تبلیغات
وبلاگ فناوری اطلاعات یزد- Yazd IT Weblog - رباتیك : آشنایی با مفاهیم و كاركرد رُباتrobot یا روبوت (قسمت اول)
وبلاگ فناوری اطلاعات یزد نسخه جدید- مقالات خواندنی و جالب ، مجموعه مقالات فارسی و انگلیسی عمومی و تخصصی در حوزه IT و اخبار فن
رباتیك : آشنایی با مفاهیم و كاركرد رُباتrobot یا روبوت (قسمت اول)
چهارشنبه سیزدهم آبان 1388 ساعت 08:00 بعد از ظهر | نوشته ‌شده به توسط: محمد حسین تقوایی زحمتکش | ( نظرات )
رُبات یا روبوت robot دستگاهی مکانیکی برای انجام وظایف گوناگون است. یک ماشین که می‌تواندمحمد حسین تقوایی زحمتكش- وبلاگ فناوری اطلاعات یزد - رباتیك : آشنایی با مفاهیم و كاركرد رُبات یا روبوت robot برای عمل به دستورات گوناگون برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری کارهای ویژه انجام دهد. به ویژه آن دسته از کارها که فراتر از توانایی‌های طبیعی و سرشتی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن کارهایی چون احساس کردن، دریافت نمودن و جابجایی اشیا یا کارهای تکراری مانند جوشکاری فراوری می‌شوند.
ربات، گماشته‌ای بصورت مکانیکی یا مجازی است. ربات‌های انسان‌نمای ساده و معمولاً تخیلی که در فیلم‌های قدیمی دیده می‌شد را در فارسی آدم‌آهنی نیز می‌نامند.
یک ربات معمولاً یک سیستم الکترومکانیکی می‌باشد که با حرکت یا ظاهرش مفهومی از خود یا از ارباب خود را انتقال می‌دهد. از جاییکه کلمه «ربات» هم به رباتهای فیزیکی و هم به رباتهای مجازی اطلاق می‌شود، برای ربات‌های مجازی لفظ «بات» بکار برده می‌شود که معمولاً بصورت نمایندگان نرم‌افزاری[۱] می‌باشند. اینکه چه دستگاهی دقیقاً توصیف کننده ربات است

 هنوز جای بحث دارد، ولی بطور کلی رباتها باید چندین ویژگی شاخص داشته باشند مانند:
    * از مواد مصنوعی ساخته شده باشد.
    * قادر به درک محیط خود باشد.
    * بتواند در اشیای محیط خود تأثیر گذارد.
    * درجه‌ای از هوش داشته باشد، یا توانایی انتخاب بر اساس محیط را داشته باشد، یا بصورت کنترل خودکار برنامه‌ریزی مجدد شود.
    * قابل برنامه‌ریزی باشد.
    * بتواند از طریق یک یا چند محور حرکت یا گردش کند.
یکی از اولین ربات ها، ربات‌های Unimate ساختهٔ جورج دوول و جو انگلبرگر در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی بودند. انگلبرگر اولین شرکت روباتیک را با نام «Unimation» بنیان نهاد و خود وی نیز امروزه پدر علم روباتیک لقب گرفته‌است.[۲]
 شنایی با روباتیك

 چیست؟
روبات یك ماشین الكترومكانیكی هوشمند است با خصوصیات زیر:
- می توان آن را مكرراً برنامه ریزی كرد.
- چند كاره است.
- كارآمد و مناسب برای محیط است.

 اجزای یك روبات:
- وسایل مكانیكی و الكتریكی:
 شاسی، موتورها، منبع تغذیه، ...
- حسگرها (برای شناسایی محیط):
دوربین ها، سنسورهای sonar، سنسورهای ultrasound، ...
- عملكردها (برای انجام اعمال لازم)
بازوی روبات، چرخها، پاها، ...
- قسمت تصمیم گیری (برنامه ای برای تعیین اعمال لازم):
حركت در یك جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجسام، ...
- قسمت كنترل (برای راه اندازی و بررسی حركات روبات):
نیروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، كنترل مسیر، ...

اهمیت روباتیک
امروزه روباتها در انجام بسیاری از کارها به کمک انسان آمده و در برخی کارها نیز جایگزین آدمی گشته اند از جمله: کار در کارخانه، اکتشافات فضائی،  جراحی، بصورت دست آموز خانگی!

روبات چیست؟
موسسه بین المللی استاندارد روبات را بصورت زیر تعریف کرده است:
روبات وسیله ای است که
    * بصورت خودکار کنترل شود،
    * قابل برنامه ریزی مجدد باشد،
    * چند منظوره بوده و
    * با داشتن چندین درجه آزادی قدرت جابجائی داشته باشد.
    * روبات میتواند متحرک و یا ثابت باشد.

روباتیک چیست؟
علم مطالعه روباتها را روباتیک مینامند.
تعریف جامعتر این علم را میتوان بصورت زیر نیز بازگو نمود:
 روباتیک عبارت است از ارتباط هوشمندانه بین ادراک و عمل

روبات هوشمند
    * یک تعریف کلی از روبات هوشمند عبارت است از:
یک ماشین قابل برنامه ریزی که بتواند عمل یک موجود هوشمند نظیر انسان را تقلید کند

شرط لازم برای روبات بودن!
برای اینکه بتوانیم یک ماشین را روبات بنامیم این ماشین  باید:
    * قادر به حس وادراک بوده و بتواند اطلاعات را از محیط اطراف خود جمع آوری نماید
    * قادر به انجام اعمال مختلفی باشد: بتواند جابجائی انجام داده و یک کار فیزیکی نظیر حرکت دادن اشیا را انجام دهد.
    * قابل برنامه ریزی مجدد باشد بعبارت دیگر بتواند کارهای مختلفی را انجام دهد.
    * بتواند بطور خودکار عمل نموده و/یا با آدمی ارتباط برقرار نماید.

تاریخچه
    * لئوناردو داوینچی در سال 1500 طراحی هائی مانند روبات انجام داده بود.
    * در قرن هفدهم ماشین های خودکاری ساخته شدند که قادر به حرکت بودند. این نمونه در موزه ای در آلمان نگهداری میشود.
    * این نمونه روبات که در قرن نوزدهم ساخته شده است دارای برنامه ای برای نواختن موسیقی است.
    * در سال 1920 کلمه روبات در یک نمایشنامه استفاده شد که توسط Karel Capek نمایشنامه نویس چک در پاریس به روی صحنه رفت. در این نمایشنامه موجودات مصنوعی کوچکی از اربابان خود پیروی میکردند.در زبانهای روسی و چک به آنها Robotnicگفته میشود که از کلمه Robota به معنای سخت کوش گرفته شده است.
    * در سال 1950 اسحاق آسیموف ایده روباتهای خوب (androids) را در کتابهایش مطرح و باعث مشهور شدن کلمه روبات گردید.
    * روباتهای اولیه بصورت موجودات انسان نمای شیطان صفت تجسم میشدند.

سه قانون روباتیک
      اسحاق آسیموف قانون مشهور روباتیک خود را به صورت زیر مطرح کرده است:  
     * روبات نباید باعث صدمه رسیدن به آدمی گردد.
    * روبات باید از دستورات صادره توسط انسان پیروی کند مگر مواردی که موجب نقض قانون اول گردد.
    * روبات باید از وجود خویش محافظت نماید مگر در مواردی که منجر به نقض قوانین اول و دوم گردد.

روباتهای صنعتی اولیه
    * اولین بازوی روباتیک در سال 1945 تحقق یافت.

     * در سال 1961 اولین patent روبات در امریکا به نام George C. Devol ثبت شد. وی به همراه Joe Engelberger کارخانه Unimation را پایه گذاری کردند. در حقیقت ایندو نفر را میتوان پدران روباتهای صنعتی نام برد.
    * در سال 1978 اولین روبات همه منظوره توسط کارخانه فوق تولید گردید. PUMA (programmable universal machine for assembly)

روبات انسان نما
    * هوندا در سال 1996 روبات انسان نمائی را معرفی کرد که قادر به راه رفتن، حمل اشیا و بالا رفتن از پله ها بود.
    * روباتهای انسان نما با این هدف ساخته میشوند که با ترکیب قابلیت های فیزیکی و ادراکی انسان روباتی ساخته شود که همانند انسان در محیط های عادی به فعالیت و سرویس دهی مشغول شود.

روباتهای سرگرمی
    * در سال 1999 سونی روبات Aibo اولین روباتی که جهت سرگرمی ساخته شده بود را به بازار عرضه کرد. همه 5000 روبات ساخته شده در عرض یک ساعت به فروش رفتند.

روباتهای فضائی
    * در سال 2000 روبات فضائی SSRMS ساخته شده توسط کارخاده MD Robotics of Canada برای مونتاژ ایستگاه فضائی بین المللی بکار گرفته شد.

روبات جارو برقی
    * قادر هستند با استفاده از سونار دیوارها و اشیا را تشخیص دهند.
    * با پیدا کردن دیوارها ابتدا نواحی مجاور دیوارها و بعد بطور تصادفی سایر نقاط را جارو میکنند.
    * ادعا شده که تا 97% اتاق تمیز میشود.
    * قادرند محل شارژ خود را پیدا کرده و مجددا شارژ شوند.
    * با نصب نوارهای مغناطیسی مانع فرار روبات از اطاق و یا افتادن آن از پله ها میشوند.
    * نوع هوشمند آنها میتواند از گیر افتادن در موانع بپرهیزد.
    * قیمتی بین 100 تا 500 دلار دارند.

روبات های نظامی
    * خنثی کردن بمب
    * شناسائی دشمن
    * بازرسی اماکن
    * دستگیری افراد
    * جاسوسی

اجزا یک سیستم روباتیک
    * ساختار مکانیکی شامل:
          o اتصالات بازو وبدنه، چرخها
    * محرک ها ئی که باعث حرکت روبوت میشوند نظیر
          o موتورها
    * سنسورهای مختلف برای ادراک محیط پیرامون روباتها نظیر:
          o سنسورهای فاصله، دوربین، لیزر و غیره
    * یک کنترلر کامپیوتری که سیگنالهای سنسورها را خوانده و با پردازش اطلاعات بتواند فرامین لازمه را برای محرک ها ایجاد نماید.

انواع روبات
    * معمولا روباتها به دو دسته تقسیم بندی میشوند:
-1 روباتهای متحرک
-2روباتهای صنعتی ) یا بازوی روباتیک(

روبات صنعتی
    * روباتهای صنعتی معمولا از یک سری اتصالات که توسط محورهای چرخشی و یا لغزنده به هم وصل شده اند ساخته میشوند. این روباتها دارای درجه های آزادی مختلفی بوده و برای مقاصدی نظیر گرفتن اشیا، جابجائی اجسام، جوشکاری، رنگ کاری ، مونتاژ و غیره بکار میروند.

مزایای استفاده از روبات برای صنایع
استفاده از روباتها در صنایع منافع زیادی به همراه داشته است از جمله:
    * افزایش تولید
    * انعطاف پذیری در تولید
    * قابلیت اطمینان زیاد
    * دقت در تولید
    * بالا بردن کیفیت محصولات
    * ایمنی محیط کار بواسطه جایگزینی انسان در محیط های خطرناک
    * ....

اجزا یک روبات صنعتی
    * Base
    * Shoulder
    * Elbow
    * Wrist
    * Tool-plate
    * End-effecter (not shown)

موارد مصرف عمده روباتهای صنعتی
    * 70% درجوشکاری و رنگ کاری
    * 20% برای بلند کردن و جابجائی اشیا
    * 10% برای بقیه مصارف

روباتهای صنعتی مشغول بکار
ژاپن پیشتاز است. چرا؟
طرح های متداول روباتهای صنعتی
Cartesian
Articulated
Cylindrical
Spherical
SCARA

کاربرد روباتهای صنعتی
روبات صنعتی هوشمند

سیر تحول در کنترل روبات
Reactive Paradigm (mid-80’s)
    * بدون مدل
    * بشدت وابسته به حس دقیق محیط بود

 Probabilistic Robotics (since mid-90’s)
    * ترکیب مدل و حس کردن
    * مدل غیر دقیق، حس کردن غیردقیق

Hybrids (since 90’s)
    * در سطوح بالا از مدل استفاده میشود
    * در سطوح پائین واکنشی عمل میکند

 Classical Robotics (mid-70’s)
    * مدل دقیق
    * نیازی به حس کردن نبود

سنسورهای روباتهای هوشمند
    * Vision
          o برای دریافت محیط پیرامون
    * Voice
          o برای صحبت با آدمی
    * Tactil
          o برای حس وحود اشیا در سر راه مسیر
    * Force
          o برای تشخیص نیرو در کاربردهائی نظیر مونتاژ

     * سایر سنسورها
Limit Switches
Encoder (measures angle)
Potentiometer (measures angle or length)
LVDT (linear variable displacement transducer, measures length)
Strain gauge (measures deflection)
Ultrasonic sensor (measures distance)
Infrared sensor (measures distance)
Light sensor (detects presence)

روباتهای متحرک خودکار
    * دارای چرخ، پا، شنی و یا مکانیزم های دیگری برای حرکت در محیط هستند
    * در محیط هائی حرکت میکنند که غالبا ناشناخته هستند از اینرو نمی توان آنها را برای انجام کارهای از پیش دانسته برنامه ریزی نمود
    * این روباتها باید به سنسورهای دقیقی مجهز باشند تا بتوانند محیط را شناسائی و از برخورد با اشیا جلوگیری نمایند

روباتهای متحرک
ویژگیهای اصلی
    * قابلیت جابجائی : در محیط میتوانند حرکت کنند.
    * حد معینی از خودکار بودن
    * قابلیت درک محیط توسط سنسورها
سه سئوال اصلی در مورد روباتهای متحرک
    * من کجا هستم
                          Robot localization
    * به کجا میروم
                          Goal determination
    * چگونه باید به آنجا بروم
                          Motion planning

پاسخگوئی به سوالات
برای پاسخگوئی به این سوالات روبات متحرک باید:
    * مدلی از محیط اطراف خود را داشته باشد ) ممکن است این مدل توسط روبات ساخته شود یا به آن داده شود(
    * با دریافت اطلاعات از محیط بتواند آنها را تجزیه و تحلیل نموده و موقعیت خودش را در محیط مشخص نماید.
    * حرکت بعدی خود را طراحی و اجرا نماید.


انواع روباتهای متحرک
روبوکاپ چیست؟
RoboCup(Robot World Cup)
    * مجموعه‌ای از مسابقات و کنفرانس‌ها، محیطی پژوهشی و آموزشی
    * هدف اولیه:
          o ایجاد تیمی از روبات‌های فوتبالیست که در سال 2050 بتوانند تیم انسانها را شکست بدهند

 
    * فعالیت‌های فعلی:
          o کنفرانس‌های تخصصی
          o کنفرانس و مسابقات جهانی روبوکاپ
          o برنامه‌های تحصیلی
          o توسعه زیرساخت‌ها
          o مجموعه مسابقات روبوکاپ

آشنایی با لیگ های مختلف روبوکاپ
    * لیگ های رباتهای واقعی
          o لیگ ربات های اندازه کوچک
          o لیگ ربات های اندازه متوسط
          o لیگ ربات های سونی
          o لیگ ربات های انسان نما
          o لیگ ربات های امداد
          o لیگ نوجوانان
    * لیگ های شبیه سازی
          o شبیه سازی فوتبال
          o شبیه سازی امداد
 




می توانید دیدگاه خود را بنویسید
How can you get taller in a week? سه شنبه هفتم شهریور 1396 02:41 بعد از ظهر
Keep on writing, great job!
lauramyhr.hatenablog.com جمعه سیزدهم مرداد 1396 09:32 بعد از ظهر
I've learn some excellent stuff here. Definitely price bookmarking for
revisiting. I wonder how so much attempt you place to make this sort of wonderful
informative site.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
 
موضوعات
نظر سنجی
نظرتان در موردوضعیت کنونی وبلاگ فناوری اطلاعات یزد چیست؟






دیگر موارد
تعداد مقالات وبلاگ :
نویسندگان وبلاگ :
آخرین بروز رسانی مقالات وبلاگ :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
بازدید کل :
آخرین زمان بازدید :

Xبستن تبلیغات