مقاله در مورد آموز ه هایی از رباتیک

توضیحات

 مقاله در مورد آموز ه هایی از رباتیک دارای 71 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد آموز ه هایی از رباتیک  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد آموز ه هایی از رباتیک،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد آموز ه هایی از رباتیک :

آموز ه هایی از رباتیک

ربات چیست؟
ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.

برای مثال در قسمت مونتاژ یک کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و ;می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.
و یا ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع

ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.

کلمه ربات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.
بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
رُبات یا روبوت وسیله‌ای مکانیکی جهت انجام وظایف مختلف است. یک ماشین که می‌تواند برای عمل به دستورات مختلف برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری اعمال ویژه انجام دهد. مخصوصا آن دسته از کارها که فراتر از حد توانایی‌های طبیعی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن اعمالی از قبیل احساس کردن درک نمودن و جابجایی اشیا یا اعمال تکراری شبیه جوشکاری تولید می‌شوند.
علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:

• الکترونیک ( شامل مغز ربات)

• مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)
• نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات)

اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند، مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و می سازند و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.

ربات‌ها چه کارهایی انجام می‌دهند؟
بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ربات‌ها از چه ساخته می‌شوند؟
ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:
• مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
• محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و ;
• سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
با این سه قسمت، یک ربات می‌تواند با اثرپذیری و اثرگذاری در محیط کاربردی‌تر شود.
ربات یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است با خصوصیات زیر:
* می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.
* چند کاره است.
* کارآمد و مناسب برای محیط است.
اجزای یك ربات با دیدی ریزتر :
** وسایل مکانیکی و الکتریکی شامل :
* شاسی، موتورها، منبع تغذیه،
* حسگرها (برای شناسایی محیط):
* دوربین ها، سنسورهای sonar، سنسورهای ultrasound، …
* عملکردها (برای انجام اعمال لازم)
* بازوی ربات، چرخها، پاها، …
* قسمت تصمیم گیری (برنامه ای برای تعیین اعمال لازم):
* حرکت در یک جهت خاص، دوری از موانع، برداشتن اجسام، …
* قسمت کنترل (برای راه اندازی و بررسی حرکات روبات):
* نیروها و گشتاورهای موتورها برای سرعت مورد نظر، جهت مورد نظر، کنترل مسیر، …
مزایای رباتها:

1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.
2- رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
3- رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.
4- دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد

میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
5- رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.

معایب رباتها:
1- رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.
2- رباتها هزینه بر هستند.

3- قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.

برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از ربات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.
مزایای رباتیک:
مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات می‌تواند کارهایی که ما انسان‌ها می‌خواهیم انجام دهیم را ارزان‌تر انجام‌ دهد. علاوه بر این ربات‌ها می‌توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هسته‌ای یا کاوش یک آتش‌فشان را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند کارها را دقیقتر از انسان‌ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت ‌بخشند. ربات‌ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.

انواع ربات ها
رباتهای امروزی که شامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی هستند در ابتدا به صورت بازوهای مکانیکی برای جابجایی قطعات و یا کارهای ساده و تکراری که موجب خستگی و عدم تمرکز کارگر و افت بازده میشد بوجود آمدند. اینگونه رباتها جابجاگر (manipulator) نام دارند.جابجاگرها معمولا در نقطه ثابت و در فضای کاملا کنترل شده در کارخانه نصب میشوند و به غیر از وظیفه ای که به خاطر آن طراحی شده اند قادر به انجام کار دیگری نیستند. این وظیفه میتواند در حد بسته بندی تولیدات, کنترل کیفیت و جدا کردن تولیدات بی کیفیت, و یا کارهای پیچیده تری همچون جوشکاری و رنگزنی با دقت بالا باشد.

نوع دیگر رباتها که امروزه مورد توجه بیشتری است رباتهای متحرک هستند که مانند رباتهای جابجا کننده در محیط ثابت و شرایط کنترل شده کار نمی کنند. بلکه همانند موجودات زنده در دنیای واقعی و با شرایط واقعی زندگی میکنند و سیر اتفاقاتی که ربات باید با انها روبرو شود از قبل مشخص نیست. در این نوع ربات هاست که تکنیک های هوش مصنوعی می بایست در کنترلر ربات(مغز ربات) به کار گرفته شود.
دسته‌بندی ربات‌ها

ربات‌ها در سطوح مختلف دارای دو خاصیت “تنوع در ع

2 ربات برای کارهای متوالی بدون تغییر
3 ربات برای کار‌های متوالی متغیر
4 ربات مقلد
5 ربات کنترل
6 ربات باهوش
که در دسته‌بندی موسسه رباتیک آمریکا(RIA)، فقط ماشین‌های دسته 3 تا 6، ربات محسوب می‌شوند.
رباتهای متحرک به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:
1- رباتهای چرخ داربا انواع چرخ عادی

و یا شنی تانک و با پیکربندی های مختلف یک, دو یا چند قسمتی
2-رباتهای پادار مثل سگ اسباب بازی

AIBO ساخت سونی که در شکل بالا نشان داده شد یا ربات ASIMO ساخت شرکت هوندا
3-رباتهای پرنده
4-رباتهای چند گانه(هایبرید) که ترکیبی از رباتهای بالا یا ترکیب با جابجاگرها هستند
روبات همکار

روباتای همکار روباتایی هستند که با کمک هم یک کارو انجام می دهند و کارهای انها بهم مربوط است و از هم مستقل نیست. در این مجموعه دو روبات چشم هست (چپ و راست)، و یک روبات دست (وسط). کارآنها این است که: چشکها محیط رو می بینند و اطلاعات مربوط رو به کامپیوتر می فرستند. کامپیوتر با image processing محیط را آنالیز می کند و اگر در آن جسم قرمزی ببیند، ان را پیدا می کند. یعنی اینکه این سیستم به اشیای با توجه به زاویه دید دوربینها مکان جسم رادر فضا پیدا می شود و اگه در محدوده روبات دست باشد، این روبات 3 درجه آزادی به حرکت درمی اید و جسم رو در فضا می گیرد ;;..
نانوبات‌ها
اگر چه در حال حاضر كارایی‌های انسان و روبات با هم قابل مقایسه نیستند، اما ری كورزویل در مورد آینده عقیده دیگری دارد. او كه نویسنده و متخصص رشته كامپیوتر است در یكی از نوشته‌های خود با صراحت اظهار امیدواری كرده است تا سال 2029 انسان با توجه به روند شناخت و ساخت هوش مصنوعی میتواند روباتی را بسازد كه در هوش و تصمیم گیری با انسان برابر باشد. كورزویل معتقد است در سالهای 2030 انسان خواهد توانست نانوبات Nanobots یا روباتهای بسیار كوچك را جهت افزایش شعور به مغز خود بفرستد. این نانو روباتها به اندازه سلولهای خون هسنتد و از طریق جریان خون در رگها به مغز انتقال خواهند یافت. كورزویل در مقابل كمیته علوم كنگره آمریكا اعتراف كرده است در حال حاضر انسان از چنین تكنولوژی برخوردار است و آن را بر روی تعدادی حیوان نیز آزمایش كرده است. او در ادامه شهادت خود در كنگره آمریكا اضافه كرده است دانشمندان توانسته‌اند با انتقال 7 ننو روبات به بدن موش آزمایشگاهی دیابت او را علاج كرده و انسولین را از منفذهای پوست خارج كنند.آخرین كتاب كورزویل “شگفتی در راه است، برتری انسان بر بیولوژی” نیز بر اساس پیش بینی‌های علمی او نوشته شده است. او در این كتاب مینویسد در 25 سال آینده ننوبات‌ها در خون جاری در رگها هر نوع بیماری را با نابود كردن عوامل بیماری زا از بین برده و پس از خارج كردن آثار باقیمانده مرض همزمان به مرمت اشتباهات موجود در دی ان ای و ساختار بیولوژیكی انسانی خواهد پرداخت. كورزویل در بخش اقتصادی ورود روبات به خانه‌ها اعتقاد دارد در فاصله سالهای 2020 تا 2030 هر كس با كمك روبات و ننوتكنولوژی و تولید كننده‌های مولكول، در خانه خود قادر خواهد بود هر نوع محصول غیر ارگانیك را تهیه كند.

كاربرد رباتها
ربات آدم نمای اعلام خطر:
(Humannoid Danger Alarm Robot)

این ربات یک آدم نمای ابتکاری است که به منظور اعلام

خطر در جاده ها و جایگاه های خطر برای وسایل یا افراد عبوری جهت کاهش هزینه های نیروی
انسانی و خطرات نهفته در این گونه مشاغل و فعالیت ها مورد استفاده قرار می گیرد.
دارای چشم الکترونیکی حساس به حرکت اجسام، خودروها و انسان با برد 15 متر و قابل استفاده تا مسافت 200 متر جلو تر از دستگاه ربات
دارای برد میکروکنترلی قابل برنامه ریزی برای انواع کاربرد ها
دارای تایمر زمانی قابل تنظیم که بعد از مشاهده جسم متحرک تا دو دقیقه بازوها را به حرکت وا میدارد

دارای یک بازوی متحرک با حرکت شبیه به دست انسان و دو درجه آزادی
قابل جدا کردن به دو بخش برای حمل و نقل آسان
قابل استفاده از برق و باطری
دارای فلاشر و چراغ خطر جهت کار در شب
درای آژیر صوتی جهت اعلام خطر
دارای قابلیت نصب سیستم حفاظتی
کاربرد ها
استفاده در جاده ه،اتوبانها، بزرگراه ها، به منظور اخطاربه خودروها در هنگام نزدیک شدن به محل های در دست تعمیر یا محل هایی که کارگران مشغول به کار هستند.استفاده در خیابانها و معابری که در دست تعمیر، تغییر یا انجام فعالیت های عمرانی است
استفاده در جاده ها به منظور اخطار به خودروها برای کاهش سرعت یا اتخاذ آمادگی بیشتر استفاده در جاده ها، پیچ ها و;به منظور کاهش جرایم رانندگی
استفاده در مراکزی همانند کارگاههای سد سازی، نصب پل و ساختن مجتمع های تولیدی
ضریب اطمینان مناسب
ایمنی فوق العاده
کاهش هزینه های پرسنلی
فرهنگ سازی
استفاده ازربات ها برای تقلید رفتار حیوانات:
ربات ها برای تقلید رفتارحیوانات و حشرات بكار گرفته می شوند. به گزارش بخش خبر شبكه فن آوری اطلاعات ایران، از موج،محققین موفق شده اند به كمك ربات بسیار ریزی سوسك ها را كنترل كنند این موضوع می تواند جهت ارتباط با انواع مختلفی از حیوانات در آینده مورد استفاده قرار گیرد . انجمن تكنولوژی اروپا(FET) طراح این برنامه است كه رباتی را مجهز به دو موتور،چرخ ،باتری های قابل شارژ،چندین پردازنده كامپیوتری ،یك دوربین سبك برای دریافت احساسات و بازوهائی مجهز به سنسورساخته است. وقتی این ربات در یك جای پر از پیچ و خم و پوشانده شده با دیوارها قرار می گیرد ،به راحتی حركت می كند، می چرخد و می ایستد و می تواند راه خود را بدون برخورد با دیوارها و موانع پیدا كندو وقتی در كنار سوسكی قرارمی گیرد به سرعت رفتارهای آن را تقلید می كند. این ربات حتی قادر است انواع مختلفی از راه ه

ای ارتباطی را اجرا كند و سوسك را طوری گول بزند كه آن را به عنوان حشره واقعی بپذیرد.
این گروه سوسك را به عنوان نمونه اولیه آزمایشات خود
بكار گرفتند چون رفتارهای آن نسبت به سایر گونه های حشرات مانند مورچه هابیشترقابل درك است.
این ربات نه تنها رفتار سوسك ها تقلید می كند بلكه  نیز به تبعیت از آن به سمت نور حركت می كنند و در آن مكان تجمع می كنند .این موضوع نشان می دهد كه انسان به زودی قادر خواهد بود رفتارهای حشراتی كه به صورت
گروهی زندگی می كنند راماهرانه تقلید كند

ربات تعقیب خط:

نوعی از ربات است كه وظیفه اصلی آن تعقیب كردن مسیری به رنگ مثلا سیاه در زمینه‌ای به رنگ متفاوت مشخصی مثلا سفید است. یكی از كاربرد‌های عمده این ربات، حمل‌و‌نقل وسایل و كالاهای مختلف در كارخانجات، بیمارستان‌ها، فروشگاه‌ها، كتابخانه‌ها و ; می‌باشد. ربات تعقیب خط تا حدی قادر به انجام وظیفه كتاب‌داری كتابخانه‌ها می‌باشد. به این صورت كه بعد از دادن كد كتاب، ربات با دنبال كردن مسیری كه كد آن را تعیین می‌كند، به محلی كه كتاب در آن قرار گرفته می رود و كتاب را برداشته و به نزد ما می‌آورد. مثال دیگر كاربرد این نوع ربات در بیمارستان‌های پیشرفته است، كف بیمارستان‌های پیشرفته خط كشی‌هایی به رنگ‌های مختلف به منظور هدایت ربات‌های پس‌فایندر به محل‌های مختلف
مثلا رنگ قرمز به اتاق جراحی یا آبی به اتاق زایمان ، وجود دارد. بیمارانی‌ كه توانایی حركت كردن و جابه‌جا شدن را ندارند و باید از ویلچر استفاده ‌كنند، این ویلچیر نقش ربات تعقیب‌خط را دارد، و بیمار را از روی مسیر مشخص به محل مطلوب می‌برد. و خلاصه كاربردهای فراوانی دارد و اگر روزی بشود در زندگی‌مان بكار بریم، خیلی كیف دارد. الگوریتم مسیر‌یابی: الگوریتم مسیر‌یابی باید طوری نوشته شود تا ربات بتواند هرگونه مسیری را، با هر اندازه پیچ و خم دنبال كند، به‌طوری كه خطای آن مینیمم باشد. تجربه نشان می‌دهد كه بهترین روش برای یافتن و دنبال كردن مسیر، استفاده از 4 سنسور است. البته با استفاده از حداقل 2 سنسور نیز می‌توان ربات مسیریاب ساخت، ولی قضیه دو دوتا 4 تاست! یعنی با كم كردن سنسور ضریب اطمینان ربات نیز كاهش می‌یابد. (اتفاقا اصلا این قضیه صادق نبود، احتمالا تعبیر هرچقدر پول بدی، متراژ بیشتری پیتزا‌ متری می‌خوری مناسب‌تر باشد!) وظیفه سنسورهای 1 و 2 تشخیص پیچ‌های مسیر و سنسور 3 مقدار چرخش ربات به جهات مختلف را تعیین می‌كند
ربات هایی که تماس را حس می کنند :

به تازگی نمونه ای جدید از یک حساسه ساخته شده که نصب آنها در ربات ها موجب می شود تا این مخلوقات دست بشر سطوح مختلف را در حین تماس حس کنند و بتوانند کارهای ظریفی را که انسانها با دستشان انجام می دهند انجام دهند.

به گزارش بخش خبر شبكه فن آوری اطلاعات ایران ، از خبرگزاری سلام، Vivek Maheshwari و پروفسور Ravi Saraf, از دانشگاه نبراسکا در لینکون پس از ماهها تحقیق شبانه روزی به این موفقیت دست یافته اند.
آنان می گویند این حساسه ها باعث می شود د

ست یک ربات در تماس با سطوح مختلف همان احساس دست انسان را داشته باشد. از ربات های مجهز به این حساسه ها می توان در جراحی های بسیار دقیق استفاده کرد.
حساسه های یاد شده در تماس با سطوح مختلف می درخشند. هنوز مشخص نیست این ربات ها چه زمانی به تولید انبوه می رسند
ربات آبی برای یافتن جعبه سیاه هواپیما
یک ربات آبی برای پیدا کردن جعبه سیاه هواپیمای بویینگ 737 فرانسه که چند روز پیش در نزدیکی شرم الشیخ مصر سقوط کرده و هر 148 مسافر آن کشته شده اند به خدمت گرفته شده است. این ربات که از راه دور قابل کنترل است و از شرکت فرنس تلکام برای این کار اجاره شده است, روز سه شنبه برای بازیابی یکی از جعبه ها که سیگنال قوی از خود ساتع میکرد و احتمالا درعمق 800 متری دریای احمر است به آب انداخته شده است. قبلا نیروی دریایی امریکا یک جعبه سیاه را از عمق 2200 متری خارج کرده اند.
ربات پذیرش
ربات پذیرش که البته هنوز تکمیل نشده رباتیه برای پذیرش مراجعین در یک شرکت یا یک نمایشگاه. فعلا به جای سر ربات یک مونیتور گذاشته شده و یک سر انیمیشنی با مراجعه کننده صحبت میکند.
این ربات میتواند ورود مراجعه کننده ها را تشخیص بدهد، به آنها خوش آمد بگوید و اگر کاربر می خواهد جایی را پیدا کند یا سوال دیگه ای دارد به آنها جواب بدهد. یک صفحه کلید هم گذاشتن که مراجعه کننده سوالش را تایپ کند. در آینده این ربات قرار است بسته های پستی را تحویل بگیرد و رسید بدهد به پستچی. به مراجعه
کننده نوشیدنی تعارف کند و یک ربات آبدارچ

ی
نوشیدنی برای آنها بیارورد و حتی با استفاده از
سرورهای پردازش کننده صحبت به تلفن ها هم
جواب بدهد. دانشگاه CMU هم اکنون در حال ساخت این ربات است.

مکاترونیک

تركیبی از علم مهندسی مكانیك و مهندسی كنترل سیستم می‌باشد. در حقیقت توسط این علم می‌توان سیستمهای مكانیكی را به صورت هوشمند درآورد. نهایت علم مكاترونیك را می‌توان در رباتها مشاهده كرد. سیستمهای ترمز ABS در اتومبیل، دستگاههای CNC و كلیه سیستمهای اتوماسیون را می‌توان از نمونه‌های بارز این علم دانست. مکاترونیک چنانکه از نامش بر می¬آید ترکیبی از سه علم مکانیک، الکترونیک و کامپیوتر است. این علم تازه و جوان کاربردهای بسیاری در صنعت پیدا کرده و از جمله زمینه های علمی جدید و گسترده در پیش روی بشر است. اهمیت آن از آن جهت است که این علم ابزار کنترل در کلیه زمینه های صنعتی و نظامی می¬باشد. چگونگی استفاده از سنسورها و کنترل اجزای مکانیکی توسط مدارهای الکترونیکی و کامپیوتر در این علم مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

مکاترونیک مسلما علم جدیدی نیست . مکاترونیک شامل چهار علم مهندسی , مکانیک , الکترونیک , کامپیوتر(نرم افزار) و کنترل است. البته گاهی , کنترل را بخشی بدیهی از سه قسمت دیگر فرض میکنند. با تعریفی که ارائه شد , میتوان به راحتی مقوله هایی همانند رباتیک , اتوماسیون صنعتی , الکترومکانیک و غیرهرا در حوزه مکاترونیک جای داد.
همانطور که ملاحظه میشود احاطه به این علم به معنای احاطه به چهار علم مهندسی است لذا با سالها تحقیق و مطالعه نیز به سختی میتوان ادعای احاطه به این علم را داشت.

مطالعه این علم عموما در دو راستا دنبال میشود:

الف: بدلیل اینکه در پروژه های بزرگ , متخصصان مکاترونیک عموما به عنوان واسطی میان چند تیم تخصصی که هریک در یکی از قسمت چهار مقوله مکاترونیک ک

ارشناس میباشند , عمل میکنند , گاهی در بررسی این علم جنبه
آشنایی فرد با چهار بخش مهندسی مکاترونیک , بدیهی فرض شده و از دید مدیریت پروژه های مکاترونیکی بحث دنبال می شود. به عنوان مثال با تقسیم بندی های شناختی , مانند طرح ماژولهای مکاترونیکی و بررسی نحوه ارتباط آنها با هم , سعی

در یافتن بهترین راه حل صرف میگردد.
ب: در این مقوله بیشتر به فراگیری قسمتهای مهم علوم طرح شده پرداخته میشود و با ارائه اطلاعات اصلی و پایه , دانشجو این امکان را مییابد تا با برخورد به موارد تخصصی تر , تحقیق و مطالعه را در آن مقوله ادامه دهد.
بدین ترتیب یک مهندس مکاترونیک باید با توجه به نیاز اجتماع و صنعت ,مطالعه و تحقیق را بی وقفه ادامه دهد. بعنوان مثال خیل تولیدات میکروالکترونیکی و پکیجهای میکروپروسسوری , سنسورهای گوناگون که روز به روزمتحول شده و انواع جدید تری از آنها , مانن

ی آکادمیک را محدود نموده است و فراگیری طرز کار و طراحی با آنها نیاز به تحقیق فردی و مستمر فرد دارد.
تعاریف بسیاری برای مكاترونیك ارائه شده است. ایده اصلی این علم، كاربرد تلفیقی مؤثر از مكانیك، الكترنیك و تكنولوژی كامپیوتر برای تولید محصولات یا سیستم های پیشرفته است. از این رو مكاترونیك زیرمجموعه علم سایبرنتیك به شمار می رود.

ساختار پروژه های روبوتیك و مكاترونیك
نقطه شروع ما دراین بحث این ایده است كه روبوتها و وسایل مكاترونیكی ماشین هایی هستند كه تركیبی از الكترونیك و مكانیك را استفاده می كنند و برای انجام وظایفی كه معمولاً توسط انسانها صورت می گیرند، به وجود آمده اند. با استفاده از این فرض اساسی می توانیم وظایف اصلی را به صورت بلوكهای مجزا در نظربگیریم . ساختار كلی این بلوكها در شكل1-1 نشان داده شده است.
شكل:

تعداد و نحوه انتخاب بلوكهای مورد استفاده در یك پروژه خاص به واسطه نتیجه نهایی كه مدنظر طراح بوده است، تعیین میگردد. به عنوان مثال یك بازوی ثابت یا یك بالابر اتوماتیك نیازی به چرخ یا پا ندارد. یك ساختار شبیه سرانسان با چشم های الكترونیكی كه برای “دیدن” و تشخیص اشیاء برنامه ریزی شده است، نیازی به داشتن بازو ندارد. بلوكهای مشتركی كه در تمامی پروژه ها به كار می روند. درادامه این قسمت توضیح داده شده است.
131 كنترل

این بخش درواقع “مغز” هر پروژه در یك سیستم روبوتیكی یا مكاترونیكی می باشند. تمامی قسمت های الكترونیكی یك روبوت یا هر پروژه دیگری، توسط مدارات الكترونیكی كنترل می شوند. انواع كنترلهای اصلی موجود برای روبوتها و پروژه های مكاترونیكی به شرح زیر می باشند.
a)كنترل موقعیت : بازوهای دارای چنگك یا دیگر ساختارهایی كه با گرفتن و جابجایی اشیاء سروكاردارند. باید دارای مدارات كنترل بسیار دقیق به منظور قرارگرفتن در موقعیت صحیح باشند. حركت یك سردارای چشم توسط یك بلوك كنترل تك محور كنترل می شود.

b)كنترل سینماتیك : هر پروژه ای كه دارای قسمت های متحرك باشد، به این نوع كنترل نیازمند است. سرعت هر كدام از قسمت های متحرك باید توسط این گونه مدارات به دقت تعیین و كنترل شوند. یكی از مهم ترین مدارات كنترلی در این گروه مداری است كه سرعت موتور محرك یك روبوت را كنترل می كند.
c)كنترل دینامیك : بسیاری از قسمت های یك روبوت یایك پروژه مكاتونیك نیرو هایی را ایجاد می كنند كه باید به هنگام عملكرد كنترل شوند. هنگامی كه دست روبوت یك شیء را برمی دارد، استفاده از مدارات كنترلی برای تعیین مقدار نیروی لازم برای نگهداشتن شی بدون شكستن آن ضروری است. یكی از موارد دشوار برای سازندگان پروژه ها، ساخت یك دست روبوتیك است كه بتواند یك تخم مرغ رااز سبد برداشته و آن را بدون شكستن در سبد دیگری قراردهد. چنین اهدافی كنترل دینامیك دقیقی نیاز دارند.
d)كنترل تطبیقی : هنگامی كه لازم است یكی از عملكردهای روبوت یا دستگاه مكاترونیكی در حین اجرای یك فرآیند به طور مداوم تغییر یابد. باید از كنترل تطبیقی استفاده شود. به عنوان مثال می توان به نیاز برای افزایش مداوم نیرو به هنگام فشردن یك فنر اشاره نمود. هر چه فنر فشرده تر شود، نیروی بیشتری مورد نیاز می باشد. مثال دیگری از كاربرد كنترل تطبیقی اعمال توان بیشتر به موتور به منظور ثابت نگه داشتن سرعت یك روبوت می باشد كه این حالت به هنگام

حركت روبوت از سطح افقی به یك سطح شیبدار به هنگام جابجایی یك شیء سنگین توسط روبوت رخ می دهد.
e)كنترل خارجی : زمانی كه از یك انسان به عنوان اپراتور برای صدور فرمان انجام تمامی وظایف روبوت استفاده می شود. مدارات كنترل خارجی مورد نیاز می باشند. در این حالت انسان به عنوان” مغز” عمل كرده و با استفاده از انواع سنسورها نظیر سنسورهای تصویری

به عنوان “حواس” عملكرد روبوت را كنترل می كند.
برای انتقال فرامین به یك روبوت یا دستگاه مكاترونیكی، شخص اپراتور می تواند از انواع مختلفی از “مدارات واسطه” استفاده نماید. گزینه های اصلی برای ارسال فرامین، مداراتی هسند كه از امواج رادیویی، مادون قرمز، سیم و حتی فرامین صوتی استفاده می كنند. امروزه پروژه های مدرن شامل مدارات تشخیص صوت می باشند كه قادر بعه

دریافت مستقیم دستورات از اپراتور هستند. از یك كامپیوتر نیز می توان به عنوان مدار واسطه برای ارتباط واحد كنترل به روبوت یا دستگاه مكاترونیكی استفاده نمود.
دراینجا، نكته مهم این است كه باید درجه هوشمندی روبوت توجه نماییم. مدارات كنترلی پیچیده می توانند این تصویر را در ناظر ایجاد نمایند كه یك روبوت “هوشمند” است. در حالی كه یك بلوك كنترلی كه توابع زیادی را به كار می گیرد. یك بلوك هوشمند به شمار نمی رود. در حالتی كه روبوت قادر باشد براساس اطلاعات سنسورهای خود یا براساس اطلاعاتی كه یك اپراتور از طریق بلوك خاص ورودی داده ها وارد می كند، تصمیم گیری نماید. می توان قابلیت هوشمندبودن را به روبوت اضافه نمود.
132 محرك ها
روبوتها و ماشین های مكاترونیك باید دارای امكاناتی برای سروكار داشتن با اشیاء یا انجام برخی كارها در دنیای خارج باشند. در ادامه این قسمت بسیاری از انواع محركهای كه در پروژه های كاربردی یافت می شوند، ذكر شده اند.
حركت: روبوتها قادرند با استفاده از پا، چرخ یا ریل از یك نقطه به نقطه دیگر جابجا شوند. پاهای روبوت را می توان با استفاده از موتورها، سولنوئیدها یا آلیاژهای حافظه دار(SMA) حركت داد.
دست افزارها: روبوتها و دستگاههای مكاترونیك دارای دست نمی باشند. آنها برای گرفتن اشیا از چنگك ها استفاده می كنند و این ابزارها توسط مدارات الكترونیكی كنترل می شوند.
حركت این ابزارها می تواند با استفاده از سولنوئیدها، موتورها با SMAها صورت گیرد. شكل 2-1 برخی از انواع این چنگك ها را نشان می دهد.

نحوه انجام كارها توسط دست را می توان با استفاده از تجهیزاتی كه منحصراً برای انجام یك وظیفه خاص طراحی شده اند، تغییر داد. نظیر این حالت در بسیاری از روبوتهای صنعتی دیده می شود. در بسیاری از روبوتهای صنعتی دیده می شود. در بسیاری از كاربردها، قطعات به هم پیوسته مكانیكی را می توان به گونه ای تنظیم نمود كه با اندازه و شكل هر شیء موردنظر سازگار شوند. مثالی از این حالت در شكل 3-1 نشان داده شده است.
سنسورها: روبوتها و دستگاههای مكاترونیك با استفاده از سنسورها، آنچه را كه در دنیای واقعی رخ می دهد، تشخیص می دهند. سنسورها دارای اهمیت فروان می باشند، چرا كه آنها اطلاعات مربوط به موقعیت یك روبوت یا بازوی
روبوت، اندازه و شكل یك شیء موردنظر، وجود موانع( در مورد روبوت

های متحرك) و بسیاری اطلاعات دیگر نظیر تشخیص یك شیء از روی اندازه و شكل آن، مانند آنچه در روبوتهای هوشمند یافت می شود، را ارسال می كنند.
با اتصال یك دوربین تلویزیونی به یك مدار هوشمند می توان این امكان رابرای یك بازوی اتوماتیك فراهم آورد تا قادر به انتخاب قطعات دارای اندازه و شكل خاص از میان تعداد زیادی از قطعات مختلف باشد.
سنسورهای اصلی كه در پروژه های روبوتیك و مكاترونیك به كار می روند، عبارتند از:
سنسورهای نور: مقاومت های متغیر با نور (LDR ها، به عنوان مثال سلول های CdS یا فوتورزیستورها)، فوتودیودها، فوتوسل ها و فوتوترانزیستورها)
سنسورهای فشار: اسفنج هادی، سنسورهای الكترومكانیكی، سنسورهای نیمه هادی
سنسورهای دما: NTC,PTC ، دیودها و ترانزیستورها
سنسورهای تصویری: سنسورهای CCD ، فوتودیودها یا ماتریس های فوتوترانزیستور.
سنسورهای موقعیت: پتانسیومترها، سنسورهای اولتراسونیك، رادار، سنسورهای مادون قرمز(IR)
سنسورهای تماسی: میكروسوئیچ ها، پاندون ها.
سنسورهای مجاورت: سنسورهای خازنی، سنسورهای القایی یا مادون قرمز.
منبع تغدیه: هر پروژه شامل مدارات الكترونیكی و قطعات متحرك نیازمند یك منبع تغذیه الكتریكی می باشد. اگر پروژه مورد نظر یك روبوت متحرك باشد. درحالت ایده آل منبع تغذیه در داخل خود روبوت جاسازی می شود. ازسلولهای باتری می توان برای این منظور استفاده نمود. اندازه و نوع باتری ها به توان موردنیاز روبوت، مدت زمان كاركرد روبوت بدون شارژ مجدد و وظایفی كه روبوت باید انجام دهد، بستگی دارد.

دو نوع از هوش مصنوعی برای كاربرد در پروژه های روبوتیك و مكاترونیك مناسب می باشند:
هوش نرم افزاری: هوش نرم افزاری به واسطه یك كامپیوتر، میكروپروسسور یا میكروكنترلر كه یك نرم افزار هوشمند را اجرا می نماید، تامین می شود. اتصالات سخت افزاری، داده هایی را كه پردازنده برای تصمیم گیری و ارتباط با بلوك كنترلی نیاز دارد، فراهم میسازند.
تصمیمات به شكل یك ساختار اساسی برنامه ریزی شده اند كه در برخی موارد می توانند مطابق داده های ورودی تغییر یابند. در چنین حالتی، برنامه قادر به “یادگیری” از طریق تجربه می باشد كه این خاصیت به عنوان مشخصه به عنوان مشخصه اصلی سیستم ه

ای هوشمند در نظرگرفته می شود.
دانشجویان،پژوهشگران و طراحان فعال در زمینه هوش مصنوعی بیشتر برنامه هایی را ترجیح می دهند كه شبكه های عصبی را شبیه سازی می كنند. ابزار مهم دیگر برای طراحی سیستم های هوشمند منطق فازی می باشد.
با استفاده از میكروپروسسورها و میكرو كنترلرها می توان هوش نرم افزاری را داخل خود روبوت یا ماشین مكاترونیك پیاده سازی نمود. چیپ Basic Stamp یك روش ساده را برای اضافه نمودن درجه ای از هوشمندی به یك ماشین ارائه می دهد: این چیپ را می توان به گونه ای برنامه ریزی كرد كه براساس وروردی های دریافتی از سنسورهای مدار كنترل خارجی تصمیم گیری نماید.

علاقه مندان می توانند برنامه های بسیاری كه شبكه های عصبی و منطق فازی را شبیه سازی می نماید، بیابند.بسیاری از این برنامه ها را می توان برای اضافه نمودن خاصیت هوشمندی به كامپیوترها، روبوتهای خودكار و دیگر ماشین ها مورد استفاده قرار داد.
هوش سخت افزاری: روش دیگر برای اضافه نمودن هوشمندی به یك ماشین استفاده از مداراتی است كه قادر به یادگیری می باشند. ایده اصلی این روش تقلیداز طریقه ای است كه موجودات زنده اطلاعات دریافتی از حواس خود را با استفاده از سیستم عصبی پردازش می كنند

بخشهای مکانیکی یک ربات ساده
در بعضی از مواقع ربات شما علاوه بر حرکت در یک محیط باید توانایی انجام یک فعالیت فیزیک خاص را نیز داشته باشد. به عنوان مثال وزنه ای را جابجا کند یا شئی را سوراخ کند و یا به یک جسم ضربه بزند. در این مواقع علاوه بر اینکه شما نیاز به یک سیستم حرکتی مناسب دارید، باید برای ساخت قسمت مکانیکی ربات خود وقت بیشتری صرف نمایید

;.
وقتی یک قسمت متحرک به ربات خود اضافه می کنید ، با توجه به کاری که این قسمت انجام میدهد، ممکن است حرکت دورانی حول یک محور داشته باشد و یا حرکت آن در راستای مستقیم باشد. با توجه به نوع حرکتی که باید این بخش از ربات شما داشته باشد می توانید توسط وسایلی که در اختیار دارید سازه مناسبی برای آن تهیه کنید. مثلاً می خواهید یک بازو با حرکت دورانی بسازید ، ابتدا آن را با چوب یا آلومینیوم یا ; می سازید و ب

رای اتصال آن به ربات از لولاهای موجود در بازار استفاده می کنید. اگر قرار است بازوی شما حرکت در راستای مستقیم داشته باشد به جای لولا باید آن را توسط یک مکانیزم کشویی به ربات متصل نمایید. برای اینکه مطلب را بهتر درک نمایید ، تصاویر را به دقت مشاهده و تحلیل کنید. بیشتر این ربات ها توسط دانش آموزان ساخته شده است.

هنگامی که یک بازو را به ربات خود متصل می کنید می توانید توسط روشهای مختلف انرژی مکانیکی را به آن منتقل نمایید. مثلاً یک تکه نخ ماهیگیری که به دور شافت خروجی گریبکس پیچیده می شود می تواند بازی شما را حرکت دهد. همچنین سلونوئیدها وسایل مناسبی برای ایجاد حرکت در بازو و همچنین تغییر جهت چرخهای یک ربات هستند. اساس کار سلوئیدها بر پایه های نیروی مغناطیسی آهنرباهای الکتریکی بنا شده است. در مباحث بعدی در مورد طرز کار سلونوئیدها توضیحات بیشتری خواهیم داد.
. لازم است برای بار دیگر تذکر دهیم که ما تنها کلیاتی از کار را برای شما توضیح می دهیم چون افراد مختلف تمایل به ساخت رباتهای مختلف دارند. مابقی کار بستگی به ابتکار و وسایلی که در اختیار دارید دارد. اگر کمی وقت بگذارید و بعضی از گزینه ها را تجربه کنید قطعاً مناسبترین گزینه را خواهید یافت.
ما از این پس سعی می کنیم که آموزش های خود را با تصاویر بیشتر کامل نمائیم تا درک مطالب برای شما بهتر باشد.

اگر ربات شما دو چرخ دارد ( در هر طرف یک چرخ ) باید برای حفظ تعادل آن فکری بکنید. این کار را می توانید با نصب دو چرخ هرز گرد در جلو و عقب روبات انجام دهید. اگر چرخ کوچک در دسترس ندارید کافی است که یک مفتول را به صورت قلاب ( علامت سوال ) مین جلو گیری می کند.
بازوهای مکانیکی ماهر (Manipulator) از رابط‌های صلبی تشکیل می‌شوند که به وسیله مفصل‌هایی که حرکت نسبی رابط‌های مجاور را ممکن می‌سازند، به یکدیگر اتصال یافته‌اند. بازوهای مکانیکی توانایی انجام عملیات از پیش برنامه‌ریزی شده متنوعی را در صتایع مختلف دارند. بازوهای مکانیکی ماهر در طی سال‌های اخیر به شکل قابل ملاحظه‌ای تکمیل یافته و پیشرفت کرده‌اند. کارکردن با آن‌ها و نیز تعمیر و نگهداری‌شان آسان‌تر شده و ارتباط متناسب و بهینه‌ای میان توان کنترل‌پذیری و مهارت آن‌ها ایجاد گشته‌است.
در انتهای زنجیره رابط‌های تشکیل دهنده بازوی مکانیکی مجری نهایی وجود دارد که بر حسب کاربردی که از ربات انتظار می‌رود می‌تواند گیره یا چنگک یا ابزارهای دیگری از جمله لوازم برشکاری، جوشکاری و نظیر آن باشد. از این لحاظ بازوهای مکانیکی ماهر متنوعی وجود دارند که گونه‌های وسیعی و متفاوتی از کاربردهای صنعتی و نیز تحقیاتی را را پوشش می‌دهند. این کاربردها شامل انجام فعالیت‌های متنوع مونتاژ، برشکاری و جوشکاری در خطوط تولید تا انجام عملیات متنوع زیرآبی – نظیر نصب در ربات زیرآبی – مانند گرفتن و دنبال‌کردن کابل یا سیم، و یا محبوس کردن اجسام یا نمونه‌های پیچیده‌ای چون برقراریِ اتصال‌های خطوط الکتریکی یا هیدرولیکی هستند.
ملاحظات طراحی و ساخت
در انتخاب بازوهای مکانیکی آن چه اهمیت دارد این است که ساده‌ترین نمونه ممکن که بتواند وظیفه محوله را در زمان مطلوب انجام دهد، گزینش گردد. پیچیدگی طراحی ربات در عین افزایش قابلیت‌های عملکرد می‌تواند مشکلاتی در کنترل، هدایت و نیز اطمینان و دقت دستگاه و نیز تعمیر و نگهداری آن ایجاد نماید. انتخاب و تکمیل مجموعه بازوهای مکانیکی ماهر

امر پیچیده‌ای است و طراح ربات باید نکات فراوانی را لحاظ نماید. تعداد و انواع بازوهای مورد نیاز، محل قرارگیری، نوع کنترلر، محدوده فضای عملکرد حداکثر و حداقل نقطه

دست‌رسی و نوع و ساختار کنترل بازوها توسط کاربر، از آن جمله این موارد است.

بخش مکانیکی – موتور ها

این قسمت شامل سیستم حرکتی ربات میشه. حركت روباتها با استفاده از پا، چرخ یا ریل انجام می شود. چرخها یا پاها را می توان با موتورها، سولنوئیدها یا آلیاژهای حافظه دار (SMA) به حركت درآورد.
که معمولا در رباتهای ابتدایی از موتور و چرخ استفاده میشه.
در یک پروژه مکاترونیک یا روبوتیک علاوه بر قطعات لازم جهت ساخت قسمتهای ذکر شده به یک یا چند منبع تغذیه هم نیاز داریم.
قسمتهای مختلف یك روبات که نیاز به منبع تغذیه دارد:
قسمتهای الكتریكی، مكانیكی شامل: موتورها و بخشهایی كه بصورت هیدرولیك و پنوماتیك كار می كنند.
اگر روبات متحرك باشد باید از باطری استفاده شود. اگر روبات ثابت باشد می توان از برق AC استفاده كرد. چون تغذیه روباتها اكثرا َ، برق DC می باشد بنابراین باید برق AC را بوسیله یكسوساز و فیلتر به DC تبدیل كرد.
یکی از مهمترین اجزای یک روبوت نیروی محرکه آن است. برای حرکت دادن سازه ای که ساخته اید نیاز به انرژی مکانیکی دارید. این انرژی معمولا توسط یک موتور الکتریکی تامین می شود. موتور الکتریکی یا اصطلاحاً آرمیچر ها در واقع مبدل های انرژی هستند. موتورهای الکتریکی می توانند انرژی الکتریکی که از ترمینالهای آن وارد می شود را به انرژی مکانیکی تبدیل کنند. انرژی مکانیکی معمولاً به صورت دوران در شافت (محور) موتور ظاهر می شود. دوران این محور (شافت) دو مشخصه اساسی دارد : یکی سرعت دوارن آن و دیگری قدرت آن. از ضرب سرعت خطی (متر بر ثانیه) در نیروی موتور می توانید توان نهایی خروجی آن را محاسبه کنید.
همان طور که گفته شد یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از مح

ور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.
همان طور که گفته شد اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.
. با توجه به اینکه گفتیم موتور یک مبدل است، اگر موتور شما ایده آل باشد توان خروجی که بدست می آورید با توان ورودی یعنی انرژی الکتریکی مصرف شده برابر خواهد بود. موتورهای الکتریکی انوع مختلفی دارند از جمله استپ موتورها ، سرور موتورها ، موتورهای دی سی DC ، موتورهای AC و ;
هر یک از موتورهای نام برده شده ویژگی خاصی دارد مثلا استپب موتورها دارای دقت بالایی هستند و با توجه به نوع موتور می توان دقت گردش موتور در حد چند درجه کنترل نمود.. از ویژگی های اساسی موتورهای DC این است که جهت حرکت و سرعت حرکت آنها به راحتی قابل کنترل است. با تغییر متوسط ولتاژ ورودی می توانید سرعت موتور را تغییر دهید و با تغییر پلاریته ( جهت اتصال تغذیه به موتور ) جهت دوران شافت تغییر خواهد نمود.
توان خروجی از ضرب سرعت در قدرت و با استفاده از فرمول W=f.d بدست می آید.بسته به کارکرد ربات ، توان مصرفی ، دقت لازم و پارامترهایی از این قبیل نوع موتور ربات انتخاب می شود. بی شک یکی از مشخصه های اصلی موفقیت یک ربات انتخاب صحیح موتور محرک ربات می باشد.

هنگام انتخاب موتور باید به چه چیز هایی توجه داشت:

1- دردست بودن منبع تغذیه
2- شرط یا عوامل راه اندازی
3- مشخصه‌های راه اندازی (گشتاور – سرعت) مناسب
4- سرعت عملکرد کار مطلوب
5- قابلیت کارکردن به جلو و عقب
6- مشخصه‌هی شتاب (وابسته به بار)
7- بازده مناسب در بار اسمی
8- توانایی تحمل اضافه بار

9- اطمینان الکتریکی و حرارتی
10- قابلیت نگهداری و عمر مفید
11- ظاهر مکانیکی مناسب (اندازه، وزن،‌ میزان صدا، محیط اطراف)
12- پیچیدگی کنترل و هزینه
13-ولتاژ: 15-4-8 V
14-جریان: 50mA-2A

در یک دسته بندی کلی موتورها به انواع زیر تقسیم میشوند:

• موتور DC
• موتور AC
• موتور پله‌ای (Stepper motor)
. موتور خطی

1- موتورهای DC
متداولترین موتور مورد استفاده در روباتها موتور DC است چراكه دارای انواع مختلفی از نظر توان، اندازه، شكل و سرعت می باشد.
جهت استفاده : تعویض جهت چرخش موتور DC با معكوس كردن جهت جریان امكان پذیر است.
سرعت: سرعت موتور به جریان و بار موتور بستگی دارد
سرعت كمتر=توان بیشتر
سرعت بیشتر=جریان یا ولتاژ بیشتر

2- موتورهای AC :
1- موتورهای AC تک فاز
2- موتورهای AC سه فاز
این موتورها با جریان متناوب برق كار می‌كنند لذا به آنها موتور AC گفته می‌شود. یخچال، جاروبرقی و آبمیوه ‌گیری موتور ACدارند. برای كنترل میزان چرخش موتور از وسیله‌ای بنام شفت انكودر استفاده می‌شود.

3- موتور پله ای (Stepper Motor)
كاربرد اصلی این موتورها در كنترل موقعیت است. این موتورها ساختار كنترلی ساده‌ای دارند. لذا در ساخت ربات كاربرد زیادی دارند. مطابق با تعداد پالسهایی كه به یكی از پایه‌های راه‌انداز موتور ارسال می‌شود موتور به چپ یا راست می‌چرخد. این موتور یکی از انواع موتورهای الکتریکی است که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد و

با ارسال بیتهای 0,1به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد.
ساختار موتور پله ای
این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید.
نحوه کنترل :

1- نحوه کنترل 1 بیت
2- نحوه کنترل 2 بیتی

نحوه کنترل 1 بیتی :
در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1 را تحریک کنیم .سیم پیچ 2و3و4 بدون تحریک باید باشند جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ3و2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.

نحوه کنترل 2 بیتی :
در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند بعد سیم پیچ 2و3 سپس 3و4 ودر نهایت 4و 1 برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا موقعییکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند

موتور پله کامل و نیم پله :
• در حالت عادی میزان چرخش موتور به تعداد پالسهای اعمالی و گام موتور بستگی دارد. هر پالس یك پله موتور را می‌چرخاند.
• با تحریك دو فاز مجاور در موتور می‌توان موتور را به اندازه نیم پله حركت داد. به این ترتیب تعداد پله‌های موتور دو برابر می‌شود و در نتیجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر می گردد.

راه اندازی موتور پله‌ای :
• تراشه L297 یك راه انداز مناسب برای موتور پله‌ای است.
• مدارهای راهانداز متنوعی برای استفاده از موتورهای پلهای وجود دارد. در اینجا از مدارمجتمع L297 و L298 برای راهاندازی موتور پلهای استفاده میشود. كه طریقه بستن آن در شكل زیر نشان داده شده است.
• جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و ج

لو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نماید. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای 15 پایه میباشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. كنترل موتور به این شرح است كه پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میكرو كنترلر به تعداد م

ورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال میكنیم.
• یك پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار میگیرد.
• پایه Enableمدار راهانداز را فعال و غیر فعال مینماید.

تعریف سنسور :
سنسور‌ها قطعاتی هستند متشکل از ابزارهای لامسه‌ای الکتریکی یا نوری که در کنار سایر عناصر الکترونیکی ایفای نقش می‌کنند. وظیفه این المان‌ها کسب اطلاعاتی از موقعیت مفاصل ربات و شرایط محیطی مانند نور و گرما و هدف‌های موجود در محیط می‌باشد.
سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آن‌ها استفاده نمود.
به عبارت دیگر حسگر یك وسیله الكتریكی است كه تغییرات فیزیكی یا شیمیایی را اندازه‌‌گیری می‌كند و آن را به سیگنال الكتریكی تبدیل می‌نماید.
حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و كسب اطلاعات محیطی و نیز داخلی می باشند. انتخاب درست حسگرها تأثیر بسیار زیادی در میزان كارایی ربات دارد .
انواع حسگر ها (سنسور ها )
. بسته به نوع اطلاعاتی كه ربات نیاز دارد از حسگرهای مختلفی می توان استفاده نمود:
– فاصله
– رنگ
– نور
– صدا
– حركت و لرزش
– دما
– دود
– و;

مزایای استفاده از سنسور ها :
اما چرا از حسگرها استفاده می كنیم ؟ همانطور كه در ابتدای این گفتار اشاره شد حسگرها اطلاعات مورد نیاز ربات را در اختیار آن قرار می دهند و كمیتهای فیزیكی یا شیمیایی موردنظر را به سیگنالهای الكتریكی تبدیل می كنند.مزایای سیگنالهای الكتریكی را می توان بصورت زیر دسته بندی كرد:
– پردازش راحتتر و ارزانتر
– انتقال آسان
– دقت بالا
– سرعت بالا
و;
سنسورها در ربات(1)

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های ب

عدی از آن‌ها استفاده نمود.

برای دریافت اینجا کلیک کنید