الروبوتات الصناعية موجودة في كل مكان حولنا؛ فهي تُنتج السلع التي نستهلكها والمركبات التي نقودها. ينظر الكثيرون إلى هذه التقنيات على أنها بسيطة بطبيعتها. ففي حين أنها تتميز بقدرة فريدة على إنتاج المنتجات بسرعة وجودة عالية، إلا أنها تعمل ضمن نطاق محدود من الحركة. إذن، ما هو حجم الجهد المبذول في برمجة روبوت صناعي؟

الحقيقة هي أنه على الرغم من اختلاف الروبوتات الصناعية في مستويات تعقيدها، إلا أن أبسط تطبيقاتها بعيدة كل البعد عن وظيفة التوصيل والتشغيل. بمعنى آخر، يتطلب ذراع الروبوت، الذي يتطلب حركة محدودة داخل المحاور X وY وZ لأداء مهمته يوميًا، أكثر من مجرد بضعة أسطر من التعليمات البرمجية. ومع تزايد تطور الروبوتات الصناعية وترقية المصانع التقليدية إلى مصانع ذكية، سيزداد حجم العمل والخبرة اللازمين لتدريب هذه الروبوتات الصناعية بالتناسب. دعونا نلقي نظرة على بعض طرق برمجة الروبوتات الحديثة.

قلادة تعليمية

قد يُثير مصطلح "روبوت" في الأذهان صورًا مُختلفة. فبينما قد يُشبّه عامة الناس الروبوت بشيء شاهدوه في فيلم أو على شاشة التلفزيون، إلا أن الروبوت في معظم الصناعات يتكون من ذراع آلية مُبرمجة لإنجاز مهمة مُتفاوتة التعقيد بجودة مقبولة.

أحيانًا، يمكن تحديد كفاءة الروبوت أثناء الإنتاج، ما يستدعي إجراء تعديلات طفيفة على حركاته. إيقاف الإنتاج لإعادة برمجة المعدات عملية مكلفة وغير عملية؛ إذ يُفترض أن كل تعديل لهذه الحركات يتطلب برمجة دقيقة في الحاسوب، سطرًا بسطر؛ لكن هذا أبعد ما يكون عن الحقيقة.

صندوق التدريس، أو ما يشار إليه عادة باسم قلادة التدريس أو مسدس التدريس، هو جهاز محمول صناعي قوي يسمح للمشغل بالتحكم في الروبوت في الوقت الحقيقي وإدخال أوامر منطقية وتسجيل المعلومات في كمبيوتر الروبوت.

تميل الروبوتات الصناعية إلى العمل بسرعات تتحدى العين البشرية، ولكن يمكن للمشغل الذي يستخدم قلادة تعليمية إبطاء الجهاز حتى يتمكن من رسم حركات الروبوت لاستيعاب التغيير في الإجراء. قد تبدو هذه العملية سهلة لأي شخص استخدم وحدة تحكم ألعاب فيديو، ولكنها أكثر بكثير من مجرد معرفة كيفية إدخال المدخلات. على سبيل المثال، يحتاج المشغل إلى أن يكون قادرًا على تصور المسار الأكثر كفاءة الذي سيتخذه الروبوت بحيث تقتصر الحركات تمامًا على تلك الضرورية. يمكن أن يكون للحركات غير الضرورية أو الزيادات في الوقت، مهما بدت صغيرة، تأثير متموج على قدرات الإنتاج لخط الإنتاج. وبالاستناد إلى ذلك بمرور الوقت، يمكن أن يؤدي المسار غير الفعال المرسوم في الروبوت إلى خسائر مالية كبيرة للشركة المصنعة.

بالطبع، يجب مراعاة سرعة كل حركة ليتمكن الروبوت من أداء حركات المفاصل بأكبر قدر ممكن. تُعد هذه الحركات أكثر فعالية من حيث الحركة، بافتراض امتلاك المبرمج للخبرة اللازمة لتطبيقها. في الواقع، قد يبدو هذا النوع من البرمجة بسيطًا لمن يتابع العملية، ولكنه في الواقع قد يستغرق سنوات لإتقانه. لطالما كانت المعلقات التعليمية موجودة، ولا تزال عنصرًا أساسيًا في عالم برمجة الروبوتات.

المحاكاة غير المتصلة بالإنترنت

من أكبر مخاطر برمجة الروبوتات الصناعية في المصنع توقفها عن العمل. يحتاج المبرمج إلى التفاعل مع الآلة، وإجراء تغييرات على الكود، واختبار حركة المعدات في سياق الإنتاج قبل استئناف العمليات. لحسن الحظ، يمكن استخدام برامج محاكاة غير متصلة بالإنترنت لتقريب أي تغييرات في الكود ينوي المشغل تطبيقها، ويمكن إصلاح الأخطاء قبل بدء تحديث البرمجة، وكل ذلك دون إيقاف العمليات. لا توجد أي أضرار مالية لتشغيل عمليات المحاكاة غير المتصلة بالإنترنت، ولا يوجد أي خطر على المشغل، حيث يمكن تشغيلها على جهاز كمبيوتر بعيد عن المصنع.

هناك العديد من أنواع البرامج المختلفة التي توفر إمكانيات المحاكاة دون اتصال بالإنترنت، ولكن المبدأ هو نفسه، وهو إنشاء بيئة افتراضية تمثل عملية التصنيع وبرمجة الحركات باستخدام نموذج ثلاثي الأبعاد متطور.

تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد برنامج أفضل من الآخر تمامًا، ولكن قد يكون أحدها أفضل حسب تعقيد التطبيق. ميزة هذا النوع من البرمجة أنه لا يسمح للمبرمج ببرمجة حركات الروبوتات فحسب، بل يسمح له أيضًا بتنفيذ وعرض نتائج كشف الاصطدامات والحوادث القريبة، وتسجيل أوقات الدورة.

نظرًا لأن البرنامج يتم إنشاؤه بشكل مستقل عن الجهاز على جهاز كمبيوتر خارجي (وليس يدويًا، كما هو الحال بالنسبة للتعلم المعلق)، فإنه يسمح للمصنعين بالاستفادة من الإنتاج قصير المدى من خلال القدرة على أتمتة العملية بسرعة دون إعاقة العمليات العادية.

على الرغم من أن تدريس برمجة المعلقات يقدم نهجًا دقيقًا للغاية للتعديلات الروبوتية على أرضية المصنع، إلا أنه من الممكن القول إن هناك جانبًا إيجابيًا أكبر في القدرة على تشغيل تحديثات البرمجة في بيئة اختبار قبل تحديث الكود في المعدات المادية.

البرمجة عن طريق العرض التوضيحي

هذه الطريقة تُشبه إلى حد كبير عملية "قلادة التدريس". على سبيل المثال، وكما هو الحال في قلادة التدريس، يتمتع المُشغّل بالقدرة على "إظهار" الروبوت، بدقة عالية، سلسلة من الحركات الجديدة وتخزين تلك المعلومات في حاسوبه. مع ذلك، هناك بعض المزايا التي تُميّز بين الطريقتين. على سبيل المثال، قلادة التدريس هي جهاز محمول متطور يحتوي على العديد من أدوات التحكم والوظائف المختلفة. تتطلب البرمجة بالعرض التوضيحي عادةً من المُشغّل توجيه الذراع الروبوتية باستخدام عصا تحكم (بدلاً من لوحة مفاتيح). هذا يُسهّل عملية البرمجة ويُسرّعها - وهما أمران يُقلّلان من وقت التوقف عن العمل.

يستغرق هذا النوع من البرمجة الروبوتية أيضًا وقتًا أقل حتى يصبح المشغل ماهرًا؛ نظرًا لأن المهمة نفسها مبرمجة بنفس الطريقة التي يكملها بها المشغل البشري.

مستقبل البرمجة الروبوتية

لكلٍّ من أساليب البرمجة هذه مكانتها في عالم الروبوتات الصناعية، ولكن لا يوجد أيٌّ منها مثالي. فبشكلٍ خاص، قد يُعيق تطوير كلٍّ منها ونشرها الإنتاج ويزيد التكاليف على المُصنِّع. وسيحتاج الروبوت إلى وقتٍ كافٍ لتدريبه على أداء المهمة. وفي كثيرٍ من الحالات، قد تختلف مهارة المُشغِّل أو الفني اختلافًا كبيرًا من تطبيقٍ لآخر.

تخيّل لو أن روبوتًا صناعيًا يحتاج فقط إلى "رؤية" مهمة تُنجز ليتمكن من تنفيذها بدقة متناهية مرارًا وتكرارًا، فإن التكلفة والوقت اللازمين لبرمجة الروبوتات الصناعية سينخفضان بشكل كبير.

إذا بدا الأمر خياليًا، فقد ترغب في إلقاء نظرة فاحصة على صناعة الروبوتات؛ فهذا النوع من تدريب الروبوتات يشغل بال مصممي الروبوتات الصناعية. النظرية وراء هذه التقنية سليمة؛ اطلب من المشغل أن يُظهر للروبوت كيفية أداء مهمة معينة، واسمح للروبوت بتحليل هذه المعلومات لتحديد التسلسل الأكثر كفاءة للحركات المطلوب إكماله لتكرار المهمة. عندما يتعلم الروبوت المهمة، تتاح له الفرصة لاكتشاف طرق جديدة لتحسين طريقة أدائها.

برمجة الروبوتات الأكثر تعقيدًا

مع تزايد تحوّل المصانع إلى المصانع الذكية وتركيب المزيد من المعدات ذاتية التشغيل، ستصبح المهام المُوكلة إلى الروبوتات أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، ستُضطر الأساليب التي نستخدمها حاليًا لبرمجة هذه الروبوتات إلى التطور. ورغم الأداء الرائع لأنشطة البرمجة المعاصرة، لا شك أن الذكاء الاصطناعي سيلعب دورًا هامًا في كيفية تعلم الروبوتات.