Robototexnika - bu fan va texnologiyaning noyob aralashmasi bo'lib, u odamlarning harakatlarini taqlid qiluvchi mashinalarni ishlab chiqaradi.
2000-yillarning boshlarida robotlarning 90% avtomobil ishlab chiqarish zavodlarida takrorlanuvchi vazifalar uchun odamlarni almashtirgan. Endi robotlar uylarni changyutkichdan tozalashi va hatto restoranlarda xizmat ko‘rsatishi mumkin.
Robot odatda uch turdagi komponentlardan iborat; mexanik tana; elektr skeleti va nihoyat kod bilan yaratilgan miya.
Ushbu komponentlar robotga ma'lumotlarni (ko'pincha sensorlardan) to'plash, xatti-harakatlarni moslashtirish va vazifalarni bajarish uchun dasturlashtirilgan mantiq orqali qaror qabul qilish imkonini beradi.
Robotlar uchta turdagi dasturlarga ega bo'lishi mumkin; Masofadan boshqarish pulti (RC), Sun'iy intellekt (AI) yoki gibrid.
RC dasturlari robotga kodni bajarish uchun boshlash va/yoki to'xtatish signalini berishi mumkin bo'lgan insonning aralashuvini talab qiladi. Dasturlar har xil turdagi algoritmlardan iborat bo'lib, ularning har biri har xil funktsiyaga ega.
Algoritm nima?
Algoritm - bu robot ma'lum ko'rsatmalarni bajarish uchun foydalanishi mumkin bo'lgan bir qator kod satrlari. U ishlab chiquvchining g'oyalarini robotlar tushunadigan tilga tarjima qiladi.
Algoritmlar turli xil belgilarda ifodalanishi mumkin, jumladan psevdokod, oqim diagrammasi, dasturlash tillari, yoki nazorat jadvallari.
Ushbu maqolada biz ushbu dasturlarda ishlatiladigan algoritmlarning ba'zi umumiy turlarini ko'rib chiqamiz.
Robot texnikasida qo'llaniladigan algoritm turlari
1. Istalgan vaqtda A* Algoritmi
A* algoritmi yo'lni qidirish algoritmi bo'lib, u ikki nuqta orasidagi eng maqbul yo'lni, ya'ni eng kichik xarajat bilan topish uchun ishlatiladi.
Istalgan vaqtda A* Algoritmi moslashuvchan vaqt xarajatiga ega va u uzilib qolgan taqdirda ham eng qisqa yo'lni qaytarishi mumkin, chunki u avval optimal bo'lmagan yechimni yaratadi va keyin uni optimallashtiradi.
Bu tezroq qaror qabul qilish imkonini beradi, chunki robot noldan boshlash o'rniga oldingi hisob-kitoblarga asoslanadi.
Bu qanday ishlaydi?
U buni boshlang'ich tugundan tugatish mezonlari ishga tushirilgunga qadar cho'zilgan "daraxt" ni shakllantirish orqali amalga oshiradi, bu esa arzonroq yo'l mavjudligini anglatadi.
2D Grid to'siqlardan iborat bo'lib, boshlang'ich hujayra va maqsadli hujayralar pin bilan ko'rsatilgan.
Algoritm tugunning "qiymatini" f orqali belgilaydi, bu g (boshlang'ich tugundan ko'rib chiqilayotgan tugunga o'tish narxi) va h (ko'rilayotgan tugundan maqsadli tugunga o'tish narxi) parametrlarining yig'indisi hisoblanadi.
ilovalar
Ko'pgina o'yinlar va veb-ga asoslangan xaritalar eng qisqa yo'lni samarali topish uchun ushbu algoritmdan foydalanadi. U mobil robotlar uchun ham ishlatilishi mumkin.
kabi murakkab muammolarni ham hal qilishingiz mumkin Nyuton-Rafson sonning kvadrat ildizini topish uchun qo'llaniladigan iteratsiya.
Shuningdek, u ob'ektning kosmosdagi harakati va to'qnashuvini bashorat qilish uchun traektoriya masalalarida qo'llaniladi.
2. D* Algoritm
D*, Focused D* va D* Lite ikki nuqta orasidagi eng qisqa yoʻlni topish uchun qoʻshimcha qidiruv algoritmlaridir.
Biroq, ular A* algoritmlari va noma'lum to'siqlar uchun xaritalariga ma'lumot qo'shish imkonini beruvchi yangi kashfiyotlar aralashmasidir.
Keyin ular xuddi Mars Rover kabi yangi ma'lumotlar asosida marshrutni qayta hisoblashlari mumkin.
Bu qanday ishlaydi?
D* Algoritmining ishlashi A* algoritmiga o'xshaydi, algoritm avval f, h ni aniqlaydi va ochiq va yopiq ro'yxatni yaratadi.
Shundan so'ng D* algoritmi qo'shni tugunlarning g qiymatidan foydalanib joriy tugunning g qiymatini aniqlaydi.
Har bir qo'shni tugun joriyning g qiymati haqida taxmin qiladi va eng qisqa g qiymati yangi g qiymati sifatida moslashtiriladi.
ilovalar
D* va uning variantlari mobil robot uchun keng qo'llaniladi va avtonom avtomobil navigatsiya.
Bunday navigatsiya tizimlariga Opportunity va Spirit mars roverlarida sinovdan o'tgan prototip tizimi va g'olib chiqqan navigatsiya tizimi kiradi. DARPA Urban Challenge.
3. PRM algoritmi
PRM yoki probabilistik yo'l xaritasi - bu ma'lum xaritadagi bo'sh va band bo'lgan joylarga asoslangan mumkin bo'lgan yo'llarning tarmoq grafigi.
Ular murakkab rejalashtirish tizimlarida, shuningdek, to'siqlar atrofida arzon narxlardagi yo'llarni topish uchun ishlatiladi.
PRMlar o'z xaritalarida robot qurilma harakatlanishi mumkin bo'lgan nuqtalarning tasodifiy namunasidan foydalanadi va keyin eng qisqa yo'l hisoblanadi.
Bu qanday ishlaydi?
PRM qurilish va so'rov bosqichidan iborat.
Birinchi bosqichda atrof-muhitdagi mumkin bo'lgan harakatlarni taxminiy ko'rsatadigan yo'l xaritasi chiziladi. Keyin tasodifiy konfiguratsiya yaratiladi va ba'zi qo'shnilarga ulanadi.
Boshlanish va maqsad konfiguratsiyasi so'rov bosqichida grafik bilan bog'langan. Keyin yo'l a tomonidan olinadi Dijkstraning eng qisqa yo'li so'rov.
ilovalar
PRM mahalliy rejalashtiruvchilarda qo'llaniladi, bu erda algoritm ikki nuqta, ya'ni boshlang'ich va maqsad nuqtalari orasidagi to'g'ri chiziqli yo'lni hisoblaydi.
Algoritm shuningdek, yo'lni rejalashtirish va to'qnashuvlarni aniqlash ilovalarini yaxshilash uchun ham ishlatilishi mumkin.
4. Nol moment nuqtasi (ZMP) algoritmi
Zero Moment Point (ZMP texnikasi) - bu robotlar tomonidan polning reaktsiya kuchiga qarama-qarshi bo'lgan umumiy inertsiyani ushlab turish uchun ishlatiladigan algoritm.
Ushbu algoritm ZMP ni hisoblash kontseptsiyasidan foydalanadi va uni ikki oyoqli robotlarni muvozanatlash uchun qo'llaydi. Ushbu algoritmdan polning silliq yuzasida foydalanish robotga hech qanday lahza yo'qdek yurish imkonini beradi.
ASIMO (Honda) kabi ishlab chiqaruvchi kompaniyalar ushbu texnikadan foydalanadilar.
Bu qanday ishlaydi?
Yuradigan robotning harakati burchak momentum tenglamasi yordamida rejalashtirilgan. Bu hosil bo'lgan qo'shma harakat robotning dinamik postural barqarorligini kafolatlashiga ishonch hosil qiladi.
Ushbu barqarorlik oldindan belgilangan barqarorlik mintaqasi chegaralaridagi nol moment nuqtasining masofasi (algoritm bo'yicha hisoblangan) bilan aniqlanadi.
ilovalar
Nol moment nuqtalari rampalar va to'siqlar bo'ylab harakatlanayotganda iRobot PackBot kabi robotlarning ag'darilishiga qarshi barqarorlikni baholash uchun ko'rsatkich sifatida ishlatilishi mumkin.
5. Proportsional integral differentsial (PID) boshqaruv algoritmi
Proportsional integral differentsial nazorat yoki PID, xato qiymatini hisoblash orqali mexanik komponentlar uchun sozlamalarni o'zgartirish uchun sensorli qayta aloqa zanjirini yaratadi.
Ushbu algoritmlar uchta asosiy koeffitsientni, ya'ni proporsiya, integral va hosilalarni birlashtiradi, shunda u nazorat signalini hosil qiladi.
U real vaqtda ishlaydi va kerak bo'lganda tuzatishlarni qo'llaydi. Buni ko'rish mumkin O'z-o'zini boshqaradigan avtoulovlar.
Bu qanday ishlaydi?
PID tekshirgichi aniq va optimal boshqaruvni qo'llash uchun proportsionallik, integral va hosilaviy ta'sirning uchta nazorat shartlaridan foydalanadi.
Ushbu tekshirgich doimiy ravishda xato qiymatini kerakli belgilangan nuqta va o'lchangan jarayon o'zgaruvchisi o'rtasidagi farq sifatida hisoblab chiqadi.
Keyin boshqaruv o'zgaruvchisini sozlash orqali vaqt o'tishi bilan xatoni minimallashtirish uchun tuzatishni qo'llaydi.
ilovalar
Ushbu kontroller o'lchanadigan chiqishga, ushbu chiqish uchun ma'lum ideal qiymatga va o'lchanadigan chiqishga ta'sir qiladigan jarayonga kirishga ega bo'lgan har qanday jarayonni boshqarishi mumkin.
Nazoratchilar sanoatda harorat, bosim, kuch, og'irlik, joylashuv, tezlik va o'lchov mavjud bo'lgan boshqa o'zgaruvchilarni tartibga solish uchun ishlatiladi.
Xulosa
Shunday qilib, bular robototexnikada ishlatiladigan eng keng tarqalgan algoritmlar edi. Bu algoritmlarning barchasi juda murakkab bo'lib, harakatlar va harakatni aniqlash uchun fizika, chiziqli algebra va statistika aralashmasidan foydalaniladi.
Biroq, texnologiya rivojlanishi bilan robototexnika algoritmlari yanada murakkablashadi. Robotlar ko‘proq vazifalarni bajarib, o‘zlari uchun ko‘proq o‘ylashlari mumkin bo‘ladi.
Agar sizga ushbu maqola yoqqan bo'lsa, HashDork's Weekly nashriga obuna bo'ling elektron pochta orqali yangilanishlar, bu erda biz so'nggi AI, ML, DL, Dasturlash va Future Tech yangiliklarini baham ko'ramiz.
Leave a Reply