دانلود مقاله ربات مین یاب دارای سروو کنترلر

بخشی از مقاله

ربات مين ياب داراي سروو كنترلر
دو درجه آزادي

انواع رباتs

ربات ماهی :
رباتهایی که به شکل موجودات دریایی ساخته میشوند در این رده قرار میگیرند. در حقیقت این رباتها الگوی حرکتی خود را از ماهی ها و دیگر موجودات دریایی وام گرفته اند.سیستم جلو برنده این رباتها دقیقا همانند ماهی ها است و با حرکت موجی بدن و دم ربات در درون آب به جلو رانده میشوند. این رباتها عموما به دو روش حرکت میکنند. متداول ترین نوع آنها شبیه به ماهی های قرمز رنگی که به میهمانی هفت سین دعوت میشوند حرکت میکنند، به این معنی که حرکات بدنه و دم ربات در صفحه افقی صورت میگیرد. نوع دیگری شبیه به دلفین

حرکت میکند به این معنی که حرکات بدنه ودم ربات در صفحه عمودی صورت می پذیرد. معادلات حرکتی این گونه رباتها به دلیل چگالی ربات در زیر آب بسیار پیچیده می باشد و از نظر ساخت محدودیت های مکانیکی زیادی وجود دارد. این گونه ربات ها دارای سیستم های کنترلی پیشرفته ای می باشند و با توجه به مقدار تواناییهای مکانیکی و الکترونیکی می توانند به عمق بیشتری از آب فرو بروند . معایب این گونه رباتها این است که بایستی تمام تجهیزات در یک محیط کاملا آب بندی قرار گیرد که این کار از انعطاف پذیری ربات میکاهد و کار طراحی را بسیار پیچیده می کند.

ربات مار :
شکل ظاهری این ربات شبیه به مار می باشد و از تعدادی قطعه شبیه به هم تشکیل شده که همانند مار به نرمی حرکت میکند و میتواند در سوراخها و لوله ها به راحتی بخزد. از دیگر مزایای این گونه ربات این است که میتواند حول یک لوله پیچ بخورد، یا اینکه از شیار دیوار بالا برود. به دلیل عرض و ارتقاء کم، این ربات ها میتوانند از مجاری بسیار باریک عبور نمایند. به همین دلایل و نیز پیچیدگی و فراوان بودن ساختار های مکانیکی این روباتها، طراحان آنها با دشواری های فراوانی مواجه میشوند و پس از به پایان رسیدن پروژه طراحی مکانیک متوجه میشوند که فضای بسیار کمی برای قطعات الکترونیکی در روی ربات وجود دارد. معایب این گونه ربات ها این است که بسیار کند حرکت می کنند و کنترل آنها بسیار پیچیده است.

ربات های عنکبودی :
شکل ظاهری این رباتها شبیه به حشرات بخصوص عنکبود است و معمولا دارای 6 یا 8 پا می باشند . در طراحی این رباتها سعی شده از تمامی قابلیتهایی که در یک عنکبود وجود دارد الگو برداری شود. معمولا رباتهایی که با این عنوان ساخته می شوند کاربردی نبوده و بیشتر جنبه تحقیقاتی دارند. طراحی و ساخت بخشهای مکانیکی این گونه رباتها پیچیده نیست ولی کنترل حرکتی آنها بسیار پیچیده میباشد و این باعث شده تا اینگونه رباتها به کندی حرکت کنند . از مزایای حرکتی این گونه رباتها میتوان به مانور در حرکت، بخصوص قدرت حرکت در زوایای مختلف اشاره نمود.

ربات های انسان نما : پیشرفته ترین رباتهایی که تاکنون ساخته شده است ربات های Human می باشند. در طراحی این ربات از انسان الهام گرفته شده و سعی کردیده تمام جزئیات حرکتی انسان در آن لحاظ شود. ساخت این رباتها بسیار پیچیده است و قطعات تشکیل دهنده آنها دارای دقت بالا و تعداد قطعات آنها با توجه به تعداد محور های آزادی که رباتها دارند بسیار زیاد می باشد. حفظ تعادل بر روی یک پا حتی برای برخی از انسانها هم امری دشوار است. معادله تعادل هر انسان در ضمیر ناخود آگاهش قرار دارد و باعث می شود انسانها

بتوانند به راحتی حرکت کنند. رباتهای Human نیز برای حرکت کردن نیاز به معادله حرکت دارند که بدست آوردن این معادله با توجه به پارامترهای وزن و قد و مرکز ثقل کار پیچیده ای می باشد. در صورتی تدبیری برای بدست آوردن معادله حرکتی یک ربات و نهایتا حفظ تعادلی آن اندیشه نشود، در هنگامی که ربات یک پا از روی زمین بردارد واژگون میشود و نتیجتا ربات نمی تواند راه برود. این رباتها به دلیل تصویر ذهنی مردم جوامع مختلف از رباتها، یکی از بهترین گزینه های تبلیغاتی می باشند. تبلیغ با این رباتها حتی به لایه های بالا مسئولین برخی از کشور ها راه یافته است به گونه ای که در استقبال های رسمی از مقامات خارجی انواع رباتها به همراه هیات استقبال کننده از میهمانان استقبال می کنند.

ربات های تسمه ای :
این ربات ها به رباتهای تسمه تانکی مشهور هستند. در برخی از شرایط ناملایم حرکتی تنها رباتهای تسمه ای قادر بهایفای نقش میباشند. سیستم حرکتی با استفاده از تسمه این توانایی را به این رباتها می بخشد که از موانع سخت مانند راه پله، آوار به جای مانده از خرابی ها، سطوح شیب دار و زمین های گلی به راحتی عبور کنند. رباتهایی که با این سیستم حرکت می کنند کاربردهای زیادی دارند، مانند رباتهای امدادگر و جستجو گر. در طراحی و ساخت این رباتها باید موارد مکانیکی متعددی مانند سیستم انتقال نیرو، طراحی تسمه،

سیستم رگلاژ تسمه و موتردی از این دست را مد نظر داشت. به عنوان مثال : در هر طرف ربات چرخی وجود دارد که نیروی محرکه را از موتور دریافت و آ را از تسمه منتقل می سازد. چرخهای تامین کننده نیروی محرکه میتوانند در جلو یا عقب ربات قرار گیرند. تسمه های این رباتها با توجه به محیط کاری این ربات ها طراحی و ساخته می شوند که میتوانند به صورت فلزی و یا پلاستیکی و یا موارد دیگر باشند. رباتهای چرخی : اساس حرکتی این رباتها به کمک چرخهایشان می باشد که تعداد چرخ ها با توجه به کارکرد آنها تغییر میکند. این سیستم

متداول ترین سیستم متحرک است. از مزایای این ربات ها میتوان سریع بودن و ارزان بودن فرایند طراحی ساخت ربات اشاره نمود.همچنین سرعت این گونه ربات ها نسبت به ربات های دیگر بالاتر میباشد. همچنین به دلیل ساده بوده اجزای مکانیکی در این ربات فضای وسیعی برای نسب تجهیزات الکترونیکی وجود دارد. در این ربات نیروی محرکه ربات از حد اقل دو چرخ تامین می شود و برای حفظ تعادل روبات یک یا چند چرخ هرز گرد وجود دارد. اندازه این رباتها بسیار متنوع بوده و ممکن است وزن آنها چند گرم و یا صدها کیلو گرم باشد

رباتیک وصنعت
رباتیک چیست؟
خودکار شدن فرآیندها و کارهای صنعتی یکی از نتایج پیشرفتهای چند سال اخیر میباشد به طوری که کارگر نقش کمتری را در فرآیندها بازی میکند.
دانش کنترل اتوماتیک و استفاده از سیستم های خودکار به جنگ جهانی دوم برمیگردد، اما در چند سال اخیر،یک جهش بسیار بزرگ در طراحی سیستم های خودکار صورت گرفته است.

تحول از سیستم های خودکار به سیستم های رباتیک دو مرحله دارد.
در مرحله ی اول محدوده ی وسیعی از کارها و وظایف فیزیکی که جزءجزء تکرار میشوند به ربات واگذار شده و بسیاری از ماشین ها و کارگران به وسیله ی ربات جایگزین میشوند.
در حال حاضر اکثر ربات ها در عمل در این مرحله قرار دارند و به عنوان یک وسیله ی خودکار و برنامه ریزی شده عمل مینمایند. به هر حال آنها نمیتوانند روی محیط شان اثر بگذارند و مهمتر از آن محیط آنها نمیتواند تغییر نماید.

در مرحله ی دوم ربات با یک سری فعالیتها میتواند محیط اطراف را تغییر داده و تاثیرگذاری و تغییر محیط را به دنبال داشته باشد.
اگر هدف رباتیک تولید ماشین شبیه به انسان باشد الگوی اصلی میتواند انسان قرار گیرد.البته ربات سعی در یادگیری خصوصیاتی از انسان را دارد که مورد نیاز و مفید باشد و لزومی ندارد که تمامی خصوصیات در یک ربات جمع گردد بلکه ربات ها بر حسب کارشان به صورت تخصصی عمل کرده و تقسیم میگردند.
کلمه ربات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.

در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.
ایزاک آسیموف نویسنده داستان‌های علمی تخیلی قوانین سه‌گانه رباتیک را به صورت زیر تعریف‌کرده است:

1ـ یک ربات نباید به هستی انسان آسیب برساند یا به واسطه بی‌تحرکی، زندگی یک انسان را به مخاطره بیاندازد.
2ـ یک ربات باید از دستوراتی که توسط انسان به او داده می‌شود، اطاعت کند؛ جز در مواردی که با قانون یکم در تضاد هستند.
3ـ یک ربات باید تا جایی‌که با قوانین یکم و سوم در تضاد نباشد از خود محافظت کند.
تعریف ربات

تعریفی که توسط موسسه ی رباتیک آمریکا(RIA)صورت گرفته ایت به شرح ذیل است:
ربات وسیله ای است با دقت عمل زیاد که قابل برنامه ریزی مجدد بوده و توانایی انجام چند کار را دارد.این وسیله برای حمل مواد،قطعات،ابزارها یا سیستم های تخصصی طراحی گردیده و دارای حرکات مختلف و برنامه ریزی شده است. هدف از ساخت ربات انجام وظایف گوناگون میباشد.
دسته بندی ربات ها

ربات ها در سطوح مختلف دارای دو خاصیت تنوع در عملکرد و قابلیت تطبیق خودکار با محیط میباشند.براساس این خاصیتها دسته بندی ربات ها انجام میگیرد:
1- دسته بندی اتحادیه ی ربات های ژاپنی((JIRA
ربات ها به شش دسته تقسیم میشوند:
دسته اول- وسیله ای که توسط دست کنترل میشوند:
وسیله ای که دارای درجات آزادی متعدد بوده و توسط عامل انسانی کار میکند.
دسته دوم- ربات برای انجام کارهای متوالی بدون تغییر:

وسیله ای برای حمل اشیا که مراحل متوالی وظیفه خود را برمبنای یک روش از پیش تعیین شده انجام میدهد و ایجاد تغییر و بهسازی در آن مشکل است.
دسته سوم- ربات برای کارهای متوالی متغیر:
وسیله ای برای حمل اشیا طمابق دسته دوم با این تفاوت که ایجاد تغییر و بهسازی در آن راحت است.
دسته چهارم- ربات مقلد:

اپراتور در ابتدای امر به صورت دستی با هدایت یا کنترل ربات کاری را که باید اجرا شود انجام میدهد و ربات مراحل انجام وظیفه را در حافظه ضبط مینماید.هروقت لازم باشد میتوان اطلاعات ضبط شده را از ربات دوباره درخواست نمود و ربات وظیفه درخواست شده را به صورت خودکار انجام میدهد.
دسته پنجم- ربات کنترل عددی:

عمل انسانی وظیفه ربات را توسط یک برنامه کامپیوتری به او تفهیم مینماید و نیازی به هدایتدستی ربات نیست.
دسته ششم- ربات باهوش:
رباتی است به توانایی درک محیط خود و تکمیل موفقیت آمیز یک وظیفه،این ربات علیرغم ایجاد تغییرات مختلف در شرایط محیطی باید به وظیفه خود عمل نماید.
2- دسته بندی موسسه رباتیک آمریکا((RIA

در این سیستم تنها ماشین های موجود در دسته های 3تا6سیستم JIRA ربات محسوب میشوند.
ربات ها چه کارهایی انجام میدهند ؟
بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ربات ها از چه ساخته میشوند؟
ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند

1- مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
2- محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و ...
3- سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
با این سه قسمت، یک ربات می‌تواند با اثرپذیری و اثرگذاری در محیط کاربردی‌ترشود.

ساختمان ربات
ربات ماشین پیچیده ای است و برای اینکه بدانیم چگونه کار میکند مهم است که راجع به ساختمان و نیرویی که ربات را به حرکت در می آورد و سیستمی که آن را کنترل میکند اطلاعات کافی داشته باشیم.
سیستم های ربات صنعتی
ربات صنعتی از پنج قسمت که با هم در ارتباط اند تشکیل شده است که عبارتند از:
1- مجموعه اندامهای مکانیکی:

این مجموعه شامل بازوهای پیوسته ای است که به حالت لولا به هم متصل شده و قابل حرکت اند.مفصلهای ربات را میتوان به یکی از دو صورت دورانی یا منشوری به کار برد. هر مفصل و بازو تشکیل دهنده ی یک درجه آزادی است.
بازوهای ربات هیچ وقت یک مدار بسته را تشکیل نمیدهند و هر دو بازو به دو شکل مینوانند به هم متصل شوند:یکی دورانی که در هم به صورت لولا قرار میگیرند و در داخل هم قابلیت چرخش دارند و دیگری منشوری که آن هم لولا شده ولی فقط قابلیت پایین و یا بالا رفتن دارند.
2- سیستم نیروی محرکه یا کارانداز:

سیستمهای محرکه، تولیدکننده ی قدرت و یا نیرو هستند که زیر نظر یک سیستم کنترل شده با دقت مفصلها و بازوهای ربات را به حرکت در می آورند.3نوع سیستم نیروی محرکه که در رباتها استفاده میشوند عبارتند از:
الف- سیستم بادی یا پنوماتیک:

این سیستم عموما در رباتهای صنعتی که در مونتاژ یا جا به جا کردن قطعات به مراکز و محلهای ثابت به کار گرفته میشوند وجود دارد.استفاده از فشار هوا ارزان شناخته شده است.ولی مشکل چنین سیستمی کمبود کنترل دقیق بر روی سیستم مربوطه است و حرکتها تنها بین نقاطی که قبلا با مانعهای مکانیکی تعیین شده است مشخص و حرکتی بیش از این محدوده ی مکانیکی امکان پذیر نیست.البته سرعت این سیستم خوب است و دقت آن تا زیر میلیمتر نیز است.
ب- سیستم روغنی یا هیدرولیک:

این سیستم از قابلیت کنترل بالایی برخوردار است و توانایی ایجاد نیروی زیادی دارد.
البته رباتهایی که از سیستم روغنی یا هیدرولیک استفاده میکنند رباتهای تقریبا بزرگی هستند که برای طراحی و نگهداری نیاز به تخصص بالایی دارند.این سیستم احتیاج به پمپ هیدرولیکی داشته و به همین دلیل در صورت خرابی محیط و ربات را روغنی میکند.
ج- سیستم برقی:

از این سیستم در رباتهای کوچک که متداولترین رباتها نیز هستند بیشترین بهره گیری به عمل می آید.
3- سیستم انتقال نیرو:

دستگاه یا سیستم انتقال نیرو واسطه ای است بین مجموعه اندامهای مکانیکی و سیستم نیروی محرکه که میتواند نیروی محرکه را از محل تولید به یکی از اجزاء ربات مانند مفصلها، بازو، مچ و انگشتهای گیرنده انتقال دهد.رباتهایی که از سیستم نیروی محرکه هیدرولیکی و یا پنوماتیکی استفاده میکنند مستقیما از طریق مرکز تولید نیرو و معمولا بدون استفاده از واسطه های سیستم انتقال نیرو به حرکت در می آیند.
4- سنسور یا سیستم حسی:

سنسورها چشمهای ربات اند که دارای شکلهای مختلف از قبیل لمس کننده، برقی، نوری و غیره هستند. سنسورها قسمت مههی از ربات محسوب میشوند.
5- دستگاه کنترلر و یا کامپیوتر ربات:

قسمت اصلی در سیستم هر ربات دستگاه کنترلر آن است.در حقیقت برتری یک ربات را میتوان از روی قابلیت هوشمندی دستگاه کنترلر آن تعیین کرد.کنترلر دریافت کننده اطلاعات از سنسورها است.رباتهایی که دارای کنترلر ساده اند بیشتر حالت ماشین را پیدا میکنند.در صورتی که در رباتهایی که دارای کنترلر برتر و پیشرفته اند انجام کارها با دقت صورت میگیرد و امکانات برنامه نویسی که قابلیت تغییرپذیری را فراهم می آورد نیز بیشتر است.
پیکره ی ربات:

ربات صنعتی یک بازوی مکانیکی است که قابلیت انجام کارهای تقریبا عمومی را دارد و پیکره آن تشکیل شده است از چند بازوی متفاوت که به صورت متوالی به هم متصل و مانند لولا در یکدیگر قابلیت حرکت دارند و این حرکت به دو صورت دورانی و یا انتقالی است.
یک سر این زنجیره به پایه ای ثابت که نگه دارنده ی ربات است وصل شده و سر دیگر آن آزاد است که قابلیت تغییر مکان در فضا را داشته و به ابزار انجام دهنده ی کار مورد نظر متصل است.

ازنظر مکانیکی یک ربات از دو قسمت تشکیل شده است که قسمت اوا عبارت است از بدنه ی اصلی بازوی ربات که فاصله ی شانه تا مچ و قسمت دیگر از مچ به علاوه ی ابزار کار است.قسمت بدنه ی اصلی بازوی ربات متشکل از سه درجه آزادی متحرک است. مجموعه این سه حرکت مشخص کننده ی مکان مچ ربات در فضاست.قسمت مچ معمولا از دو و یا سه درجه آزادی متحرک تشکیل شده که مجموعه ی حرکتهای آن جهت ابزار روبات را مطابق با ساختمان جسم یا قطعه کار مورد نظر که باید به وسیلهی ابزار ربات برداشته و یا کار روی آن انجام شود مشخص میکند.حرکت اجزای قسمت مچ اکثرا به صورت پایین و بالا، راست وچپ،دورانی است.
راههای مختلف برنامه ریزی ربات

مسلما اطلاعاتی که از طریق سیستمهای حسی یا سنسورهای ربات به کنترلر ربات فرستاده و یا برگردانده میشود باید مورد بررسی قرار گیرد و این خود مساله مهمی در کنترل کردن به حساب می آید.اکثرا و شاید تمامی رباتها میتوانند سنسورهای ساده ای را در خود به کار گیرند مانند: سنسورهای کلید پیوسته، سنسورهای نوری، سنسورهای هدایت کننده، سنسورهای خازنی و نوعهای دیگر.سیگنال های لازم جهت بررسی از طریق دریچه ورود و خروج کنترلر ربات به سنسورهای حسی فرستاده میشوند ولی هنوز کنترلر رباتها آن هوشمندی کافی را ندارند که بتوانند از این اطلاعات در رابطه با اصلاح کردن رفتار و حرکت ربات طبق یک برنامه مشخص قبلی و به صورت بلادرنگ یا در یک زمان واقعی مورد استفاده قرار گیرند.

روشهای انتخاب شده در نحوه ی کاربرد ربات اکثرا بستگی به محدودیتهای کنترلر دارد که ما در اینجا 4روش را به اختصار بیان میکنیم:
1- برنامه ریزی دستی:
متصدی دستگاه یا اپراتور با استفاده از کلیدهایی مانند قطع کننده یا متوقف کننده برنامه مورد نظر را برای ربات مشخص میکند.البته این نحوه ی برنامه ریزی در کارهای خیلی ساده مانند برداشتن و گذاشتن مورد استفاده قرار میگیرد.