1) تعريف الروبوت وفق المعايير
بحسب ISO 8373:2012 (كما ورده اتحاد الروبوتات الدولي IFR): «الروبوت الصناعي مُعالجٌ تلقائيًا، قابلٌ لإعادة البرمجة، متعدد الأغراض، قابل للبرمجة في ثلاثة محاور أو أكثر، يمكن أن يكون ثابتًا أو متنقلًا لاستخدامه في أتمتة العمليات الصناعية.»
2) لمحة تاريخية – من Unimate إلى الروبوتات المتعاونة
الانطلاقة الصناعية (1960s–1950s)
يُعد Unimate أول روبوت صناعي أُدخل إلى خط إنتاج فعلي عام 1961 في مصنع جنرال موتورز لمعالجة قطع الصب الساخنة. سبقه تطوير المفهوم عام 1954 على يد جورج ديفول، وتأسيس شركة Unimation بالتعاون مع جوزيف إنجلبرجر.
الروبوتات المتنقلة والذكاء (1966–1972)
قدّم Shakey (من SRI) أول نموذج لروبوت متنقل قادر على إدراك البيئة والتخطيط واتخاذ القرار، مؤثرًا في أجيال لاحقة من الملاحة والتخطيط.
التوسع والتنوع (2000s–1970s)
- انتشار الأذرع الصناعية (Cartesian, SCARA, Articulated, Delta).
- ظهور الروبوتات الخدمية والمتحركة للأبحاث والمهام المدنية.
- تحسينات في الرؤية الحاسوبية والتحكم والاستشعار.
العصر الحديث (2010s–الآن)
- الروبوتات المتعاونة (Cobots) للعمل بأمان قرب البشر وفق مواصفة ISO/TS 15066.
- توحيد برمجيات الروبوتات عبر ROS/ROS 2 كمنظومة مفتوحة المصدر.
- قفزات في الروبوتات العاملة بالذكاء الاصطناعي والتعلم العميق.
3) الأنواع والتصنيفات
أولًا: بحسب البنية الميكانيكية
| النوع | الوصف المختصر | أبرز الاستخدامات |
|---|---|---|
| Articulated (مفصلي) | ذراع ذو ثلاث مفاصل دوّارة أو أكثر، مجال حركة واسع. | اللحام، المناولة، الطلاء. |
| SCARA | ذراع روبوتية لها محوران متوازيان، تتحرك بسهولة في المستوى الأفقي مع مرونة محدودة في الاتجاه العمودي. | مناسبة لأعمال التجميع السريع، إدخال المكونات الإلكترونية، والتعبئة الدقيقة. |
| Delta/Parallel | أذرع متوازية خفيفة وسريعة. | الالتقاط والوضع (Pick & Place). |
| Cartesian/Gantry | روبوت يتحرك على ثلاثة محاور خطية متعامدة (X، Y، Z) مثل نظام الإحداثيات، ويتميز بدقة عالية في الحركة. | مناسب لأعمال المعالجات الدقيقة، الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتوضيع الدقيق في خطوط الإنتاج. |
| Cylindrical | روبوت يتحرك بخط مستقيم على محور رأسي، مع إمكانية الدوران حول قاعدة أسطوانية، مما يتيح له العمل داخل مساحات أسطوانية أو دائرية. | مناسب لأعمال المناولة والتجميع في المصانع، خاصة داخل المعدات أو الهياكل ذات الشكل الأسطواني مثل الأنابيب والخزانات. |
ثانيًا: بحسب مجال الاستخدام
- الصناعية: تُستخدم في الأتمتة التصنيعية، وتخضع لتعريف ISO 8373.
- الخدمية: روبوتات لأغراض مدنية/مهنية (تنظيف، سياحة، رعاية صحية، لوجستيات)، وفق تعريف ISO للخدمة (خارج الأتمتة الصناعية).
الاتحاد الدولي للروبوتات (IFR) هو الجهة المرجعية التي تجمع وتنشر إحصاءات الروبوتات الصناعية عالميًا.
- 4.28 مليون روبوت عامل (نهاية 2023): هذا هو إجمالي الأسطول التشغيلي داخل المصانع حول العالم (روبوتات صناعية فقط).
- 541 ألف تركيب جديد في 2023: عدد الروبوتات التي تم تركيبها وتشغيلها لأول مرة خلال عام 2023—أي نمو سنوي صافي يضيف إلى الإجمالي.
أين تتركّز؟ بشكل رئيسي في الصين، اليابان، كوريا الجنوبية، الولايات المتحدة، وألمانيا.
أين تُستخدم أكثر؟ السيارات، الإلكترونيات/أشباه الموصلات، المعادن والكيماويات، واللوجستيات.
الخلاصة: الروبوتات الصناعية أصبحت جزءًا أساسيًا من البنية التحتية الإنتاجية عالميًا، مع نمو متواصل في الاعتماد سنة بعد سنة.
4) أهم الاستخدامات العملية اليوم
الصناعة والتحويل
- السيارات والإلكترونيات والمعادن: اللحام، التجميع، المناولة، الطلاء، الفحص البصري.
- المخازن واللوجستيات: الروبوتات المتنقلة (AMRs) للانتقاء والنقل.
الطب والرعاية
- مساعدة المرضى وإعادة التأهيل، الروبوتات الجراحية (ضمن أطر تنظيمية صارمة).
البنية التحتية والخدمات
- التفتيش والصيانة في البيئات الخطرة (الطاقة، المصانع، الأنابيب).
- الروبوتات التعليمية والخدمية والضيافة.
المجال الأمني والعسكري
- المركبات غير المأهولة (برية/بحرية/جوية) للاستطلاع والدعم وفق الأطر القانونية.
5) الأمان والمعايير والتشريعات
- ISO/TS 15066 (التعاون الآمن): مواصفة إرشادية لأنظمة الروبوتات المتعاونة ومساحات العمل المشتركة.
- ISO 10218-1/2: المتطلبات العامة للسلامة في الروبوتات الصناعية (تكمّلها 15066).
- التشريعات الأفقية للذكاء الاصطناعي: يضبط قانون الذكاء الاصطناعي للاتحاد الأوروبي (2024/1689) استخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي، ويصنّف التطبيقات عالية المخاطر خاصة حين تكون جزءًا من منتج منظَّم السلامة.
يؤثر الامتثال للمعايير على التصميم والهندسة وعوامل الأمان الوظيفي (PL/SIL) وإدارة البيانات والأثر الأخلاقي.
6) الروبوتات والذكاء الاصطناعي
يُعد الذكاء الاصطناعي مُحرّكًا رئيسيًا في إدراك الروبوت وفهمه للعالم (رؤية حاسوبية، محاكاة، تعلم معزز)، وفي التخطيط واتخاذ القرار. منذ ورشة دارتموث 1956 التي صاغت مصطلح "الذكاء الاصطناعي"، تطورت الخوارزميات من الرمزية إلى التعلم العميق والنماذج متعددة الوسائط، ما حسّن إدراك الروبوت وتكيّفه.
طبقات الذكاء في الروبوت
- الإدراك: رؤية/استشعار، تقدير الوضعية، تجزئة الأجسام، كشف العوائق.
- التخطيط والتحكم: تخطيط المسار، تجنّب الاصطدام، تحكم أمثل/تنبؤي.
- التعلّم: تعلّم معزز من محاكيات/عالم حقيقي، نقل المعرفة.
المنظومات البرمجية
- ROS 2: بنية وحداتية (Nodes/Topics/Services)، أدوات محاكاة وتصور، مجتمع واسع يدعم السائقين والخوارزميات.
- اتصال عالي الاعتمادية: تستفيد الروبوتات المتصلة من ميزات اتصالات URLLC في 5G لتطبيقات التحكم عن بعد والزمن الحقيقي.
7) اتجاهات المستقبل
- الروبوتات اللينة (Soft Robotics): مواد مرنة ومحركات هوائية/هيدروليكية وأنسجة صناعية للتعامل الآمن مع البشر والأنسجة والأطعمة.
- الروبوتات السربيّة (Swarm Robotics): تنسيق جماعات روبوتات بسيطة لتحقيق سلوكيات جماعية مُعقّدة.
- التفاعل الإنسان–الروبوت (HRI): الثقة، الشرحية، المعايير الاجتماعية، وتجارب الاستخدام في البيئات الواقعية.
- الاستشعار والمحاكاة المتقدمة: دمج المستشعرات المتعددة ومحاكيات فوتورية لتقليل فجوة المحاكاة–الواقع.
- الاستقلالية الآمنة: دمج ضمانات السلامة والامتثال والحوكمة الخوارزمية ضمن دورة حياة النظام.
8) روابط ومراجع موثوقة
- IFR – رقم قياسي يبلغ ~4.28 مليون روبوت عامل عالميًا (تقرير World Robotics 2024): ifr.org
- تعريف الروبوت الصناعي وفق ISO 8373 كما يورده IFR (PDF): ifr.org – Industrial Robots 2016 (1.2)
- Unimate – أول روبوت صناعي على خط الإنتاج (موسوعة بريتانيكا): britannica.com
- Shakey – أول روبوت متنقل قادر على الإدراك والتخطيط (SRI): sri.com
- ROS 2 – التوثيق الرسمي: docs.ros.org
- ISO/TS 15066 – التعاون الآمن بين الإنسان والروبوت: iso.org
- قانون الذكاء الاصطناعي للاتحاد الأوروبي (Reg. 2024/1689) – نظرة عامة ونص رسمي: EU – Digital Strategy · EUR‑Lex
- الروبوتات اللينة – Harvard SEAS: seas.harvard.edu – World of Soft Robotics
- الروبوتات السربيّة – مراجعات ودراسات: MDPI – Review of Swarm Robotics
- اتصالات 5G/URLLC لتطبيقات الزمن الحقيقي: NGMN – URLLC Requirements
- مقال شامل عن الروبوت (التاريخ والاستخدامات): britannica.com – Robot