Робототехника омехтаи беназири илм ва технология мебошад, ки мошинҳоеро истеҳсол мекунад, ки ба амали одамон тақлид мекунанд.
Дар аввали солҳои 2000-ум, 90% роботҳо дар корхонаҳои истеҳсоли мошинҳо буданд, ки одамонро барои вазифаҳои такрорӣ иваз мекарданд. Акнун роботҳо метавонанд хонаҳоро тоза кунанд ва ҳатто дар тарабхонаҳо хизмат кунанд.
Робот одатан аз се намуди ҷузъҳо иборат аст; ҷисми механикӣ; скелети электрикӣ ва ниҳоят мағзи бо код сохташуда.
Ин ҷузъҳо ба робот имкон медиҳанд, ки маълумот ҷамъоварӣ кунанд (аксар вақт аз сенсорҳо), тавассути мантиқи барномарезишуда барои мутобиқ кардани рафтор ва иҷрои вазифаҳо қарор қабул кунанд.
Роботҳо метавонанд се намуди барнома дошта бошанд; Идоракунии дурдаст (RC), Мағзи маслуӣ (AI) ё гибридӣ.
Барномаҳои RC дахолати инсонро талаб мекунанд, ки метавонад ба робот оғоз ва/ё сигнали қатъро барои иҷрои код диҳад. Барномаҳо аз намудҳои гуногуни алгоритмҳо иборатанд, ки ҳар кадоми онҳо вазифаҳои гуногун доранд.
Алгоритм чист?
Алгоритм як қатор сатрҳои кодест, ки робот метавонад барои иҷрои дастурҳои муайян истифода кунад. Он ғояҳои таҳиягарро ба забоне тарҷума мекунад, ки роботҳо фаҳманд.
Алгоритмҳоро метавон бо бисёр навъҳои нотаҳо ифода кард, аз ҷумла псевдокод, диаграммаҳо, забонҳои барномасозӣ, ё ҷадвалҳои назоратӣ.
Дар ин мақола мо баъзе намудҳои маъмули алгоритмҳои дар ин барномаҳо истифодашавандаро муҳокима хоҳем кард.
Намудҳои алгоритмҳое, ки дар робототехника истифода мешаванд
1. Ҳар вақт A* Алгоритм
Алгоритми А* як алгоритми ҷустуҷӯи роҳ аст, ки барои ёфтани роҳи оптималии байни ду нуқта, яъне бо арзиши камтарин истифода мешавад.
Ҳар вақт Алгоритм A* арзиши чандири вақт дорад ва метавонад роҳи кӯтоҳтаринро баргардонад, ҳатто агар он қатъ шавад, зеро он аввал ҳалли ғайримуқаррариро тавлид мекунад ва сипас онро оптимизатсия мекунад.
Ин имкон медиҳад, ки зудтар қарор қабул кунад, зеро робот метавонад ба ҷои аз сифр оғоз кардани ҳисобҳои қаблӣ бунёд кунад.
Чӣ тавр он кор мекунад?
Он ин корро тавассути ташкили "дарахт" анҷом медиҳад, ки аз гиреҳи оғоз то ба кор андохтани меъёрҳои қатъкунӣ паҳн мешавад, ки маънои онро дорад, ки роҳи арзонтар мавҷуд аст.
Шабакаи 2D бо монеаҳо сохта шудааст ва ячейкаи ибтидоӣ ва ячейкаҳои мақсаднок бо нуқта нишон дода шудаанд.
Алгоритм "арзиш"-и гиреҳро аз рӯи f муайян мекунад, ки ҷамъи параметрҳои g (харҷи ҳаракат аз гиреҳи ибтидоӣ ба гиреҳи мавриди назар) ва h (харҷи ҳаракат аз гиреҳи мавриди назар ба гиреҳи ҳадаф) мебошад.
Барномаҳо
Бисёр бозиҳо ва харитаҳои интернетӣ ин алгоритмро барои дарёфти роҳи кӯтоҳтарин самаранок истифода мебаранд. Он инчунин метавонад барои роботҳои мобилӣ истифода шавад.
Шумо инчунин метавонед мушкилоти мураккабро, ба монанди Нютон-Рафсон итератсия барои дарёфти решаи квадратии адад истифода мешавад.
Он инчунин дар масъалаҳои траектория барои пешгӯии ҳаракат ва бархӯрди ашё дар фазо истифода мешавад.
2. D* Алгоритм
D*, Focused D* ва D* Lite алгоритмҳои ҷустуҷӯии афзоянда барои ёфтани роҳи кӯтоҳтарин байни ду нуқта мебошанд.
Аммо, онҳо омехтаи алгоритмҳои А* ва кашфиёти нав мебошанд, ки ба онҳо имкон медиҳанд, ки ба харитаҳои худ барои монеаҳои номаълум маълумот илова кунанд.
Он гоҳ онҳо метавонанд дар асоси маълумоти нав масирро аз нав ҳисоб кунанд, ба монанди Rover Mars.
Чӣ тавр он кор мекунад?
Тарзи кори D* Алгоритм ба алгоритми А* шабеҳ аст, алгоритм аввал f, hро муайян мекунад ва рӯйхати кушода ва пӯшида месозад.
Баъд аз ин, алгоритми D* бо истифода аз арзиши g гиреҳи ҳамсоя арзиши g гиреҳро муайян мекунад.
Ҳар як гиреҳи ҳамсоя дар бораи арзиши g ҷорӣ тахмин мекунад ва кӯтоҳтарин арзиши g ҳамчун арзиши нави g мутобиқ карда мешавад.
Барномаҳо
Д* ва вариантхои он барои роботи сайёр ва мошини мустақил паймоиш
Чунин системаҳои навигатсионӣ як системаи прототипи дар Mars Opportunity ва Spirit озмудашуда ва системаи навигатсионӣ, ки ғолиби озмунро дар бар мегиранд. DARPA даъвати шаҳрӣ.
3. Алгоритм PRM
PRM ё харитаи эҳтимолии роҳ, графики шабакавии роҳҳои имконпазир дар асоси ҷойҳои холӣ ва ишғолшуда дар харитаи додашуда мебошад.
Онҳо дар системаҳои мураккаби банақшагирӣ ва инчунин барои дарёфти роҳҳои арзон дар атрофи монеаҳо истифода мешаванд.
PRMҳо намунаи тасодуфии нуқтаҳоро дар харитаи худ истифода мебаранд, ки дар он дастгоҳи робот метавонад ҳаракат кунад ва сипас роҳи кӯтоҳтарин ҳисоб карда мешавад.
Чӣ тавр он кор мекунад?
PRM аз марҳилаи сохтмон ва дархост иборат аст.
Дар марҳилаи аввал, харитаи роҳ графикӣ карда мешавад, ки ҳаракатҳои имконпазирро дар муҳити атроф тахмин мекунад. Пас аз он конфигуратсияи тасодуфӣ сохта мешавад ва ба баъзе ҳамсояҳо пайваст карда мешавад.
Конфигуратсияҳои оғоз ва ҳадаф ба график дар марҳилаи дархост пайваст карда мешаванд. Пас аз он роҳ аз ҷониби а Роҳи кӯтоҳтарини Дийкстра пурсиш.
Барномаҳо
PRM дар банақшагирандагони маҳаллӣ истифода мешавад, ки дар он алгоритм роҳи рости байни ду нуқта, яъне нуқтаҳои ибтидоӣ ва ҳадафро ҳисоб мекунад.
Алгоритмро инчунин барои такмил додани банақшагирии роҳ ва барномаҳои ошкоркунии бархӯрд истифода бурдан мумкин аст.
4. Алгоритми нуқтаи лаҳзаи сифр (ZMP).
Нуқтаи лаҳзаи сифр (техникаи ZMP) як алгоритмест, ки роботҳо барои нигоҳ доштани инерцияи умумӣ ба муқобили қувваи реаксияи фарш истифода мебаранд.
Ин алгоритм мафҳуми ҳисобкунии ZMP-ро истифода мебарад ва онро дар роҳи мувозинати роботҳои дупоя истифода мебарад. Истифодаи ин алгоритм дар сатҳи ҳамвор, зоҳиран ба робот имкон медиҳад, ки гӯё лаҳзае набошад, роҳ равад.
Ширкатҳои истеҳсолӣ ба монанди ASIMO (Honda) ин техникаро истифода мебаранд.
Чӣ тавр он кор мекунад?
Ҳаракати роботи роҳ бо истифода аз муодилаи импулси кунҷӣ ба нақша гирифта шудааст. Он итминон медиҳад, ки ҳаракати муштараки тавлидшуда устувории динамикии постураи роботро кафолат медиҳад.
Ин устуворӣ бо масофаи нуқтаи сифрӣ (бо алгоритм ҳисоб карда шудааст) дар ҳудуди минтақаи устувории пешакӣ муайяншуда миқдорист.
Барномаҳо
Нуқтаҳои лаҳзаи сифрро метавон ҳамчун метрика барои арзёбии устуворӣ дар муқобили чаппа шудани роботҳо ба монанди iRobot PackBot ҳангоми паймоиш дар пандусҳо ва монеаҳо истифода бурд.
5. Алгоритми назорати дифференсиалии мутаносиби интегралӣ (PID).
Назорати дифференсиалии мутаносиби интегралӣ ё PID, як ҳалқаи бозгашти сенсорро барои танзими танзимот барои ҷузъҳои механикӣ тавассути ҳисоб кардани арзиши хато эҷод мекунад.
Ин алгоритмҳо ҳар се коэффисиенти асосиро, яъне таносуб, интегралӣ ва ҳосиларо муттаҳид мекунанд, то сигнали назоратӣ тавлид кунад.
Он дар вақти воқеӣ кор мекунад ва дар ҳолати зарурӣ ислоҳотро татбиқ мекунад. Инро дар автомобилҳои худӣ.
Чӣ тавр он кор мекунад?
Назоратчии PID барои татбиқи назорати дақиқ ва оптималӣ се шарти назорати мутаносибӣ, таъсири интегралӣ ва ҳосилшударо ба натиҷааш истифода мебарад.
Ин контроллер пайваста арзиши хаторо ҳамчун фарқияти байни нуқтаи таъиншудаи дилхоҳ ва тағирёбандаи раванди ченшаванда ҳисоб мекунад.
Он гоҳ ислоҳро барои кам кардани хатогӣ бо мурури замон тавассути танзими тағирёбандаи назорат татбиқ мекунад.
Барномаҳо
Ин контроллер метавонад ҳама гуна равандеро назорат кунад, ки дорои натиҷаи ченшаванда, арзиши идеалии маълум барои ин натиҷа ва вуруд ба равандест, ки ба натиҷаи ченшаванда таъсир мерасонад.
Контроллерҳо дар саноат барои танзими ҳарорат, фишор, қувва, вазн, мавқеъ, суръат ва дигар тағирёбандаҳое истифода мешаванд, ки барои онҳо андозагирӣ мавҷуд аст.
хулоса
Ҳамин тавр, инҳо баъзе аз маъмултарин алгоритмҳои дар робототехника истифодашуда буданд. Ҳамаи ин алгоритмҳо бо омехтаи физика, алгебраи хатӣ ва омор хеле мураккабанд, ки барои харитаи амалҳо ва ҳаракат истифода мешаванд.
Аммо, бо пешрафти технология алгоритмҳои робототехникӣ боз ҳам мураккабтар мешаванд. Роботҳо метавонанд вазифаҳои бештарро иҷро кунанд ва дар бораи худ бештар фикр кунанд.
Агар ин мақола ба шумо писанд омад, ба ҳафтаномаи HashDork обуна шавед навсозиҳо тавассути почтаи электронӣ, ки дар он мо хабарҳои охирини AI, ML, DL, Programming & Future Tech-ро мубодила мекунем.
Дин ва мазҳаб