Roboti ni mchanganyiko wa kipekee wa sayansi na teknolojia ambao hutengeneza mashine zinazoiga matendo ya wanadamu.
Mwanzoni mwa miaka ya 2000, 90% ya roboti zilikuwa katika mitambo ya utengenezaji wa magari kuchukua nafasi ya wanadamu kwa kazi za kujirudia. Sasa roboti zinaweza kufuta nyumba na hata kutumika katika mikahawa.
Roboti kawaida huwa na aina tatu za vijenzi; mwili wa mitambo; mifupa ya umeme, na hatimaye ubongo uliofanywa na kanuni.
Vipengele hivi huruhusu roboti kukusanya data (mara nyingi kutoka kwa vitambuzi), kufanya maamuzi kupitia mantiki iliyopangwa ili kurekebisha tabia na kukamilisha kazi.
Roboti zinaweza kuwa na aina tatu za programu; Udhibiti wa Mbali (RC), Artificial Intelligence (AI), au Mseto.
Programu za RC zinahitaji uingiliaji kati wa binadamu ambaye anaweza kutoa kuanza na/au ishara ya kusimamisha utekelezaji wa kanuni kwa roboti. Programu zinajumuisha aina mbalimbali za algoriti, kila moja ikiwa na utendaji tofauti.
Algorithm ni nini?
Algorithm ni safu ya mistari ya msimbo ambayo roboti inaweza kutumia kutekeleza maagizo fulani. Inatafsiri mawazo ya msanidi programu katika lugha inayoeleweka na roboti.
Algorithms inaweza kuonyeshwa kwa aina nyingi za nukuu, pamoja na pseudocode, chati za mtiririko, lugha za programu, au meza za udhibiti.
Katika makala hii tutajadili baadhi ya aina za kawaida za algorithms zinazotumiwa katika programu hizi.
Aina za algorithms zinazotumiwa katika robotiki
1. Wakati wowote A* Algorithm
Algoriti ya A* ni algoriti ya utafutaji wa njia ambayo hutumiwa kupata njia bora zaidi kati ya pointi mbili, yaani, kwa gharama ndogo zaidi.
Wakati wowote A* Algoriti ina gharama ya muda inayoweza kunyumbulika na inaweza kurudisha njia fupi zaidi hata ikiwa imekatizwa kwani inaleta suluhisho lisilo bora kwanza kisha kuiboresha.
Hii inaruhusu kufanya maamuzi haraka kwani roboti inaweza kutumia hesabu za awali badala ya kuanzia mwanzo.
Jinsi gani kazi?
Inafanya hivyo kwa kutengeneza 'mti' ambao unaenea kutoka kwa nodi ya kuanza hadi vigezo vya kukomesha kuanzishwa ambayo inamaanisha kuwa kuna njia ya bei nafuu inayopatikana.
Gridi ya 2D imeundwa kwa vizuizi na seli inayoanzia na seli lengwa zimeelekezwa kwa pini.
Algorithm inafafanua 'thamani' ya nodi na f ambayo ni jumla ya vigezo g (gharama ya kuhama kutoka nodi ya kuanzia hadi nodi inayohusika) na h (gharama ya kuhama kutoka nodi inayohusika hadi nodi inayolengwa).
matumizi
Michezo mingi na ramani zinazotegemea wavuti hutumia kanuni hii kutafuta njia fupi kwa ufanisi. Inaweza pia kutumika kwa roboti za rununu.
Unaweza pia kutatua shida ngumu kama vile Newton-Raphson iteration inatumika kutafuta mzizi wa mraba wa nambari.
Pia hutumiwa katika matatizo ya trajectory kutabiri mwendo na mgongano wa kitu katika nafasi.
2. D* Algorithm
D*, Focused D* na D* Lite ni algoriti za utafutaji zinazoongezeka ili kupata njia fupi zaidi kati ya pointi mbili.
Hata hivyo, ni mchanganyiko wa algoriti za A* na uvumbuzi mpya unaowaruhusu kuongeza maelezo kwenye ramani zao kwa vizuizi visivyojulikana.
Kisha wanaweza kukokotoa upya njia kulingana na taarifa mpya, kama vile Mars Rover.
Jinsi gani kazi?
Utendaji wa D* Algorithm ni sawa na ule wa A*, algoriti kwanza inafafanua f, h na kuunda orodha iliyo wazi na iliyofungwa.
Baada ya hayo, Algorithm ya D* huamua thamani ya nodi ya sasa ya g kwa kutumia thamani ya g ya nodi za jirani.
Kila nodi jirani hufanya kisio kuhusu thamani ya g ya sasa na thamani fupi ya g inabadilishwa kama thamani mpya ya g.
matumizi
D* na anuwai zake hutumiwa sana kwa roboti ya rununu na gari la uhuru urambazaji.
Mifumo kama hiyo ya urambazaji ni pamoja na mfumo wa mfano uliojaribiwa kwenye Mars rovers Opportunity and Spirit na mfumo wa urambazaji ambao ulishinda DARPA Mjini Challenge.
3. Algorithm ya PRM
PRM, au ramani ya barabara inayowezekana, ni grafu ya mtandao ya njia zinazowezekana kulingana na nafasi zisizolipishwa na zinazokaliwa kwenye ramani fulani .
Zinatumika katika mifumo ngumu ya kupanga na pia kutafuta njia za gharama ya chini karibu na vizuizi.
PRM hutumia sampuli nasibu ya pointi kwenye ramani zao ambapo kifaa cha roboti kinaweza kusogea kisha njia fupi zaidi kuhesabiwa.
Jinsi gani kazi?
PRM ina awamu ya ujenzi na hoja.
Katika awamu ya kwanza, ramani ya barabara inapigwa picha ambayo inakadiria mwendo unaowezekana katika mazingira. Usanidi wa nasibu basi huundwa na kuunganishwa kwa baadhi ya majirani.
Mipangilio ya kuanza na lengo imeunganishwa kwenye grafu katika awamu ya hoja. Njia hiyo hupatikana kwa a Njia fupi zaidi ya Dijkstra swali.
matumizi
PRM inatumika katika wapangaji wa ndani, ambapo algorithm hujumuisha njia ya mstari wa moja kwa moja kati ya pointi mbili, yaani za awali, na pointi za lengo.
Algorithm pia inaweza kutumika kuboresha upangaji wa njia na programu za kugundua mgongano.
4. Algorithm ya Zero Moment Point (ZMP).
Zero Moment Point (mbinu ya ZMP) ni algoriti inayotumiwa na roboti kuweka hali ya jumla kinyume na nguvu ya athari ya sakafu.
Kanuni hii inatumia dhana ya kukokotoa ZMP na kuitumia kwa njia ya kusawazisha roboti zenye miguu miwili. Kutumia algoriti hii kwenye uso wa sakafu laini inaonekana inaruhusu roboti kutembea kana kwamba hakuna wakati.
Kampuni za utengenezaji kama vile ASIMO (Honda) hutumia mbinu hii.
Jinsi gani kazi?
Mwendo wa roboti inayotembea hupangwa kwa kutumia mlinganyo wa kasi ya angular. Inahakikisha kuwa mwendo wa pamoja unaozalishwa huhakikisha uthabiti wa mkao wa roboti.
Uthabiti huu unakadiriwa na umbali wa hatua ya sifuri (iliyohesabiwa na algoriti) ndani ya mipaka ya eneo la uthabiti lililofafanuliwa awali.
matumizi
Pointi sifuri zinaweza kutumika kama kipimo kutathmini uthabiti dhidi ya kudondosha juu ya roboti kama vile iRobot PackBot wakati wa kuabiri njia panda na vizuizi.
5. Algorithm ya Udhibiti wa Uwiano wa Uwiano (PID).
Udhibiti Muhimu wa Tofauti wa Uwiano au PID, huunda kitanzi cha maoni cha kihisi ili kurekebisha mipangilio ya vipengee vya kiufundi kwa kukokotoa thamani ya hitilafu.
Algoriti hizi huchanganya coefficients zote tatu za msingi, yaani, uwiano, muhimu, na derivative ili kutoa mawimbi ya udhibiti.
Inafanya kazi kwa wakati halisi na inatumika masahihisho inapohitajika. Hii inaweza kuonekana katika magari binafsi kuendesha gari.
Jinsi gani kazi?
Kidhibiti cha PID hutumia masharti matatu ya udhibiti ya uwiano, ushawishi muhimu na derivative kwenye matokeo yake ili kutumia udhibiti sahihi na bora.
Kidhibiti hiki kinaendelea kukokotoa thamani ya hitilafu kama tofauti kati ya sehemu inayotakikana na kigezo cha mchakato uliopimwa.
Kisha inatumika kusahihisha ili kupunguza hitilafu kwa wakati kwa kurekebisha utofauti wa udhibiti.
matumizi
Kidhibiti hiki kinaweza kudhibiti mchakato wowote ambao una matokeo yanayoweza kupimika, thamani bora inayojulikana ya pato hilo, na ingizo la mchakato ambalo litaathiri matokeo yanayoweza kupimika.
Vidhibiti hutumiwa katika tasnia kudhibiti halijoto, shinikizo, nguvu, uzito, nafasi, kasi na kigezo kingine chochote ambacho kipimo kipo.
Hitimisho
Kwa hivyo, hizi zilikuwa baadhi ya kanuni za kawaida zinazotumiwa katika robotiki. Algoriti hizi zote ni changamano na mchanganyiko wa fizikia, aljebra ya mstari na takwimu zinazotumiwa kupanga vitendo na harakati.
Walakini, jinsi teknolojia inavyoendelea algorithms ya roboti itakua na kuwa ngumu zaidi. Roboti zitaweza kukamilisha kazi zaidi na kujifikiria zaidi.
Ikiwa ulifurahia makala hii, jiandikishe kwa HashDork's Weekly masasisho kupitia barua pepe, ambapo tunashiriki habari za hivi punde za AI, ML, DL, Programming & Future Tech.
Acha Reply