Роботиката е уникатна мешавина на наука и технологија која произведува машини кои ги имитираат дејствата на луѓето.
Во раните 2000-ти, 90% од роботите беа во погони за производство на автомобили и ги заменуваа луѓето за повторувачки задачи. Сега роботите можат да вакуумираат куќи, па дури и да служат во ресторани.
Роботот обично се состои од три типа на компоненти; механичкото тело; електричниот скелет и конечно мозок направен со код.
Овие компоненти му овозможуваат на роботот да собира податоци (често од сензори), да донесува одлуки преку програмирана логика за да го прилагоди однесувањето и да ги заврши задачите.
Роботите може да имаат три типа на програми; Далечински управувач (RC), Вештачка интелигенција (АИ), или Хибрид.
RC програмите бараат интервенција на човечко суштество кое може да му даде сигнал за почеток и/или стоп за извршување на кодот на роботот. Програмите се состојат од различни видови алгоритми, секој со различна функција.
Што е алгоритам?
Алгоритам е серија од линии на код што роботот може да ги користи за да изврши одредени инструкции. Ги преведува идеите на развивачот на јазик што го разбираат роботите.
Алгоритмите можат да се изразат во многу видови нотација, вклучувајќи псевдокод, дијаграми на текови, програмски јазици, или контролни табели.
Во оваа статија ќе разговараме за некои вообичаени типови на алгоритми што се користат во овие програми.
Видови алгоритми кои се користат во роботиката
1. Алгоритам A* во секое време
Алгоритмот A* е алгоритам за пребарување на патека кој се користи за да се најде најоптималната патека помеѓу две точки, т.е. со најмал трошок.
Anytime A* Algorithm има флексибилен временски трошок и може да го врати најкраткиот пат дури и ако е прекинат бидејќи прво генерира неоптимално решение, а потоа го оптимизира.
Ова овозможува побрзо донесување одлуки бидејќи роботот може да се надоврзува на претходните пресметки наместо да започнува од нула.
Како работи?
Тоа го прави со формирање на „дрво“ кое се протега од почетниот јазол додека не се активираат критериумите за завршување, што значи дека има поевтина патека на располагање.
Направена е 2Д мрежа со пречки, а почетната ќелија и целните ќелии се насочени со игла.
Алгоритмот ја дефинира „вредноста“ на јазолот со f што е збир на параметрите g (трошокот за преместување од почетниот јазол до предметниот јазол) и h (трошокот за преместување од предметниот јазол до целниот јазол).
апликации
Многу игри и веб-базирани мапи го користат овој алгоритам за ефикасно пронаоѓање на најкратката патека. Може да се користи и за мобилни роботи.
Можете исто така да решавате сложени проблеми како Њутн-Рафсон итерација применета за наоѓање на квадратен корен на број.
Исто така се користи во проблеми со траекторијата за предвидување на движењето и судирот на објект во вселената.
2. Д* Алгоритам
D*, Focused D* и D* Lite се алгоритми за инкрементално пребарување за да се најде најкратката патека помеѓу две точки.
Тие, сепак, се мешавина од А* алгоритми и нови откритија кои им овозможуваат да додаваат информации на нивните мапи за непознати пречки.
Тие потоа можат повторно да пресметаат маршрута врз основа на нови информации, слично како Марс Роверот.
Како работи?
Работата на D* алгоритмот е слична на онаа на A*, алгоритмот прво ги дефинира f, h и создава отворена и затворена листа.
По ова, алгоритмот D* ја одредува g вредноста на тековниот јазол користејќи ја вредноста g на неговите соседни јазли.
Секој соседен јазол прави погодување за тековната g вредност и најкратката g вредност се прилагодува како нова g вредност.
апликации
D* и неговите варијанти се широко користени за мобилни роботи и автономно возило навигација.
Ваквите навигациски системи вклучуваат прототип на системот тестиран на Марс ровери Opportunity и Spirit и навигацискиот систем кој победи на Урбан предизвик ДАРПА.
3. PRM Алгоритам
PRM, или веројатност на патоказот, е мрежен график на можни патеки заснован на слободни и окупирани простори на дадена карта.
Тие се користат во сложени системи за планирање, а исто така и за наоѓање евтини патеки околу пречките.
PRM користат случаен примерок од точки на нивната карта каде што може да се движи роботски уред и потоа се пресметува најкратката патека.
Како работи?
PRM се состои од фаза на изградба и барање.
Во првата фаза, се прикажува патоказ кој приближно ги прикажува можните движења во околината. Потоа се креира случајна конфигурација и се поврзува со некои соседи.
Конфигурациите за почеток и цел се поврзани со графикот во фазата на барање. Патеката потоа се добива со a Најкраткиот пат на Дијкстра барањето
апликации
PRM се користи кај локални планери, каде што алгоритмот пресметува права линија помеѓу две точки, имено почетната и целната точка.
Алгоритмот може да се користи и за подобрување на планирањето на патеката и апликациите за откривање судир.
4. Алгоритам нулта моментална точка (ZMP).
Нулта моментална точка (ZMP техника) е алгоритам што го користат роботите за да ја задржат вкупната инерција спротивна на реакцијата на подот.
Овој алгоритам го користи концептот за пресметување на ZMP и го применува на начин да ги балансира двоножните роботи. Користењето на овој алгоритам на мазна подна површина навидум му овозможува на роботот да оди како да нема момент.
Производните компании како ASIMO (Honda) ја користат оваа техника.
Како работи?
Движењето на роботот што оди е планирано со помош на равенката на аголниот моментум. Тоа осигурува дека генерираното движење на зглобот гарантира динамичка постурална стабилност на роботот.
Оваа стабилност се квантифицира со растојанието на точката со нулти момент (пресметана со алгоритам) во границите на предефиниран регион на стабилност.
апликации
Точките од нула моменти може да се користат како метрика за да се процени стабилноста од превртување на роботи како iRobot PackBot при навигација по рампи и пречки.
5. Алгоритам за контрола на пропорционален интегрален диференцијален (PID).
Пропорционална интегрална диференцијална контрола или PID, создава циклус за повратни информации од сензорот за прилагодување на поставките за механичките компоненти со пресметување на вредноста на грешката.
Овие алгоритми ги комбинираат сите три основни коефициенти, т.е. пропорција, интеграл и извод, така што произведува контролен сигнал.
Работи во реално време и применува корекции каде што е потребно. Ова може да се види во авто-возење автомобили.
Како работи?
Контролорот PID користи три контролни услови на пропорционалност, интегрално и изводно влијание врз неговиот излез за да примени точна и оптимална контрола.
Овој контролер континуирано пресметува вредност на грешка како разлика помеѓу посакуваната поставена точка и измерената променлива на процесот.
Потоа применува корекција за да се минимизира грешката со текот на времето со прилагодување на контролната променлива.
апликации
Овој контролер може да контролира кој било процес што има мерлив излез, позната идеална вредност за тој излез и влез во процесот што ќе влијае на мерливиот излез.
Контролерите се користат во индустријата за регулирање на температурата, притисокот, силата, тежината, положбата, брзината и која било друга променлива за која постои мерење.
Заклучок
Значи, ова беа некои од најчестите алгоритми што се користат во роботиката. Сите овие алгоритми се прилично сложени со мешавина од физички, линеарна алгебра и статистика кои се користат за мапирање на дејства и движења.
Меѓутоа, како што ќе напредува технологијата, алгоритмите за роботика ќе се развијат за да станат уште посложени. Роботите ќе можат да завршат повеќе задачи и да размислуваат повеќе за себе.
Ако ви се допадна оваа статија, претплатете се на неделникот на HashDork ажурирања преку е-пошта, каде што ги споделуваме најновите вести за вештачка интелигенција, ML, DL, програмирање и идна технологија.
Оставете Одговор