با عرض سلام و خوش آمدگویی خدمت شما مشتاقان به صنعت روبات
گفتیم صنعت!آیا تا بحال به خودتان توجه کرده اید؟به رفتارتان-حرکاتتان و تمام واکنش هایی که در طول زندگی دارید فکر کرده اید؟قدری تامل کنید.واقعا پیچیده است!مطمئن هستم اگر کمی بیشتر شما را با وسیله ای به نام روبات که آفریده ی ذهن شماست آشنا کنم بدون شک به عظمتی که خداوند خلق کرده است و آن شمایید پی خواهید برد.
من قصد دارم ابتدا تاریخچه ای از روبات ها را خدمت شما عرض کرده سپس به اطلاعاتی در مورد ربات بپردازم.
ريشه واژه ربات
لغت ربات در اکثر زبانهاي دنيا با همين تلفظ داراي معناي واحدي ميباشد.
اين لغت اولينبار در خلال سالهاي 1920 تا 1930
در نمايشنامهاي با نام "
RUR (Rossmuse Universal Robot)" نوشته "کارل کاپک"
نويسنده چکاسلواکي بهکار برده شد. در اين نمايشنامه بازيگران نقش
موجوداتي مصنوعي و کوچک شبيه انسان را بازي ميکردند، که بهطور مطلق
تحت فرمان صاحب خود قرار داشته و دستوراتش را موبهمو اجرا ميکردند.
اين موجودات ربات ناميده ميشدند که ريشه آن از لغت اسلاو (يعني
اسلواکييايي!) Robota به معناي "کارگر اجباري" است.
كاربرد هاي صنعتي روبات ها را در زمان كنوني مي توان به سه گروه زير دسته بندي كرد :
۱) حمل مواد ، تخليه و بار گيري : در اين حالت كار روبات ها ، جابه جه كردن مواد و قطعات از جايي به جايي ديگر است .
۲) كاربردهاي فرايندي : اين كاربرد ها عبارتند از نقطه جوشكاري ، جوش كاري قوسي ، رنگ پاشي و عملياتي كه در آنها وظيفه روبات كاربرد ابزاري خاص براي انجام برخي كارهاي توليدي در كارگاه هاست .
3) مونتاژ و بازرسي : هر دو كارهاي متمايز در اين گروه قرار مي گيرند . مونتاژ با روبات توجه بسياري را به خود جلب كرده است ، زيرا امكانات بالقوه زيبادي دارد . روبات هاي بازرسي نيز با استفاده از حساسه ها ، مشخصات محصول را اندازه گيري مي كنند .
در سه جدول آتي تاريخچه مختصري از پيشرفت تكنولوژي روبات ها ، تعداد روبات هاي ساخته شده ، و كارهاي امروز و فرداي روبات ها را تقديم مي داريم .
سير تاريخي پيشرفت هاي تكنولوژي روبوتيك و كاربردهاي مهم روبوت
نيمه هاي قرن هيجدهم جي دو وكانسون عروسكهاي مكانيكي به اندازه انسان ساخت كه موزيك مي نواختند
1801 ژاكار دستگاهي براي بافندگي ساخت كه برنامه پذير بود
1805 « ميلادرت » عروسكي مكانيكي ساخت كه مي توانست نقاشي كند .
1946 « جي سي دول » مخترع امريكايي وسيله اي براي كنترلساخت كه مي توانست علائم الكتريكي را به طور مغناطيسي ثبت كند و آنها را دوباره براي كار يك ماشين مكانيكي باز سازي نمايد .
1951 ساخت تله اپراتور ( بازوي مكانيكي با منترل از راه دور ) براي كار با مواد پرتوزا ( راديو تكتيو )
1952 اولين نمونه ماشين كنترل عددي پس از چند سال كار در MIT به ناميش در آمد .بخشي از زبان برنامه ريزي آن ( Automatically Programmed Tooling ) APT بعدها تكامل يافت و در سال 1961 منتشر شد .
1854 « كن داورد » مخترع بريتانيايي تقاضاي ثبت اختراع روبوت را مطرح كرد .
1959 شركت پلانت نخستين روبوت تجاري را عرضه كرد . اين روبوت با بادامك و كليد حدي كنترل مي شد .
1960 نخستين روبوت يوني ميت « unimate » بر پايه « انتقال برنامه ريزي شده كالا » عرضه شد . اين روبوت داراي محرك هيدروليكي بود و در آن از اصول كنترل عددي براي مهار بازوي مكانيكي استفاده شده بود .
1961 در كارخانه فورد ، روبوتي يوني ميت براي راهبري ماشين ريخته گري تحت فشار نصب شد .
1966 يك شركت نروژي روبوتي براي رنگ پاشي نصب كرد .
1968 روبوت سياري به نام شيكي ( Shaky ) در موسسه پژوهشي +استانفورد ساخته شد . اين روبوت داراي حساسه هاي گوناگون از جمله دوربين حساسه هاي لمسه كننده بود و مي توانست به اطراف حركت كند .
1971 « دست استانفورد » يك دست برقي روبوت بود ، در دانشگاه استانفورد ساخته شد .
1973 تين زبان برنامه ريزي روبوت كامپيوتري به نام ويو « Wave » و به دنبال آن زبان ال « AL » در موسسه پژوهشي استانفورد عرضه شد . بعدها اين دو زبان به زبان تجاري وال « VAL » تبديل شدند .
1974 شركت « آ.ث .آ » روبوتي كاملاً برقي به نام IRb6 عرضه داشت .
1974 شركت سين سيناتي روبوت T3 را با كنترل كامپيوتري عرضه كرد .
1975 روبوت « زيگما » ي « اليوتي » در عميلات مونتاژ به كار گرفته شد ؛ اين يكي از نخستين كاربردهاي روبوت در خط مونتاژ بود .
1978 روبوت RUMA ( ماشين يونيورسالبرنامه پذير براي مونتاژ )عرضه شد .
1980 سيستم « برداشتن از جعبه » با روبوت در دانشگاه ردآيلند به نمايش درآمد . اين روبوت توانست با استفاده از بينايي ماشين ، قطعات پراكنده را از جعبه بردارد .
1981 يك روبوت با محرك مستقيم در دانشگاه « كارنگي ملون » ساخته شد . در اين روبوت از يك الكتروموتور نصب شده روي بازوي مكانيكي ، بدن استفاده از رابط هاي مكانيكي معمول در اكثر روبوت ها ، استفاده شده بود .
1982 شركت IBM پس از چند سال تلاش روبوت RS-1 را عرضه كرد كه داراي قابي جعبه اي بود و از بازويي با لغزنده قطري استفاده مي كرد . در برنامه آن از زبان برنامه ريزي AMC ( تهيه شده بوسيله IBM ) استفاده شده بود .
1983 گزارش هايي در مورد پژوهش هاي شركت وستيتگهاوس به سرپرستي بنياد علوم امريكا در مورد « سيستم مونتاژ برنامه پذير و قابل تطبيق » منتشر شد كه طرح آزمايشي براي برنامه ريزي انعطاف پذير خط مونتاژ با استفاده از روبوت محسوب مي باشد .
1984 چند نوع سيستم برنامه ريزي غير مستقيم در نمايشگاه روبوت 8 عرضه شد . اين سيستم ها اين امكان را فراهم آورده كه برنامه روبوت را بتوان با استفاده از تبادل گرافيكي بر روي كامپيوتر هاي شخصي تهيه و سپس به روبوت منتقل كرد .
قوانين ربوتيک
در سال 1940،Issac Assimov سه قانون Roobtics را به شرح زير تبيين کرد:
1. يک ربات موجودي است که نبايد به انسان آزار برساند و اجازه ندهد به چيزي ضرر برسد.
2. بايد از انسان اطاعت کند، مگر اين که با قانون اول مغايرت داشته باشد.
3. بايد خودش را در برابر خطر و ضرر محافظت نمايد، مگر اينکه با قانون اول و دوم مغايرت داشته باشد.
دستهبندي رباتها
رباتها در سطوح مختلف داراي دو خاصيت "تنوع در عملکرد" و "قابليت تطبيق خودکار با محيط" (automated adapting) ميباشند. بر اساس اين دو خاصيت دستهبندي رباتها انجام ميگيرد.
دستهبندي اتحاديه رباتهاي ژاپني(jira) به شرح زير است:
1. وسيلهاي که توسط دست کنترل ميشود.
2. ربات براي کارهاي متوالي بدون تغيير
3. ربات براي کارهاي متوالي متغير
4. ربات مقلد
5. ربات کنترل
6. ربات باهوش
که در دستهبندي موسسه رباتيک آمريکا(RIA)، فقط ماشينهاي دسته 3 تا 6، ربات محسوب ميشوند.
برنامهنويسي در ربات(مختصر)
برنامه نويسي در ربات به دو صورت Online و Offline انجامميشود.
برنامهنويسي Online که امروزه به عنوان معمولترين روش در بهکارگيري رباتهاي صنعتي استفاده مي شود، اپراتور حرکتهاي مورد نظر را به ربات آموزش ميدهد، بهگونهاي که ربات بعدا ميتواند بدون کمک و بهطور خودکار همان کارها را تکرار کند. اين نوع از برنامهنويسي به دو صورت انجام ميشود:
1- آموزش دستي
۲- آموزش از طريق هدايت.
در روش دستي با کمک يک جعبه کنترلي، ربات را به نقاط مورد نظر هدايت کرده و مختصات آنها در حافظه کامپيوتري ربات ثبت ميشود و به اين ترتيب براي دفعات بسيار قابل تکرار است. در روش هدايت، عامل نهايي را با دست در مسير دلخواه حرکت داده و وضعيت پيوسته هر يک از محورها در حافظ ربات ثبت ميشود.
اما در مورد برنامهنويسي Offline که به برنامهنويسي سطح بالا موسوم است، اين نکته اهميت دارد که وقتي انجام کارهاي پيچيده مورد نظر است و يا سرعت واکنش ربات به وقايع خارجي اهميت دارد، بايد از زبان هاي "کنترلکننده" رباتها استفاده کرد. در اين زبانها علاوه بر وجود دستورات معمولي از قبيل کنترل حلقه و يا عبارات شرطي، دستوراتي براي حرکت و جابهجايي رباتها هم در نظر گرفته شده است. اين نوع برنامهنويسي امکان ارتباط آسانتر با ربات را فراهم ميآورد.
خب.تا بحال با آنچه كه مي خواهيد كار كنيد بيشتر آشنا شديد.حال قصد دارم به تدريج مراحل ساخت يك روبات را شرح دهم.سعي مي كنم علاوه بر اين اطلاعات از تجربه هاي موثر نيز در اين وبلاگ مطالبي ذكر كنم..
ربات برای افراد مبتدی
راهنما ی چگونگی شروع رباتیک و ساخت ربات برای افراد مبتدی شما هر رباتی که بخواهید بسازید از ساده تا پیشرفته باید با میکروکنترلر ها آشنا باشید
بنابراین برای شروع رباتیک ابتدا باید بر میکروکنترلر مسلط شوید
ابتدا
میکرو کنترلر چیست ؟ و
آشنایی با dsPIC های شرکت Microchip را بخوانید و سپس چهار کتاب زیر تهیه کنید و بخوانید
آموزش Codevision AVR AVR & CODE VISION کتاب اصول و راهنمای رباتیک رباتیک ، مکاترونیک و هوش مصنوعی اگر به صورت تیمی کار می کنید خواندن کتاب های اول و دوم تا مقداری که هر عضو گروه به طور فردی بتواند یک led را خاموش و روشن کند الزامی است و اعضایی که قسمت برنامه نویسی را بر عهده می گیرند باید بر کل این دو کتاب مسلط بشوند کتاب چهارم مخصوص اعضایی است که قسمت الکترونیک را بر عهده می گیرند .
میکرو کنترلر چیست ؟
1- معرفی میکروکنترلرها :
به آی سی هایی که قابل برنامه ریزی می باشد و عملکرد آنها از قبل تعیین شده میکروکنترلرگویند میکرو کنترل ها دارای ورودی - خروجی و قدرت پردازش می باشد .
2- بخشهای مختلف میکروکنترلر :
میکروکنترلر ها از بخشهای زیر تشکیل شده اند
Cpu واحد پردازش
Alu واحد محاسبات
I /O ورودی ها و خروجی ها
Ram حافظه اصلی میکرو
Rom حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد
Timer برای کنترل زمان ها
و . . .
3- خانواده های میکروکنترلر
خانواده : Pic - AVR - 8051
4- یک میکروکنترلر چگونه برنامه ریزی میشود .
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 .
5- با میکرو کنترلر چه کارهایی می توان انجام داد .
این آی سی 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 .
6- امکانات میکرو کنترلرها :
امکانات میکرو کنترلرها یکسان نیست و هر کدام امکانات خاصی را دارا می باشند و در قیمت های مختلف عرضه می شود .
7- شروع کار با میکرو کنترلر:
برای شروع کار با میکرو کنترلر بهتر است که یک زبان برنامه نویسی مثل c یا basic را بیاموزید سپس یک برد programmer تهیه کرده و برنامه خود را روی میکرو ارسال کنید سپس مدار خود را روی برد برد بسته و نتیجه را مشاهده کنید.
چنان چه در مدارهای الکترو نیکی تجربه ندارید بهتر است از برنامه های آ موزش استفاده کنید.
8- مقایسه خانواده های مختلف میکرو وکنترلرها:
خانواده 8051 :
این خانواده از میکرو کنترولر ها جزو اولین نوع میکرو کنترولر ها یی بود که رایج شده و جزو پیشکسوتان مطرح میشود . معروف ترین کامپایلر برای این نوع میکرو keil یا franklin می باشد میکرو های این خانواده به نوسان ساز نیاز مند هستند و درمقابل خانواده pic یا AVR از امکانات کمتری برخور دار می باشد معروف ترین آی سی ها این خانواده 89S51 یا 89C51 می باشد .
خانواده AVR :
این خانواده از میکرو کنترلرها تمامی امکانات 8051 را دارا می باشد و امکاناتی چون ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) – نوسان ساز داخلی و قدرت و سرعت بیشتر – EEPROM (حافظه) از جمله مزایای این خانواده می باشد مهم ترین آی سی این خانواده Tiny و Mega است.
خانواده pic :
این خانواده از نظر امکانات مانند AVR میباشد و در کل صنعتی تر است .
9- مزایای میکرو کنترلر نسبت به مدار های منطقی :
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 میرسد .
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 میتوان 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 .
آشنایی با dsPIC های شرکت Microchip
اگرچه اغلب، واحد پردازش مرکزی (CPU) به یک ریزپردازنده ارجاع می شود اما چندین نوع ریزپردازنده ی اختصاصی شده برای کاربردهای مختلف وجود دارد. متداول ترین آن ها میکروکنترلرها، پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSP) و واحد پردازش گرافیک (GPU) می باشند. میکروکنترلر یک مدارمجتمع شامل CPU، RAM، ROM و اجزا جانبی نظیر تایمر، UART، ADC و غیره بوده که با یکپارچگی مدار، موجب پایین آمدن هزینه ی تولید و ساده تر شدن کاربرد آن می شود. پردازنده ی سیگنال دیجیتال یا DSP یک ریزپردازنده ی بهینه شده برای کاربردهای پردازش سیگنال دیجیتال می باشد. DSP تعداد محدودی دستورالعمل خاص را با بالاترین سرعت ممکن اجرا می کند که برخی از این عملکردها در گذشته به وسیله ف ی ل ت رهای آنالوگ انجام می شدند. تقریبا تمام عملکردهای DSP بوسیله ی میکروکنترلر (یا ریزپردازنده) قابل پیاده سازی است. تفاوت در این است که سرعت میکروکنترلرها کم تر بوده اما دارای امکانات و قابلیت های بسیار زیادی می باشند. بنابراین آن ها به خوبی می توانند طیف وسیعی از اعمال منطقی، دریافت داده، پردازش و کنترل را انجام دهند در حالیکه DSP ها در انجام عملکردهای محاسباتی دارای کارایی بالایی می باشند
