Robotika është një përzierje unike e shkencës dhe teknologjisë që prodhon makina që imitojnë veprimet e njerëzve.
Në fillim të viteve 2000, 90% e robotëve ishin në fabrikat e prodhimit të makinave duke zëvendësuar njerëzit për detyra të përsëritura. Tani robotët mund të pastrojnë shtëpitë dhe madje të shërbejnë në restorante.
Një robot zakonisht përbëhet nga tre lloje komponentësh; trupi mekanik; skeletin elektrik dhe më në fund një tru të bërë me kod.
Këta komponentë lejojnë një robot të mbledhë të dhëna (shpesh nga sensorë), të marrë vendime nëpërmjet logjikës së programuar për të përshtatur sjelljen dhe për të përfunduar detyrat.
Robotët mund të kenë tre lloje programesh; Telekomanda (RC), Inteligjenca artificiale (AI), ose Hibrid.
Programet RC kërkojnë ndërhyrjen e një qenieje njerëzore që mund t'i japë robotit sinjalin e fillimit dhe/ose të ndalimit për ekzekutimin e kodit. Programet përbëhen nga lloje të ndryshme algoritmesh, secili me një funksion të ndryshëm.
Çfarë është një algoritëm?
Një algoritëm është një seri linjash kodi që një robot mund të përdorë për të kryer udhëzime të caktuara. Ai përkthen idetë e zhvilluesit në një gjuhë që kuptohet nga robotët.
Algoritmet mund të shprehen në shumë lloje shënimesh, duke përfshirë pseudokodin, grafikët e rrjedhës, gjuhë programimi, ose tabelat e kontrollit.
Në këtë artikull do të diskutojmë disa lloje të zakonshme të algoritmeve të përdorura në këto programe.
Llojet e algoritmeve të përdorura në robotikë
1. Algoritmi A* në çdo kohë
Algoritmi A* është një algoritëm i kërkimit të shtigjeve që përdoret për të gjetur rrugën më optimale ndërmjet dy pikave, dmth me koston më të vogël.
Algoritmi A* në çdo kohë ka një kosto kohe fleksibël dhe mund të kthejë shtegun më të shkurtër edhe nëse ndërpritet pasi gjeneron një zgjidhje jo optimale fillimisht dhe më pas e optimizon atë.
Kjo lejon marrjen e vendimeve më të shpejta pasi roboti mund të ndërtohet mbi llogaritjet e mëparshme në vend që të fillojë nga e para.
Si funksionon kjo gjë?
Ai e bën këtë duke formuar një 'pemë' e cila shtrihet nga nyja e fillimit derisa të aktivizohen kriteret për përfundimin që do të thotë se ka një rrugë më pak të kushtueshme në dispozicion.
Një rrjet 2D është krijuar me pengesa dhe një qelizë fillestare dhe qelizat e synuara janë me majë.
Algoritmi përcakton 'vlerën' e një nyje me f e cila është shuma e parametrave g (kostoja e lëvizjes nga nyja fillestare në nyjen në fjalë) dhe h (kostoja e lëvizjes nga nyja në fjalë në nyjen e synuar).
Aplikime
Shumë lojëra dhe harta të bazuara në ueb përdorin këtë algoritëm për të gjetur në mënyrë efikase rrugën më të shkurtër. Mund të përdoret gjithashtu për robotë të lëvizshëm.
Ju gjithashtu mund të zgjidhni probleme komplekse si Njuton-Rafson përsëritje e aplikuar për gjetjen e rrënjës katrore të një numri.
Përdoret gjithashtu në problemet e trajektores për të parashikuar lëvizjen dhe përplasjen e një objekti në hapësirë.
2. Algoritmi D*
D*, Focused D* dhe D* Lite janë algoritme kërkimi në rritje për të gjetur shtegun më të shkurtër midis dy pikave.
Megjithatë, ato janë një përzierje e algoritmeve A* dhe zbulimeve të reja që i lejojnë ata të shtojnë informacion në hartat e tyre për pengesa të panjohura.
Më pas ata mund të rillogaritin një rrugë të bazuar në informacione të reja, njësoj si Mars Rover.
Si funksionon kjo gjë?
Puna e algoritmit D* është e ngjashme me atë të A*, algoritmi fillimisht përcakton f, h dhe krijon një listë të hapur dhe të mbyllur.
Pas kësaj, Algoritmi D* përcakton vlerën g të nyjës aktuale duke përdorur vlerën g të nyjeve fqinje të saj.
Çdo nyje fqinje bën një supozim për vlerën e g-së aktuale dhe vlera më e shkurtër g përshtatet si vlerë e re g.
Aplikime
D* dhe variantet e tij përdoren gjerësisht për robotët celularë dhe automjet autonom lundrimi.
Sisteme të tilla navigimi përfshijnë një sistem prototip të testuar në roverët e Marsit Opportunity dhe Spirit dhe sistemin e navigimit që fitoi Sfida Urbane e DARPA-s.
3. Algoritmi PRM
Një PRM, ose udhërrëfyesi probabilistik, është një grafik rrjeti i shtigjeve të mundshme bazuar në hapësirat e lira dhe të zëna në një hartë të caktuar.
Ato përdoren në sisteme komplekse planifikimi dhe gjithashtu për të gjetur shtigje me kosto të ulët rreth pengesave.
PRM-të përdorin një mostër të rastësishme pikash në hartën e tyre ku një pajisje robot mund të lëvizë dhe më pas llogaritet shtegu më i shkurtër.
Si funksionon kjo gjë?
PRM përbëhet nga një fazë ndërtimi dhe kërkimi.
Në fazën e parë, një udhërrëfyes është grafikuar që përafron lëvizjet e mundshme në një mjedis. Më pas krijohet një konfigurim i rastësishëm dhe lidhet me disa fqinjë.
Konfigurimet e fillimit dhe qëllimit janë të lidhura me grafikun në fazën e pyetjes. Rruga merret më pas nga një Rruga më e shkurtër e Dijkstra pyetje
Aplikime
PRM përdoret në planifikuesit lokalë, ku algoritmi llogarit një rrugë të drejtë midis dy pikave, përkatësisht pikës fillestare dhe qëllimit.
Algoritmi mund të përdoret gjithashtu për të përmirësuar planifikimin e rrugës dhe aplikimet e zbulimit të përplasjeve.
4. Algoritmi i Pikës Zero Moment (ZMP).
Pika e Momentit Zero (teknika ZMP) është një algoritëm i përdorur nga robotët për të mbajtur inercinë totale të kundërt me forcën e reagimit të dyshemesë.
Ky algoritëm përdor konceptin e llogaritjes së ZMP dhe e zbaton atë në një mënyrë për të balancuar robotët me dy këmbë. Përdorimi i këtij algoritmi në një sipërfaqe të lëmuar dyshemeje me sa duket i lejon robotit të ecë sikur të mos kishte asnjë moment.
Kompanitë prodhuese si ASIMO (Honda) përdorin këtë teknikë.
Si funksionon kjo gjë?
Lëvizja e një roboti në këmbë është planifikuar duke përdorur ekuacionin e momentit këndor. Siguron që lëvizja e krijuar e kyçit të garantojë stabilitetin dinamik postural të robotit.
Ky stabilitet matet nga distanca e pikës së momentit zero (e llogaritur nga algoritmi) brenda kufijve të një rajoni të paracaktuar të stabilitetit.
Aplikime
Pikat e momentit zero mund të përdoren si një metrikë për të vlerësuar qëndrueshmërinë ndaj përmbysjes së robotëve si iRobot PackBot gjatë lundrimit në rampat dhe pengesat.
5. Algoritmi i kontrollit proporcional të diferencialit integral (PID).
Kontrolli diferencial integral proporcional ose PID, krijon një qark reagimi të sensorit për të rregulluar cilësimet për komponentët mekanikë duke llogaritur vlerën e gabimit.
Këto algoritme kombinojnë të tre koeficientët bazë, p.sh., proporcionin, integralin dhe derivatin në mënyrë që të prodhojë një sinjal kontrolli.
Funksionon në kohë reale dhe aplikon korrigjime aty ku nevojiten. Kjo mund të shihet në makina vetë-lëvizëse.
Si funksionon kjo gjë?
Kontrolluesi PID përdor tre terma kontrolli të proporcionalitetit, ndikimit integral dhe derivativ në daljen e tij për të aplikuar kontroll të saktë dhe optimal.
Ky kontrollues llogarit vazhdimisht një vlerë gabimi si diferencë midis pikës së caktuar të dëshiruar dhe një ndryshoreje të matur të procesit.
Më pas aplikon një korrigjim për të minimizuar gabimin me kalimin e kohës duke rregulluar variablin e kontrollit.
Aplikime
Ky kontrollues mund të kontrollojë çdo proces që ka një dalje të matshme, një vlerë ideale të njohur për atë dalje dhe një hyrje në procesin që do të ndikojë në daljen e matshme.
Kontrollorët përdoren në industri për të rregulluar temperaturën, presionin, forcën, peshën, pozicionin, shpejtësinë dhe çdo variabël tjetër për të cilin ekziston një matje.
Përfundim
Pra, këto ishin disa nga algoritmet më të zakonshme të përdorura në robotikë. Të gjitha këto algoritme janë mjaft komplekse me një përzierje të fizikës, algjebrës lineare dhe statistikave që përdoren për të përcaktuar veprimet dhe lëvizjet.
Megjithatë, ndërsa teknologjia përparon, algoritmet e robotikës do të zhvillohen për t'u bërë edhe më komplekse. Robotët do të jenë në gjendje të kryejnë më shumë detyra dhe të mendojnë më shumë për veten e tyre.
Nëse ju ka pëlqyer ky artikull, abonohuni në HashDork's Weekly përditësime përmes emaileve, ku ne ndajmë lajmet më të fundit të AI, ML, DL, Programming & Future Tech.
Lini një Përgjigju