اینترنت به تنهایی یک معجزه است و افراد زیادی در سراسر دنیا از این تکنولوژی استفاده می‌کنند. اینترنت اشیا نیز تکنولوژی جدیدی است که به انسان کمک می‌کند تا دستگاه‌های هوشمند را متصل کرده و عملکرد خانه‌ها و کارخانه‌ها را بهبود بخشد. با این حال، پیشرفت‌های بیشتری در راه است و روباتیک دائما در حال رشد، با اینترنت اشیا ادغام شده و مفهومی به نام اینترنت اشیا رباتیک را تولید کرده که در این مطلب هوشمند سازی آرات به آن می‌پردازیم.
تعریف اینترنت اشیا رباتیک
اینترنت اشیا رباتیک یا Internet of Robotic Things به این معنی است که در آن دستگاه‌های هوشمند می‌توانند بر رویدادها نظارت داشته باشند، داده‌های سنسورها را از منابع متعدد ترکیب کنند، از هوش برای تعیین بهترین مسیر عمل و دستکاری اشیا در دنیای فیزیکی استفاده کنند.
تفاوت اساسی بین IoT و IoRT این است که دستگاه‌های اینترنت اشیاء رباتیک علاوه بر اشتراک‌گذاری داده‌ها و برقراری ارتباط با یکدیگر، می‌توانند در دنیای فیزیکی حرکت کنند و با اشیاء موجود تعامل داشته باشند. این بدان معنی است که چندین مولفه‌ی IoRT وجود دارد که شامل موارد زیر می‌شود:
- ربات‌ها دارای قابلیت‌های نظارت و سنجش تعبیه شده هستند
- ربات‌ها می‌توانند داده‌هایی که جمع‌آوری می‌کنند را تجزیه و تحلیل کنند.
- ربات‌ها می‌توانند از این اطلاعات برای تعیین کاری که باید با یک شیء انجام دهند، استفاده کنند.
متداول‌ترین فناوری مورد استفاده در اینترنت اشیا رباتیک شامل ترکیب اینترنت اشیا صنعتی، اتصال هوشمند، محاسبات ابری، هوش مصنوعی، همزاد دیجیتالی، تکنولوژی دفتر کل توزیع‌شده و موارد دیگر است.
(از مطلب هتل هوشمند نیز بازدید کنید.)
کاربردهای اینترنت اشیا رباتیک
پتانسیل زیادی برای ترکیب رباتیک با اینترنت اشیاء وجود دارد. ربات‌ها می‌توانند نیاز به دخالت انسان را کاهش دهند و با دنیای واقعی ارتباط فیزیکی داشته باشند و اینترنت اشیا نیز می‌تواند شبکه‌های مستقل و هوشمندی فراهم کند که ربات‌ها از ان برای ارتباط استفاده کنند.
رباتیک و زنجیره‌ی تامین مستقل
همه‌ی بخش‌های زنجیره تامین از تولید مواد خام تا سیستم‌های تحویل را می‌توان با کمک سیستم‌های اینترنت اشیا رباتیک، اتوماتیک کرد.
- تعمیر و نگهداری: ربات‌های مجهز به IoRT قادر به تشخیص و رفع مشکلات سیستم به طور مستقل هستند و این ویژگی برای محدود کردن دخالت انسان در زنجیره تامین بسیار مهم است.
- ساخت: سیستم‌های تولید خودکار که قادر به تنظیم پارامترها متناسب با تقاضای مصرف‌کننده هستند می‌توانند به سیستم تولیدی کمک کنند تا از تولید انبود یکنواخت فاصله بگیرند و نیازهای خاص مشتری‌ها را برآورده سازند.
- تجارت الکترونیک اتوماتیک: تجارت الکترونیک یکی از حساس‌ترین اهداف برای اجرای اینترنت اشیا رباتیک در مقیاس بزرگ است.
رباتیک و ترکیب آن با اینترنت اشیا معمولا در حوزه‌ی زنجیره‌ی تامین یافت می‌شود. برای مثال، اینترنت اشیاء رباتیک در تعمیر و نگهداری وجود دارد و ربات‌ها می‌توانند به طور مستقل مشکلات سیستم‌های موجود را شناسایی و رفع کنند.
سیستم‌های تولید خودکار نیز می‌توانند به تولید انبوه کمک کنند. علاوه بر این، تجارت الکترونیک فضای کافی برای پیاده‌سازی IoRT فراهم می‌کند تا ربات‌ها بتوانند محصولات را بسته‌بندی و برچسب‌گذاری کنند و پس از سفارش روی وب‌سایت آنها را ارسال کنند.
(در مورد پارکینگ هوشمند در اسمارتیک بخوانید.)
اینترنت اشیا رباتیک در بیمارستان‌ها
اینترنت اشیا در پزشکی نیز بسیار رایج است. کارهای زیادی در بیمارستان‌ها توسط افراد انجام می‌شود که می‌توان به آسانی آنها را به یک ربات هوشمند محول کرد.
- مراقبت از بیماران: فعالیت‌هایی مانند تحویل غذا و سایر ملزومات به بیماران، کمک به راه رفتن آنها و کمک کردن به آنها از راه‌های دیگر می‌توند وظیفه‌ی ربات‌های هوشمند و پاسخ‌گو باشد.
- نظارت بر بیماران: با سنسورها و سایر دستگاه‌های متصل به بدن بیمار می‌توان در لحظه بر سلامت آنها نظارت کرد. احتمالا ترکیب این ویژگی با تحویل اتوماتیک دارو می‌تواند منجر به سیستمی شود که بیمار را با دوزهای دقیق و زمان‌بندی شده، درمان کند.
- جراحی: جراحی با کمک ربات برای مدتی بسیار رایج بود و این روش‌ها را می‌توان در اکثر موارد توسط ربات‌های هوشمند و با کمک تعداد کمی جراح انجام داد.
حوزه‌ی هوشمند سازی بیمارستان و بهداشت و درمان نیز یکی دیگر از صنایعی است که از اینترنت اشیا رباتیک می‌تواند استفاده کند. ربات‌های هوشمند می‌توانند در مراقبت از بیمار، نظارت و حتی جراحی به انسان‌ها کمک کنند.
(در مورد شیشه هوشمند مطالعه کنید.)
ربات‌های هوشمند برای خانه‌ها
تقاضای مصرف‌کنندگان برای ربات‌های شخصی اینترنت اشیا رباتیک در حال گسترش است و در آینده پتانسیل بالایی خواهد داشت.
خانه‌های هوشمند: خانه هوشمند آینده به طور کلی توسط اینترنت اشیا رباتیک مدیریت می‌شود و سیستم‌های اتوماتیکی بهره خواهد برد که برای کارهای خانگی، امنیت، راحتی و آسایش و غیره بکار می‌روند. ربات‌ها می‌توانند اتاق‌های شما را تمیز کنند، از کودکان مراقبت کنند و شما می‌توانید به سادگی بروزرسانی‌های پیشرفته‌ی آنها را دریافت کنید.
ربات‌های حضور از دور یا دورحضوری: با استفاده از این فناوری می‌توانیم با فرستادن ربات‌ها به جای خود، از راه دور در رویدادها، کلاس‌ها و جلسات شرکت کنیم. با وضعیت همه‌گیری کرونا، این صنعت اهمیت و محبوبیت بیشتری پیدا خواهد کرد.
مصرف‌کنندگان امروزی نیز امیدوارند بتوانند بزودی از ربات‌ها در خانه‌های خود داشته باشند. ربات‌ها می‌توانند یک عنصر ایده‌آل در کنار سایر دستگاه‌های هوشمند و سیستم‌های اتوماسیون باشند و می‌توانند با تمیز کردن خانه و غیره به انسان کمک کنند.
(از مطلب گلخانه هوشمند نیز بازدید کنید.)
اینترنت اشیا رباتیک برای امنیت و نظارت
سیستم‌های اینترنت اشیاء رباتیک را می‌توان برای جلوگیری از به خطر انداختن جان انسان‌ها در شرایط تهدیدکننده‌ی مختلف بکار برد.
نگهبان رباتی: نگهبانان در موسسات و همینطور نیروهای امنیتی و موارد مشابه را می‌توان با ربات‌های هوشمند مجهز به IoRT جایگزین کرد. این ربات‌ها می‌توانند از طریق دوربین، داده‌های ورودی از حسگرهای حرکتی و غیره از امنیت کامل محل اطمینان حاصل کنند.
مدیریت بلایا: هر منطقه‌ای که دچار اتفاق و حادثه‌ای شده و خطرات زیادی برای پرسنل امداد و نجات ایجاد می‌کند، مناسب استفاده از ربات‌های اینترنت اشیای رباتیک است. ربات‌های IoRT را می‌توان برای عبور از مناطق سیل زده یا زلزله زده، ارزیابی وضعیت، حمل و نقل تجهیزات و ارائه‌ی کمک به قربانیان، مورد استفاده قرار داد.
حوزه‌ی دیگری که ربات‌ها در آن مفید خواهند بود، امنیت و نظارت است. ربات‌ها می‌توانند راه‌حلی ایده‌آل برای مدیریت بلایا در نقاطی باشند که برای انسان می‌تواند خطرناک باشد. علاوه بر این، آنها می‌توانند وسایل را حمل کنند و به قربانیان و مجروحان نیز کمک کنند.
(پیشنهاد می‌کنیم در مورد هوشمند سازی صنایع نیز مطالعه کنید.)
ماشین های اتوماتیک
ماشین‌های بدون راننده می‌توانند آینده‌ی حمل و نقل در کشورهای پیشرفته باشند. خودروها با استفاده‌ی گسترده از اینترنت اشیا رباتیک می‌توانند یک خط ارتباطی ثابت با خودروهای دیگر داشته باشند و به این ترتیب با جلوگیری از تصادفات، پیش‌بینی ترافیک و یافتن مسیرهای راحت همراه باشند. خودروها از بازخورد سیگنال‌های ترافیک و دوربین‌ها نیز می‌توانند برای تکمیل اهداف خود استفاده کنند. ارابه خود راهنما (AGVs) بعلاوه در زنجیره تامین مستقل نیز کاربرد دارد.
رایج‌ترین استفاده از اینترنت اشیاء رباتیکمی‌تواند ادغام IoRT برای تشکیل زنجیره تامین مستقل در تجارت الکترونیک باشد.
(در مورد کنترل از راه دور هوشمند مطالعه کنید.)
ویژگی‌های اینترنت اشیا رباتیک
برای درک تعریف درستی از سیستم اینترنت اشیاء رباتیک، لازم است ابتدا به ویژگی‌هایی که IoT و رباتیک را به طور جداگانه مشخص می‌کنند، نگاهی بیاندازیم.
اینترنت اشیا یا IoT
حس کردن، اتصال، ارتباط، فرآیند هوشمند، خودیادگیری و مقیاس‌پذیری برخی از ویژگی‌های اینترنت اشیا است. شبکه‌های اینترنت اشیا ورودی حسی را دریافت می‌کنند، محاسبات هوشمند را انجام می‌دهند، از محیط یاد می‌گیرند، با کاربران و سایر دستگاه‌ها ارتباط برقرار می‌کنند، می‌توانند به روش‌های ساده از راه دور کنترل شوند و عملیاتی را انجام دهند که خروجی‌هایی به همراه دارد.
رباتیک
حس کردن، کنترل، پردازش، عمل و تعامل و حرکت برخی از ویژگی‌هایی هستند که ربات را تعریف می‌کنند. این ویژگی‌ها در مقیاس‌های مختلف بسته به طراحی و ساخت ربات وجود دارند. ربات‌ها ممکن است قادر به کار مستقل و تصمیم‌گیری‌های هوشمند باشند و یا ممکن است با سایر ربات‌ها کار کنند. اما اکثر ربات‌ها محدود به اعمالی هستند که در محدوده‌ی حرکتی آنها است و به جای مشارکت در کنترل دیجیتالی سیستم‌ها، بیشتر در تعامل با دنیای فیزیکی هستند.
ارتباط IoT و رباتیک
یکی از ویژگی‌های متمایزکننده‌ی IoT و رباتیک این است که دستگاه‌های اینترنت اشیا معمولا با دستکاری فیزیکی محیط، خروجی تولید نمی‌کنند. آنها مانند ربات‌ها حرکت ندارند و با محیط فیزیکی نیز تعامل ندارند. بعلاوه ربات‌ها نیز برای تفکر هوشمند و مشارکتی خود به اینترنت اشیا نیازمند هستند. اینجاست که IoT و رباتیک به یکدیگر مرتبط می‌شوند. ویژگی‌ها یا اجزای IoRT یا اینترنت اشیا رباتیک به شرح زیر است:
حس کردن و ادراک
دستگاه‌های اینترنت اشیا رباتیک مانند دستگاه‌های IoT و ربات‌ها از طریق نرم‌افزار، سنسورها و تکنولوژی‌هایی مانند RFID یا GPS، محیط فیزیکی و دیجیتالی را درک می‌کنند. راه‌حل‌های “حس کردن به عنوان یک سرویس” توسط این ویژگی اینترنت اشیاء رباتیک هدایت می‌شوند. حس کردن همجنین برای برقراری ارتباط و همکاری با انسان‌ها و سایر دستگاه‌ها لازم است.
محاسبات
دستگاه‌های اینترنت اشیا رباتیک محاسبات هوشمند را با استفاده از محاسبه‌ی ابری و همینطور رایانش لبه‌ای انجام می‌دهند. ورودی‌های حسی به عنوان متغیر در محاسبات بکار می‌روند و دستگاه‌ها می‌توانند به طور فعال از داده‌ها بیاموزند. اینترنت اشیاء رباتیک توانایی اجرای تسک‌های پیچیده با متغیرها، راه‌ها و دوره‌های عمل متعدد را دارد.
اتصال و ارتباط
اتصال با سایر دستگاه‌ها روی شبکه از طریق اینترنت و همینطور برقراری ارتباط با سایر دستگاه‌ها برای عملکرد سیستم‌های اینترنت اشیا رباتیک بسیار مهم است. شبکه‌های ارتباطی از طریق اینترنت، بلوتوث، وای فای و سایر سیستم‌ها برقرار می‌شود.
فعالسازی
فعالسازی به معنای انجام اقدامات لازم برای تحقق هدف یک دستگاه است. این فعالسازی می‌تواند دستکاری فیزیکی یا فعالسازی سایبری باشد. اینترنت اشیا با ادغام رباتیک می‌تواند به طور مستقیم اقداماتی را در دنیای فیزیکی انجام دهد.
کنترل
کنترل خودکار با کمترین نیاز به دخالت انسان به سیستم‌های اینترنت اشیا رباتیک داده می‌شود. سیستم‌های مبتنی بر IoRT از طریق شبکه‌های ارتباطی نیز از سایر دستگاه‌ها داده دریافت می‌کنند. این ربات‌ها می‌توانند از داده‌ها یاد بگیرند، بر این اساس برنامه‌های خود را تنظیم کنند و بدون نیاز به کمک انسانی تغییرات متغیرهای مختلف را در نظر بگیرند. سمت انسانی کنترل را می‌توان از هر فاصله‌ای از طریق هر وسیله‌ای با رابط ارائه کرد.
معماری اینترنت اشیا رباتیک
معماری اینترنت اشیا رباتیک را می‌توان به پنج لایه تقسیم کرد که شامل لایه‌ی سخت‌افزاری یا رباتیک، لایه‌ی شبکه، لایه‌ی اینترنت، لایه‌ی زیرساخت و در نهایت لایه‌ی کاربرد می‌شود. در ادامه در مورد هر کدام از این لایه‌ها بیشتر توضیح خواهیم داد.
لایه سخت‌افزار IoRT
این لایه پایین‌ترین لایه در اینترنت اشیا رباتیک است که از ربات‌ها و اشیا مختلفی مانند وسایل نقلیه، سنسورها، گوشی‌های هوشمند، تجهیزات دفاعی، تجهیزات زیر آب، سنسورهای آب و هوا، تجهیزات شخصی، لوازم خانگی و سنسورهای صنعتی تشکیل می‌شود. از نظر فنی، اشیای فیزیکی (اجزای واقعی) این لایه‌ی انتزاعی را پوشش می‌دهند تا اطلاعات پیرامون آن به لایه‌ی بالاتر یعنی لایه شبکه منتقل شود.
لایه سخت‌افزار در IoRT شامل اشیای فیزیکی دنیای واقعی می‌شود.
(از مطلب اتوماسیون ساختمان بازدید کنید.)
لایه شبکه اینترنت اشیا رباتیک
انواع مختلفی از گزینه‌های اتصال شبکه در این لایه‌ی دوم ارائه شده است. اتصال سلولی مانند 3G و LTE/4G در این قسمت فعال می‌شود. چند فناوری ارتباطی کوتاه بُرد مانند پروتکل وای فای، بلوتوث کم انرژی، 6LoWPAN، شبکه‌ی جهانی پهن باند (BGAN) و ارتباط میدان نزدیک یا NFC برای تسهیل اتصال بین تجهیزات اینترنت اشیا رباتیک نزدیک به یکدیگر استفاده می‌شود.
تکنولوژی‌های ارتباطی بُرد متوسط تا بلند مانند وایمکس (WiMAX)، پروتکل Z-Wave، پروتکل زیگبی و شبکه گسترده کم توان (LoRA) برای انجام روان انتقال اطلاعات در زیرساخت‌های شبکه روباتیک فواصل طولانی‌تر، گنجانده شده است.
لایه شبکه در IoRT شامل پروتکل‌های ارتباطی کوتاه بُرد یا پروتکل‌های ارتباطی مناسب برای فواصل متوسط و بلند می‌شود.
(در مورد دستگیره هوشمند مطالعه کنید.)
لایه اینترنت در اینترنت اشیا روباتیک
اتصال اینترنت بخش مرکزی کل ارتباطات در معماری اینترنت اشیا رباتیک یا IoRT است. به دلیل ویژگی‌های خاص آن، پروتکل‌های ارتباطی اینترنت اشیا به صورت انتخابی برای کارآمد بودن انرژی، محدودیت منابع و پردازش اطلاعات سبک وزن در سیستم رباتیک به این لایه اضافه شده است.
پروتکل‌های MQTT، CoAP، IPv6، XMPP، UDP، uIP، DTLS، AMQP، LLAP و DDS وظایف زیر را انجام می‌دهند:
- MQTT: انتشار/اشتراک پیام‌ها
- CoAP: پشتیبانی چندپخشی
- XMPP: پیام فوری لحظه‌ای
- IPv6: شبکه‌ی سوئیچ بسته
- UDP: جایگزینی برای TCP
- uIP: انتشار سیستم تعبیه شده تحت شبکه
- DTLS: فراهم کردن حریم خصوصی برای پروتکل دیتاگرام
- AMQP: صف‌بندی پیام برای محیط میان‌افزار
- LLAP: اتوماسیون محلی سبک
- DDS: پرداختن مستقیم به ارتباطات مبتنی بر انتشار و اشتراک برای سیستم‌های تعبیه شده‌ی فوری
اتصال اینترنتی در تکنولوژی IoRT توسط برخی از پروتکل‌های خاص اینترنت اشیا برقرار می‌شود.
(از مطلب تجهیزات خانه هوشمند نیز بازدید کنید.)
لایه‌ی زیرساخت در اینترنت اشیا رباتیک
لایه‌ی زیرساخت به عنوان ارزشمندترین لایه شناخته می‌شود. این لایه از اینترنت اشیا رباتیک متشکل از 5 ترکیب متفاوت اما مرتبط مانند پلتفرم ابری رباتیک، پشتیبانی از پلتفرم ابری M2M2A، خدمات کسب و کار ابری اینترنت اشیا، خدمات داده‌های بزرگ و زیرساخت‌های رباتیک ابری اینترنت اشیا است.
لایه کاربرد IoRT
این لایه بالاترین لایه در معماری اینترنت اشیا رباتیک است که برای انتشار تجربه‌ی کاربر از طریق کاوش در نمونه‌ی ارائه شده از برنامه‌های کاربردی طراحی شده است که می‌توانند با استفاده از رباتیک انجام شوند. ربات‌های متصل به اینترنت اشیا می‌توانند همزمان با حل مشکلات متعدد مانند مراقبت‌های سلامتی، تعمیر و نگهداری زیرساخت، سایت‌های EC، فروشگاه‌های بزرگ، موقعیت‌های حیاتی زندگی، دیتا سنترها و موارد بسیار دیگر، فعال باشند. امکانات این لایه بی‌شمار و دائما در حال رشد است، از این رو اهمیت و وجود آن نیز دائما در حال پیشرفت است.
اینترنت اشیا رباتیک – تکنولوژی رو به رشد
در این مطلب به معرفی اینترنت اشیا رباتیک یا IoRT و حوزه‌های مختلف کاربرد آن پرداختیم. بازار جهانی IoRT در حال رشد است و انتظار می‌رود تا سال 2026 به بالاترین نرخ رشد سالانه‌ی خود برسد. در آینده شبکه‌ای از اتصالات وجود خواهد داشت که به هر دستگاهی که استفاده می‌کنیم از جمله ساعت‌های هوشمند، جاروبرقی، سیستم آبیاری هوشمند و غیره نیز گسترش می‌یابد.
هر دستگاه با هر میزان داده‌ای که مصرف می‌کند، در حال یادگیری و بهبود خواهد بود و بی‌شک همه‌ی اینها برای راحتی و آسایش انسان‌ها کاربرد خواهد داشت.
