रोबोट क्या है?
रोबोट वह मशीन है जो आसपास को महसूस करे, प्रोग्राम से फ़ैसला ले और काम करे। यह पूरी या आंशिक रूप से ख़ुद चलती है।
रोबोटिक्स में यांत्रिक (mechanical), विद्युत-इलेक्ट्रॉनिक (electrical) इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान तीनों मिलते हैं।
सिर्फ़ टाइमर से चलने वाली वॉशिंग मशीन स्वचालित है, रोबोट नहीं। रोबोट जो महसूस करता है उसके हिसाब से काम बदलता है।
रोबोट के भाग: हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर
- ढाँचा (structure): फ़्रेम, कड़ियाँ और जोड़।
- सेंसर: दूरी (अल्ट्रासोनिक, इन्फ्रारेड), प्रकाश, स्पर्श, कैमरा, तापमान, जाइरोस्कोप।
- कंट्रोलर: दिमाग़, यानी माइक्रोकंट्रोलर या कंप्यूटर।
- एक्चुएटर: गति पैदा करते हैं: DC मोटर, सर्वो, स्टेपर मोटर, हवा या तेल वाले सिलेंडर।
- अंतिम औज़ार (end effector): ग्रिपर, वेल्डिंग टॉर्च, सक्शन कप।
- बिजली: बैटरी या मेन सप्लाई।
- सॉफ़्टवेयर: प्रोग्राम जो सेंसर पढ़े, फ़ैसला ले (अगर-तो, लूप) और मोटर को आदेश दे।
जिसे छू सकें वह हार्डवेयर; निर्देशों का समूह सॉफ़्टवेयर।
ढाँचा और संचरण: जोड़, गियर और स्वतंत्रता की कोटि
घूमने वाला जोड़ (revolute) कोहनी जैसा; सरकने वाला जोड़ (prismatic) दराज़ जैसा।
स्वतंत्रता की कोटि (DOF) = रोबोट कितने स्वतंत्र तरीक़ों से हिल सकता है। हमारी 3D भुजा में 2 DOF हैं।
संचरण (transmission): गियर, बेल्ट-पुली, चेन, पेंच।
गियर अनुपात = चालित गियर के दाँत ÷ चालक गियर के दाँत। अनुपात 3 हो तो आउटपुट 3 गुना धीमा पर लगभग 3 गुना ज़्यादा बल-आघूर्ण (torque)।
रोबोट के प्रकार और उपयोग
- औद्योगिक: वेल्डिंग, पेंटिंग, पैकिंग।
- चिकित्सा: सर्जरी में मदद, दवा पहुँचाना।
- सेवा: वैक्यूम क्लीनर, डिलीवरी रोबोट।
- क्षेत्र: खेत के ड्रोन, पानी के नीचे, बम निरोधक रोबोट।
- अंतरिक्ष: चंद्रमा और मंगल के रोवर।
- ह्यूमनॉइड और कोबोट: इंसान जैसे रोबोट, और इंसान के साथ सुरक्षित काम करने वाले रोबोट।
फ़ायदे: सटीकता, ख़तरे में काम, थकान नहीं। सीमाएँ: क़ीमत, मरम्मत, नौकरियों में बदलाव, सुरक्षा।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- रोबोट = सेंसर + कंट्रोलर + एक्चुएटर + ढाँचा + बिजली + प्रोग्राम
- महसूस → सोच → काम (यह चक्र बार-बार चलता है)
- गियर अनुपात = चालित दाँत ÷ चालक दाँत
- आउटपुट गति = इनपुट गति ÷ अनुपात; टॉर्क ≈ इनपुट टॉर्क × अनुपात
- DOF = स्वतंत्र जोड़-गतियों की संख्या
हल किए गए उदाहरण
1. लाइन-फ़ॉलो करने वाले रोबोट में दो प्रकाश सेंसर, एक माइक्रोकंट्रोलर और दो पहिया मोटर हैं। महसूस, सोच और काम वाले भाग बताओ।
महसूस: दोनों सेंसर काली लाइन देखते हैं। सोच: माइक्रोकंट्रोलर दोनों रीडिंग की तुलना करता है। काम: एक मोटर धीमी करके रोबोट को लाइन पर लौटाता है।
2. मोटर गियर में 12 दाँत, पहिया गियर में 36 दाँत। मोटर 300 rpm पर घूमती है। अनुपात और पहिये की गति?
अनुपात = 36 ÷ 12 = 3। पहिया गति = 300 ÷ 3 = 100 rpm। धीमा, पर लगभग 3 गुना टॉर्क।
3. भुजा में घूमता आधार, कंधा, कोहनी और कलाई (मुड़ती भी, घूमती भी) है। DOF कितने?
1 + 1 + 1 + 2 = 5 DOF।
आम गलतियाँ
- हर स्वचालित मशीन को रोबोट कहना। रोबोट को महसूस करके काम बदलना होता है।
- सेंसर और एक्चुएटर को मिला देना। सेंसर जानकारी लेता है, एक्चुएटर गति देता है।
- सोचना कि बड़ा चालित गियर तेज़ करता है। वह धीमा पर ताक़तवर बनाता है।
- सॉफ़्टवेयर भूल जाना। बिना प्रोग्राम हार्डवेयर कुछ काम का नहीं करता।