آموزش ساده رباتیک از ابتدا تا حرکت ربات!!!

[engineer2012]

مختصری در مورد آی سی 555

مختصری در مورد آی سی 555

در پست " معرفی آی سی" مختصری در مورد آی سی ها و آی سی 555 صحبت کردیم و عنوان کردیم که با بررسی این آی سی به بیان چند مورد از اصطلاحات الکترونیکی خواهیم پرداخت:

آی سی 555 دارای 8 پایه است و همانطور که بیان شد به آی سی تایمر مشهور است در مدار داخلی این آی سی فلیپ فلاپ به کار رفته است که

با توضیح مختصری از فلیپ فلاپ به بررسی آن می پردازیم

در مدارات الکترونیک و کامپیوتر، فلیپ فلاپ ( Flip Flop ) یک نوع آی سی یا تراشه ( IC ) یا مدار مجتمع دیجیتال است که می تواند به عنوان یک بیت حافظه عمل کند. یک فلیپ فلاپ می تواند شامل دو سیگنال ورودی، صفر یا یک در پایه یا پایه های ورودی باشد. ضمنا یک فلیپ فلاپ دارای یک پایه زمانی ( clock ) و یک خروجی ( out put ) و دو پایه set و reset می باشد. فلیپ فلاپ ها معمولا دارای یک خروجی معکوس خروجی اصلی هم هستند. یعنی از نظر منطقی خروجی معکوس یا متمم ، برعکس خروجی اصلی است و اگر خروجی اصلی مثلا دارای سطح منطقی یک ( مثلا 5 ولت ) باشد خروجی متمم ( مکمل هم می گویند ) به صورت معکوس خروجی اصلی (در این مثال صفر منطقی ) خواهد بود. آن را آلاکلنگ نامیده اند چون خروجی آن بین صفر و یک تغییر می کند. حال با این توضیح به 2 اصطلاح تریگر و ترشولد می پردازیم

3.تریگر: چنانچه ولتاژ پایه 2 از VCC/3 کمتر شود ،با توجه به ورودی های مقایسه کننده آنالوگ دوم خروجی این مقایسه کننده بالا رفته و باعث ست شدن فلیپ فلاپ Q=1 ( که با لبه بالا رونده کار می کند) می گردد.یعنی خروجی فلیپ فلاپ یا خروجی خود IC در این حالت بالا می رود و حتی اگر ولتاژ پایه 2 باز هم از VCC/3 بیشتر شود و خروجی مقایسه کننده پایین بیاید تغییری در خروجی مشاهده نمی شود.

4.ترشولد: چنانچه ولتاژ پایه 6 از 2/3VCC یا ولتاژ 5 بیشتر شود ، با توجه به ورودی های مقایسه کننده اول ،خروجی مقایسه کننده High شده و فلیپ فلاپ را Reset و خروجی IC را صفر می کند.

5.دشارژ: از این عمل بیشتر برای تخلیه خازن و رفتن به سیکل بعدی تایمینگ استفاده می شود ولی بسته به نوع مدار و نظر طراح ، می تواند استفاده های دیگری هم داشته باشد .

در مقالات بعدی به ارائه دار داخلی خواهیم پرداخت که چنانچه مطلب گنگ به نظر می رسد واضح تر گردد

[engineer2012]

گذشته ربات ها

گذشته ربات ها

محققان بر این باورند که ایده ساخت ربات بسیار قدیمی تر از آنچه که ما تصور می کنیم بوده است

270قبل از میلاد: زمانی که یونانیان به ساخت مجسمه های متحرک می پرداختند را اولین قدم برای ساخت ربات ها بیان شد

حدود سال 1250 م : بیشاپ آلبرتوس ماگنوس (Bishop Albertus Magnus) ضیافتی ترتیب داد که درآن ، میزبانان آهنی از مهمانان پذیرایی می کردند . سنت توماس آکویناس (Thomas Aquinas) برآشفته شد میزبان آهنی را تکه تکه کرد و بیشاپ را ساحر خواند.

سال 1640 م : دکارت ماشین خودکاری ساخت و آن را "Ma fille Francine " می نامید . این ماشین که دکارت را در یک سفر دریایی همراهی می کرد ، توسط کاپیتان کشتی به آب پرتاب شد چرا که وی تصور می کرد این موجود ساخته شیطان است.

سال 1738 م : ژاک دواکانسن (Jacques de Vaucanson) یک اردک مکانیکی ساخت که از بیش از 4000 قطعه تشکیل شده بود . ین اردک می توانست از خود صدا تولید کند ، شنا کند ، آب بنوشد ، دانه بخورد و آن را هضم و سپس دفع کند . امروزه در مورد محل نگهداری این اردک اطلاعی در دست نیست.

قرن 18 م : یک مدل ساده از ربات کهKarakuri Ningyo نامیده می شد در ژاپن به وجود آمد . این عروسک در مراسم چای ژاپنی مورد استفاده قرار گرفت و از چوب ساخته می شد. هنگامی که یک فنجان در سینی قرار می گرفت , یک استوپر توسط فنری که به بازوی عروسک متصل شده بود آزاد شده و با برداشتن فنجان از سینی مجدداً به جای خود بازمی گشت. وقتی دوباره فنجان در جای خود قرار می گیرد وزن فنجان مجداً استوپر را تحریک می کرد و این حرکت دوباره استوپر را آزاد می نمود که این کار دستگیره را فشار می داد و باعث می شد عروسک با یک حرکت U دوباره به وضعیت اولیه خود باز گردد

تا اینجا گذشته ربات ها از سال 270 قبل از میلاد تا قرن 18 را بیان کردیم ......

پس از قرن 18 و ساخت عروسکی جهت برگزاری مراسم چای ژاپنی

سال 1805 میلادی : عروسکی توسط میلاردت (Maillardet) ساخته شد که می توانست به زبان انگلیسی و فرانسوی بنویسد و مناظری را نقاشی کند.

سال 1923 میلادی: کارل چاپک (Karel Capek) برای اولین بار از کلمه ربات (robot) در نمایشنامه خود به عنوان آدم مصنوعی استفاده کرد . کلمه ربات از کلمه چک robota گرفته شده است که به معنی برده و کارگر مزدور است . موضوع نمایشنامه چاپک ، کنترل انسانها توسط رباتها بود .

ولی او هرگونه امکان جایگزینی انسان با ربات و یا اینکه رباتها از احساس برخوردار شوند ، عاشق شوند ، یا تنفر پیدا کنند را رد می کرد.

سال 1940 میلادی: شرکت وستینگهاوس (Westinghouse Co.) سگی به نام اسپارکو (Sparko) ساخت که هم از قطعات مکانیکی و هم الکتریکی در ساخب آن استفاده شده بود. این اولین باری بود که از قطعات الکتریکی نیز همراه با قطعات مکانیکی استفاده می شد.

سال 1942 میلادی: کلمه رباتیک (robatics) اولین بار توسط ایزاک آسیموف در یک داستان کوتاه ارائه شد. ایزاک آسیموف (1920-1992) نویسنده کتابهای توصیفی درباره علوم و داستانهای علمی تخیلی است .

دهه 1950 میلادی: تکنولوژی کامپیوتر پیشرفت کرد و صنعت کنترل متحول شد. سولاتی مطرح شدند. مثلاً : آیا کامپیوتر یک ربات غیر متحرک است ؟

سال 1954 میلادی: عصر ربات ها با ارائه اولین ربات آدم نما توسط جرج دوول (Georg Devol) شروع شد.

امروزه،90% رباتها، رباتهای صنعتی هستند، یعنی رباتهایی که در کارخانه ها، آزمایشگاهها، انبارها، نیروگاهها، بیمارستانها، و بخشهای مشابه به کارگرفته می شوند.در سالهای قبل، اکثر رباتهای صنعتی در کارخانه های خودروسازی به کارگرفته می شدند، ولی امروزه تنها حدود نیمی از رباتهای موجود در دنیا در کارخانه های خودروسازی به کار گرفته می شوند. مصارف رباتها در همه ابعاد زندگی انسان به سرعت در حال گسترش است تا کارهای سخت و خطرناک را به جای انسان انجام دهند . برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از ربات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.

سال 1956 میلادی: پس از توسعه فعالیت های تکنولوژی که بعد از جنگ جهانی دوم اتفاق افتاد ، یک ملاقات تاریخی بین جورج سی.دوول(George C.Devol) مخترع و کارآفرین صاحب نام ، و ژوزف اف . انگلبرگر (Joseph F.Engelberger) که یک مهندس با سابقه بود ، صورت گرفت . در این ملاقات آنها به بحث در مورد داستان آسیموف پرداختند . ایشان سپس به موفقیتهای اساسی در تولید رباتها دست یافتند و با تأسیس شرکتهای تجاری ، به تولید ربات مشغول شدند. انگلبرگر شرکت Unimate برگرفته از Universal Automation را برای تولید ربات پایه گذاری کرد . نخستین رباتهای این شرکت در کارخانه جنرال موتورز (General Motors) برای انجام کارهای دشوار در خودروسازی به کار گرفته شد . انگلبرگر را پدر رباتیک نامیده اند .

دهه 1960 میلادی : رباتهای صنعتی زیادی ساخته شدند . انجمن صنایع رباتیک این تعریف را برای ربات صنعتی ارائه کرد :

ربات صنعتی یک وسیله چند کاره و با قابلیت برنامه ریزی چند باره است که برای جابجایی قطعات ، مواد ، ابزارها یا وسایل خاص بوسیله حرکات برنامه ریزی شده، برای انجام کارهای متنوع استفاده می شود .

سال 1962 میلادی : شرکت خودروسازی جنرال موتورز نخستین ربات Unimate را در خط مونتاژ خود به کار گرفت .

سال 1967 میلادی : رالف موزر (Ralph Moser) از شرکت جنرال الکتریک (General Electeric) نخستین ربات چهارپا را اختراع کرد .

سال 1983 میلادی : شرکت Odetics یک ربات شش پا ارائه کرد که می توانست از موانع عبور کند و بارهای سنگینی را نیز با خود حمل کند .

سال 1985 میلادی : نخستین رباتی که به تنهایی توانایی راه رفتن داشت در دانشگاه ایالتی اهایو (Ohio State Uneversity) ساخته شد .

سال 1996 میلادی : شرکت ژاپنی هندا ( Honda ) نخستین ربات انسان نما را ارائه کرد که با دو دست و دو پا طوری طراحی شده بود که می توانست راه برود، از پله بالا برود، روی صندلی بنشیند و بلند شود و بارهایی به وزن 5 کیلوگرم را حمل کند .

رباتها روز به روز هوشمندتر می شوند تا هرچه بیشتر در کارهای سخت و پر خطر به یاری انسانها بیایند و ساخت ربات با سرعت زیادی رو به رشد است به طوری که در سال 2005 در مسابقات ربوکاپ ژاپن رباتی با قابلیت های فوق العاده یک انسان و نمایی شبیه یک انسان ارائه گردید که در پست های آتی به توضیح آن خواهیم پرداخت.




(برگرفته از مقاله "مقدمه ای بر ربات&quot

[engineer2012]

شبیه سازی فوتبال

شبیه سازی فوتبال

سالانه مسابقاتی تحت عنوان ربوکاپ در یکی از کشورهای جهان بر اساس درخواست آن کشور و پذیرش فدراسیون روبوکاپ جهان برگزار می گردد که شامل دو بخش ربات های شبیه سازی شده و ربات های واقعی است.

در بخش شبیه سازی می توان از شبیه سازی نجات، شبیه سازی فوتبال دوبعدی و سه بعدی و شبیه سازی ربات های مجازی (Virtual Robots) نام برد.(عکس رو به رو شبیه سازی فوتبال دوبعدی است)

یکی از سوالاتی که معمولا مطرح می شود آن است که دلیل شبیه سازی (Simule کردن) ربات ها چیست؟ یکی از مهمترین دلایل آن تمرین هوش مصنوعی، شبیه سازی شبکه های عصبی و منطق فازی است که در مورد هر یک توضیح خواهیم داد

هدف بلند مدت این مسابقات برد تیم ربات ها در مقابل تیم فوتبال منتخب دنیا(انسان ها) در سال 2050 است و چون سخت افزار ربات ها زیاد پیشرفت نکرده است در حال حاضر بر روی تصمیم گیری ربات ها به صورت جداگانه کار می شود.

اصولا برنامه های شبیه سازی که در این مسابقات مرسوم هستند از دو بخش تشکیل می شوند.

بخش سرور که قوانین محیط در آن قرار دارد و بخش کلاینت که قادر به تغییر قوانین نیست و تنها قادر است که بر اساس فرمان هایی که صادر می کند و اختیاراتی که داراست دستورات لازم را ارسال نماید.

مثلا در شبیه سازی زلزله سرور محیط بعد از زلزله را شبیه سازی می کند، بعضی مکان ها آتش می گیرد یا یعضی از راه ها بسته می شود و حتی جهت باد یا وضعیت افراد مجروح را تعیین می کند و بخش کلاینت بخشی است که در حقیقت تعیین کننده نحوه عملکرد آتش نشان ها، پلیس ها و آمبولانس ها است رقابت تیم ها در نوشتن برنامه مناسب برای آتش نشان ها ، آمبولانس ها و پلیس هاست که با کمترین خسارت بتوانند محیط را کنترل کنند

شبیه سازی فوتبال هم به همین شکل اتفاق می افتد که سرور ، زمین فوتبال و جهت باد و تغییر موقعیت توپ و قوانین فیزیکی و ... را شبیه سازی کرده و کلاینت دستور می دهد که بازیکن ها و Coach چطور بازی کنند در این بخش نیز نوشتن برنامه بخش کلاینت ، بخش رقابتی مسابقه است در مقالات بعدی به توضیح مفصل تری خواهیم پرداخت.

[engineer2012]

انواع ربات ها

انواع ربات ها

رباتهای امروزی که شامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی هستند در ابتدا به صورت بازوهای مکانیکی برای جابجایی قطعات و یا کارهای ساده و تکراری که موجب خستگی و عدم تمرکز کارگر و افت بازده می شوند بوجود آمدند.

این گونه رباتها جابجاگر (manipulator) نام دارند . جابجاگرها معمولا در نقطه ثابت و در فضای کاملا کنترل شده در کارخانه نصب می شوند و به غیر از وظیفه ای که به خاطر آن طراحی شده اند قادر به انجام کار دیگری نیستند . این وظیفه می تواند در حد بسته بندی تولیدات , کنترل کیفیت و جدا کردن تولیدات بی کیفیت , و یا کارهای پیچیده تری همچون جوشکاری و رنگزنی با دقت بالا باشد .

نوع دیگر رباتها که امروزه مورد توجه بیشتری است رباتهای متحرک هستند که مانند رباتهای جابجا کننده در محیط ثابت و شرایط کنترل شده کار نمی کنند . بلکه همانند موجودات زنده در دنیای واقعی و با شرایط واقعی زندگی میکنند و سیر اتفاقاتی که ربات باید با انها روبرو شود از قبل مشخص نیست . در این نوع ربات هاست که تکنیک های هوش مصنوعی باید در کنترلر ربات (مغز ربات) به کار گرفته شود .

رباتهای متحرک به دسته های زیر تقسیم بندی میشوند :

1 : رباتهای چرخ دار

با انواع چرخ عادی

و یا شنی تانک

و با پیکربندی های مختلف یک, دو یا چند قسمتی

2 : رباتهای پادار مثل سگ اسباب بازی AIBO ساخت سونی یا ربات ASIMO ساخت شرکت هوندا

3 : رباتهای پرنده

4 : رباتهای چند گانه ( هایبرید ) که ترکیبی از رباتهای بالا یا ترکیب با جابجاگرها هستند .

و ...

[engineer2012]

یک سوال مهم!!!

یک سوال مهم!!!

یکی از جالبآترین و هیجانآانگیزترین پرسشآهایی که تاکنون تاریخ فلسفه به خود دیده...

پرسشی است که آلن تورینگ، فیلسوف و ریاضیدان انگلیسی در سال 1950 طی مقالهآای به نام Computing Machinery and Intelligence یا <ماشین محاسباتی و هوشمندی> مطرح کرد. او پرسید: <آیا ماشین میآتواند فکر کند؟>

این پرسش به گونه ای شروع تفکر در مورد ساخت ربات های هوشمند را ایجاد کرد

وی برای اینآکه ذهن مخاطب را از پریشانی درباره ماهیت این ماشین دربیاورد، توضیح داد که منظور او از ماشین، یک کامپیوتر است؛ ماشینی که قادر به انجام محاسبات نرمآافزاری است. به این ترتیب برای اولین بار این پرسش در ذهن نوع بشر پدید آمد که: <آیا کامپیوتر میآتواند فکر کند؟>

خود تورینگ پاسخ قطعی این پرسش را پیدا نکرد، اما برای یافتن پاسخ مناسب در آینده، یک راهبرد خلاقانه پیشنهاد کرد. او آزمونی طراحی کرد که خود آن را <بازی تقلید> نامید. تورینگ پرسید: <آیا یک ماشین، یعنی یک کامپیوتر، میآتواند آزمون تقلید را با موفقیت پشت سربگذارد؟> آیا یک کامپیوتر میآتواند با یک انسان چنان گفتآوگو کند که او فریب خورده و تصور کند در حال گفتآوگو با یک انسان است؟

او آزمون بازی تقلید را چنین شرح داد: یک پرسشگر - یک انسان - همزمان در حال گفتآوگو با دو نفر است. هر یک از این دو نفر در اتاقآهای جداگانهآای قرارگرفتهآاند و پرسشگر نمیآتواند هیچآیک از آنآها را ببیند. یکی از این دو نفر یک انسان است و دیگری یک ماشین؛ یعنی یک کامپیوتر. پرسشگر باید با این دو نفر شروع به گفتآوگو کند و بکوشد بفهمد کدامآیک از این دو انسان است و کدامآیک ماشین. اگر کامپیوتر بتواند طوری جواب دهد که پرسشگر نتواند انسان را از ماشین تمیز دهد، آنگاه میآتوان ادعا کرد که این ماشین هوشمند است.

تورینگ برای آسانآترکردن شرایط این آزمون و پرهیز از پیچیدگیآهای اضافی، آن را به محاورهآای متنی و روی کاغذ محدود کرد تا مجبور به درگیر شدن با مسائل انحرافی مانند تبدیل متن به گفتار شفاهی و تنظیم تُن صدا و لهجه نباشد. او همچنین براساس یک سری محاسبات، پیشآبینی کرد که پنجاه سال بعد، یعنی در سال 2000 انسان قادر خواهد بود کامپیوترهایی بسازد که در یک گفتآوگوی پنج دقیقهآای، فقط هفتاد درصد پرسشگرها بتوانند کشف کنند که در حال گفتآوگو با یک انسان هستند یا یک ماشین. او برخورداری از یک میلیارد بیت حافظه (125 میلیون بایت - حدود 120 مگابایت) را یکی از مشخصهآهای اصلی این کامپیوتر دانست.

کسی تصور نمی کرد که روزی این ماشین قادر باشد با انسان بازی فکری شطرنج را نیز انجام دهد و پیروز گردد

ادامه دارد........

[engineer2012]

معایب و مزایای ربات ها

معایب و مزایای ربات ها

در این نوشتار در نظر داریم به طور بسیار اجمالی به تعدادی از معایب و مزایای ربات ها اشاره کنیم

مزایای رباتها :

رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی ، میزان تولید ، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند .

رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند. که از تمیز کردن تیر چراغ برق تا استفاده در جنگ ها می توان اشاره کرد

رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد . رباتها هیچگاه خسته نمی شوند .

دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو متر دقت دارند .

رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند.

کاهش هزینه در بخش تولید از دیگر مزایای ربات است

حضور ربات ها سبب می گردد که انسان ها مجبور باشند کمتر به کارهای فیزیکی پرداخته و از نیروی کار به ست نیروی کار ذهنی متمایل گردد

معایب رباتها :

رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد .

رباتها هزینه بر هستند.

قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند و قابلیت خلاقیت در کار را ندارند

با در کنا ر هم قرار دادن این معایب و مزایا که قطعا فقط به این موارد ختم نمی شود باز می توان دید که ربات ها تا چه اندازه در زندگی انسان تاثیرگذارند که رشد آنها در تمامی جنبه های زندگی دیده می شود.

[engineer2012]

اولین ترانزیستورها

اولین ترانزیستورها

در اولیــن ماههــای سـال 1948 نخسـتین نمـونـه از یـک ترانزیـسـتـور (Transistor) که بدنه فلزی داشت در مجموعه آزمایشگاه های Bell ساخته شد

این ترانزیستور که قرار بود جایگزین لامپهای خلاء الکترونیک شود Type A نام گرفت. Type A که کاربرد عمومی داشت و بسیار خوب کار می کرد یکسال بعد به تعداد 3700 عدد تولید انبوه شد تا در اختیار دانشگاه ها، مراکز نظامی، آزمایشگاه ها و شرکت ها برای آزمایش قرار گیرد. تصویر زیر تصویر اولین ترانزیستور است.

جالب است که بدانید این اختراع در زمان خود آنقدر مهم بود که هر عدد از این ترانزیستورها در بسته بندی جداگانه با شماره سریال و مشخصات کامل نگهداری می شدند. همانطور که در شکل مشاهده می شود این ترانزیستور تنها دارای دو پایه بود. Collector (کلکتور) و Emitter (امیتر) و پایه Base (بیس) به بدنه فلزی آن متصل بود.

تولید ترانزیستورهای بدنه فلزی تا سال 1950 ادامه داشت تا اینکه در این سال در آزمایشگاه های Bell اولین ترانزیستور با بدنه پلاستیکی ساخته شد. طبیعی بود که در اینحالت ترانزیستور می بایست سه پایه داشته باشد. اما به دلیل مشکلاتی که در ساخت این ترانزیستور وجود داشت تولید آن به حالت انبوه نرسید و در همان سال ترانزیستور های جدید دیگری با پوشش پلاستیکی جایگزین همیشگی آن شدند.

لازم به ذکر است که به عقیده بسیاری از دانشمندان، ترانزیستور بزرگترین اختراع بشر در قرن نوزدهم بوده که بدون آن هیچ یک از پیشرفت های امروزی در علوم مختلف امکان پذیر نبوده است. تمامی پیشرفت های بشر که در مخابرات، صنعت حمل و نقل هوایی، اینترنت، تجهیزات کامپیوتری، مهندسی پزشکی و ... روی داده است همگی مرهون این اختراع میباشد.

ترانزیستور وسیله ای است که جایگزین لامپهای خلاء - الکترونیک - شد و توانست همان خاصیت لامپها را با ولتاژهای کاری پایین تر داشته باشد. ترانزیستورها عموما" برای تقویت جریان الکتریکی و یا برای عمل کردن در حالت سوییچ بکار برده می شوند. ساختمان داخلی آنها از پیوندهایی از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم تشکیل شده است.

تصویر زیر، تصویر یک ترانزیستور امروزی است که در بازار یافت می شود:

[engineer2012]

سنسورها

سنسورها

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی بهآکار میآروند.

عملکرد سنسورها بدینآگونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد میآکنند، که با پردازش این سیگنالآهای الکتریکی میآتوان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیمآگیریآهای بعدی از آنآها استفاده نمود.

سنسورها را میآتوان از دیدگاهآهای مختلف به دستهآهای متفاوتی تقسیم کرد که در ذیل میآآید:

سنسور محیطی: این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطراف ربات، دریافت میآنمایند.

سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، از جمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آنآها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت میآنمایند.

سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آنآها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت میآشود.

سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار میآکنند، بهآ آهمین دلیل ارزانآتر، سادهآتر و دارای کارایی کمتر هستند.

سنسورها از لحاظ فاصلهآای که با هدف مورد نظر باید داشته باشند به دو قسمت تقسیم میآشوند:

1. سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات مختلف محرکآها مخصوصا در عوامل نهایی یافت میآشوند و به دو بخش قابل تفکیکآاند.

سنسورهای تشخیص تماس

سنسورهای نیرو-فشار

2. سنسورهای مجاورتی: این گروه مشابه سنسورهای تماسی هستند، اما در این مورد برای حس کردن لازم نیست حتما با شی در تماس باشد. عموما این سنسورها از نظر ساخت از نوع پیشین دشوارترند ولی سرعت و دقت بالاتری را در اختیار سیستم قرار میآدهند.

[engineer2012]

رادار تصویری

رادار تصویری

رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار میرود .

با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .کاربرد رادارها در اهداف زمینی ، هوایی،دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد. ایجاد سیستمی با توانایی بالا در ردیابی پدیده ها و ایجاد تصاویر با کیفیت بالا از آنها هدف عمده ساخت رادار تصویری می باشد .

سنجش از راه دور رامی توان به دو بخش فعال وغیر فعال تقسیم کرد . گستره طول موج امواج مایکرویو نسبت به طیف مادون قرمز ومرئی سبب گردیده تا از سنجش از راه دور به وسیله امواج، از این طیف استفاده گردد .

عملکردسیستم های سنجش غیرفعال همانند سیستم های سنجش دما عمل می کنند .در اینگونه سیستم ها با اندازه گیری انرژی الکترومغناطیسی که هر جسم به طور طبیعی از خود ساطع می کند نتایج لازم کسب می گردد.

در سیستم های سنجش فعال از طیف موج مایکرویو برای روشن کردن هدف استفاده می شود . این سنسورها را می توان به دو بخش تقسیم کرد : سنسورهای تصویری وغیرتصویری (فاقد قابلیت تصویربرداری) .

از انواع سنسور های غیر تصویری می توان به ارتفاع سنج و اسکترومتر ها (پراکنش سنج ) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنج ها در عکس برداری جغرافیایی وتعیین ارتفاع ازسطح دریا می باشد .اسکترومتر که اغلب بر روی زمین نصب میگردند میزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گیری می کنند . این وسیله در مواردی همچون اندازه گیری سرعت باد در سطح دریا و کالیبراسیون تصویر رادار کابرد دارد .

معمول ترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام می دهد رادار می باشد . رادار(radio detection and ranging) مخفف وبه معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است .به طور کلی می توان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد . سنسورها سیگنال های مایکرویو را به سمت اهدف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنال های بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی می کند . قدرت (میزان انرژی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد . با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنال ها می توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزایای شاخص رادار می توان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشرایط آب و هوایی مختلف اشاره کرد . امواج مایکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گرد و غبار و باران می باشند.

[engineer2012]

در مورد میکروکنترلرها بیشتر بدانیم

در مورد میکروکنترلرها بیشتر بدانیم

میکروکنترلر ها حکم یک کامپیوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند

بیشتر این آی سی ها برای کنترل و تصمیم گیری استفاده می شود چون طبق الگوریتم برنامه ی آن عمل می کند این آی سی ها برای کنترل ربات ها تا استفاده در کارخانه صنعتی کار برد دارد

میکرو کنترلر ها دارای کامپایلرهای خاصی می باشد که با زبان های Assembly basic, c می توان برای آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهی به نام programmer که در این دستگاه ای سی قرار می گیرد و توسط یک کابل به یکی از در گاه های کامپیوتر وصل می شود برنامه نوشته شده روی آی سی انتقال پیدا میکند و در Rom ذخیره می شود

امکانات میکرو کنترلرها یکسان نیست و هر کدام امکانات خاصی را دارا می باشند و در قیمت های مختلف عرضه می شود.

در صورتی که بخواهیم میکروکنترلر را با میکروپروسسور مقایسه کنیم می توان به مورد زیر اشاره کرد

1. یک میکرو کنترلر را می توان طوری برنامه ریزی کرد که کار چندین گیت منطقی را انجام دهد.

2. تعداد آی سی هایی که در مدار به کار میرود به حداقل می رسد.

3. به راحتی می توان برنامه میکرو کنترلر را تغییر داد و تا هزاران بار میتوان روی میکرو برنامه های جدید نوشت و یا پاک کرد.

4. به راحتی می توان از روی یک مدار منطقی کپی کرد و مشابه آن را ساخت ولی در صورتی که از میکرو کنترلر استفاده شود و برنامه میکرو را قفل کرد به هیچ عنوان نمی توان از آن کپی گرفت .

ممکن است سوال دیگری مطرح گردد و آن تفاوت میکروپروسسور با میکروکنترلر است:

میکروپرسسور نیز یک پردازنده است و برای کار باید به آن چیپ های حافظه و قطعاتی را اضافه کرد این امکان زمانی مناسب است که بر حسب نیاز حافظه مناسب و قطعات دیگر مانند تایمرها و غیره به میزان بیشتری مورد استفاده باشد عین این نوع ودارات آن است که مدار خیلی پیچیده می شود و از لحاظ هزینه هم هزینه بیشتر می گردد به همین دلیل امروزه از میکروپرسسورها کمتر استفاده می شود زیرا میکرو کنترلر های جدید با حافظه های زیاد تعداد تایمر زیاد پورت های زیاد و تنوع بسیار زیاد انها بر حسب این امکانات دست ما را باز گذاشته است تا دیگر میکروپرسسورها را فراموش کنیم.

[engineer2012]

نرم افزار شبیه سازی ربات ها

نرم افزار شبیه سازی ربات ها

نرم افزارهای اندکی در زمینه شبیه سازی ربات ها وجود دارد که یکی از آنها نرم افزار Microsoft robotic است که نرم افزاری با حجم زیاد و پر دردسر می باشد.

نرم افزار دیگر که توسط یک فرد سوئدی به نام Olivier Michel طراحی و توسعه داده شده است به نام webots است از مزایای این نرم افزار کم حجم بودن ، سرعت نصب بالا و محیطی تقریبا ساده با آزادی عمل بسیار است که فرد با آشنایی با برنامه نویسی به زبان C یا ++C یا جاوا قادر به اعمال هرگونه تغییری می باشد. همچنین می تواند با نرم افزار matlab ارتباط برقرار کند.

از ویژگی های خوب این نرم افزار دارا بودن تمام سنسورهای لازم برای طراحی ربات است و گرافیک بالا و مثال های متعدد بگونه ای که بیش از 5000 دانشگاه از این نرم افزار برای طراحی ربات استفاده می کنند .

در webots بوسیله محیط گرافیکی تک تک المانهای ربات کنار هم مفصل می شوند و هر کدام داری یک مرز مشخص خواهد بود و جرم و ویژگی های مکانیکی مشخص مانند اینرسی یا ضریب جهش الاستیسیته و سایر خواص به طوری که یک محیط کاملا نیوتنی را نخست فرد آماده می کند و سپس در این محیط ربات خود را می سازد و قرار می دهد و شروع به حرکت می کند و نتایج ان را به عینه می بیند . در صورت برخورد ربات با هر شی خارجی که دارای جرم و حجم است به مانند محیط واقعی تصادم صورت می گیرد و هر اتفاقی بسته به نیروها ممکن است بیفتد . لذا رباتی که در این نرم افزار شبیه سازی شود و با موفقیت ماموریتش را انجام بدهد در محیط طبیعی و پس از ساخت هم با همین موفقیت روبرو خواهد شد و webots یک محک بسیار عالی برای ساخت یک ربات است.

تمام الگوریتم حرکت و گریز از مانع ربات بوسیله برنامه نویسی به زبان C نوشته می شود پس از اینکه ربات در محیط توانست بایستد و شروع به حرکت متعادل کند . همه موتورها و محرکها در نهایت بوسیله برنامه کنترل ربات هدایت می شوند و محیط هم در صورت غیر هوا بودن مانند آب در رباتهای زیرآبی باید بوسیله برنامه نویسی به زبان c شبیه سازی شود و ویژگی هایش توضیح داده شود.

[engineer2012]

انواع ترانزیستورهای 3 پایه

انواع ترانزیستورهای 3 پایه

بصورت استاندارد دو نوع ترانزیستور بصورت PNP و NPN داریم. انتخاب نام آنها به نحوه کنار هم قرار گرفتن لایه های نیمه هادی و پلاریته آنها بستگی دارد.

در اوایل ساخت این وسیله الکترونیکی و جایگزینی آن ها با لامپهای خلاء، ترانزستورها اغلب از جنس ژرمانیم و بصورت PNP ساخته می شدند اما محدودیت های ساخت و فن آوری از یک طرف و تفاوت بهره دریافتی از طرف دیگر، سازندگان را مجبور کرد که بعدها بیشتر از نیمه هادیی از جنس سیلیکون و با پلاریته NPN برای ساخت ترانزیستور استفاده کنند.

تفاوت خاصی در عملکرد این دو نمونه وجود ندارد.

ترانزیستور دارای سه پایه است

این پایه ها به نامهای Base (پایه) ، Collector (جمع کننده) و Emitter (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان Collector و Emitter دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه Collector به مراتب از Emitter بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر می گیرند.

طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود ۰.۶ تا ۰.۷ ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید.

در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند BE را با پلاریته موافق بایاس کنید، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید.

بنابراین مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچک Ib شما می توانید یک جریان بزرگ Ic را داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است. بعنوان مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا" چند آمپری کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر - حتی کمتر - در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود، به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

[engineer2012]

نیمه رسانا با ضریب مقاومت گرمایی بالا

نیمه رسانا با ضریب مقاومت گرمایی بالا

نیم رساناهایی که به سبب ضریب مقاومت گرمایی زیادشان بکار میآروند، به مقاومتهای حساس به دما یا ترمیستور thermistors که از عبارت temperature sensitive resistors گرفته شده ، معروف هستند.

مقاومتهای حساس به دما در شاخهآهای مهندسی کاربردهای مهم و زیادی دارند:

در کنترل خودکار ، فاصله سنجی و نیز در دماسنجهای خیلی دقیق و حساس بکار برده میآشوند.

مثلا در دماسنجهای مقاومتی یا بارترها barertte که دستگاهی است برای اندازه گیری چگالی شار تابشی.

طرز کار آن بر پایه تغییر مقاومت الکتریکی پیل حساس نیم رسانایی در موقع گرم کردن آن استوار بوده است و قبلا آنها را از فلز میآساختند که به سبب محدودیت گسترده کاربردشان ، مشکلات زیادی به بار میآآوردند.

برای اینکه مقاومت بارتر را در مقایسه با مقاومت سیمهای رابط بالا ببرند، ناچار بودند بارتر را از سیم نازک و دراز بسازند. به علاوه تغییر مقاومت فلزات با دما خیلی کم است و از این اندازه گیری دما به کمک بارتر فلزی به اندازه گیری خیلی دقیق مقاومت نیاز داشت.

بارترهای نیم رسانایی (ترمیستورها) این معایب را ندارند. مقاومت ویژه الکتریکی آنها آنچنان بالاست که یک بارتر میآتواند فقط چند میلیمتر طول داشته باشد. با چنین ابعاد کوچکی ، ترمیستور خیلی زود به دمای محیط بیرون میآرسد. همین امر به آن امکان میآدهد که دمای اشیای کوچک (مثلا برگ گیاهان یا ناحیهآهایی روی پوست بدن) را اندازه بگیرد.

حساسیت ترمیستورهای امروزی چنان بالاست که تغییری به اندازه یک میلیونیم کلوین را میآتوان به کمک آنها آشکار سازی و اندازه گیری کرد. این وضع عملی بودن کاربرد آنها را در دستگاههای جدید به جای پیلهای ترموالکتریک برای اندازه گیری شدت تابش خیلی ضعیف نشان میآدهد.

در ابتدا انرژی لازم برای آزاد شدن الکترون از حرکت گرمایی یعنی انرژی داخلی نیم رساناها ، تأمین میآشد. ولی این انرژی را جسم میآتواند در ضمن جذب انرژی نور به الکترون انتقال دهد. مقاومت چنین نیم رساناهایی بر اثر نور به مقدار زیادی کاهش میآیابد.

[engineer2012]

موتورهای القایی AC

موتورهای القایی AC

موتورهای القایی AC عمومی ترین موتورهایی هستند که در سامانه های کنترل حرکت صنعتی و همچنین خانگی استفاده می شوند.

طراحی ساده و مستحکم , قیمت ارزان , هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و کامل به یک منبع نیروی AC امتیازات اصلی موتورهای القایی AC هستند.انواع متنوعی از موتورهای القایی AC در بازار موجود است.موتورهای مختلف برای کارهای مختلفی مناسب اند.با اینکه طراحی موتورهای القایی AC آسانتر از موتورهای DC است , ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی AC نیازمند درکی عمیقتر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورهاست.

مانند بیشتر موتورها , موتورهای القایی AC نیز یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک روتور که در درون آن می چرخد دارند , که میان آن دو یک فاصله دقیق کارشناسی شده وجود دارد.به طور مجازی همه موتورهای الکتریکی از میدان مغناطیسی دوار برای گرداندن روتورشان استفاده می کنند. یک موتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن تولید می شود.در حالی که موتورهای DC به وسیله ای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند یک موتور القایی AC تک فاز نیازمند یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است.

در درون هر موتور دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.در یک موتور القایی AC یک سری از مغناطیس شونده ها به علت تغذیه AC به پیچه های استاتور متصل است. بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نیرویی الکترومغناطیسی به روتور وارد می شود (درست شبیه ولتاژی که در ثانویه ترانسفورماتور القا می شود) بنابر این، سری دیگر از مغناطیس شونده ها خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند. نام موتور القایی از اینجا ناشی شده است. تعامل میان این مگنت ها انرژی چرخیدن یا تورک (گشتاور) را فراهم می آورد.در نتیجه موتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش می کند.

ادامه دارد......

[engineer2012]

چگونه از سنسور استفاده کنیم؟

چگونه از سنسور استفاده کنیم؟

در حالت کلی دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد

در مقاله "سنسورها" در مورد سنسور ها و انواع آن به صورت مختصر گفته شد حال به روش های استفاده می پردازیم:

در حالت کلی دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد که شامل:

1. حس کردن استاتیک:در این روش محرکآها ثابتآاند و حرکتآهایی که صورت میآگیرد بدون مراجعه لحظهآای به سنسورها صورت میآگیرد. به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده میآشود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت میآگیرد.

2. حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل میآشوند. اغلب سنسورها در سیستمآهای بینا اینآگونهآاند.

لحاظ کاربردی با نمونهآهایی از انواع سنسورها در ربات آشنا میآشویم که شامل:

سنسورهای بدنه ، سنسور جهتآیاب مغناطیسی ، سنسورهای فشار و تماس ، سنسورهای گرمایی ، سنسورهای بویایی ، سنسورهای موقعیت مفاصل می شوند که به چند مود اشاره داریم

سنسورهای بدنه (Body Sensors) : این سنسورها اطلاعاتی را درباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم میآکنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیتآهایی که در سوییچآها حاصل میآشود، به دست میآآیند. با دریافت و پردازش اطلاعات بدست آمده ربات میآتواند از شیب حرکت خود و این که به کدام سمت در حال حرکت است گاه شود. در نهایت هم عکسآالعملی متناسب با ورودی دریافت شده از خود بروز میآدهد.

سنسور جهتآیاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor): با بهرهآگیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطبآنمای الکترونیکی هم ساخته شده است که میآتواند اطلاعاتی را درباره جهتآهای مغناطیسی فراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک میآکند تا بتواند از جهت حرکت خود گاه شده و برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصمآگیری کند.این سنسورها دارای چهار خروجی میآباشند که هرکدام مبین یکی از جهتآها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیز میآتوان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکانآپذیر ساخت.

ادامه دارد.....