استشعر، فكّر، تحرّك

تتحرك مكنسة روبوتية بمحاذاة جدار وتصطدم به برفق، وتتبع عربة في مستودع خطًا مرسومًا، وتزحف مركبة جوالة عبر المريخ. تبدو هذه الأشياء مختلفة جدًا، لكنها جميعًا تشغّل الحلقة نفسها في جوهرها. تعلّم هذه الحلقة مرة واحدة، وستتمكن من فهم كل درس في هذا المختبر.

الروبوت آلة تستشعر ما يحيط بها، وتشغّل برنامجًا لتختار ما ينبغي فعله، وتحرك شيئًا لتنفيذ هذا الاختيار، مرارًا وتكرارًا. تجعل ثلاثة أجزاء ذلك ممكنًا:

• المستشعرات تقيس العالم والروبوت نفسه: المسافة إلى جدار، ودوران العجلات، والميلان، والضوء.
• وحدة التحكّم هي البرنامج (الذي يعمل على حاسوب صغير) الذي يحوّل أرقام المستشعرات إلى أوامر. وهي مجموعة من القواعد والحسابات التي يكتبها البشر.
• المشغّلات هي الأجزاء التي تُنشئ الحركة، وغالبًا ما تكون محركات كهربائية تدير العجلات.

الحلقة. ترتبط الأجزاء الثلاثة في دورة تتكرر مرات عديدة في الثانية:

1. استشعر: اقرأ بيانات المستشعرات.
2. فكّر: يقارن البرنامج ما قاسه بما يريده، ويحسب الأمر المناسب.
3. تحرّك: أرسل الأمر إلى المحركات.

بعد ذلك تغيّر حركة الروبوت ما تراه المستشعرات، وتبدأ الدورة من جديد. ولأن نتيجة الفعل تُقاس وتُعاد إلى القرار التالي، تُسمّى هذه حلقة التغذية الراجعة. تُعدّ التغذية الراجعة أهم فكرة في علم الروبوتات. فالروبوت الذي لا يملك تغذية راجعة ليس سوى لعبة تعيد تشغيل تسجيل، كما سترى في الدرس الأخير من هذه الوحدة.

ذاتي التشغيل أم متحكَّمًا فيه عن بُعد؟ في الروبوت المتحكَّم فيه عن بُعد، يُغلق شخص الحلقة: تراقب، وتقرر، وتضغط على ذراع التحكم. أما في الروبوت ذاتي التشغيل، فيُغلق البرنامج الحلقة بنفسه. معظم الروبوتات الحقيقية تقع بين هذين النوعين. فالمكنسة الروبوتية ذاتية التشغيل في التنظيف، لكنك تبدأ تشغيلها. ويتلقى مسبار المريخ خطة من الأشخاص كل يوم، ثم ينفذها بمفرده (يوضح العالم 7 السبب).

الروبوتات المتنقلة مقارنةً بالأذرع. يدرس مختبر الذراع الروبوتية ذراعًا مثبتًا بمسامير على طاولة: قاعدته لا تتحرك أبدًا، لذا فإن السؤال الأساسي هو: أين توجد اليد، بالنظر إلى زوايا المفاصل؟ أما الروبوت المتنقل فيتحرك عبر العالم. وهذا يضيف أسئلة جديدة يتناولها هذا المختبر: كيف تجعل العجلات الروبوت يغيّر اتجاهه؟ أين يوجد الآن؟ ماذا يرى؟ أين يوجد كل شيء آخر؟ كيف ينتقل من هنا إلى هناك؟