Amirkabir University of Technology
Download
1 / 49

روباتیکز روباتهای هوشمند خودکار - PowerPoint PPT Presentation


  • 214 Views
  • Updated On :

Amirkabir University of Technology Computer Engineering & Information Technology Department. روباتیکز روباتهای هوشمند خودکار. دکتر سعید شیری قیداری. کتاب درس. Introduction to robotics mechanics and control, second edition. By JOHN J. CRAIG , Addison Wesley, 1989.

Related searches for روباتیکز روباتهای هوشمند خودکار

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' روباتیکز روباتهای هوشمند خودکار' - Sophia


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Slide1 l.jpg

Amirkabir University of TechnologyComputer Engineering & Information Technology Department

روباتیکزروباتهای هوشمند خودکار

دکتر سعید شیری قیداری


Slide2 l.jpg
کتاب درس

  • Introduction to robotics mechanics and control, second edition. By JOHN J. CRAIG, Addison Wesley, 1989.

  • Introduction to Autonomous Mobile Robots, Sigwart and Nourbakhsh, The MIT Press,2004


Slide3 l.jpg

طرح کلی درس

  • هدف از این درس معرفی دانش اولیه در مورد روباتها و بخصوص روباتهای متحرک است.

  • در این درس مباحث زیر بررسی میشوند:

  • ابتدا به بررسی روباتهای صنعتی میپردازیم

  • بدنبال آن موضوعات مربوط به روباتهای متحرک خودکار بررسی شده و تحقیقات و کاربردهای آن مطرح میشوند. سه محور اصلی این بخش عبارتند از: سینماتیک، مکان یابی و طرح ریزی


Slide4 l.jpg
نحوه ارزیابی

امتحان پایان ترم: 35%

  • تکالیف: 30%

  • پروژه : 35%


Slide5 l.jpg
سرفصل:

  • در بخش روباتهای صنعتی مباحث زیر بررسی میشوند:

  • مقدمه ای بر روباتهای صنعتی و کاربرد آنها

    • سینماتیک مستقیم و سینماتیک غیر مستقیم

    • دینامیک

    • تولیدمسیر

    • کنترل

    • زبانهای برنامه نویسی روباتهای صنعتی


Slide6 l.jpg
سرفصل

  • در بخش روباتهای متحرک مباحث زیر بررسی میشوند:

    • مقدمه

    • جابجائی روباتهای متحرک: روباتهای چرخدار،روباتهای پادار

    • سینماتیک روباتهای متحرک: درجات آزادی،محدودیتها، سینماتیک مستقیم

    • ادراک: انواع سنسورها، نمایش عدم قطعیت، استخراج ویژگی

    • مکان یابی روباتهای متحرک: نویز سنسورها، نمایش نقشه، مکان یابی احتمالاتی، روشهای مختلف مکان یابی، ساخت خودکار نقشه

    • حرکت و طرح ریزی: روش های مختلف مسیر یابی، فرار از مانع، ساختارهای مختلف حرکت و...


Slide7 l.jpg
سایت درس

Web: http://ceit.aut.ac.ir/~shiry/lecture/amr/amr.html



Slide9 l.jpg
اهمیت روباتیک

امروزه روباتها در انجام بسیاری از کارها به کمک انسان آمده و در برخی کارها نیز جایگزین آدمی گشته اند از جمله: کار در کارخانه، اکتشافات فضائی، جراحی، بصورت دست آموز خانگی!


Slide10 l.jpg
روبات چیست؟

موسسه بین المللی استاندارد روبات را بصورت زیر تعریف کرده است:

روبات وسیله ای است که

  • بصورت خودکار کنترل شود،

  • قابل برنامه ریزی مجدد باشد،

  • چند منظوره بوده و

  • با داشتن چندین درجه آزادی قدرت جابجائی داشته باشد.

  • روبات میتواند متحرک و یا ثابت باشد.


Slide11 l.jpg

روباتیک چیست؟

علم مطالعه روباتها را روباتیک مینامند.

تعریف جامع تر این علم را میتوان بصورت زیر نیز بازگو نمود:

روباتیک عبارت است از ارتباط هوشمندانه بین ادراک و عمل


Slide12 l.jpg

روبات هوشمند

  • یک تعریف کلی از روبات هوشمند عبارت است از:

    یک ماشین قابل برنامه ریزی که بتواند عمل یک موجود هوشمند نظیر انسان را تقلید کند


Slide13 l.jpg

شرط لازم برای روبات بودن!

  • برای اینکه بتوانیم یک ماشین را روبات بنامیم این ماشین باید:

  • قادر به حس وادراک بوده و بتواند اطلاعات را از محیط اطراف خود جمع آوری نماید

  • قادر به انجام اعمال مختلفی باشد: بتواند جابجائی انجام داده و یک کار فیزیکی نظیر حرکت دادن اشیا را انجام دهد.

  • قابل برنامه ریزی مجدد باشد بعبارت دیگر بتواند کارهای مختلفی را انجام دهد.

  • بتواند بطور خودکار عمل نموده و/یا با آدمی ارتباط برقرار نماید.


Slide14 l.jpg
تاریخچه

  • لئوناردو داوینچی در سال 1500 طراحی هائی مانند روبات انجام داده بود.


Slide15 l.jpg
تاریخچه

  • درقرنهفدهمماشینهایخودکاریساختهشدندکهقادربهحرکتبودند.ایننمونهدرموزهایدرآلماننگهداریمیشود.


Slide16 l.jpg
تاریخچه

  • ایننمونهروباتکهدرقرننوزدهمساختهشدهاستدارایبرنامهایبراینواختنموسیقیاست.


Slide17 l.jpg

تاریخچه

  • در سال 1920 کلمه روبات در یک نمایشنامه استفاده شد که توسط Karel Capek نمایشنامه نویس چک در پاریس به روی صحنه رفت. در این نمایشنامه موجودات مصنوعی کوچکی از اربابان خود پیروی میکردند. در زبانهای روسی و چک به آنها Robotnicگفته میشود که از کلمهRobotaبه معنای سخت کوش گرفته شده است.


Slide18 l.jpg
تاریخچه

  • در سال 1950 اسحاق آسیموف ایده روباتهای خوب (androids) را در کتابهایش مطرح و باعث مشهور شدن کلمه روبات گردید.

  • روباتهای اولیه بصورت موجودات انسان نمای شیطان صفت تجسم میشدند.


Slide19 l.jpg
سه قانون روباتیک

اسحاقآسیموفقانونمشهورروباتیکخودرابهصورتزیرمطرحکردهاست:

روباتنبایدباعثصدمهرسیدنبهآدمیگردد.

روباتبایدازدستوراتصادرهتوسطانسانپیرویکندمگرمواردیکهموجبنقضقانوناولگردد.

روباتبایدازوجودخویشمحافظتنمایدمگردرمواردیکهمنجربهنقضقوانیناولودومگردد.


Slide20 l.jpg
روباتهای صنعتی اولیه

  • اولین بازوی روباتیک در سال 1945 تحقق یافت.

  • در سال 1961 اولین patent روبات در امریکا به نام George C. Devol ثبت شد. وی به همراه Joe Engelberger کارخانه Unimation را پایه گذاری کردند. در حقیقت ایندو نفر را میتوان پدران روباتهای صنعتی نام برد.

  • در سال 1978 اولین روبات همه منظوره توسط کارخانه فوق تولید گردید. PUMA (programmable universal machine for assembly)


Slide21 l.jpg
روباتانساننما

  • هوندادرسال 1996 روباتانساننمائیرامعرفیکردکهقادربهراهرفتن،حملاشیاوبالارفتنازپلههابود.

  • روباتهایانساننمابااینهدفساختهمیشوندکهباترکیبقابلیتهایفیزیکیوادراکیانسانروباتیساختهشودکههمانندانساندرمحیطهایعادیبهفعالیتوسرویسدهیمشغولشود.


Slide22 l.jpg
روباتهایسرگرمی

  • درسال 1999 سونیروبات Aibo اولینروباتیکهجهتسرگرمیساختهشدهبودرابهبازارعرضهکرد.

  • همه 5000 روباتساختهشدهدرعرضیکساعتبهفروشرفتند.


Slide23 l.jpg
روباتهایفضائی

  • درسال 2000 روباتفضائی SSRMS ساخته شدهتوسطکارخاده MD Robotics of Canada برایمونتاژایستگاهفضائیبینالمللیبکارگرفتهشد.


Slide24 l.jpg
روباتجاروبرقی

  • قادرهستندبااستفادهازسوناردیوارهاواشیاراتشخیصدهند.

  • باپیداکردندیوارهاابتدانواحیمجاوردیوارهاوبعدبطورتصادفیسایرنقاطراجارومیکنند.

  • ادعاشدهکهتا 97% اتاقتمیزمیشود.

  • قادرندمحلشارژخودراپیداکردهومجدداشارژشوند.

  • بانصبنوارهایمغناطیسیمانعفرارروباتازاطاقویاافتادنآنازپلههامیشوند.

  • نوعهوشمندآنهامیتواندازگیرافتادندرموانعبپرهیزد.

  • قیمتیبین 100 تا 500 دلاردارند.


Slide25 l.jpg
روباتهاینظامی

  • خنثیکردنبمب

  • شناسائیدشمن

  • بازرسیاماکن

  • دستگیریافراد

  • جاسوسی


Slide26 l.jpg
اجزایکسیستمروباتیک

  • ساختارمکانیکیشامل:

    • اتصالاتبازووبدنه،چرخها

  • محرکهائیکهباعثحرکتروبوتمیشوندنظیر

    • موتورها

  • سنسورهایمختلفبرایادراکمحیطپیرامونروباتهانظیر:

    • سنسورهایفاصله،دوربین،لیزروغیره

  • یککنترلرکامپیوتریکهسیگنالهایسنسورهاراخواندهوباپردازشاطلاعاتبتواندفرامینلازمهرابرایمحرکهاایجادنماید.


Slide27 l.jpg
مقایسهانسانوروبات


Slide28 l.jpg
انواعروبات

  • معمولاروباتهابهدودستهتقسیمبندیمیشوند:

-2روباتهایصنعتی ) یابازویروباتیک(

-1 روباتهایمتحرک


Slide29 l.jpg
روباتصنعتی

  • روباتهایصنعتیمعمولاازیکسریاتصالاتکهتوسطمحورهایچرخشیویالغزندهبههموصلشدهاندساختهمیشوند.

  • اینروباتهادارایدرجههایآزادیمختلفیبودهوبرایمقاصدینظیرگرفتناشیا،جابجائیاجسام،جوشکاری،رنگکاری،مونتاژوغیرهبکارمیروند.


Slide30 l.jpg
روباتصنعتی

  • روباتهای صنعتی اولیه نظیر پوما با این ایده بوجود آمدند که جایگزین انسان در کارگاههای صنعتی بخصوص خطوط تولید اتومبیل شوند.

  • اما بتدریج ایده استفاده از روباتها در جاهائی که انشان قادر به کار کردن در آن نیست نظیر محل های خطرناک، اعماق دریاها، صنایع هسته ای و غیره قوت گرفت.


Slide31 l.jpg
مزایایاستفادهازروباتبرایصنایع

استفادهازروباتهادرصنایعمنافعزیادیبههمراهداشتهاستازجمله:

  • افزایشتولید

  • انعطافپذیریدرتولید

  • قابلیتاطمینانزیاد

  • دقتدرتولید

  • بالابردنکیفیتمحصولات

  • ایمنیمحیطکاربواسطهجایگزینیانساندرمحیطهایخطرناک

  • ....


Slide32 l.jpg
مشکلات استفادهازروباتبرایصنایع

  • رباتها نیز مثل هر ماشین دیگری خراب میشوند ونیاز به نگهداری دارند.

  • استفاده از ربات در کارخانه کار ساده ای نیست. ممکن است نیاز به تغییر خط تولید و فرایندهای آن باشد.

  • ممکن است نیاز به انجام تغییردر محصولات باشد بنحوی که روبات قادر به گرفتن آن باشد.

  • اگرچه استفاده از رباتها کارخانجات را از کارگران بی تخصص بی نیاز میکند ولی آنها را اسیر مهندسین و برنامه نویسان متخصص در زمینه روباتیک میکند که معمولا تعداد آنها هم خیلی زیاد نیست.


Slide33 l.jpg
اجزایکروباتصنعتی

  • Base

  • Shoulder

  • Elbow

  • Wrist

  • Tool-plate

  • End-effecter (not shown)


Slide34 l.jpg
مواردمصرفعمدهروباتهایصنعتی

  • 70% درجوشکاریورنگکاری

  • 20% برایبلندکردنوجابجائیاشیا

  • 10% برایبقیهمصارف


Slide35 l.jpg

روباتهایصنعتیمشغولبکار

ژاپنپیشتازاست. چرا؟


Slide36 l.jpg
طرحهایمتداولروباتهایصنعتی

SCARA

Cylindrical

Articulated

Cartesian

Spherical


Slide37 l.jpg
کاربردروباتهایصنعتی


Slide38 l.jpg
روباتصنعتیهوشمند


Slide39 l.jpg

Hybrids (since 90’s)

  • درسطوحبالاازمدلاستفادهمیشود

  • درسطوحپائینواکنشیعملمیکند

سیرتحولدرکنترلروبات

Classical Robotics (mid-70’s)

  • مدلدقیق

  • نیازیبهحسکردننبود

Reactive Paradigm (mid-80’s)

  • بدونمدل

  • بشدتوابستهبهحسدقیقمحیطبود

Probabilistic Robotics (since mid-90’s)

  • ترکیبمدلوحسکردن

  • مدلغیردقیق،حسکردنغیردقیق


Slide40 l.jpg
سنسورهایروباتهایهوشمند

  • Vision

    • برایدریافتمحیطپیرامون

  • Voice

    • برایصحبتباآدمی

  • Tactil

    • برایحسوحوداشیادرسرراهمسیر

  • Force

    • برایتشخیصنیرودرکاربردهائینظیرمونتاژ

  • Limit Switches

  • Encoder (measures angle)

  • Potentiometer (measures angle or length)

  • LVDT (linear variable displacement transducer, measures length)

  • Strain gauge (measures deflection)

  • Ultrasonic sensor (measures distance)

  • Infrared sensor (measures distance)

  • Light sensor (detects presence)


Slide41 l.jpg
روباتهایمتحرکخودکار

  • دارایچرخ،پا،شنیویامکانیزمهایدیگریبرایحرکتدرمحیطهستند

  • درمحیطهائیحرکتمیکنندکهغالباناشناختههستندازاینرونمیتوانآنهارابرایانجامکارهایازپیشدانستهبرنامهریزینمود

  • اینروباتهابایدبهسنسورهایدقیقیمجهزباشندتابتوانندمحیطراشناسائیوازبرخوردبااشیاجلوگیرینمایند


Slide42 l.jpg
روباتهایمتحرک

ویژگیهایاصلی

  • قابلیتجابجائی : درمحیطمیتوانندحرکتکنند.

  • حدمعینیازخودکاربودن

  • قابلیتدرکمحیطتوسطسنسورها


Slide43 l.jpg
سهسئوالاصلیدرموردروباتهایمتحرک

  • منکجاهستم

    Robot localization

  • بهکجامیروم

    Goal determination

  • چگونهبایدبهآنجابروم

    Motion planning


Slide44 l.jpg
پاسخگوئیبهسوالات

برایپاسخگوئیبهاینسوالاتروباتمتحرکباید:

  • مدلیازمحیطاطرافخودراداشتهباشد ) ممکناستاینمدلتوسطروباتساختهشودیابهآندادهشود(

  • بادریافتاطلاعاتازمحیطبتواندآنهاراتجزیهوتحلیلنمودهوموقعیتخودشرادرمحیطمشخصنماید.

  • حرکتبعدیخودراطراحیواجرانماید.


Slide45 l.jpg

معمارییکسیستمروباتیک

Environmental

sensors

Motion

planner

Mechanical

Structure

Controller

Configuration

sensor

  • Mechanical Structure

    • Kinematics model

    • Dynamics model

  • Actuators: Electrical, Hydraulic, Pneumatic, Artificial Muscle

  • Computation and controllers

  • Sensors

  • Communications

  • User interface

  • Power conversion unit


Slide46 l.jpg

انواعروباتهایمتحرک


Slide47 l.jpg
آینده تحقیق در روباتیک

  • بعضی ها معتقدند برای روباتهای صنعتی زمینه تحقیقاتی چندانی باقی نمانده است. با این وجود زمینه هائی همچون کنترل مختلط موقعیت و نیرو و بازوهائی با افزونگی همچنان جرو زمینه های تحقیقاتی هستند.

  • زمینه های جدیدتر

    • الگوریتم های هوش مصنوعی در روباتیک

    • بینائی ماشین

    • ترکیب اطلاعات سنسور ها (Sensor Fusion)

    • روباتیک پیشرفته با کاربردهائی نظیر جراجی، میکرو روباتها، روباتهای خانگی،

    • روباتهائی با تقلید از موجودات زنده


Slide48 l.jpg
روبوکاپ چيست؟

RoboCup(Robot World Cup)

  • مجموعه‌اي از مسابقات و کنفرانس‌ها، محيطي پژوهشي و آموزشي

  • هدف اوليه:

    • ايجاد تيمي از روبات‌هاي فوتباليستکهدرسال 2050 بتوانندتیمانسانهاراشکستبدهند

  • فعاليت‌هاي فعلي:

    • کنفرانس‌هاي تخصصي

    • کنفرانس و مسابقات جهاني روبوکاپ

    • برنامه‌هاي تحصيلي

    • توسعه زيرساخت‌ها

    • مجموعه مسابقات روبوکاپ


Slide49 l.jpg
آشنايي با ليگ هاي مختلف روبوکاپ

  • ليگ هاي رباتهاي واقعي

    • ليگ ربات هاي اندازه کوچک

    • ليگ ربات هاي اندازه متوسط

    • ليگ ربات هاي سوني

    • ليگ ربات هاي انسان نما

    • ليگ ربات هاي امداد

    • ليگ نوجوانان

  • ليگ هاي شبيه سازي

    • شبیهسازیفوتبال

    • شبیهسازیامداد