Ir-robotika hija taħlita unika ta’ xjenza u teknoloġija li tipproduċi magni li jimitaw l-azzjonijiet tal-bnedmin.
Fil-bidu tas-snin 2000, 90% tar-robots kienu f'impjanti tal-manifattura tal-karozzi li jissostitwixxu l-bnedmin għal kompiti ripetittivi. Issa r-robots jistgħu jvakwu djar u anke jservu fir-ristoranti.
Robot normalment jikkonsisti fi tliet tipi ta 'komponenti; il-korp mekkaniku; l-iskeletru elettriku, u finalment moħħ magħmul bil-kodiċi.
Dawn il-komponenti jippermettu li robot jiġbor data (spiss minn sensuri), jieħu deċiżjonijiet permezz ta 'loġika programmata biex jadatta l-imġieba u jlesti l-kompiti.
Robots jista 'jkollhom tliet tipi ta' programmi; Kontroll mill-bogħod (RC), Intelliġenza Artifiċjali (AI), jew Ibridu.
Programmi RC jeħtieġu l-intervent ta 'bniedem li jista' jagħti l-bidu u/jew is-sinjal ta 'waqfien għall-eżekuzzjoni tal-kodiċi lir-robot. Il-programmi jikkonsistu f'diversi tipi ta' algoritmi, kull wieħed b'funzjoni differenti.
X'inhu algoritmu?
Algoritmu huwa serje ta 'linji ta' kodiċi li robot jista 'juża biex iwettaq ċerti istruzzjonijiet. Huwa jittraduċi l-ideat tal-iżviluppatur f'lingwa li tinftiehem mir-robots.
L-algoritmi jistgħu jiġu espressi f'ħafna tipi ta' notazzjoni, inklużi pseudocode, flowcharts, Lingwi ta ’programmazzjoni, jew tabelli ta 'kontroll.
F'dan l-artikolu ser niddiskutu xi tipi komuni ta 'algoritmi użati f'dawn il-programmi.
Tipi ta' algoritmi użati fir-robotika
1. Ghaċ A* Algoritmu
L-algoritmu A* huwa algoritmu ta' tfittxija ta' mogħdija li jintuża biex jinstab l-aħjar mogħdija bejn żewġ punti, jiġifieri, bl-iżgħar spiża.
Anytime A* Algorithm għandu spiża ta 'żmien flessibbli u jista' jirritorna l-iqsar triq anki jekk jiġi interrott peress li jiġġenera soluzzjoni mhux ottimali l-ewwel u mbagħad jottimizzaha.
Dan jippermetti teħid ta' deċiżjonijiet aktar mgħaġġel peress li r-robot jista' jibni fuq kalkoli preċedenti minflok ma jibda mill-bidu.
Kif taħdem?
Jagħmel dan billi tifforma 'siġra' li testendi 'l ġewwa min-nodu tal-bidu sakemm jinħolqu l-kriterji għat-terminazzjoni li jfisser li hemm mogħdija inqas għalja disponibbli.
A Grid 2D hija magħmula bl-ostakli u ċellula tal-bidu u ċelloli fil-mira huma pin-pointed.
L-algoritmu jiddefinixxi l-'valur' ta' nodu b'f li hija s-somma tal-parametri g (l-ispiża biex tiċċaqlaq min-nodu tal-bidu għan-nodu inkwistjoni) u h (l-ispiża biex tiċċaqlaq min-nodu inkwistjoni għan-nodu fil-mira).
applikazzjonijiet
Ħafna logħob u mapep bbażati fuq il-web jużaw dan l-algoritmu biex isibu l-iqsar triq b'mod effiċjenti. Jista 'jintuża wkoll għal robots mobbli.
Tista 'wkoll issolvi problemi kumplessi bħall- Newton-Raphson iterazzjoni applikata biex jinstab l-għerq kwadru ta' numru.
Jintuża wkoll fi problemi ta 'trajettorja biex ibassar il-moviment u l-ħabta ta' oġġett fl-ispazju.
2. D* Algoritmu
D*, Focused D* u D* Lite huma algoritmi ta’ tfittxija inkrementali biex isibu l-iqsar triq bejn żewġ punti.
Huma, madankollu, huma taħlita ta 'algoritmi A* u skoperti ġodda li jippermettulhom iżidu informazzjoni mal-mapep tagħhom għal ostakli mhux magħrufa.
Imbagħad jistgħu jerġgħu jikkalkulaw rotta bbażata fuq informazzjoni ġdida, bħall-Mars Rover.
Kif taħdem?
Il-ħidma ta 'D* Algoritmu hija simili għal dik ta' A *, l-algoritmu l-ewwel jiddefinixxi f, h u joħloq lista miftuħa u magħluqa.
Wara dan, l-Algoritmu D* jiddetermina l-valur g tan-node kurrenti billi juża l-valur g tan-nodi ġirien tiegħu.
Kull nodu ġar jagħmel raden dwar il-valur g tal-kurrent u l-iqsar valur g huwa adattat bħala l-valur g ġdid.
applikazzjonijiet
D * u l-varjanti tiegħu jintużaw ħafna għal robot mobbli u vettura awtonoma navigazzjoni.
Sistemi ta’ navigazzjoni bħal dawn jinkludu sistema prototip ittestjata fuq ir-rovers ta’ Mars Opportunity and Spirit u s-sistema ta’ navigazzjoni li rebħet il- Isfida Urbana tad-DARPA.
3. Algoritmu PRM
PRM, jew pjan direzzjonali probabilstiku, huwa graff tan-netwerk ta' mogħdijiet possibbli bbażati fuq spazji ħielsa u okkupati fuq mappa partikolari.
Jintużaw f'sistemi ta' ppjanar kumplessi u wkoll biex isibu mogħdijiet bi prezz baxx madwar l-ostakli.
Il-PRMs jużaw kampjun każwali ta’ punti fuq il-mappa tagħhom fejn apparat robot jista’ possibbilment jiċċaqlaq u mbagħad tiġi kkalkulata l-iqsar triq.
Kif taħdem?
Il-PRM jikkonsisti f'fażi ta' kostruzzjoni u mistoqsija.
Fl-ewwel fażi, jiġi mfassal pjan direzzjonali li jqarreb il-movimenti possibbli f'ambjent. Imbagħad tinħoloq konfigurazzjoni każwali u konnessa ma 'xi ġirien.
Il-konfigurazzjonijiet tal-bidu u tal-għan huma konnessi mal-graff fil-fażi tal-mistoqsija. Il-mogħdija mbagħad tinkiseb minn a L-iqsar triq ta’ Dijkstra mistoqsija.
applikazzjonijiet
PRM jintuża fi pjanifikaturi lokali, fejn l-algoritmu jikkalkula mogħdija ta 'linja dritta bejn żewġ punti, jiġifieri l-punti inizjali, u l-għan.
L-algoritmu jista 'jintuża wkoll biex itejjeb l-ippjanar tal-mogħdija u l-applikazzjonijiet għall-iskoperta tal-ħabta.
4. Algoritmu tal-Punt tal-Mument Żero (ZMP).
Zero Moment Point (teknika ZMP) huwa algoritmu użat mir-robots biex iżomm l-inerzja totali opposta għall-forza ta 'reazzjoni ta' l-art.
Dan l-algoritmu juża l-kunċett tal-kalkolu taż-ZMP u japplikah b'mod li jibbilanċja r-robots bipedi. L-użu ta 'dan l-algoritmu fuq wiċċ ta' art lixxa jidher li jippermetti lir-robot jimxi daqs li kieku ma kienx hemm mument.
Kumpaniji tal-manifattura bħal ASIMO (Honda) jużaw din it-teknika.
Kif taħdem?
Il-moviment ta 'robot tal-mixi huwa ppjanat bl-użu tal-ekwazzjoni tal-momentum angolari. Jiżgura li l-moviment konġunt iġġenerat jiggarantixxi stabbiltà dinamika tal-pożizzjoni tar-robot.
Din l-istabbiltà hija kkwantifikata bid-distanza tal-punt tal-mument żero (ikkalkulat mill-algoritmu) fil-konfini ta 'reġjun ta' stabbiltà predefinit.
applikazzjonijiet
Punti ta’ mument żero jistgħu jintużaw bħala metrika biex tiġi vvalutata l-istabbiltà kontra l-qlib tar-robots bħall-iRobot PackBot meta jkunu qed jinnavigaw fir-rampi u l-ostakli.
5. Algoritmu tal-Kontroll tad-Differenzjali Integrali Proporzjonali (PID).
Kontroll Differenzjali Integrali Proporzjonali jew PID, joħloq ċirku ta 'feedback tas-sensor biex jaġġusta l-issettjar għall-komponenti mekkaniċi billi jikkalkula l-valur tal-iżball.
Dawn l-algoritmi jgħaqqdu t-tliet koeffiċjenti bażiċi, jiġifieri, proporzjon, integrali, u derivattivi sabiex jipproduċi sinjal ta 'kontroll.
Jaħdem f'ħin reali u japplika korrezzjonijiet fejn meħtieġ. Dan jista 'jidher fi karozzi li jaħdmu għal sewqan.
Kif taħdem?
Il-kontrollur PID juża tliet termini ta 'kontroll ta' proporzjonalità, influwenza integrali u derivattiva fuq l-output tiegħu biex japplika kontroll preċiż u ottimali.
Dan il-kontrollur jikkalkula kontinwament valur ta 'żball bħala d-differenza bejn punt ta' sett mixtieq u varjabbli tal-proċess imkejjel.
Imbagħad tapplika korrezzjoni biex timminimizza l-iżball maż-żmien permezz ta 'aġġustament tal-varjabbli ta' kontroll.
applikazzjonijiet
Dan il-kontrollur jista 'jikkontrolla kwalunkwe proċess li għandu output li jista' jitkejjel, valur ideali magħruf għal dak l-output, u input għall-proċess li jaffettwa l-output li jista 'jitkejjel.
Il-kontrolluri jintużaw fl-industrija biex jirregolaw it-temperatura, il-pressjoni, il-forza, il-piż, il-pożizzjoni, il-veloċità u kwalunkwe varjabbli ieħor li għalih jeżisti kejl.
konklużjoni
Allura, dawn kienu wħud mill-aktar algoritmi komuni użati fir-robotika. Dawn l-algoritmi kollha huma pjuttost kumplessi b'taħlita ta 'fiżika, alġebra lineari u statistika li qed jintużaw biex jitfasslu l-azzjonijiet u l-moviment.
Madankollu, hekk kif it-teknoloġija tavvanza l-algoritmi tar-robotika se jiżviluppaw biex isiru saħansitra aktar kumplessi. Ir-robots se jkunu jistgħu jlestu aktar kompiti u jaħsbu aktar għalihom infushom.
Jekk ħadt gost b'dan l-artikolu, abbona għal HashDork's Weekly aġġornamenti permezz ta' emails, fejn naqsmu l-aħħar aħbarijiet dwar AI, ML, DL, Programming & Future Tech.
Ħalli Irrispondi