لگو روبات (lego robot)
Download
Report
Transcript لگو روبات (lego robot)
ارائه دهندگان:
استاد:
منا الف استوا
آقای مهندس گرجی زاده
راحله المع
فهرست
روبات چيست؟
روباتيک
ويژگيهای يک روبات
تاريخچه روباتيك
اجزاي يك روبات
آناتومی اندام روباتهای شبيه انسان
حرکت در روبات
قانون روباتيك مطرح شده توسط آسيموف
لگو روبات ()lego robot
انواع ربات ها
رباتهاي متحرك به دسته هاي زير تقسيم بندي ميشوند
مزاياي روباتها
معايب روباتها
روبات چيست؟
روبات يك ماشين الكترومكانيكي هوشمند است با خصوصيات زير:
مي توان آن را مكررا ً برنامه ريزي كرد. چند كاره است. -كارآمد و مناسب براي محيط است.
روباتيک
روباتيک ،علم مطالعه فن آوری مرتبط با طراحی ،ساخت و اصول کلی و کاربرد روباتهاست.
روباتيک علم و فن آوری ماشينهای قابل برنامه ريزی ،با کاربردهای عمومی می باشد.
برخالف تصور افسانه ای عمومی از رباتها به عنوان ماشينهای سيار انسان نما که تقريبا ً قابليت
انجام هر کاری را دارند ،بيشتر دستگاههای روباتيک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته
شده اند و در فرايند ساخت با کمک کامپيوتر ،اعمال قابليت انعطاف ،ولی محدودی را انجام می
دهند چنين دستگاهی حداقل شامل يک کامپيوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردهای و اسباب
انجام دهنده عمل مورد نظر ،می باشد .عالوه براين ،ممکن است حسگرها و تجهيزات جانبی يا
ابزاری را که فرمان داشته باشد بعضی از رباتها ،ماشينهای مکانيکی نسبتا ً ساده ای هستند که
کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و يا رنگ افشانی را انجام می دهند .که ساير سيستم های
پيچيده تر که بطور همزمان چند کار انجام می دهند ،از دستگاههای حسی ،برای جمع آوری
اطالعات مورد نياز برای کنترل کارشان نياز دارند .حسگرهای يک ربات ممکن است بازخورد
حسی ارائه دهند ،طوريکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسيب زدن ،در جای مناسب قرار
دهند .ربات ديگری ممکن است دارای نوعی ديد باشد ،.که عيوب کاالهای ساخته شده را
تشخيص دهد .بعضی از رباتهای مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونيکی ،پس از مکان
يابی ديداری عالمتهای تثبيت مکان بر روی برد ،می توانند اجزا بسيار کوچک را در جای
مناسب قرار دهند .ساده ترين شکل رباهای سيار ،برای رساندن نامه در ساختمانهای اداری يا
جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت ،دنبال کردن مسير يک کابل قرار گرفته در زير خاک
يا يک مسير رنگ شده که هرگاه حسگرهايشان در مسير ،يا فردی را پيدا کنند متوقف می شوند.
رباتهای بسيار پيچيده تر رد محيط های نامعين تر مانند معادن استفاده می شود.
ويژگيهای يک روبات
يک روبات دارای سه مشخصه زير است
-1داری حرکت وپويايی است
-2قابليت برنامه ريزی جهت انجام کارهای مختلف را دارد
-3بعد از اينکه برنامه ريزی شد.قابليت انجام وظايفش را به صورت خودکار دارد.
ممکن است روزی فرا برسد که روباتها جای انسانها را در انجام کارها بگيرند.حتی بعضی از آنها ممکن است
به صورت محافظ شخصی از جان انسانهادر مقابل خطرات احتمالی حفاظت کنند.
روباتها همانند کامپيوترها قابليت برنامه ريزی دارند.بسته به نوع برنامه ای که شما به آنها می دهيد.کارها
وحرکات مختلفی را انجام می دهند.رشته دانشگاهی نيز تحت عنوان روباتيک وجود دارد.که به مسايلی از قبيل
سنسورها ،مدارات ،فيدبکها،پردازش اطالعات وبست وتوسعه روباتها می پردازد.روباتها انواع مختلفی دارند
از قبيل روباتهای شمشير باز ،دنبال کننده خط،کشتی گير،
فوتباليست،و روباتهای خيلی ريز تحت عنوان ميکرو روباتها،روباتهای پرنده وغيره نيز وجود دارند.
روباتها برای انجام کارهای سخت ودشواری که بعضی مواقع انسانها از انجام آنها عاجز يا انجام آنها برای
انسان خطرناک هستند.مثل روباتهايی که در نيروگاهای هسته ای وجود دارند،.استفاده می شوند.
کاری که روباتها انجام ميدهند ،.توسط ميکرو پروسسرها( )microprocessorsو
ميکروکنترلرها( )microcontrollerکنترل می شود.با تسلط در برنامه نويسی اين دو می توانيد دقيقا همان
کاری را که انتظار داريد روبات انجام دهد.
روباتهايی شبيه انسان ()human roboticنيز ساخته شده اند،.آنها قادرند اعمالی شبيه انسان را انجام دهند.حتی
بعضی از آنها همانند انسان دارای احساسات نيز هستند.بعضی از آنها شکلهای خيلی ساده ای دارند.آنها دارای
چرخ يا بازويی هستند که توسط ميکرو کنترلرها يا ميکرو پرسسرها کنترل می شوند.در واقع ميکروکنترلر يا
ميکرو پروسسر به مانند مغز انسان در روبات کار می کند.برخی از روباتها مانند انسانها وجانوران خون گرم
در برخورد و رويارويی با حوادث ومثايل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان می دهند.يک نمونه
از اين روباتها روبات مامور است.
تاريخچه روباتيك:
270ق م :زماني كه يونانيان به ساخت مجسمه هاي متحرك ميپرداختند. حدود سال 1250م :بيشاپ آلبرتوس ماگنوس ( )Bishop Albertus Magnusضيافتي ترتيب داد كهدرآن ،ميزبانان آهني از مهمانان پذيرايي مي كردند .با ديدن اين روبات ،سنت توماس آكويناس ( Thomas
)Aquinasبرآشفته شد ،ميزبان آهني را تكه تكه كرد و بيشاب را ساحر و جادوگر خواند.
سال 1640م :دكارت ماشين خودكاري به صورت يك خانم ساخت و آن را " Ma fille Francineميناميد.اين ماشين كه دكارت را در يك سفر دريايي همراهي مي كرد ،توسط كاپيتان كشتي به آب پرتاب شد چرا
كه وي تصور مي كرد اين موجود ساخته شيطان است.
سال 1738م :ژاك دواكانسن ( )Jacques de Vaucansonيك اردك مكانيكي ساخت كه از بيش از 4000قطعه تشكيل شده بود.
اين اردك مي توانست از خود صدا توليد كند ،شنا كند ،آب بنوشد ،دانه بخورد و آن را هضم و سپس دفع كند.
امروزه در مورد محل نگهداري اين اردك اطالعي در دست نيست.
سال 1805م :عروسكي توسط ميالردت ( )Maillardetساخته شد كه مي توانست به زبان انگليسي وفرانسوي بنويسد و مناظري را نقاشي كند.
سال 1923م :كارل چاپك ( )Karel Capekبراي اولين بار از كلمه روبات ( )robotدر نمايشنامهخود به عنوان آدم مصنوعي استفاده كرد .كلمه روبات از كلمه چك robotaگرفته شده است كه به معني
برده و كارگر مزدور است .موضوع نمايشنامه چاپك ،كنترل انسانها توسط روباتها بود ،ولي او هرگونه
امكان جايگزيني انسان با روبات و يا اينكه روباتها از احساس برخوردار شوند ،عاشق شوند ،يا تنفر پيدا
كنند را رد مي كرد.
سال 1940م :شركت وستينگهاوس ( ).Westinghouse Coسگي به نام اسپاركو ( )Sparkoساختكه هم از قطعات مكانيكي و هم الكتريكي در ساخب آن استفاده شده بود .اين اولين باري بود كه از قطعات
الكتريكي نيز همراه با قطعات مكانيكي استفاده مي شد.
سال 1942م :كلمه روباتيك ( )robaticsاولين بار توسط ايزاك آسيموف در يك داستان كوتاه ارائه شد.ايزاك آسيموف ( )1992-1920نويسنده كتابهاي توصيفي درباره علوم و داستانهاي علمي تخيلي است.
دهه 1950م :تكنولوژي كامپيوتر پيشرفت كرد و صنعت كنترل متحول شد .سؤالتي مطرح شدند .مثالً:آيا كامپيوتر يك روبات غير متحرك است؟
سال 1954م :عصر روبات ها با ارائه اولين روبات آدم نما توسط جرج دوول ()George Devolشروع شد.
امروزه %90 ،روباتها ،روباتهاي صنعتي هستند ،يعني روباتهايي كه در كارخانه ها ،آزمايشگاهها،
انبارها ،نيروگاهها ،بيمارستانها ،و بخشهاي مشابه به كارگرفته مي شوند.در سالهاي قبل ،اكثر روباتهاي
صنعتي در كارخانه هاي خودروسازي به كارگرفته مي شدند ،ولي امروزه تنها حدود نيمي از روباتهاي
موجود در دنيا در كارخانه هاي خودروسازي به كار گرفته مي شوند.مصارف روباتها در همه ابعاد
زندگي انسان به سرعت در حال گسترش است تا كارهاي سخت و خطرناك را به جاي انسان انجام
دهند.براي مثال امروزه براي بررسي وضعيت داخلي رآكتورها از روبات استفاده مي شود تا تشعشعات
راديواكتيو به انسانها صدمه نزند.
سال 1956م :پس از توسعه فعاليتهاي تكنولوژي يك كه بعد از جنگ جهاني دوم ،يك مالقات تاريخي بينجورج سي.دوول( )George C.Devolمخترع و كارآفرين صاحب نام ،و ژوزف اف.انگلبرگر
( )Joseph F.Engelbergerكه يك مهندس با سابقه بود ،صورت گرفت .در اين مالقات آنها به بحث در
مورد داستان آسيموف پرداختند .ايشان سپس به موفقيتهاي اساسي در توليد روباتها دست يافتند و با تأسيس
شركتهاي تجاري ،به توليد روبات مشغول شدند .انگلبرگر شركت Unimateبرگرفته از Universal
Automationرا براي توليد روبات پايه گذاري كرد .نخستين روباتهاي اين شركت در كارخانه جنرال
موتورز ( )General Motorsبراي انجام كارهاي دشوار در خودروسازي به كار گرفته شد .انگلبرگر را
"پدر روباتيك " ناميده اند.
دهه 1960م :روباتهاي صنعتي زيادي ساخته شدند .انجمن صنايع روباتيك اين تعريف را براي روباتصنعتي ارائه كرد:
"روبات صنعتي يك وسيلة چند كاره و با قابليت برنامه ريزي چند باره است كه براي جابجايي قطعات ،مواد،
ابزارها يا وسايل خاص بوسيلة حركات برنامه ريزي شده ،براي انجام كارهاي متنوع استفاده مي شود" .
سال 1962م :شركت خودروسازي جنرال موتورز نخستين روبات Unimateرا در خط مونتاژ خود بهكار گرفت.
سال 1967م :رالف موزر ( )Ralph Moserاز شركت جنرال الكتريك ()General Electericنخستين روبات چهارپا را اختراع كرد.
سال 1983م :شركت Odeticsيك روبات شش پا ارائه كرد كه مي توانست از موانع عبور كند وبارهاي سنگيني را نيز با خود حمل كند.
سال 1985م :نخستين روباتي كه به تنهايي توانايي راه رفتن داشت در دانشگاه ايالتي اهايو ( Ohio )State Uneversityساخته شد.
سال 1996م :شركت ژاپني هندا ( )Hondaنخستين روبات انسان نما را ارائه كرد كه با دو دست و دوپا طوري طراحي شده بود كه مي توانست راه برود ،از پله باال برود ،روي صندلي بنشيند و بلند شود و
بارهايي به وزن 5كيلوگرم را حمل كند
اجزاي يك روبات:
وسايل مكانيكي و الكتريكي:شاسي ،موتورها ،منبع تغذيه... ،
حسگرها (براي شناسايي محيط):دوربين ها ،سنسورهاي ،sonarسنسورهاي ... ،ultrasound
عملكردها (براي انجام اعمال الزم)بازوي روبات ،چرخها ،پاها... ،
قسمت تصميم گيري (برنامه اي براي تعيين اعمال الزم):حركت در يك جهت خاص ،دوري از موانع ،برداشتن اجسام... ،
قسمت كنترل (براي راه اندازي و بررسي حركات روبات):نيروها و گشتاورهاي موتورها براي سرعت مورد نظر ،جهت مورد نظر ،كنترل
مسير... ،
آناتومی اندام روباتهای شبيه انسان
در سال 1950دانشمندان تصميم گرفتند.شکلی از رباتهای دو پارا درست کنند.که از لحاظ فيزيکی شبيه
انسان باشند.اين گونه روباتها متشکل از دو بازو دو پا هستند.که دستها و پاها به صورت متقارن وشبيه بدن
انسان در سمت راست وچپ ربات قرار گرفته اند.برای انجام چنين کاری آنها می بايست در ابتدا آناتومی
بدن خود را می شناختند.آنها معتقد بودن که انسانها طی ميليونها سال تکامل يافته اند،.تا اينکه امروزه قادرند
انواع مختلفی از کارها را انجام دهند.اگر از مردم راجع به روباتهای شبيه انسان سوال کنيد.آنها در اولين
وهله به ياد فيلم پليس آهنی می افتند.شما نيز می توانيد با استفاده از کاغذهای استوانه ای و تک های چوب
وچسب شکلی مانند زير درست کنيد.
حرکت در روبات
هنگاميکه شما راجع به مطلبی فکر می کنيد و برای آن دنبال پاسخ می گرديد.می توانيد جواب
خود را در طبيعت بگيريد.به حيواناتی که اطراف ما هستند،.و مانند ما می توانند در چهار
جهت حرکت کنند.دقت کنيد.به طور مثال به حرکت فيل توجه کنيد.مفاصلی که در پاها وجود
دارند.سبب حرکت پاها به سمت عقب،جلو ،چپ و راست می شوند
هنگامکه اين حيوان حرکت می کند وزن خود را بر روی پا هايش تقسيم ميکند.بنابراين اين
امکان را دارد که تعادلش را حفظ کند و بر روی زمين نيافتد.در روباتها نيز همين مسئله وجود
دارد اگر يکی از پاهای آن در هوا قرار بگيرد روبات متوقف می شود.واين امکان وجود دارد
بر روی زمين بيافتد.به حرکت مورجه ها دقت کنيد.اين موجود 6پا دارد .در هنگام حرکت به
سمت جلو سه پايش را به سمت جلو وسه پای ديگرش را در همان موقعيت به سمت عقب فشار
ميدهد .دو پا از يک طرف ويک پا از طرف ديگرهمواره کار مشترکی را انجام می دهند .واين
کار سبب حرکت مورچه به سمت جلو می شود.
حشرات بدليل داشتن پاهای بيشتر وفرم پاها راحتر از حيوانات چهار پا می توانند تعادل خود را
در حرکت حفظ کنند.بهمين دليل رباتهای شبيه حشرات بيشتر از روباتهايی شبيه سگ و گربه
ساخته شده اند.
قانون روباتيك مطرح شده توسط آسيموف:
روبات ها نبايد هيچگاه به انسانها صدمه بزنند. -2روباتهابايد دستورات انسانها را بدون سرپيجي از قانون ّاول اجرا كنند.
-3روباتها بايد بدون نقض قانون ّاول و دوم از خود محافظت كنند.
لگو روبات ()lego robot
برای شروع به ساخت روبات بهتر است ،.که با لگو ها ونحوه اسمبل کردن آنها آشنا
شويد.لگوها ايده های خوبی در ساخت روبات به شما می دهند.بسياری از روباتهايی که ساخته
شده اند.حشره،حيوان،انسان نيستند.بلکه آنها لگو هستند.شما می توانيد بدنه روبات خود را
بوسيله لگوها بسازيد.و مدارات الکترونيک را در آن جا سازی کنيد.
بيشتر ماشينهايی که وجود دارند از چهار چرخ تشکيل شده اند.دو چرخ جلويی دارای چرخش
زاويه ای هستند،.و دو چرخ عقبی در جای خود ثابت هستند،.وتنها ميچرخند،حرکت به سمت
راست،جلو و عقب را چرخهای جلويی تعيين می کنند.در برخی از ماشينها هر چهار چرخ
دارای اين وضعيت هستند.از اين موارد در ساخت لگو روباتها شبيه ماشين استفاده می
شود.برخی از ماشينهای پيشرفته از راه دور کنترل می شوند( )remote controlکه اين
مسئله را براحتی می توان در روباتها بست وتوسعه داد.
برای ساخت يک لگو ماشين احتياج به چهار چرخ پالستيکی و دو ميله تحت عنوان محور
احتياج داريد.شايد بتوانيد اين قطعات را براحتی در يک ماشين اسباب بازی پيدا کنيد.برخی از
طراحان روبات به جای چهار چرخ از سه چرخ استفاده می کنند.در اين حالت عموما دو چرخ
ثابت وتنها در جای خود می چرخند و تنها يک چرخ دارای حرکت آزاد است.نوع دو چرخ آن
نيز وجود دارد.در اين حالت هر دوچرخ دارای حرکت آزاد زاويه ای هستند.
برای حل مشکل تعادل روباتها در هنگام چرخش از چهار چرخ استفاده می شود.
در هر طرف دوچرخ وجود دارد.
که چرخهای در هر سمت بوسيله تسمه يا نواری پالستيکی بهم متصل می شوند.
انواع ربات ها :
رباتهاي امروزي كه شامل قطعات الكترونيكي و مكانيكي هستند در ابتدا به
صورت بازوهاي مكانيكي براي جابجايي قطعات و يا كارهاي ساده و تكراري كه
موجب خستگي و عدم تمركز كارگر و افت بازده ميشد بوجود آمدند .اينگونه
رباتها جابجاگر ( )manipulatorنام دارند.جابجاگرها معموال در نقطه ثابت و
در فضاي كامال كنترل شده در كارخانه نصب ميشوند و به غير از وظيفه اي كه
به خاطر آن طراحي شده اند قادر به انجام كار ديگري نيستند .اين وظيفه ميتواند
در حد بسته بندي توليدات ,كنترل كيفيت و جدا كردن توليدات بي كيفيت ,و يا
كارهاي پيچيده تري همچون جوشكاري و رنگزني با دقت باال باشد.
نوع ديگر رباتها كه امروزه مورد توجه بيشتري است رباتهاي متحرك هستند كه
مانند رباتهاي جابجا كننده در محيط ثابت و شرايط كنترل شده كار نميكنند .بلكه
همانند موجودات زنده در دنياي واقعي و با شرايط واقعي زندگي ميكنند و سير
اتفاقاتي كه ربات بايد با انها روبرو شود از قبل مشخص نيست .در اين نوع ربات
هاست كه تكنيك هاي هوش مصنوعي ميبايست در كنترلر ربات(مغز ربات) به
كار گرفته شود.
ليست انواع رباتها
روبات های انسان نما
روبات های تسمه تانکی
روبات های امدادگر
روبات تعقيب خط – مسيرياب
روبات تعقيب خط – مسيرياب
روبات البيرنت
روبات های ميکروماوس
روبات های صنعتی
مسابقات فوتبال
روبات های فوتباليست
مسابقات امداد
روبات های امدادگر
مسابقات برای دانش آموزان
روبات های دانش آموزی
شبيه سازی
روبات های چرخی
روبات های جنگجو
روبات ماهی
روبات مار
روبات های عنکبوتی
روبات توپی شکل
ميکرو روبات
روبات های ماژوالر
روبات های اجتماعی
روبات های سگ
روبات های پرنده
Humanoid Robots
Tracked Robots
Rescue Robots
Linne Follower Robot
Line Tracker Robot
Labyrinth Robot
Micromouse Robots - Maze
Industrial Robots
Robocup Soccer
Soccer Robots
Robocup Rescue
Rescue Robots
Robocup Junior
Junior Robots - Small Size
Simulation
Wheeled Robots
Fighting Robots
Fish Robot
Snake Robot
Spider Robot
Sphere Robots
Micro Robots
Modular Robots
Swarm Robots
Dog Robots
Aerial Robots
رباتهاي متحرك به دسته هاي زير تقسيم بندي ميشوند:
-1رباتهاي چرخ دار
با انواع چرخ عادي و يا شني تانك و با پيكربندي هاي مختلف يك ,دو يا چند قسمتي
-2رباتهاي پادار مثل سگ اسباب بازي AIBOساخت سوني كه در شكل باال نشان داده شد يا ربات ASIMO
ساخت شركت هوندا
-3رباتهاي پرنده
-4رباتهاي چند گانه(هايبريد) كه تركيبي از رباتهاي باال يا تركيب با جابجاگرها هستند
و ...
مزاياي روباتها:
-1روباتيك و اتوماسيون در بسياري از موارد مي توانند ايمني ،ميزان توليد ،بهره و كيفيت
محصوالت را افزايش دهند.
-2روباتها مي توانند در موقعيت هاي خطرناك كار كنند و با اين كار جان هزاران انسان را
نجات دهند.
-3روباتها به راحتي محيط اطراف خود توجه ندارند و نيازهاي انساني براي آنها مفهومي
ندارد .روباتها هيچگاه خسته نمي شوند.
-4دقت روباتها خيلي بيشتر از انسانها است آنها در حد ميلي يا حتي ميكرو اينچ دقت دارند.
-5روباتها مي توانند در يك لحظه چند كار را با هم انجام دهند ولي انسانها در يك لحظه تنها
يك كار انجام مي دهند.
معايب روباتها:
-1روباتها در موقعيتهاي اضطراري توانايي پاسخگويي مناسب ندارند كه اين مطلب مي تواند
بسيار خطرناك باشد.
-2روباتها هزينه بر هستند.
-3قابليت هاي محدود دارند يعني فقط كاري كه براي آن ساخته شده اند را انجام مي دهند.
منابع
:سايت های فارسی
www.hawzah.net
http://artifical.ir/intelligence
http://forum.p30world.com
www.shabakeh_mag.com
.
…
:انگليسی
www.wtec.org
www.generation5.org