Робототехника – адамның іс-әрекетін қайталайтын машиналарды шығаратын ғылым мен технологияның бірегей қоспасы.
2000-шы жылдардың басында роботтардың 90% қайталанатын тапсырмалар үшін адамдарды ауыстыратын автомобиль зауыттарында болды. Енді роботтар үйлердің шаңын сорып, тіпті мейрамханаларда қызмет көрсете алады.
Робот әдетте құрамдас бөліктердің үш түрінен тұрады; механикалық дене; электр қаңқасы, соңында кодпен жасалған ми.
Бұл компоненттер роботқа деректерді (көбінесе сенсорлардан) жинауға, мінез-құлықты бейімдеу және тапсырмаларды орындау үшін бағдарламаланған логика арқылы шешім қабылдауға мүмкіндік береді.
Роботтарда бағдарламалардың үш түрі болуы мүмкін; Қашықтан басқару пульті (RC), Жасанды интеллект (AI) немесе гибридті.
RC бағдарламалары роботқа кодты орындау үшін іске қосу және/немесе тоқтату сигналын бере алатын адамның араласуын талап етеді. Бағдарламалар алгоритмдердің әр түрінен тұрады, олардың әрқайсысының қызметі әртүрлі.
Алгоритм дегеніміз не?
Алгоритм - робот белгілі бір нұсқауларды орындау үшін пайдалана алатын код жолдарының тізбегі. Ол әзірлеушінің идеяларын роботтар түсінетін тілге аударады.
Алгоритмдерді белгілердің көптеген түрлерімен көрсетуге болады, соның ішінде псевдокод, блок-схемалар, бағдарламалау тілдері, немесе басқару кестелері.
Бұл мақалада біз осы бағдарламаларда қолданылатын алгоритмдердің кейбір жалпы түрлерін талқылаймыз.
Робототехникада қолданылатын алгоритм түрлері
1. Кез келген уақытта A* алгоритмі
A* алгоритмі жолды іздеу алгоритмі болып табылады, ол екі нүкте арасындағы ең оңтайлы жолды, яғни ең аз шығынмен табу үшін қолданылады.
Кез келген уақытта A* алгоритмі икемді уақыт құнына ие және ол ең алдымен оңтайлы емес шешімді жасап, содан кейін оны оңтайландыратындықтан үзілген болса да ең қысқа жолды қайтара алады.
Бұл тезірек шешім қабылдауға мүмкіндік береді, өйткені робот нөлден бастаудың орнына алдыңғы есептеулерге сүйене алады.
Бұл қалай жұмыс істейді?
Ол мұны бастапқы түйіннен аяқтау критерийлері іске қосылғанға дейін созылатын «ағашты» қалыптастыру арқылы жасайды, бұл қол жетімді қымбат емес жолдың бар екенін білдіреді.
2D торы кедергілермен жасалған және бастапқы ұяшық пен мақсатты ұяшықтар түйреуішпен белгіленген.
Алгоритм түйіннің "мәні" f арқылы анықтайды, ол g (бастапқы түйіннен қарастырылатын түйінге көшу құны) және h (қаралатын түйіннен мақсатты түйінге көшу құны) параметрлерінің қосындысы болып табылады.
Бағдарламалар
Көптеген ойындар мен веб-негізделген карталар бұл алгоритмді ең қысқа жолды тиімді табу үшін пайдаланады. Оны мобильді роботтар үшін де қолдануға болады.
сияқты күрделі мәселелерді де шеше аласыз Ньютон-Рафсон санның квадрат түбірін табу үшін қолданылатын итерация.
Ол сондай-ақ кеңістіктегі объектінің қозғалысы мен соқтығысуын болжау үшін траектория мәселелерінде қолданылады.
2. D* Алгоритм
D*, Focused D* және D* Lite - екі нүкте арасындағы ең қысқа жолды табуға арналған қосымша іздеу алгоритмдері.
Алайда олар A* алгоритмдері мен белгісіз кедергілер үшін карталарына ақпарат қосуға мүмкіндік беретін жаңа ашылулардың қоспасы.
Содан кейін олар Mars Rover сияқты жаңа ақпарат негізінде маршрутты қайта есептей алады.
Бұл қалай жұмыс істейді?
D* Алгоритмінің жұмысы A* алгоритміне ұқсас, алгоритм алдымен f, h-ті анықтайды және ашық және жабық тізімді жасайды.
Осыдан кейін D* алгоритмі көршілес түйіндердің g мәнін пайдаланып ағымдағы түйіннің g мәнін анықтайды.
Әрбір көрші түйін ағымдағы g мәні туралы болжам жасайды және ең қысқа g мәні жаңа g мәні ретінде бейімделеді.
Бағдарламалар
D* және оның нұсқалары мобильді робот пен үшін кеңінен қолданылады автономды көлік навигация.
Мұндай навигациялық жүйелерге Opportunity және Spirit Марс роверлерінде сынақтан өткен прототиптік жүйе және жеңімпаз атанған навигациялық жүйе кіреді. DARPA Urban Challenge.
3. PRM алгоритмі
PRM немесе ықтималдық жол картасы — берілген картадағы бос және бос орындарға негізделген ықтимал жолдардың желілік графигі.
Олар күрделі жоспарлау жүйелерінде, сондай-ақ кедергілердің айналасындағы арзан жолдарды табу үшін қолданылады.
PRM құрылғылары өз картасында робот құрылғысы қозғалуы мүмкін нүктелердің кездейсоқ үлгісін пайдаланады, содан кейін ең қысқа жол есептеледі.
Бұл қалай жұмыс істейді?
PRM құрастыру және сұрау кезеңінен тұрады.
Бірінші кезеңде қоршаған ортадағы ықтимал қозғалыстарды жуықтап көрсететін жол картасы сызылады. Содан кейін кездейсоқ конфигурация жасалады және кейбір көршілерге қосылады.
Бастау және мақсат конфигурациялары сұрау фазасында графикке қосылған. Содан кейін жол а арқылы алынады Дейкстраның ең қысқа жолы сұрау.
Бағдарламалар
PRM жергілікті жоспарлаушыларда қолданылады, мұнда алгоритм екі нүкте, атап айтқанда бастапқы және мақсат нүктелері арасындағы түзу жолды есептейді.
Алгоритмді жолды жоспарлауды және соқтығысты анықтау қолданбаларын жақсарту үшін де пайдалануға болады.
4. Нөлдік момент нүктесі (ZMP) алгоритмі
Нөлдік момент нүктесі (ZMP техникасы) - еденнің реакция күшіне қарама-қарсы жалпы инерцияны сақтау үшін роботтар қолданатын алгоритм.
Бұл алгоритм ZMP есептеу тұжырымдамасын пайдаланады және оны екі аяқты роботтарды теңестіру үшін қолданады. Бұл алгоритмді еденнің тегіс бетінде қолдану роботқа ешқандай сәт болмағандай жүруге мүмкіндік береді.
ASIMO (Honda) сияқты өндіруші компаниялар бұл әдісті пайдаланады.
Бұл қалай жұмыс істейді?
Жаяу жүретін роботтың қозғалысы бұрыштық импульс теңдеуі арқылы жоспарланады. Ол түзілген буын қозғалысы роботтың динамикалық позаның тұрақтылығына кепілдік беретініне көз жеткізеді.
Бұл тұрақтылық алдын ала анықталған тұрақтылық аймағының шекарасындағы нөлдік момент нүктесінің қашықтығымен (алгоритммен есептелген) сандық түрде анықталады.
Бағдарламалар
Нөлдік момент нүктелерін пандустар мен кедергілерді шарлау кезінде iRobot PackBot сияқты роботтардың аударылуына қарсы тұрақтылықты бағалау үшін метрика ретінде пайдалануға болады.
5. Пропорционалды интегралдық дифференциалды (PID) басқару алгоритмі
Пропорционалды интегралды дифференциалды басқару немесе PID қате мәнін есептеу арқылы механикалық құрамдастардың параметрлерін реттеу үшін сенсорлық кері байланыс циклін жасайды.
Бұл алгоритмдер барлық үш негізгі коэффициентті, яғни пропорцияны, интегралды және туындыны біріктіреді, осылайша ол басқару сигналын шығарады.
Ол нақты уақытта жұмыс істейді және қажет болған жағдайда түзетулерді қолданады. Мұны мына жерден көруге болады өздігінен жүретін автокөліктер.
Бұл қалай жұмыс істейді?
PID контроллері дәл және оңтайлы басқаруды қолдану үшін оның шығысына пропорционалдық, интегралдық және туынды әсер етудің үш бақылау шартын пайдаланады.
Бұл контроллер қате мәнін қалаған орнатылған мән мен өлшенген процесс айнымалысы арасындағы айырмашылық ретінде үздіксіз есептейді.
Содан кейін ол басқару айнымалысын реттеу арқылы уақыт өте келе қатені азайту үшін түзетуді қолданады.
Бағдарламалар
Бұл контроллер өлшенетін шығысы, сол шығыс үшін белгілі идеал мәні және өлшенетін шығысқа әсер ететін процеске кірісі бар кез келген процесті басқара алады.
Контроллерлер өнеркәсіпте температураны, қысымды, күшті, салмақты, орынды, жылдамдықты және өлшеу бар кез келген басқа айнымалыны реттеу үшін қолданылады.
қорытынды
Сонымен, бұл робототехникада қолданылатын ең көп таралған алгоритмдердің кейбірі болды. Бұл алгоритмдердің барлығы физикалық, сызықтық алгебра және статистиканың қоспасы бар, әрекеттер мен қозғалысты картаға түсіру үшін қолданылатын өте күрделі.
Дегенмен, технология дамыған сайын робототехника алгоритмдері одан да күрделі бола бастайды. Роботтар көбірек тапсырмаларды орындап, өздері туралы көбірек ойлана алады.
Егер сізге осы мақала ұнаған болса, HashDork апталығына жазылыңыз электрондық пошта арқылы жаңартулар, мұнда біз соңғы AI, ML, DL, Programming & Future Tech жаңалықтарымен бөлісеміз.
пікір қалдыру