است و به امید خدا مهندسین این رشته ،اکثراً جذب کارخانه ها خواهند شد زیرا هزینه یک مهندس رباتیک ایرانی خیلی پایین تر و به صرفه تر از خارجی می باشد و یا استخدام چند مهندس مختلف نیز هزینه بر است و یا افراد توانا در بر طرف کردن نیازهای رباتیکی کارخانه ها نیز که خیلی خیلی کم هستنند ، دستمزد بالا دریافت کرده و شاید به اندازه یک فارغ التحصیل این رشته نیز مهارت کافی و مطالعه و توانایی نداشته باشند.
هم اکنون تعداد زیادی از کارخانه ها برای هوشمند کردن و اتوماسیون خط تولید و تعدادی نیز برای راه اندازی تعمیر و نگهداری از ربات نیازمندنیروی کار هستند. سازمان فضایی ، پژوهشکده ها ، سازمان انرژی اتمی ، شرکت نفت ، کارخانه های خودروسازی ، ارتش ، سپاه ، شرکت های وارد کننده ودانشگاه ها ، به دنبال استخدام مهندسین رباتیک می باشند.  

 

ارتباط رشته رباتیک با دیگر رشته ها

در حقیقت اگر یک مهندس رباتیک قصد نو آوری و ایجاد یک تکنولوژی را در سر بپروراند و برای مثال طرح یک ربات فوتبالسیت آدم واره را بریزد ملزوم به استفاده از دروسی که قبلا ً ،فراگرفته و یا تکمیل آنها میباشد به عبارتی باید در برنامه نویسی و تنظیم الگوریتم بهینه ،طراحی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی مورد نیاز، طراحی مکانیزم عالی و ی نقص و کار امد در ایجاد تعادل پویا مهارت کافی داشته باشد.

به خصوص در زمینه طراحی کامیپوتری مدارها ، اجزاء و از همه مهمتر برنامه نویسی در سطح بالای قرار داشته باشد تا این نیازها را برطرف کند.

بر فرض برای طراحی یک ربات آی کاوشگر باید با روشهای عایق بندی آشنا باشد و یا در یک ربات پرنده با طراحی سیستم آئرودینامیکی تا حدودی آشنایی داشته باشدو یا در تولید و ساخت ربات جنگنده، آشنا به موارد مختلف و ویژگی های مختلف آنها مثل استحکام و سبک وزنی یا انعطاف و سختی و دیگر مورد این چنینی باشد.

البته مثل دیگر رشته های میان رشته ای ارتباط های زیادی میتوان با دیگر علوم و فنون پیدا کرد که موارد فوق مربوط به رباتیک بودند که به نظر من این ارتباطات در این رشتهر بیشتر از دیگر رشته هاست. 

منبع: solid-mechanics.blogsky.com 



  
                  


  • آخرین ویرایش:یکشنبه 22 شهریور 1394
نظرات()   
   
آخرین پست ها