يكي از مشكلات عمده ي آموزش مهندسي در كشور، فاصله ي بين مواد آموزشي با دانش كاربردي مورد استفاده در صنايع مي باشد. يكي از بهترين راه هاي كاهش اين فاصله استفاده ي بيشتر از آزمايشگاه ها و به روز كردن آن ها است. با توجه به حركت بسياري از صنايع به سمت اتوماتيك كردن خطوط توليد جهت افزايش كيفيت و بهره وري، يكي از رشته هايي كه كاهش اين فاصله در آن اهميت بيشتري دارد، رشته رباتيك است. با توجه به اين اهميت، در اين اختراع بخش الكترونيكي يك بازوي مكانيكي ماهر در ابعاد آزمايشگاهي، طراحي شده است كه مي توان از آن، جهت به روز رساني بازوهاي مكانيكي ماهر قديمي موجود در آزمايشگاه ها يا استفاده در طراحي بازوهاي مكانيكي ماهر جديد بهره برد. كنترل كننده و درايور طراحي شده قابليت كنترل يك بازوي مكانيكي ماهر را دارد و با استفاده از رابط كاربري نوشته شده مي توان مقدار پارامترهاي مربوط به وضعيت مفصل هاي مختلف همچون موقعيت مفاصل، خطاي موقعيت مفاصل و جريان موتورها را به صورت زمان واقعي مشاهده كرد. همچنين مي توان مقادير اين پارامترها را روي كامپيوتر ذخيره كرد و از آن جهت آناليز حركت بازو استفاده كرد. به علاوه بازو مي تواند مسيري را كه به آن آموزش داده شود، ياد بگيرد و دوباره آن را تكرار كند. همچنين با توجه به كاربرد آموزشي اين دستگاه، قابليت تنظيم ضرايب كنترلي مفصل هاي مختلف وجود دارد تا كاربران از اين طريق با تاثير اين ضرايب آشنا شوند.

در اين طرح، استفاده از علم رباتيك به ويژه رباتهاي انسان نما و همچنين تئوري هاي يادگيري در كسب، فرآگيري و تكامل زبان با ا هدف زير در نظر گرفته شده است: الف) آموزش و يادگيري زبان خارجي در مدارس ايران و ب) ارتقاء كاستي هاي زباني (زبان اول) افراد مبتلا به بيماري هايي نظير اوتيزم و لكنت زباني استفاده از علم رباتيك در حوزه آموزش و يادگيري زبان هاي اوّل و دوّم با در نظر گرفتن روشهاي مدرن و كلاسيك تخصصي آموزش زبان براي يادگيري كلمات جديد و استفاده مناسب از آنها در شرايط مختلف موضوعي جذّاب و كاربردي در محيط هاي آموزشي و دانشگاهي است. مطالعات اوّليه نشان مي دهد كه برخي از پژوهشگران اين حوزه تمركز خود را بر قابليّت يادگيري زبان وموضوع كمبود انگيزه وتحريك معطوف داشته اند. اين مسئله كه موضوعي كانوني در نظريّه زبانشناسي است، تأييد مي كند كه كودكان با داشتن الگوي صحيح، قادر به فراگيري دقيق و مناسب زبان مي باشند؛ با اين حال، اين استدلال توسط مطالعات ميداني فراگيري زبان و همچنين پيشرفت هاي مفهومي درتئوريهاي يادگيري و شبيه سازيهاي محاسباتي به چالش كشيده نشده است و نيازمند مطالعات و بررسي هاي جامع تري در فضايي بين رشته ايست. مطالعات و بررسي هاي ما نشان مي دهد كه ربات ها ي انسان نما را مي توان براي آموزش زبان (اول و دوم) طراحي كرده و به صورتي ويژه مشابه كامپيوتر هاي شخصي در دسترس كاربران قرارداد. نظر به اينكه ربات هاي انسان نما با كامپيوتر هاي شخصي و تلفن هاي همراه تفاوتي فاحش دارند ، از نظر ظاهري، عملكردي و هوشمندي مي توانند ارتباط معني دار تري با مخاطبان و كاربران خود به ويژه كودكان و نوجوانان برقراركنند. از اين رو، موضوع اين اختراع طراحي و توسعه ربات هاي كمك آموزشي براي آموزش و يادگيري زبان هاي اول و دوم در \\"حوزه هاي آموزشي\\" و \\"درمان اختلالات زباني\\" است. بدون شك استفاده از اين ايده، در عين حال كه با جذابيت فوق العاده، نرخ يادگيري و آموزش را در افراد بالاتر مي برد، مطابق با نوين ترين روش هاي آموزشي- درماني در سطح دنياست. در طراحي اين سيستم هوشمند، علاوه بر تيم تحقيقاتي متشكل از مهندسان رباتيك و هوش مصنوعي، نقش پژوهشگران آشنا با نظريه هاي آموزش زبان بسيار حياتي و چاره ساز است. نظريه هايي كه در اكتساب زبان اول و دوم مبناي شناسايي عواملي نظير يادگيري مؤثر، درك ورودي و خروجي قابل فهم، بازخورد اصلاحي، نگرش و انگيزه هستند و بايدبه دقت درطراحي و برنامه ريزي ربات در نظر گرفته شوند. در واقع، \\"يادگيري زبان به كمك ربات هاROBOT ASSISTED LANGUAGE LEARNING (RALL) - \\" به يادگيرندگان اجازه مي دهد تا خودكارآمدي و اعتماد به نفس خويش را در تعاملات به زبان اول و دوم به طور فزاينده اي و بدون ترس يا خجالت افزايش دهند. اين طرح با حمايت بنياد ملّي نخبگان و با بهره گيري از توانمنديهاي قطب علمي طراحي، رباتيك، و اتوماسيون دانشگاه صنعتي شريف مشتركاً با گروهي متخصص در حوزه آموزش زبان انگليسي و رفع كاستي هاي زباني،بسته نرم افزاري جامعي را شامل مي شود كه با پياده سازي آن بر روي يك ربات انسان نما، مجموعه اهداف و شرايط لازم براي آموزش و يادگيري زبان بدست آيد. اميد است ماحصل تلاش اين گروه پژوهشي، قدمي در بهبود كيفيّت يادگيري زبان آموزان و بيماران مبتلا به اختلالات زباني در كشور باشد.

رباتهاي اجتماعي براي زندگي در جامعه ي انسانها طراحي ميشوند لذا قابليت برقراري ارتباط با انسانها از مهمترين مسائل در طراحي آنها خواهد بود. براي آنكه يك ربات اجتماعي بتواند از نظر درك شنوايي قابليتهايي شبيه به يك انسان داشته باشد جهت يابي منبع صوتي قابليتي پايه براي آن به حساب مي آيد. يك ربات اجتماعي در حين برقراري تعامل گفتاري با انسان مي بايست موقعيت سر خود را به نحوي تغيير دهد كه بتواند صوت دريافتي را بهتر بشنود و گفتار را بهتر بازشناسي كند. همچنين اين كار ميتواند در راستاي تعامل طبيعي ربات با انسان باشد. در نتيجه جهت يابي منبع صوتي در رباتهاي اجتماعي و به طور دقيقتر جهت يابي گوينده از مهمترين مسائل در برقراري تعامل گفتاري ربات با انسان به شمار مي آيد. ربات آوا يك سيستم شنوايي ربات است كه قادر خواهد بود پس از شناسايي مقاطع گفتار در يك محيط نويزي گوينده را در فضاي اتاق جهت يابي كند. همچنين اين ربات ساخته شده ميتواند به منظور ايجاد تعامل طبيعي با شخص و بازشناسي بهتر گفتار به سمت گوينده جهت گيري نمايد. اين سيستم مجهز به دو ميكروفن مياشد كه به طور دقيق بر روي فرم گوش مصنوعي قرار گرفته است. همچنين با استخراج زواياي مورد نظر، يك ربات دو درجه آزادي فعال دوراني، جهگيري فضايي را امكانذير ميكند. ربات آوا ميتواند يك گوينده ي فعال را در فضاي نويزي اتاق جهت يابي كند. مسايلي كه در اين ربات مورد بررسي قرار گرفته است عبارت است از شناسايي و تفكيك مقاطع گفتار در يك محيط نويزي به اين مفهوم كه الگوريتم گفتار انسان را از صداهاي ديگر موجود در زمينه تفكيك و به شناسايي جهت گفتار بپردازد بررسي الگوريت هاي جهيابي منبع صوتي به منظور پوشش فضايي و فركانسي گفتار، به گونه اي كه عملكرد سيستم در شرايط محيطي متفاوت با كمترين خطا همراه باشد. ررسي اثرات چرخش ربات و نويز موتورها بر روي جهتيابي گوينده. طراحي مسير چرخش ربات و كنترل موقعيت دوراني آن به منظور تعامل طبيعي با گوينده هدف كلي طراحي و ساخت اين دستگاه، شناسايي مقاطع گفتار در يك محيط نويزي و جهت يابي گوينده در فضاي اتاق همچنين جهت گيري به سمت گوينده به منظور ايجاد تعامل طبيعي با شخص و بازشناسي بهتر گفتار. جهيابي گوينده در محيط به كمك استخراج ويژگي هاي صوتي سيگنال دريافتي توسط دو ميكروفن انجام ميشود. همچنين جهتگيري ربات ساخته شده با نام آوا به سمت گوينده توسط چرخش همزمان دو درجه ي مكانيزم دوراني ربات

در ساليان اخير كاربردهاي موفقيت¬آميز ربات¬هاي اجتماعي در زمينه هاي گوناگوني از جمله آموزش، درمان، سرگرمي، بهبود كيفيت زندگي و ... انگيزه¬بخش بسياري از پژوهش¬هاي جديد در اين حوزه¬ي نوظهور گرديده است. پژوهش¬هايي همچون استفاده از ربات¬هاي اجتماعي در تعامل اجتماعي با كودكان در زمينه هايي از جمله درمان و آموزش و به طور خاص در ارتقاء مهارتهاي اجتماعي كودكان آتيستيك، در بهبود سلامت رواني كودكان سرطاني، و همچنين در آموزش زبان انگليسي به دانش¬آموزان دوره¬ي راهنمايي تنها تعداد كمي از اين دست پژوهش ها مي¬باشند. تحقيقاتي كه در حوزه¬ي رباتيك اجتماعي همچون آموزش و درمان كودكان، انجام مي¬پذيرند مشخصاً در محدوده¬ي قابليت¬هاي سينماتيكي، ديناميكي و شناختي ربات¬هاي اجتماعي باقي مانده و اين موضوع در بسياري از موارد اجازه¬ي انجام پژوهش¬هاي نو و نويد¬بخش را از محققان اين حوزه مي¬ستاند. براي نمونه، بسياري از تحقيقاتي كه در زمينه بهبود تعامل اجتماعي كودكان آتيستيك بوسيله ربات¬هاي اجتماعي انجام مي¬شوند، شامل يك بخش مشترك به نام بازي¬هاي تقليدي مي¬باشند كه در آن كودك حركات ربات را تقليد مي¬كند؛ در اين روش تعداد و كيفيت بازي¬هاي تقليدي و همچنين كيفيت برقراي ارتباط ربات با كودك، بسيار محدود به قابليتهاي سينماتيكي ربات مي¬گردد. استفاده از ربات¬هاي اجتماعي انسان نما در آموزش زبان اشاره به كودكان ناشنوا از جمله پژوهش¬هاي نوين در عرصه رباتيك اجتماعي محسوب مي¬گردد. زبان اشاره براي كودكان ناشنوا، همچون زبان گفتار براي كودكان شنوا، ضمن اينكه ابزار اصلي ارتباطي آنان با افراد پيرامون خود محسوب مي¬شود، نقش بسيار به سزايي در شكل¬گيري فكري و شناختي آن¬ها ايفا مي¬كند. از اين رو آموزش زبان اشاره به اين كودكان از سنين ابتدايي كودكي، امري لازم و ضروري مي¬نمايد. تحقيقات نشان داده¬اند كه به كارگيري ربات اجتماعي در فرآيند آموزش به كودكان مي¬تواند بازده آموزشي آنان را تا حد زيادي بالا برده و همچنين با توجه به تحقيقات روانشناختي كودك، به عنوان يك بازي در رشد فكري آن¬ها مؤثر واقع گردد. امروزه ربات¬هاي انسان نماي اجتماعي بسيار معدودي را ميتوان يافت كه داراي انگشتاني مستقلاً فعال و قادر به تقليد حركتهاي پيچيده دست انسان، همچون حركات زبان اشاره فارسي باشند. اين دسته از ربات‌هاي انسان‌نما، عموماً داراي هزينه ساخت بسيار زيادي مي¬باشند و عملاً قابليت بازتوليد و يا خريداري براي موسسات تحقيقاتي در زمينه رباتيك اجتماعي را نخواهد داشت. ربات تجاري Asimo با قيمت تقريبي000/500/2 دلار و ربات‌هاي پژوهشي iCub با قيمت 000/250 يورو از اين دست ربات¬هاي اجتماعي انسان¬نما مي¬باشند. از اين رو ساخت يك ربات اجتماعي انسان نما با قابليت¬هاي تعاملي با كودكان ناشنوا براي آموزش زبان اشاره، با هزينه ساخت كم، و مناسب براي تحقيقات بلند مدت آموزشي، مورد توجه قرار مي¬گيرد. در كنار اهداف كاربردي طراحي و ساخت رباتهاي اجتماعي انسان¬نما، اهداف پژوهشي نيز در رباتهاي تحقيقاتي و دانشگاهي حائز اهميت ميباشند. در ساليان اخير اقبال وسيع به تحقيقات و پژوهشها در حوزه رباتهاي انسان نما را ميتوان ناشي از جذابيتهاي علمي و مهندسي اين حوزه در زمينه هايي نظير علوم شناختي، تعامل طبيعي، تعامل فيزيكي تمام بدن با محيط اطراف، جابجايي اشياء و ... دانست. يك پلتفرم انسان¬نماي اجتماعي ميتواند با توجه به قابليتهاي ارتباطي-حركتي خود، مدلي مناسب براي انجام پژوهش¬ در اين زمينه ها محسوب گردد. هدف كلي طراحي و ساخت اين دستگاه، استفاده از اين ربات انسان¬نماي اجتماعي به عنوان دستيار آموزشي زبان اشاره در كلاس آموزش اين زبان به كودكان ناشنوا و كم¬شنوا مي¬باشد. دركنار هدف اصلي ذكر شده در بالا، رسا كاربردهاي جانبي ديگري نيز مي¬تواند به همراه داشته¬ باشد. از آن جمله، اين ربات قادر خواهد بود در ديگر پژوهش¬هاي حوزه¬ي رباتيك اجتماعي به عنوان يك ربات اجتماعي دستيار مورد استفاده واقع گردد و يا همچنين مي¬تواند به عنوان يك پلتفرم انسان¬نما در تحقيقاتي در زمينه رباتيك همچون هوش مصنوعي، جابجايي اشياء، حركت¬هاي تمام-بدن، و ... مورد استفاده واقع گردد.

امروزه تعداد زيادي از كودكان به علت بيماري‌هاي مختلف در بيمارستان‌ها بستري هستند. به‌عنوان‌مثال در كشور امريكا از هر شش بيمار بستري در بيمارستان، يك كودك زير 18 سال وجود دارد. در ايران نيز بخش قابل‌توجهي از بيماران بستري در بيمارستان‌ها را كودكان تشكيل مي‌دهند. از اين جمعيت، حدود 4500 كودك به دليل سرطان در بيمارستان‌ها بستري هستند. علاقه كودكان به فنّاوري به‌ويژه ربات‌ها مي‌تواند موجب كاهش اضطراب و ساير تنش‌هاي عصبي در طول مدت درمان شود و ميزان همكاري كودكان با پزشكان را در طي معالجات افزايش دهد. ازاين‌رو استفاده از ربات در محيط بيمارستان به‌منظور ارتباط با كودكان مي‌تواند به بهبود آن‌ها كمك كند. اين ربات‌ها در حين تعامل با كودكان ممكن است تعادل خود را از دست بدهند و دچار آسيب بشوند. ازاين‌رو استفاده از ربات‌هاي تجاري رايج مانند ربات NAO به‌صورت طولاني‌مدت احتمال آسيب به ربات را افزايش مي‌دهد. از طرفي ديگر اين ربات‌ها به دليل تعامل با كودكان بايد در بخش‌هاي مختلف بيمارستان حركت كنند. ربات NAO به دليل اينكه براي حركت قدم برمي‌دارد و داراي اندازه كوچكي است؛ براي اين كار مناسب نيست. ازاين‌رو طراحي و ساخت يك ربات سيار براي تعامل با كوكان در محيط بيمارستان لازم به نظر مي‌رسد. هدف از اين پروژه طراحي و ساخت يك ربات اجتماعي سيار براي تعامل با كودكان سرطاني در محيط بيمارستان است. اين ربات بايد بتواند در محيط بيمارستان (شامل سالن و اتاق كودكان) حركت كند و با قرار گرفتن در كنار تخت بيمار با وي ارتباط و تعامل برقرار كند. براي اين منظور، ربات بايد توانايي حركت در مسير مستقيم و گردش در زواياي مختلف را داشته باشد. علاوه بر اين، ربات بايد با كودكان تعامل كنند. اين تعامل شامل حركات بدن، بيان احساسات صورت، تقليد احساس كودك و گفتارهاي محدود است. طراحي ربات بر اساس شرايط و نيازهاي كودكان سرطاني است. براي اين منظور، شرايط و نيازهاي كودكان سرطاني طي جلسات متعدد با كادر درماني بيمارستان محك بررسي گرديد. علاوه بر اين، طي نظرسنجي از كودكان، طراحي ربات بهينه شده است

‏هدف اصلي اين طرح، مطالعه، طراحي و ساخت يك ربات هولونوميك چرخ د‏ار با چرخ هاي كروي است. در طرح اوليه ربات، سه چرخ كروي با آرايش مثلثي به گونه اي چيده شده اند كه قيود حركتي ربات همگي هولونوميك باشند. سپس معاملات سينماتيك مستقيم و ‏معكوس ربات استخراج گرديده اند كه نتايج حامل از شبيه سازي كامپيوتري حركت ربات، مويد درستي اين روابط است. در ادامه، ايده ي ساخت ربات از طريق طراحي و سرهم كردن قطعات و جزييات آن به صورت كامپيوتري پياده سازي شده است. در نهايت، با توجه به نقشه هاي تهيه شده از اجزاء ربات هولونوميك با چرخ هاي كروي ساخته شده است كه در آن، از سه موتور سروو، سه توپ پينگ پنگ به عنوان چرخ، كنترلرهاي مناسب جهت كنترل حركت موتورها و همچنين مدارهاي تفذيه ي الكتريكي اجزاي مختلف ربات استفاده شده است.

‏گام گرد سيستم نوين براي هدايت اشيا از محلي به محل ديگر مي باشد. اين اختراع جديد با بازدهي بسيار بالا و بدون مصرف هيچگونه انرژي خارجي كار جابجايي شي را انجام مي دهد. اين سيستم با بازدهي بالاي خود و همچنين ساختمان ساده ‏اي كه داراست مي تواند به عنوان جايگزين بسيار مناسبي براي وسايل ديگر انتقال ‏اشياء در نظر گرفته شود. در اين اختراع جسم بدون اينكه توسط هيچ گيره اي گرفته شود و فقط با قرار گرفتن روي سطح هدايتگرهاي سيستم توسط اصطكاك موجود بين سطح جسم و هدايتگر جابجا مي شود. اين سيستم از تعدادي هدايتگر هم شكل و هم اندازه تشكيل شده است و هر هدايتگر وظيفه ي انتقال جسم در قسمتي از مسير را به عهده دارد. ‏با توجه به مزيتهاي قابل توجه اين سيستم نسبت به سيستم هاي قبلي انتقال اشياء پيش بيني مي شود كه در آينده ‏ي نزديك گرايش به سمت استفاده ‏از اين نوع سيستم ها افزايش يابد و گام گرد به عنوان جانشين مطمئني براي ديگر سيستم ها وارد مراكز تجاري و صنعتي شود.