Mae roboteg yn gymysgedd unigryw o wyddoniaeth a thechnoleg sy'n cynhyrchu peiriannau sy'n dynwared gweithredoedd bodau dynol.
Yn gynnar yn y 2000au, roedd 90% o robotiaid mewn gweithfeydd gweithgynhyrchu ceir yn cymryd lle bodau dynol ar gyfer tasgau ailadroddus. Nawr gall robotiaid wactod tai a hyd yn oed gwasanaethu mewn bwytai.
Mae robot fel arfer yn cynnwys tri math o gydrannau; y corff mecanyddol; y sgerbwd trydan, ac yn olaf ymennydd wedi'i wneud â chod.
Mae'r cydrannau hyn yn caniatáu i robot gasglu data (yn aml o synwyryddion), gwneud penderfyniadau trwy resymeg wedi'i rhaglennu i addasu ymddygiad a chwblhau tasgau.
Efallai bod gan robotiaid dri math o raglenni; Rheolaeth Anghysbell (RC), Cudd-wybodaeth Artiffisial (AI), neu Hybrid.
Mae rhaglenni RC yn gofyn am ymyrraeth bod dynol sy'n gallu rhoi'r signal cychwyn a/neu stopio ar gyfer gweithredu cod i'r robot. Mae rhaglenni'n cynnwys gwahanol fathau o algorithmau, pob un â swyddogaeth wahanol.
Beth yw algorithm?
Mae algorithm yn gyfres o linellau o god y gall robot eu defnyddio i berfformio cyfarwyddiadau penodol. Mae'n trosi syniadau'r datblygwr i iaith y mae robotiaid yn ei deall.
Gellir mynegi algorithmau mewn sawl math o nodiant, gan gynnwys ffug-god, siartiau llif, ieithoedd rhaglennu, neu dablau rheoli.
Yn yr erthygl hon byddwn yn trafod rhai mathau cyffredin o algorithmau a ddefnyddir yn y rhaglenni hyn.
Mathau o algorithmau a ddefnyddir mewn roboteg
1. Unrhyw Amser A* Algorithm
Mae'r algorithm A* yn algorithm chwilio llwybr a ddefnyddir i ddod o hyd i'r llwybr mwyaf optimaidd rhwng dau bwynt, hy, gyda'r gost leiaf.
Mae gan Algorithm A* Anytime gost amser hyblyg a gall ddychwelyd y llwybr byrraf hyd yn oed os caiff ei dorri gan ei fod yn cynhyrchu datrysiad nad yw'n optimaidd yn gyntaf ac yna'n ei optimeiddio.
Mae hyn yn caniatáu ar gyfer gwneud penderfyniadau cyflymach oherwydd gall y robot adeiladu ar gyfrifiadau blaenorol yn hytrach na dechrau o'r dechrau.
Sut mae'n gweithio?
Mae'n gwneud hyn trwy ffurfio 'coeden' sy'n ymestyn i mewn o'r nod cychwyn hyd nes y bydd y meini prawf terfynu wedi'u cychwyn sy'n golygu bod llwybr llai costus ar gael.
Gwneir Grid 2D gyda rhwystrau ac mae cell gychwyn a chelloedd targed wedi'u pwyntio â phin.
Mae'r algorithm yn diffinio 'gwerth' nod gan f sef swm y paramedrau g (cost symud o'r nod cychwyn i'r nod dan sylw) ac h (cost symud o'r nod dan sylw i'r nod targed).
ceisiadau
Mae llawer o gemau a mapiau ar y we yn defnyddio'r algorithm hwn i ddod o hyd i'r llwybr byrraf yn effeithlon. Gellir ei ddefnyddio hefyd ar gyfer robotiaid symudol.
Gallwch hefyd ddatrys problemau cymhleth fel y Newton-Raphson iteriad yn cael ei gymhwyso i ddarganfod ail isradd rhif.
Fe'i defnyddir hefyd mewn problemau taflwybr i ragfynegi mudiant a gwrthdrawiad gwrthrych yn y gofod.
2. D* Algorithm
Mae D*, D* Focused a D* Lite yn algorithmau chwilio cynyddrannol i ddod o hyd i'r llwybr byrraf rhwng dau bwynt.
Fodd bynnag, maent yn gymysgedd o algorithmau A* a darganfyddiadau newydd sy'n caniatáu iddynt ychwanegu gwybodaeth at eu mapiau ar gyfer rhwystrau anhysbys.
Yna gallant ailgyfrifo llwybr yn seiliedig ar wybodaeth newydd, yn debyg iawn i'r Mars Rover.
Sut mae'n gweithio?
Mae gweithrediad Algorithm D* yn debyg i waith A*, mae'r algorithm yn diffinio f, h yn gyntaf ac yn creu rhestr agored a chaeedig.
Ar ôl hyn, mae'r Algorithm D* yn pennu gwerth g y nod cerrynt gan ddefnyddio gwerth g ei nodau cyfagos.
Mae pob nod cyfagos yn gwneud dyfalu am werth g yr un presennol ac mae'r gwerth g byrraf yn cael ei addasu fel y gwerth g newydd.
ceisiadau
Defnyddir D* a'i amrywiadau yn eang ar gyfer robot symudol a cerbyd ymreolaethol llywio.
Mae systemau llywio o'r fath yn cynnwys system brototeip a brofwyd ar y trowyr Mars Opportunity and Spirit a'r system llywio a enillodd y Her Drefol DARPA.
3. Algorithm PRM
Mae PRM, neu fap ffordd tebygol, yn graff rhwydwaith o lwybrau posibl yn seiliedig ar ofodau rhydd a llawn pobl ar fap penodol .
Fe'u defnyddir mewn systemau cynllunio cymhleth a hefyd i ddod o hyd i lwybrau cost isel o amgylch rhwystrau.
Mae PRMs yn defnyddio sampl ar hap o bwyntiau ar eu map lle mae dyfais robot yn gallu symud o bosibl ac yna mae'r llwybr byrraf yn cael ei gyfrifo.
Sut mae'n gweithio?
Mae PRM yn cynnwys cyfnod adeiladu ac ymholi.
Yn y cam cyntaf, rhoddir graff ar fap ffordd sy'n brasamcanu cynigion posibl mewn amgylchedd. Yna mae cyfluniad ar hap yn cael ei greu a'i gysylltu â rhai cymdogion.
Mae'r ffurfweddiadau cychwyn a nod wedi'u cysylltu â'r graff yn y cyfnod ymholiad. Yna ceir y llwybr trwy a Llwybr byrraf Dijkstra ymholiad.
ceisiadau
Defnyddir PRM mewn cynllunwyr lleol, lle mae'r algorithm yn cyfrifo llwybr llinell syth rhwng dau bwynt, sef y pwyntiau cychwynnol a nod.
Gellir defnyddio'r algorithm hefyd i wella cynllunio llwybrau a chymwysiadau canfod gwrthdrawiadau.
4. Algorithm Pwynt Moment Sero (ZMP).
Algorithm yw Zero Moment Point (techneg ZMP) a ddefnyddir gan robotiaid i gadw'r syrthni llwyr gyferbyn â grym adwaith y llawr.
Mae'r algorithm hwn yn defnyddio'r cysyniad o gyfrifo'r ZMP ac yn ei gymhwyso mewn ffordd i gydbwyso robotiaid deuped. Mae defnyddio'r algorithm hwn ar arwyneb llawr llyfn i bob golwg yn caniatáu i'r robot gerdded fel pe na bai eiliad.
Mae cwmnïau gweithgynhyrchu fel ASIMO (Honda) yn defnyddio'r dechneg hon.
Sut mae'n gweithio?
Mae symudiad robot cerdded yn cael ei gynllunio gan ddefnyddio'r hafaliad momentwm onglog. Mae'n sicrhau bod y cynnig ar y cyd a gynhyrchir yn gwarantu sefydlogrwydd ystum deinamig y robot.
Mae'r sefydlogrwydd hwn yn cael ei feintioli gan bellter y pwynt moment sero (a gyfrifir gan yr algorithm) o fewn ffiniau rhanbarth sefydlogrwydd a ddiffiniwyd ymlaen llaw.
ceisiadau
Gellir defnyddio pwyntiau moment sero fel metrig i asesu'r sefydlogrwydd yn erbyn tipio drosodd o robotiaid fel yr iRobot PackBot wrth lywio rampiau a rhwystrau.
5. Algorithm Rheoli Gwahaniaethol Integredig Cymesurol (PID).
Mae Rheolaeth Gwahaniaethol Integredig Gyfrannol neu PID, yn creu dolen adborth synhwyrydd i addasu gosodiadau ar gyfer cydrannau mecanyddol trwy gyfrifo gwerth y gwall.
Mae'r algorithmau hyn yn cyfuno'r tri chyfernod sylfaenol, hy, cyfrannedd, integrol, a deilliadol fel ei fod yn cynhyrchu signal rheoli.
Mae'n gweithio mewn amser real ac yn cymhwyso cywiriadau lle bo angen. Mae hyn i'w weld yn ceir hunan-yrru.
Sut mae'n gweithio?
Mae'r rheolydd PID yn defnyddio tri therm rheoli cymesuredd, dylanwad annatod a deilliadol ar ei allbwn i gymhwyso rheolaeth gywir a gorau posibl.
Mae'r rheolydd hwn yn cyfrifo gwerth gwall yn barhaus fel y gwahaniaeth rhwng pwynt gosod dymunol a newidyn proses fesuredig.
Yna mae'n cymhwyso cywiriad i leihau'r gwall dros amser trwy addasu'r newidyn rheoli.
ceisiadau
Gall y rheolydd hwn reoli unrhyw broses sydd ag allbwn mesuradwy, gwerth delfrydol hysbys ar gyfer yr allbwn hwnnw, a mewnbwn i'r broses a fydd yn effeithio ar yr allbwn mesuradwy.
Defnyddir rheolwyr yn y diwydiant i reoleiddio tymheredd, pwysau, grym, pwysau, safle, cyflymder ac unrhyw newidyn arall y mae mesuriad yn bodoli ar ei gyfer.
Casgliad
Felly, dyma rai o'r algorithmau mwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn roboteg. Mae'r holl algorithmau hyn yn eithaf cymhleth gyda chymysgedd o ffisegol, algebra llinol ac ystadegau'n cael eu defnyddio i fapio gweithredoedd a symudiadau.
Fodd bynnag, wrth i dechnoleg ddatblygu, bydd algorithmau roboteg yn datblygu i ddod yn fwy cymhleth fyth. Bydd y robotiaid yn gallu cwblhau mwy o dasgau a meddwl mwy drostynt eu hunain.
Os gwnaethoch chi fwynhau'r erthygl hon, tanysgrifio i HashDork's Weekly diweddariadau trwy e-byst, lle rydym yn rhannu'r newyddion diweddaraf am AI, ML, DL, Rhaglennu a Thechnoleg y Dyfodol.
Gadael ymateb