موضوعاتی که در ساخت یک ربات متحرک مطرح است
شنبه, ۱۲ آذر ۱۳۹۰، ۰۶:۴۹ ب.ظ
- خودجابه جایی locomotion
- پایداری
-مانورپذیری
-کنترلپذیری
2- تعیین محل localization
3- درک محیط perception
-سنسورها
- پردازش اطلاعات با معنی
4- رهیابی planning- navigation
که در مقاله کامل شرح هر یک از موارد بالا آمده است
۱- خودجابه جایی:
یک ربات متحرک نیاز به مکانیزیمی دارد که آنرا قادر بسازد
حرکت بدون حد و مرزی درمحیطش انجام دهد. ولی راههای زیادی برای این کار
وجود دارد و انتخاب یک راه درست جنبه قوی طراحی ربات محسوب می شود
سه عامل مهم در خودجابه جایی ربات وجود دارد:
پایداری شامل : تعداد و هندسه نقاط تماس ، مرکز گرانش ، پایداری استاتیکی و دینایک ، شیب زمین
ویژگی نقاط تماس شامل : نقطه تماس ، اندازه تماس ، سایز و مسیر و شکل آن ، زاویه تماس ، اصطحکاک
نوع محیط شامل : ساختار ان ، واسطه محیطی مانند آب و هوا ف نرم و سفتی زمین
مکانیزم های مورد استفاده برای جا به جایی معمولا پا ، چرخ ،یا ترکیبی از ان دوست به جدول زیر توجه نمایید
در هنگام طراحی نوع مکانیزم قابل استفاده در ربات توجه
به سه عامل پایداری ، مانور پذیری و کنترل پذیری ضروری است و بدست آوردن
نقطه بهینه بین این سه هنر طراحی می باشد چرا که غالبا با دقت روی یکی از
این عوامل، عامل دیگر رو به کاهش می نهد مثلا در رباتهایی با چرخ تمام جهته
با وجود مانور پذیری بالا ، کنترل کردن آنها مشکل می شود یا در رباتهای شش
پا پایداری مناسب است ولی مانور پذیری کم می باشد و همچنین کنرل روی تمام
پاها باید صورت گیرد.
2 - تعیین محل localization
تعیین محل دقیقا پاسخ به این پرسش می باشدکه : من کجا هستم؟
اینکه شما دقیقا بدانید که الان در چه موقعیتی نسبت به
یک دستگاه مرجع ثابت قرار دارید می شود تعیین محل شما .این کار به روشهای
مختلف می تواند انجام گیرد هم بوسیله سیستم های رادیویی هم ماهواره ای
مانند Gps و هم از روی ستارگان و کوهها و و غیره .مساله تعیین محل ارتباط
تنگاتنگی با مسئله رهیابی یا ناوبری دارد .زیرا ربات نخست باید بداند که در
کجا قرار دارد سپس بداند از چه راهی به سمت هدف نزدیک شود که مسئله رهیابی
می شود .
در تصویر بعد 5 گام تعیین محل بر اساس نقشه قبلی را مشاهد می کنید
که نخست پیش بینی بر اساس تخمین های قبلی و مسافت سنجی است
دوم : مشاهده کردن موقعیت بوسیله سنسورهای نصب شده روی ربات است
سوم: اندازه گیری مطابق نقشه
چهارم: تطبیق دادن نقشه قبلی با مشاهدات برا اینکه بدانیم آیا در موقعیت درست هستیم
پنجم : در صورت مثبت بودن جواب به موقعیت جدید می رود و دوباره این موقعیت را تخمین می زند
3- درک محیط perception
بعد از اینکه ربات متحرک موقعیت خود را نسبت به یک مرجع
ثابت دانست نوبت این می رسد تا شناختی از محیط اطراف خود داشته باشد تا با
یک حرکت صحیح و بدون برخورد با اشیا و موانع به نقطه هدف برسد ، این درک
از محیط توسط سنسورها صورت می گیرد و پردازش داده های سنسورها در مرکز
پردازش ربات
گستره وسیعی از سنسورها در رباتهای متحرک مورد استفاده
قرار م یگیرند و برای اندازه گیری مقادیر مختلف و متنوع مانند: حرارت داخلی
ربات ، سرعت دورانی موتور و مفصل ها ، یا درباره محیط پیرامون ربات
سنسورهای یا از محیط ربات اطلاعات جمع آوری می کنند مانند اندازه گیری صدا ، شدت نور ، فاصله ، یا داده های محیطی دیگر
نوع دیگر اطلاعاتی از خود ربات می دهند مانند سرعت دورانی موتور ها و مفصل ها ، زوایا و غیره
تعریف سنسور: سنسورها قطعاتی هستند
متشکل از ابزارهای لامسه‌ای الکتریکی یا نوری که در کنار سایر عناصر
الکترونیکی ایفای نقش میکنند. وظیفه این المان‌ها کسب اطلاعاتی از موقعیت
مفاصل ربات و شرایط محیطی مانند نور و گرما و هدف‌های موجود در محیط
می‌باشد
سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی،
بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجه به
تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ
ایجاد میکنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات
دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آنها استفاده نمود.
به عبارت دیگر حسگر یک وسیله الکتریکی است که تغییرات
فیزیکی یا شیمیایی را اندازه‌‌گیری می‌کند و آن را به سیگنال الکتریکی
تبدیل می‌نماید.
حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و کسب
اطلاعات محیطی و نیز داخلی می باشند. انتخاب درست حسگرها تأثیر بسیار زیادی
در میزان کارایی ربات دارد .
انواع حسگر ها (سنسور ها )
. بسته به نوع اطلاعاتی که ربات نیاز دارد از حسگرهای مختلفی می توان استفاده نمود:
– فاصله
– رنگ
– نور
– صدا
– حرکت و لرزش
– دما
– دود
4- رهیابی planning- navigation
مسئله رهیابی دقیقا پاسخ به این پرسشهاست :
کجا می خواهم بروم؟ و چگونه باید به آنجا برسم؟
یعنی در این مرحله ربات موقعیت فعلی خود را تعیین محل کرده و حالا برای رسیدن به هدف می خواهد گام بردارد.
یعنی چه عملی لازم است انجام گیرد تا به هدف برسم؟ و چه
مسیری را باید انتخاب کنم تا به هدف برسم؟مسئله طراحی مسیر(trajectory)
منظور از مسیر هم مکان و هم زمان موقعیت جسم است یعنی مساله ای چهار بعدی و
با کلمه path که به معنی راه و سه بعدی است متفاوت است
و این سوال پیکربندی فضای کاری ربات چگونه است؟
رهیابی به صورت اینرسی توسط ژیرسکوپ می تواند انجام
گیرد به این صورت که محور روتور ژیرسکوپ همواره در یک جهت خاص مثلا شمال می
تواند ثابت بماند و با مقایسه جهت گیری ربات نسبت به محور ژیرسکوب میزان
چرخش آن را می توان تشخیص داد .
همچنین ژیرسکوپهای نوری یا لیزری هم وجود دارد که با دو
پرتو نور تک رنگ کار می کنند و انها را درون یک فیبر نوری به گردش در می
آورند طبق قوانین فیزیک نوری که در خلاف جهت چرخش ربات حرکت می کند مسافت
کمتری را طی می کند در نتیجه نسبت به دیگری دچار اختلاف فاز می شود و این
اختلاف فاز متناسب با میزان چرخش وسیله است . اصل کارکرد اینگونه ژیرسکوپ
ها هم بر اساس ثابت بودن سرعت نور است .
همچنین بوسیله سیستمهای صوتی و ایستگاههای صوتی یا رادیویی هم می توان موقعیت ربات و جایگاه بعدی او را حدس زد .
نتیجتا مساله رهیابی و طراحی مسیر یک مساله توامان و
همزمان است و همچنان که روی مسیر پیش بینی شده ربات حرکت می کند بوسیله
سنسورها موقعیت خود را نسبت به محیط تست می کند و همچنین بوسیله سیستم های
ناوبری موقعیت کلی خود را در فضای کاریش تشخیص می دهد و تست می کند که آیا
در مسیر درست قرار دارد و سپس گام بعد را با اطمینان بر می دارد .
ناوبری
دانش هدایت و راهیابی وسایط نقلیه بین دو نقطه است. به طور خاص این هدایت
بیشتر در مورد هواپیما و کشتی بین دو نقطه بر روی کره زمین است هرچند
کشتی‌های فضایی نیز از سامانه‌های مشابهی استفاده میکنند
