ربات خط یاب با کنترل فازی
چکیده
از جمله مباحثی که در رباتیک بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد، کنترل ربات مخصوصا ً به منظور تعقیب مسیرهای از پیش طراحی شده است. به لحاظ پیچیدگی ساختار و دینامیک غیر خطی، و بدلیل وجود اصطکاک استاتیکی و گشتاورهای اغتشاشی و تغییرات شدید پارامترهای مدل ربات و همچنین امکان انجام کار در شرایط مختلف و مسیرهای متفاوت، کنترل ربات امری بس پیچیده و دشوار است. از این رو روشهای کنترلی متفاوتی ارائه گردیده که هر کدام دارای مزایا و معایبی مخصوص به خود هستند. یکی از روشهای کنترلی که طی دو دهۀ اخیر توسعه شگرفی را در کنترل سیستمهای پیچیده و غیرخطی داشته، کنترل فازی است.
کنترل‌کننده‌های فازی دارای دو مزیت اساسی می باشند، یکی آنکه این کنترل‌کننده‌ها به مدل سیستم حساس نیستند و به چگونگی رابطه ورودی-خروجی سیستم تا حد زیادی غیر وابسته‌اند، و دیگر آنکه دارای ساختار بسیار ساده‌ای بوده و به سهولت قابل پیاده‌سازی اند. از آنجا که حرکات رباتهای هوشمند در پیست مسابقه وابستگی بسیار شدیدی به نوع برنامه و نیز شرایط پیست دارد، لذا با تدوین قوانین بسیار دقیق فازی می توان از انحراف آنها جلوگیری نمود، بطوری که گوئی توسط انسان هدایت می شوند.
از این رو تجربیات شخص از طریق منطق فازی جهت عملکردی نه منطقی تر بلکه شبه انسانی تر به ربات اعمال شده، که این همان چیزی است که بشر برای تکامل هوش مصنوعی در پی دارد. همانطور که در بالا آمد، در منطق فازی عملکردی دقیق با منطق صفر و یک (دیجیتال) مد نظر نیست! بلکه در پی آن هستیم که صرفنظر از شکل ظاهری ربات، نتیجه کار تا آنجا که ممکن است، همانطور باشد که انسان می خواهد و یا انجام می دهد.
کلمات کلیدی
ربات- هوشمند- خط یاب- مسابقه- فازی- مکاترونیک- الکترونیک- هوش مصنوعی- مکانیک- تغذیه- کریستال- سنسور- میکروکنترلر- مقایسه کنندۀ آنالوگ- درایور(راه انداز)- استپ موتور(موتورپله ای)- پروگرامر- کنترل- برنامه- چرخ
فهرست مندرجات
مقدمه..............................................6
1 قوانین مسابقه....................................9
1-1 مسابقات سال 2005.............................................9
2-1 تعریف............................................................10
3-1 مشخصه های طراحی.........................................10
4-1 میدان مسابقه.....................................................10
5-1 امتیازدهی........................................................11
2 منطق فازی....................................12
1-2 مجموعه های فازی............................................13
2-2 متغیرهای زبانی................................................14
3-2 استدلال و استنتاج تقریبی.....................................14
3 الکترونیک ربات.............................16
1-3 شماتیک مدار...................................................16
2-3 تغذیه ربات......................................................20
3-3 بینایی ربات.....................................................22
4-3 مغز ربات.......................................................25
5-3 واسط برنامه ریزی............................................35
3-6 حرکت ربات....................................................36
3-7 قطعات بکار رفته در مدار ربات هوشمند.................41
4 کنترل...........................................42
1-4 روشهای غیرکلاسیک کنترل................................43
2-4 کنترل کننده های فازی........................................44
3-4 کنترل کننده های عصبی.....................................51
4-4 کنترل کننده های فازی-عصبی.............................52
5-4 کنترل فازی استفاده شده در ربات هوشمند...............54
5 هوشمندی و کامپیوتر........................57
1-5 فلوچارت برنامه................................................58
2-5 برنامه ربات هوشمند به زبان C++.......................64
5-3 برنامه ریزی میکروکنترلر..................................72
6 مکانیک ربات.................................73
مقدمه
قرن بیست و یکم، سن کودکی علم انسان است که در پی عصر انقلاب صنعتی و سیستمهای بزرگ مکانیکی، عصر بخار و عصر جمع آوری، پردازش و توزیع اطلاعات که به ترتیب در قرون هجدهم، نوزدهم و بیستم شکوفا شدند، آمده است. قرن بیست و یکم، عصر تکنولوژی اطلاعات و سیستمهای هوشمند است. مادر تمام این علوم، قویترین نیروی خلقت یعنی قوۀ تخیل انسان می باشد. انسان برای دستیابی آسانتر به آرزوها و خواسته هایش و به عبارتی، خواسته یا ناخواسته به منظور پیشرفت و تکامل خویش، همواره در تخیلاتش، به دنبال استفاده از ماشینهایی جهت برآورده کردن نیازهای خود بوده است که نمونه های بارز آن را در بسیاری از نوشته ها و فیلمهای علمی و تخیلی می توان دید. در این بین نویسندگانی چون «هوگو گرنسبک» و «ایزاک آسیموف» بررسیهای زیادی را در زمینۀ ماشینهای اتوماتیک ، هوش مصنوعی و رباتها انجام داده اند. به ویژه آثار «هوگو گرنسبک» که در بسیاری از داستانهای خود مفاهیم الکترونیک را بکار برده است.
هرچند کلمۀ «ربات» اولین بار در سال 1921 توسط رمان نویسی اهل چکسلواکی بنام «کارل کاپک» در یکی از کتابهایش بکار رفت، ولی منشأ علم رباتیک را بایستی در زمان یونان باستان دانست، آن زمانی که اولین مجسمه های متحرک ساخته شدند.
«کارل کاپک» در کتا ب خود خدمتگزاران مکانیکی را به نمایش در آورد که قادر بودند کلیۀ کارهای یک انسان را انجام دهند. در واقع «ربات» معادل کلمۀ «کارگر» در زبان چک و به معنی «برده» می باشد. از آن زمان تا کنون ربات را به عنوان موجودی مکانیکی که توانایی انجام بعضی از کارها یا حداقل تقلید یکی از رفتارهای انسان را دارد، می شناسند.
نمونه هایی از رباتها را از ابتدا تا کنون به شرح زیر مرور می کنیم:
سال 270 پیش از میلاد، مهندسی یونانی بنام «کرسیباس» بوسیلۀ قطعات متحرک ، ارگ های بادی و ساعتهای آبی را ساخت. در قرن اول پیش از میلاد،«هرو دی الکسندریا» آزمایشاتی را با پرنده های مکانیکی طراحی و به مرحله اجرا در آورد. در سال 770 میلادی، ساعتسازی سوئیسی بنام «پیر جاکت دروز» سه آدمک مکانیکی ساخت که قادر به نواختن موسیقی با استفاده از ارگ، کشیدن اشکال ساده و نگارش بودند. یکی از معروف ترین فیزیکدانان بنام «نیکلا تسلا» نیز در این زمینه اثری مهم از خود به جای گذاشت، یک زیردریایی مجهز به کنترل رادیویی.
word: نوع فایل
سایز: 1.90 MB
تعداد صفحه:78