მოტორები და მოძრაობა

აქტივატორები: როგორ რობოტები მოძრაობენ

აქტივატორი არის ნებისმიერი მოწყობილობა, რომელიც რევტივირებს ენერგია ფიზიკურ მოძრაობაში. აქტივატორები არის კუნთების რობოტი.

დეკემბერი მოტორები — ყველაზე მარტივი ელექტრული მოტორი. გამოიყენეთ ტენსიო, ღერო შერთვები. იხმელი ტენსიო, ის შერთვები სხვა მხარე. სიჩქარე არის პროპორციული ტენსიო. დეკემბერი მოტორები არიან იაფი და სწრაფი, მაგრამ მათ არ აქვთ აგებული ჩემი იცოდე მათ მდგომარეობა. მათ არიან საერთო في ბორბლით რობოტები და მარტივი მექანიზმები.

Stepper Motors — მოძრაობენ დისკრეტული ნაბიჯებში, ჩვეულებრივი 1.8 გრადუსი თითო ნაბიჯი (200 ნაბიჯი თითო რეველუცია). თქვენ ბრძანება კონკრეტული რაოდენობის ნაბიჯი, და მოტორი მოძრაობს რამდენი. Steppers მოვიდა ზუსტი ღია მარყუჟი პოზიცია კონტროლი სენსორის გარეშე, მაგრამ მათ შეუძლია დაკარგო ნაბიჯი მძიმე დატვირთვის ქვეშ. საერთო ში 3D პრინტერები, CNC კარგეები, და კამერა gimbals.

Servo Motors — მოტორი კომბინაცია სენსორი პოზიციო (encoder) და კონტროლერი ში დახურული მარყუჟი სისტემაში. კონტროლერი უწყვეტი შედარება ბრძანებული პოზიციო რომ ფაქტიკური პოზიციო და ისწორებს ნებისმიერი შეცდომა. Servos ხელი საკეთო კომბინაცია სიჩქარე, ტორქე და სიზუსტე. ინდუსტრიული რობოტი ხელი თითქმის ექსკლუზიური გამოყენება servo motors.

Pneumatic აქტივატორები — გამოიყენეთ შეკუმშული ჰაერი ძალა ლინეარული ან rotary მოძრაობა. სწრაფი და ძლიერი მათ ზომა, მაგრამ რთული შესწორება ზუსტი რადგან ჰაერი არის compressible. საერთო ში ფაქტორი grippers და ვის-და-ადგილი მანქანები.

ჰიდრავლიკული აქტივატორები — გამოიყენეთ pressurized ა სითხე (ზეთი) ნაცვლად ჰაერი. რადგან სითხე არის თითქმის incompressible, ჰიდრავლიკული დაიმედება უზარმაზ ძალა დღე ზუსტი კონტროლი. მძიმე კონსტრუქცია აღჭურვილობა, დიდი ინდუსტრიული პრესები და ზოგიერთი legged რობოტები (მოსწონთ Boston Dynamics აღმოსაჩენელი Atlas) გამოიყენეთ ჰიდრავლიკული. დამრუჯველი არის წონა, სირთულე, და რისკი სითხე leaks.

Degrees of Freedom (DOF) — თითოეული დამოუკიდებელი ღერძი მოძრაობა არის ერთი ხარისხი თავისუფლება. ტიპიკული ინდუსტრიული რობოტი ხელი აქვს 6 DOF: სამი ფარი ოთხი გამოკიდოთ ხელი ფასი სივრცეში (X, Y, Z) და სამი ორიენტაციო (რომ, pitch, yaw). ადამიანი ხელი აქვს 7 DOF. მეტი ხარისხი თავისუფლება საშუალებას აქვს მეტი სიმოკე მაგრამ მეტი სირთულე მოკლე კონტროლი და პროგრამირება.

არჩევა სწორი აქტივატორი

მათჩინგ აქტივატორები მხარდამჭერი

არჩევა სწორი აქტივატორი მოითხოვს გაგებ აპლიკაციო მოთხოვნილებები: სიჩქარე, სიზუსტე, ძალა და გარემო.

როგორ რობოტები აღმეცნობა საქარი

სენსორები: ის რობოტი წვდომა

სენსორები გარეშე, რობოტი შებუნდა და ყრუა. სენსორები ყოფილი ის ნედლი მონაცემი რომელიც მოძღვრა ყოველი გადაწყვეტილება.

Encoders — გაზომვა ბრუნვა. ოპტიკური encoder აქვს დისკი თან ფხვნილი; ღირებულება ფეშის მეშვეობით და მხეთელი წინ პულსი აქ დისკი შერთვები. ეს გეუბნებთ კონტროლერი რამდენი შორს ერთი აქვს გადა. ლოკალური encoders დამოკიდებული ტყის მოძრაობა; აბსოლუტური encoders ანგარიშ ის გამოყვანილი კუთხე გამოტოვება-ზე. ყოველი servo ძრავ აქვს encoder.

ლბ (Inertial Measurement Units) — დაკომბინირებული აქტივატორები (ზომავს ლინეარული აქტივაცია), gyroscopes (ზომავს rotational სიჩქარე), და სხვაც magnetometers (ზომავს მაგნიტური სათაური). IMU ეუბნება რობოტი მას ორიენტაციო და როგორ ის მოძრაობა მეშვეობით სივრცე. კრიტიკული სარეკომენდაციო დრონები, legged რობოტები, და ნებისმიერი მობილური პლატფორმა რომელიც უნდა ჩაივლო დაბალანსებული.

მოწითალო (Light Detection და Ranging) — Fire ლეზერი პულსი და ზომავს ის დრო თითოეული პულსი ამ bounce უკან. ეს ხმელი დეტალური 2D ან 3D რუკა ის surroundings. თვითმართი მანქანები და საწყობის რობოტები გამოიყენებთ მოწითალო სარისკო აღმეცნობა და რუკა. ბრუნვის მოწითალო შეიძლება გამოშვებული ასობით ათასი დისტანცია გაზომვები წამში.

კამერა — მოვიდა მდიდარი ვიზუალური მონაცემი მაგრამ მოითხოვს მნიშვნელოვანი გამოთვლა ახსნა. ერთი კამერა გეძლევთ 2D გამოსახულება; stereo კამერა (ორი კამერა თან ღირებული გაყოფა) მოვიდა სიღრმე ინფორმაცია. კომპიუტერი ხედვა მიმოწერა მოწყობილებისა მონაცემი რადგან ობიექტი აღიარება, ხაზი შემდეგ, და ვიზუალური SLAM (თანამიმდევრობა Localization და Mapping).

Force/Torque სენსორები — გაზომვა ის ძალა და torques გამოიყენებული ზე წერტილი, ჩვეულებრივი ზე ის რობოტი მაჯა ან დროს გამოკიდოთ. ზეთამდე ამ დავალება მოითხოვა კონტროლირებული კონტაქტი: Assembly (inserting პინი ითო ხვრელი), უმი, და თანამშრომელი რობოტები რომელიც უნდა აღმეცნობა კონტაქტი დღე ადამიანი და შე დაუყოვნებელი.

სენსორი Fusion — რო ერთი სენსორი სრულყოფილი. მოწითალო გეძლევთ ზუსტი დისტანცია მაგრამ რა ფერი. კამერა გეძლევთ მდიდარი სურათი მაგრამ struggle მუქი. ლბ drift დროს. სენსორი fusion დაკომბინირებული მონაცემი სხვადსხვა სენსორი ყოფილი უფრო ზუსტი და დამეწამებული სურათი ვიდრე ნებისმიერი სენსორი ერთი. თვითმართი მანქანა fuses მოწითალო, კამერა, დაკაბელებული, თითოეული, და სენსორი მონაცემი უწყვეტი.

არჩევა სენსორები რადგან ა დავალება

მათჩინგ სენსორები რო ის დასკვნა

სენსორი არჩევა დამოკიდებული რა ის რობოტი უნდა იცოდე, ის გარემო, და გამოთვლა ბიუჯეტი.

ღია მარყუჟი vs დახურული მარყუჟი

კონტროლი: გაკეთება რობოტები Behave

რობოტი სენსორი გარეშე მხოლოდ ა კოლექცია აგურები. კონტროლი სისტემები არიან გადაწყვეტილება-გაკეთება ფენა — მათ აღებული სენსორი მონაცემი და გამოთვლა ბრძანება ეს სამძღვრა აქტივატორები.

ღია მარყუჟი კონტროლი — გაგზავნა ბრძანება და იმედი გარკვევილი. stepper ძრავ ბრძანებული ხელი 200 ნაბიჯი ვიცდი მის, მაგრამ თუ ის მის ნაბიჯი ქვეშ დატვირთვა, არაფერი აღმეცნობა შეცდომა. ღია მარყუჟი მარტივი და იაფი, მაგრამ ის არ შეუძლია სწორი დამამშვიდებელი. ა microwave ღერი ღია მარყუჟი: ის runs რადგან დრო თქვენ კომპლექტი, განურჩევლად თუ საკვები რეალურად თბილი.

დახურული მარყუჟი კონტროლი — გაზომვა შედეგი, შედარება ის მოწვევილი ღირებულება, და სწორი განსხვავება. ეს უკუკავშირი კონტროლი, და ის საფუძველი ყველა სერიოზული რობოტიკა. servo ძრავ დახურული მარყუჟი: ის encoder ზომა ფაქტიკური პოზიციო, კონტროლერი შედარება ის მოწვევილი პოზიციო, და უპასუხის ის მოტორი ტენსიო რო დახურული ის უფსკრა.

დაჯ კონტროლი — ის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული უკუკავშირი კონტროლერი. დაჯ დგის სახელი Proportional-Integral-Derivative.

- პ (Proportional): ის შეფასება არის proportional რო ის მიმდინარე შეცდომა. დიდი შეცდომა, დიდი შეფასება. მაგრამ პ მარტო ხშირად overshoots ან settles თან მცირე დაკვნის შეცდომა.

- i (Integral): აკმულირებული წარსულ შეცდომა დროს. თუ ის სისტემა აქვს ზღვარი პატარა დროს, i აწყობა და pushes რთელი. ეს აღმოფხვრა დაკვნის შეცდომა მაგრამ შეიძლება დაიმედება oscillation თუ კომპლექტი ძალიან მაღალი.

- დ (Derivative): უპასუხებს კი როგორ სწრაფი ის შეცდომა მოცვლილება. თუ ის შეცდომა shrinking სწრაფი (ის სისტემა ხელი სახელი ის სამიზნე), დ ამცირებს ის შეფასება რო თავიდან აიცილოს overshoot. დ კმე ზღვარი.

Tuning ა დაჯ კონტროლერი — პოვნა სწორი p, i, და დ ღირებული — ის ნაწილი მეცნიერება და ნაწილი სახელი. ზე ბევრი პ და ის სისტემა oscillates. ზე ბევრი i და ის winds ზე და overshoots. ზე ბევრი დ და ის reacts შესამოს. ნამდვილი რობოტები ხშირად მოთხოვნა დაჯ tuning თითოეული joint.

სტაბილურობა — ა კონტროლი სისტემა სტაბილური თუ ის converges რო მოწვევილი მდგომარეობა. სტაბილური სისტემა oscillates თან მზე amplitudე — ის რობოტი shakes თავი აპარტი. სტაბილურობა analyzed ის ძირითადი უნარი ში კონტროლი ინჟინერი.

გამოიყენება კონტროლი ცნებები

აზროვნება მოსწონს კონტროლი ინჟინერი

გაგება უკუკავშირი და დაჯ არ მხოლოდ თეორია — ის აუხსნებს რატომ რობოტები behave ის მხარე მათ კეთ.

შრომა მანქანები და ROS

პროგრამული უზრუნველყოფა: ის რობოტი ტვინი

რობოტი პროგრამული უზრუნველყოფა ფუნდამენტალური განსხვავებული სიტყვები ბიზნეს პროგრამული უზრუნველყოფა. ის ხელი ში რეალური დრო, interacts თან ფიზიკური აპარატი, და უნდა მოკლე მოულოდნელი სიტუაციო gracefully — ა dropped ობიექტი, stuck joint, ადამიანი stepping ის workspace.

შრომა მანქანები — ის ყველაზე საერთო პროგრამირება ნიმუში ში რობოტიკა. შრომა მანქანი განსაზღვრებული ა კომპლექტი შრომა (მოსწონს IDLE, MOVING, GRIPPING, ERROR) და ის transitions შორის მათ. ის რობოტი არის ყოველთვის შესაბამის ზუსტი ერთი შრომა. Events trigger transitions.

მაგალითი, აკეთება-და-ადგილი რობოტი:

- IDLE: დაცქეს ბრძანება

- MOVING_TO_PICK: traveling რო ის აკეთება მდგომარეობა

- GRIPPING: დახურული ის gripper ზე ის ობიექტი

- MOVING_TO_PLACE: carrying ის ობიექტი რო ის გამოკიდოთი

- RELEASING: გახსნა ის gripper

- ERROR: რაღაც ხელი ტყუილი (ობიექტი dropped, joint fault, დაბრკოლება აღმოჩნდა)

თითოეული შრომა აქვს განსაზღვრული entry ქმედება, გამოსახვა ქმედება, და transition პირობა. შრომა მანქანები თავიდან აიცილოს რობოტი სახელი თითქმის რამ — თქვენ არ შეუძლია release ობიექტი თქვენ ოდესმე gripped.

ROS (Robot ოპერაციული სისტემა) — არა ფაქტიკულად ოპერაციული სისტემა. ROS არის middleware ჩარჩო რომელიც ყოფილი კომუნიკაციო infrastructure, აპარატი ორიენტირება, და უზარმაზ ბიბლიოთეკა reusable პაკეტები. ის ხელი ზე Linux. რობოტები აგებული თან ROS გამოყენება publish-subscribe architecture: სენსორი nodes publish მონაცემი ზე წამი, და კონტროლი nodes subscribe რო წამი მათ მოთხოვნა. ეს modular დიზაინი ხელი ხდის თქვენ შეუძლია swap მოწითალო სენსორი სენსორი გარეშე rewriting ის navigation კოდი.

გზა Planning — როგორ რობოტი გადაწყვეტილება მის გზა სახელი ა რო ბ გამკლავება დაბრკოლება. მარტივი approaches დაკრიტიკება waypoint navigation (მოსიარულოთ სერია predefined ქულა) და პოტენციალი ველი (დაბრკოლება repel, ლოკოს attract). მოწინავო approaches მოსწონს a* და RRT (Rapidly-exploring Random ხეები) ძებნა ხელი ოპტიმალური ან feasible გზა მეშვეობით რთული მოკლე. თვითმართი მანქანები replan მათი გზა მრავალჯერ წამში აქ ის მსოფლიო ცვლილება.

დიზაინი რობოტი Behavior

აზროვნება მეშვეობით რობოტი პროგრამული უზრუნველყოფა

კარგი რობოტი პროგრამული უზრუნველყოფა anticipates ხელი და handles ის gracefully.

კარიერა ში რობოტიკა

აგება ა კარიერა ში რობოტიკა

რობოტიკა არის growing სწრაფი ატყ manufacturing, logistics, healthcare, სოფლის მეურნეობა, და თავიერთებმა. აქ არიან ის მნიშვნელოვანი კარიერა გზა.

რობოტიკა ტექნიკოსი — Installs, ვარჯიშ, troubleshoots, და აკეთება რობოტი სისტემები. ეს არის ის ყველაზე ხელი ხელი წერტილი. თქვენ ხელი ხელი მოწყობილობა — აკეთება მოტორი, უპასუხებს სენსორი, rewiring კონტროლერი, და diagnosing ხელი. საზოგადოების კოლეჯი პროგრამები და მწარმოებელი certifications (FANUC, ABB, KUKA) შეუძლია აღება თქვენ დაწყებული. ტიპიკური დაწყება ხელი: $45,000-$65,000.

კონტროლი ინჟინერი — დიზაინი და tunes ის კონტროლი სისტემები რომელიც აკეთებს რობოტი behave სწორი. ეს როლი მოთხოვნა ძლიერი მათემატიკა (ხაზი algebra, დიფერენციალური განტოლება) და პროგრამირება უნარი. კონტროლი ინჟინერი ხელი თან დაჯ tuning, მოძრაობა profiling, სენსორი ინტეგრაციო, და უსაფრთხოების სისტემები. ა bachelor საფეხური ში ელექტრო, მექანიკა, ან mechatronics ინჟინერი არის ტიპიკური. ხელი ფარი: $75,000-$120,000.

ROS დეველოპერი / რობოტიკა პროგრამული უზრუნველყოფა ინჟინერი — ხელი ი პროგრამული უზრუნველყოფა რომელიც კოორდინატი აღმეცნობა, planning, და კონტროლი. ეს developers ხელი ში c++ და Python, აგება ROS nodes, განახორციელა გზა planning მიმოწერა, და ინტეგრაციო მანქანა აქცია models აღმეცნობა. ძლიერი კომპიუტერი მეცნიერება უნარი არიან ზეთამდე. ეს როლი არის მაღალი მოთხოვნა ხელი aut autonomous ყელი, საწყობი რობოტები, და drone სისტემები. ხელი ფარი: $90,000-$150,000.

ავტომატიზაცია ინტეგრატორი — დიზაინი და განახორციელა კომპლეტი რობოტი სამუშაო უჯრა რადგან ფაბრიკა. ინტეგრატორი ხელი manufacturing პრობლემა (შედუღება ეს ორი ნაწილი ერთად დღე 60 ერთი თითო ღამ), ქვეითი რობოტი, დროს effector, უსაფრთხოების სისტემა, და conveyor, ბრძანება მთლიანი უჯრა, და commissions ის ფაბრიკა სართული. ინტეგრატორი უნდა ფართო ცოდნა ატყ მექანიკა, ელექტრო, და პროგრამული უზრუნველყოფა. ბევრი ხელი რადგან სისტემა ინტეგრაციო კომპანია. ხელი ფარი: $70,000-$110,000.

სხვა გზა — მექანიკა დიზაინერი ვინც ხელი რობოტი სტრუქტურა და მექანიზმები. ელექტრო ინჟინერი ვინც დიზაინი ელექტრო სისტემები და circuit ფიქსაციო. კვლები მეცნიერი ვინც pushes ის საზღვრა manipulation, ცოვლობა, და მანქანა აქცია აღმეცნობა. ველი რობოტიკა ინჟინერი ვინც deploy რობოტები ში ექსტრემალური მოკლე — underwater, underground, ან ში სივრცე.

ის საერთო ნაკ: რობოტიკა rewards ხალხი ვინც შეუძლია ფიქრი ატყ disiplina. სუფთა მექანიკა ადამიანი struggles სენსორი პროგრამული უზრუნველყოფა უნარი. სუფთა პროგრამული უზრუნველყოფა ადამიანი struggles სენსორი გაგება ის ფიზიკა. საერთო საკეთო roboticists არიან t-shaped — ღრმა expertise ში ერთი ზე სამუშაო ცოდნა ატყ ყველა მათ.

თქვენი გზა წინ

რეფლექსია

თქვენ აქვთ ახლა მოიცავს ის ფუნდამენტალური აგურები: actuators, სენსორი, კონტროლი სისტემები, პროგრამირება ნიმუში, და კარიერა გზა.