Robotika zientziaren eta teknologiaren nahasketa paregabea da, eta gizakien ekintzak imitatzen dituzten makinak sortzen ditu.
2000ko hamarkadaren hasieran, roboten % 90 autoak fabrikatzeko lantegietan zeuden gizakiak zeregin errepikakorrak egiteko ordez. Orain robotek etxeak xurga ditzakete eta jatetxeetan ere zerbitzatzen dute.
Robot batek hiru osagai motak izan ohi ditu; gorputz mekanikoa; hezurdura elektrikoa, eta, azkenik, kodearekin egindako garun bat.
Osagai hauei esker, robot bati datuak biltzea (askotan sentsoreetatik), programatutako logikaren bidez erabakiak har ditzake portaera egokitzeko eta zereginak burutzeko.
Robotek hiru programa mota izan ditzakete; Urruneko kontrola (RC), Adimen artifiziala (AI) edo hibridoa.
RC programek robotari kodea exekutatzeko abiarazte edo/eta gelditzeko seinalea eman diezaiokeen gizaki baten esku hartzea eskatzen dute. Programak hainbat algoritmo motaz osatuta daude, bakoitza funtzio ezberdin batekin.
Zer da algoritmo bat?
Algoritmo bat robot batek zenbait argibide egiteko erabil ditzakeen kode-lerro sorta bat da. Garatzailearen ideiak robotek ulertzen duten hizkuntza batera itzultzen ditu.
Algoritmoak notazio mota askotan adieraz daitezke, besteak beste, pseudokodea, fluxu-diagramak, programazio hizkuntzak, edo kontrol-taulak.
Artikulu honetan programa hauetan erabiltzen diren algoritmo mota arrunt batzuk eztabaidatuko ditugu.
Robotikan erabiltzen diren algoritmo motak
1. Noiznahi A* Algoritmoa
A* algoritmoa bi punturen arteko biderik egokiena aurkitzeko, hots, kostu txikiena duena, bide-bilaketaren algoritmoa da.
Edonoiz A* Algoritmoak denbora-kostu malgua du eta biderik laburrena itzul dezake, eten bada ere, irtenbide ez-optimoa sortzen baitu lehenik eta gero optimizatzen baitu.
Horrek erabakiak azkarrago hartzeko aukera ematen du, robotak aurreko kalkuluetan oinarritu baitezake hutsetik hasi beharrean.
Nola funtzionatzen du?
Hau egiten du hasierako nodotik hedatzen den "zuhaitz" bat osatuz, amaierarako irizpideak abiarazi arte, eta horrek esan nahi du kostu gutxiagoko bide bat dagoela eskuragarri.
2D Sare bat oztopoekin egiten da eta hasierako gelaxka eta helburuko zelulak zehazten dira.
Algoritmoak nodo baten 'balioa' definitzen du, hau da, g (hasierako nodotik kasuan kasuko nodora pasatzearen kostua) eta h (aipatutako nodotik xede nodora pasatzearen kostua) parametroen batura den f.
aplikazioak
Jolas eta web-oinarritutako mapa askok algoritmo hau erabiltzen dute biderik laburrena modu eraginkorrean aurkitzeko. Robot mugikorretarako ere erabil daiteke.
Horrelako arazo konplexuak ere ebatzi ditzakezu Newton-Raphson zenbaki baten erro karratua aurkitzeko aplikatutako iterazioa.
Ibilbide-problemetan ere erabiltzen da objektu baten mugimendua eta talka espazioan aurreikusteko.
2. D* Algoritmoa
D*, Focused D* eta D* Lite bi punturen arteko biderik laburrena aurkitzeko gehikuntzako bilaketa algoritmoak dira.
Horiek, ordea, A* algoritmoen eta aurkikuntza berrien nahasketa bat dira, oztopo ezezagunen mapetan informazioa gehitzeko aukera ematen dutenak.
Ondoren, informazio berrian oinarritutako ibilbide bat birkalkula dezakete, Mars Rover-en antzera.
Nola funtzionatzen du?
D* Algoritmoaren funtzionamendua A*ren antzekoa da, algoritmoak lehenik f, h definitzen ditu eta zerrenda irekia eta itxia sortzen du.
Horren ondoren, D* algoritmoak uneko nodoaren g balioa zehazten du bere aldameneko nodoen g balioa erabiliz.
Alboko nodo bakoitzak uneko g balioari buruz asmatzen du eta g baliorik laburrena g balio berri gisa egokitzen da.
aplikazioak
D* eta bere aldaerak oso erabiliak dira robot mugikorrentzat eta ibilgailu autonomoa nabigazioa.
Horrelako nabigazio-sistemek Marteko Opportunity and Spirit-en probatutako sistema prototipoa eta nabigazio-sistema irabazi zuen. DARPA Hiri Erronka.
3. PRM algoritmoa
PRM edo bide-orri probabilista, mapa jakin bateko espazio libre eta okupatuetan oinarritutako bide posibleen sare grafiko bat da.
Plangintza-sistema konplexuetan erabiltzen dira eta oztopoen inguruan kostu baxuko bideak aurkitzeko ere.
PRMek beren mapako puntu ausazko lagin bat erabiltzen dute, non robot gailu bat agian mugitu daitekeen eta gero biderik laburrena kalkulatzen da.
Nola funtzionatzen du?
PRM eraikuntza eta kontsulta fase bat da.
Lehenengo fasean, ingurune batean egon daitezkeen higidurak hurbiltzen dituen bide-orri bat grafikoki egiten da. Orduan ausazko konfigurazio bat sortzen da eta auzokide batzuei konektatzen zaie.
Hasierako eta helburuen konfigurazioak grafikoarekin konektatzen dira kontsulta fasean. Ondoren, bidea a-k lortzen du Dijkstraren biderik laburrena kontsulta.
aplikazioak
PRM tokiko planifikatzaileetan erabiltzen da, non algoritmoak bi punturen arteko lerro zuzen bat kalkulatzen duen, hots, hasierako eta helburuko puntuen artean.
Algoritmoa bideen plangintza eta talkak detektatzeko aplikazioak hobetzeko ere erabil daiteke.
4. Zero Momentu Puntua (ZMP) algoritmoa
Zero Moment Point (ZMP teknika) robotek erabiltzen duten algoritmoa da inertzia osoa zoruaren erreakzio-indarraren aurka mantentzeko.
Algoritmo honek ZMP kalkulatzeko kontzeptua erabiltzen du eta robot bipedoak orekatzeko modu batean aplikatzen du. Algoritmo hau zoru leun batean erabiltzeak, itxuraz, robota unerik egongo ez balitz bezala ibiltzeko aukera ematen du.
ASIMO (Honda) bezalako fabrikazio-enpresek teknika hori erabiltzen dute.
Nola funtzionatzen du?
Ibiltzen ari den robot baten mugimendua momentu angeluarra ekuazioa erabiliz planifikatzen da. Sortutako artikulazio-mugimenduak robotaren jarrera-egonkortasun dinamikoa bermatzen duela ziurtatzen du.
Egonkortasun hori aurrez zehaztutako egonkortasun-eskualde baten mugen barruan dagoen zero-uneko puntuaren (algoritmoaren bidez kalkulatua) distantziaren arabera kuantifikatzen da.
aplikazioak
Zero momentuko puntuak metrika gisa erabil daitezke iRobot PackBot bezalako roboten iraultzearen aurkako egonkortasuna ebaluatzeko arrapaletan eta oztopoetan nabigatzean.
5. Diferentzial Integral Proportzionala (PID) Kontrol Algoritmoa
Kontrol Diferentzial Integral Proportzionala edo PID, sentsorearen feedback begizta bat sortzen du osagai mekanikoen ezarpenak doitzeko errorearen balioa kalkulatuz.
Algoritmo hauek oinarrizko hiru koefizienteak konbinatzen dituzte, hau da, proportzioa, integrala eta deribatua, kontrol-seinalea ekoizteko.
Denbora errealean funtzionatzen du eta behar den tokian zuzenketak aplikatzen ditu. urtean ikus daiteke hau auto-autoak gidatzeko.
Nola funtzionatzen du?
PID kontrolagailuak proportzionaltasun, eragin integral eta deribatuaren hiru kontrol termino erabiltzen ditu bere irteeran kontrol zehatza eta optimoa aplikatzeko.
Kontrolagailu honek errore-balio bat kalkulatzen du etengabe nahi den puntuaren eta neurtutako prozesu-aldagai baten arteko diferentzia gisa.
Ondoren, zuzenketa bat aplikatzen du denboran zehar errorea minimizatzeko kontrol-aldagaiaren doikuntzaren bidez.
aplikazioak
Kontrolagailu honek irteera neurgarria duen edozein prozesu kontrola dezake, irteera horren balio ideal ezagun bat eta irteera neurgarrian eragina izango duen prozesuaren sarrera bat.
Kontrolagailuak industrian tenperatura, presioa, indarra, pisua, posizioa, abiadura eta neurketa bat dagoen beste edozein aldagai erregulatzeko erabiltzen dira.
Ondorioa
Beraz, hauek ziren robotikan erabili ohi diren algoritmo batzuk. Algoritmo hauek guztiak nahiko konplexuak dira fisikoak, aljebra linealak eta estatistikak nahastuz ekintzak eta mugimenduak mapatzeko.
Hala ere, teknologiak aurrera egin ahala robotikako algoritmoak are konplexuagoak bihurtuko dira. Robotek zeregin gehiago burutzeko eta beren kabuz gehiago pentsatzeko gai izango dira.
Artikulu hau gustatu bazaizu, harpidetu HashDork's Weekly-ra eguneraketak posta elektroniko bidez, non AI, ML, DL, Programazioa eta Etorkizuneko Teknologiaren azken berriak partekatzen ditugun.
Utzi erantzun bat