ویژگی های این پایان نامه:

- با فرمت word و همچنین قابل ویرایش است.

-اماده پرینت می باشد

پایان نامه روباتیک

پيشگفتار:

هدف اين مقاله بررسي علم رباتيك و آشنايي با دانش و فناوري وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنترل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد چون بعضي ها بدين باورند كه ربات ها حتماً ماشين هاي سيار انسان نما هستند كه تقريباً قابليت انجام هر كاري را دارند.

انتظار مي رود مطالب اين مقاله براي خواننده اي كه آشنايي مقدماتي با ربوتيك و يا اصلاً آشنايي ندارد به سادگي قابل فهم باشد.

به منظور آشنايي خوانده به ربوكاپ نيز مطالبي در اين مورد در پايان بيان نموده ايم.

چكيده:

رباتيك دانش وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنتزل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد. در اينجا ما شما را با انواع ربات ها از قبيل ساده و پيچيده و ربات هايي كه داراي حس‌گر هستند آشنا مي كنيم و خواهيم گفت كه ربات ها توسط ريزپردازشگرها و ريزكنترل گرها كنترل مي شوند. همچنين ويژگي هاي يك روبات را مطالعه مي كنيم.

حركت در ربات ها مسئله قابل توجهي است و ربات ها را مي توان مكرراً برنامه ريزي كرد و چند كاره مي باشند و كارآمد و مناسب براي محيط اند. در آخر شما را با تاريخچه Robocupآشنا خواهيم نمود.

مقدمه:

روباتيك:

روباتيك (يا روبوتيك) دانش و فناوري وابسته به ابزارهاي مكانيكي كنترل شونده به وسيله رايانه مي‌باشد. براي نمونه ماشين هاي خودكار روباتيك عموماً در خطوط مونتاژ خودروها مشاهده مي گردند.

بر خلاف تصور افسانه اي عمومي از رباتها به عنوان ماشينهاي سيار انسان نما كه تقريباً قابليت انجام هر كاري را دارند، بيشتر دستگاههاي روباتيك در مكانهاي ثابتي در كارخانه ها بسته شده اند و در فرايند ساخت با كمك كامپيوتر، اعمال قابليت انعطاف، ولي محدودي را انجام مي دهند چنين دستگاهي حداقل شامل يك كامپيوتر براي نظارت بر اعمال و عملكردها و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، مي‌باشد. علاوه بر اين، ممكن است حسگرها و تجهيزات جانبي يا ابزاري را كه فرمان داشته باشد بعضي از رباتها، ماشينهاي مكانيكي نسبتاً ساده اي هستند كه كارهاي اختصاصي مانند جوشكاري يا رنگ افشاني را انجام مي دهند، كه ساير سيستم هاي پيچيده تر كه به طور همزمان چند كار انجام مي دهند، از دستگاههاي حسي، براي جمع آوري اطلاعات مورد نياز براي كنترل كارشان نياز دارند.

حسگرهاي يك ربات ممكن است بازخورد حسي ارائه دهند، طوريكه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسيب زدن، در جاي مناسب قرار دهند. ربات ديگري ممكن است داراي نوعي ديد باشد، كه عيوب كالاهاي ساخته شده را تشخيص دهد. بعضي از رباتهاي مورد استفاده در ساخت مدارهاي الكترونيكي، پس از مكان يابي ديداري علامتهاي تثبيت مكان بر روي برد، مي توانند اجزا بسيار كوچكي را در جاي مناسب قرار دهند. ساده ترين شكل رباتهاي سيار، براي رساندن نامه در ساختمانهاي اداري يا جمع آوري و رساندن قطعات در ساخت، روباتها همانند كامپيوترها قابليت برنامه ريزي دارند. بسته به نوع برنامه اي كه شما به آنها مي‌دهيد. كارها و حركات مختلفي را انجام مي دهند.

رشته دانشگاهي نيز تحت عنوان روباتيك وجود دارد كه به مسايلي از قبيل   1-حسگرها 2-مدارات 3-بازخوردها 4-پردازش اطلاعات 5-بسط و توسعه روباتها مي پردازد. روباتها انواع مختلفي دارند از قبيل روباتهاي شمشيرباز، دنبال كننده خط، كشتي گير، فوتباليست و روباتهاي خيلي ريز تحت عنوان ريز روباتها، روباتهاي پرنده و غيره نيز وجود دارند. روباتها براي انجام كارهاي سخت و دشواري كه بعضي مواقع انسانها از انجام آنها عاجز يا انجام آنها براي انسان خطرناك هستند. مثل روباتهايي كه در نيروگاه هاي هسته اي وجود دارند استفاده مي شوند.كاري كه روباتها انجام مي دهند، توسط ريزپردازشگرها و ريزكنترل گرها كنترل مي‌شود. با تسلط در برنامه نويسي اين دو مي توانيد دقيقاً همان كاري را كه انتظار داريد روبات انجام دهد.

روباتهايي انسان نما نيز ساخته شده اند. آنها قادرند اعمالي شبيه انسان را انجام دهند. حتي بعضي از آنها همانند انسان داراي احساسات نيز هستند. بعضي از آنها شكلهاي خيلي ساده اي دارند. آنها داراي چرخ يا بازويي هستند كه توسط ريزپردازشگرها و ريزكنترل گرها كنترل مي شوند. در واقع ريزكنترل گر و ريز پردازنده به مانند مغز انسان در روبات كار مي‌كند. برخي از روباتها مانند انسانها و جانوران خون گرم در برخورد و رويارويي با حوادث مختلف به صورت هوشمند از خود واكنش نشان مي دهند. يك نمونه از اين روباتها روبات مامور است.برخي روباتها نيز يكسري كارها را به صورت تكراري با سرعت و دقت بالا انجام مي‌دهند مثل روبات هايي كه در كارخانه هاي خودروسازي استفاده مي شوند. اين گونه روبات كارهايي از قبيل جوش دادن بدنه ماشين، رنگ كردن ماشين را با دقتي بالاتر از انسان بدون خستگي و وقفه انجام مي دهند.

ويژگيهاي يك روبات

يك روبات داراي سه مشخصه زير است.

1)داراي حركت و پويايي است.

2)قابليت برنامه ريزي جهت انجام كارهاي مختلف را دارد.

3) بعد از اينكه برنامه ريزي شد قابليت انجام وظايفش را به صورت خودكار دارد.

ممكن است روزي فرا برسد كه روباتها جاي انسانها را در انجام كارها بگيرند. حتي بعضي از آنها ممكن است به صورت محافظ شخصي از جان انسانها در مقابل خطرات احتمالي حفاظت كنند.

اندام شناسي روبات هاي انسان نما

در سال 1950 دانشمندان تصميم گرفتند شكلي از رباتهاي دو پا را درست كنند كه از لحاظ فيزيكي شبيه انسان باشند. اين گونه روباتها متشكل از دو بازو و دو پا هستند. كه دستها و پاها به صورت متقارن و شبيه بدن انسان در سمت راست و چپ ربات قرار گرفته اند. براي انجام چنين كاري آنها مي بايست در ابتدا آناتومي بدن خود را مي‌شناختند. آنها معتقد بودند كه انسانها طي ميليونها سال تكامل يافته اند. تا اينكه امروزه قادرند انواع مختلفي از كارها را انجام دهند. اگر از مردم راجع به روباتهاي شبيه انسان سؤال كنيد، آنها در اولين وهله به ياد فيلم پليس آهني مي افتند.

حركت در ربات:

حشرات به دليل داشتن پاهاي بيشتر مي توانند تعادل خود را در حركت حفظ كنند. بهمين دليل رباتهاي شبيه حشرات بيشتر از روباتهايي شبيه سك و گربه ساخته شده‌اند.

ربات

ربات يا روبوت وسيله اي مكانيكي جهت انجام وظايف مختلف است. يك ماشين كه مي‌تواند براي عمل به دستورات مختلف برنامه ريزي گردد و يا يك سري اعمال ويژه انجام دهد. مخصوصاً آن دسته از كارها كه فراتر از حد توانايي هاي طبيعي بشر باشند. اين ماشينهاي مكانيكي براي بهتر به انجام رساندن اعمالي از قبيل احساس كردن درك نمودن و جابجايي اشيا يا اعمال تكراري شبيه جوشكاري توليد مي شوند.

روبات يك ماشين الكترومكانيكي هوشمند است با خصوصيات زير:

1-مي توان آن را مكرراً برنامه ريزي كرد.

2-چند كاره است.

3-كارآمد و مناسب براي محيط است.

ريشه واژه ربات

لغت ربات در اكثر زبان هاي دنيا با همين تلفظ داراي معناي واحدي مي‌باشد. اين لغت اولين باردرخلال سالهاي1920تا1930درنمايشنامه اي بانام (“RUR (Rossmuse Uiversal Robotنوشته «كارل كاپك» نويسنده چك اسلواكي به كار برده شد. در اين نمايشنامه بازيگران نقش موجوداتي مصنوعي و كوچك شبيه انسان را بازي مي كردند، كه به طور مطلق تحت فرمان صاحب خود قرار داشته و دستوراتش را مو به مو اجرا مي كردند. اين موجودات ربات ناميده مي شدند كه ريشه آن از لغت اسلاو به معناي «كارگر اجباري» است.

قوانين ربوتيك

در سال 1940، ssac Assimovسه قانون رباتيك را به شرح زير تبيين كرد:

1-يك ربات موجودي است كه نبايد به انسان آزار برساند و اجازه ندهد به چيزي ضرر برسد.

2-بايد از انسان اطاعت كند، مگر اين كه با قانون اول مغايرت داشته باشد.

3-بايد خودش را در برابر خطر و ضرر محافظت نمايد، مگر اين كه با قانون اول و دوم مغايرت داشته باشد.

دسته بندي ربات ها

ربات ها در سطوح مختف داراي دو خاصيت «تنوع در عملكرد» و «قابليت تطبيق خودكار با محيط (automated adaptin) مي باشند. بر اساس اين دو خاصيت دسته بندي ربات ها انجام مي گيرد.

دسته بندي اتحاديه ربات هاي ژاپني (Jira) به شرح زير است:

1-وسيله اي كه توسط دست كنترل مي شود.

2-ربات براي كارهاي متوالي بدون تغيير

3-ربات براي كارهاي متوالي متغير

4-ربات مقلد

5-ربات كنترل

6-ربات باهوش

كه در دسته بندي مؤسسه رباتيك آمريكا (RIA)، فقط ماشين هاي دسته 3 تا 6، ربات محسوب مي شوند.

ساختار عمومي يك ربات

يك ربات به طور معمول حداقل شامل 5 بخش متفاوت ولي مرتبط مي‌باشد:

1)(Articulated mechanical system):AMSسيستم مكانيكي مفصل شده:

اين سيستم متشكل از بازوها، كچ ها، اتصالات و عوامل نهايي مكانيكي بوده كه در يك مجموعه به هم پيوسته و مرتبط جمع شده اند.

2)Actuatorsتحريك كننده ها:

اين بخش توان لازم را تحت يك سري شرايط كنترل شده و دقيق، براي سيستم مكانيكي مفصل شده (AMS) فراهم مي‌كند. اين توان از انواع

1-الكتريكي 2-هيدروليكي  و يا 3-پنوماتيكي مي‌باشد.

3-Transmission systemابزارها و سيستم هاي انتقال:

اين مجموعه Actuatorsرا به AMSاتصال مي‌دهد. بدين طريق توان فراهم شده توسط تحريك كننده ها به بخض مكانيكي منتقل شده و به گونه اي مجزا امكان حركت را براي هر مفصل فراهم مي آورد. تسمه هاي دنده دار و چرخ دنده ها از اين نوعند.

Sensorsحسگرها:

سنسورها قطعاتي هستند متشكل از ابزارهاي لامسه اي الكتريكي يا نوري كه در كنار ساير عناصر الكترونيكي ايفاي نقش مي كنند. وظيفه اين المان ها كسب اطلاعاتي از موقعيت مفاصل ربات و شرايط محيطي مانند نور و گرما و هدف هاي موجود در محيط مي‌باشد.

CPUمغز ربات:

اين بخش به عنوان محلي براي دستور گرفتن و تصميم گيري ربات بر عهده اين بخش است كه اين وظيفه توسط برنامه هاي موجود در حافظه كامپيوتر به انجام مي رسد. بخش نرم افزار هم مربوط به اين قسمت است.

برنامه نويسي در ربات

برنامه نويسي در ربات به دو صورت Onlineو Offlineانجام مي شود.

برنامه نويسي Onlineكه امروزه به عنوان معمول ترين روش در به كارگيري ربات هاي صنعتي استفاده مي شود. اپراتور حركت هاي مورد نظر را به ربات آموزش مي دهد، به گونه اي كه ربات بعداً مي تواند بدون كمك و به طور خودكار همان كارها را تكرار كند. اين نوع از برنامه نويسي به دو صورت انجام مي شود:

1-آموزش دستي 2-آموزش از طديق هدايت.

در روش هدايت، با كمك يك جعبه كنترلي، ربات را به نقاط مورد نظر هدايت كرده و مختصات آن ها در حافظه كامپيوتري ربات ثبت مي شود و به اين ترتيب براي دفعات بسيار قابل تكرار است. در روش دستي، عامل نهايي را با دست در مسير دلخواه حركت داده و وضعيت پيوسته هر يك از محورها در حافظه ربات ثبت مي شود.

اما در مورد برنامه نويسي offlineكه به برنامه نويسي سطح بالا موسوم است، اين نكته اهميت دارد كه وقتي انجام كارهاي پيچيده مورد نظر است و يا سرعت واكنش ربات به وقايع خارجي اهميت دارد، بايد از زبان هاي «كنترل كننده» ربات ها استفاده كرد در اين زبان ها علاوه بر وجود دستورات معمولي از قبيل كنترل حلقه و يا عبارات شرطي، دستوراتي براي حركت و جا به جايي ربات ها هم در نظر گرفته شده است. اين نوع برنامه نويسي امكان ارتباط آسان تر با ربات را فراهم مي آورد.

تقسيم بندي تاريخي ربات ها

a-     ربات هاي برنامه ناپذير يا ربات هاي نسل صفر

b-     ربات هاي برنامه پذير يا ربات هاي نسل اول: اين نوع ربات ها داراي محرك هاي قابل كنترل اند كه توان تكرار يك برنامه را به اين ترتيب دارا هستند. از اين ربات‌ها در كاربردهاي صنعتي مانند خطوط مونتاژ ساده استفاده مي شود.

c-     ربات هاي آداپيتور يا ربات هاي نسل دوم: اين ربات ها به سيستم بينايي نيز مجهزند و عملاً با به كارگيري نرم افزارهاي خاص كه توانايي پردازش دادده هاي ميكروپروسسوري را دارند، نوعي هوش مصنوعي براي ربات فراهم مي سازند كه قابليت تصميم گيري براي آن ها امكان پذير مي شوند.

سنسورها در ربات

در اتوماسيون سخت (Hard Automation) كه در آن يك ماشين وظيفه مشخص را همان گونه كه در صنع مورد نياز است انجام مي دهد، نيازي به هوشمند بودن سيستم نيست. اما براي رسيدن به اتوماسيون هوشمند (Inteligent Automation) به دو جزء كليدي نيازمنديم:

هوش مصنوعي و سيستم سنسوري

به كمك اين دو مي توان به ربات هاي صنعتي با كاربردهايي در نقاشي، جوشكاري، حمل و نقل و مونتاژ رسيد كه قدرت انجام كارهاي پيچيده، تشخيص و تفكيك را دارا هستند.

سنسورها اغلب براي درك اطلاعات تماسي، تنشي، مجاورتي، بينايي و صوتي به كار مي روند. عملكرد سنسورهاي بدين گونه است كه با توجه به تغييرات كه نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژي ناچيزي را در پاسخ ايجاد مي كنند، كه با پردازش اين سيگنال هاي الكتريكي مي توان اطلاعات دريافتي را تفسير كرده و براي تصميم گيري‌هاي بعدي از آن ها استفاده نمود.

سنسورها را مي توان از ديدگاه هاي مختلف به دسته هاي متفاوتي تقسيم كه در ذيل مي آيد:

a-سنسور محيطي: اين سنسورها اطلاعات را از محيط خارج و وضعيت اشياي اطراف ربات، دريافت مي نمايند.

b-سنسور بازخورد: اين سنسور اطلاعات وضعيت ربات، از جمله موقعيت بازوها، سرعت حركت و شتاب آن ها و نيروي وارد بر درايورها را دريافت مي نمايند.

C-سنسور فعال: اين سنسورها هم گيرنده و هم فرستنده دارند و نحوه كار آن ها بدين ترتيب است كه سيگنالي توسط سنسور ارسال و سپس دريافت مي شود.

d-سنسور غيرفعال: اين سنسورها فقط گيرنده دارند و سيگنال ارسال شده از سوي منبعي خارجي را آشكار مي كنند، به همين دليل ارزان تر، ساده تر و داراي كارايي كمتر هستند.

• اینترنت پرسرعت
• تاثیر شخصیت پدر ومادر بر فرزندان
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس معادلات دیفرانسیل نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس روش های محاسبات عددی,محاسبات عددی نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس ریاضی عمومی 1 نيمسال اول 93-92
• دانلود رايگان نمونه سوالات پيام نور درس ریاضی 2,ریاضی عمومی 2,ریاضی کاربردی 1 نيمسال اول 93-92