یک قدم PLC

آموزش PLC ، دانلود نرم افزار ، پروژه ومقاله ،فنی وحرفه ای،محصولات آموزشی مهندسی برق

آسیمو پیشرفته ترین ربات انسان نمای جهان

خیلی از ما ها در سنین رشد رباتهایی را در فیلمهای تلویزیون مشاهده کرده ایم ،مانند ربات C3PO در فیلم جنگ ستارگان . رباتهایی که امروزه خلق می شوند کاملا در سطح رباتهایی مانند جنگ ستارگان نیستند . اما پیشرفتهای شگفت انگیزی در تکنولوژیشان بوجود آمده است . مهندسین شرکت هوندا بیش از هفده سال است که مشغول ساخت ربات آسیمو هستند . در این مقاله ما در می یابیم که چه چیزی آسیمو را پیشرفته ترین ربات انسانما در تاریخ ما گردانیده است .

آسیمو چیست؟

آسیمو، بر پایه گامی پیشرفته در توانایی نویی درحرکت بوسیله شرکت هوندا (Honda) توسعه داده شد . و پیشرفته ترین ربات انسان نمای در جهان است . بر اساس سایت رسمی آسیمو ، آسیمو  تنها ربات انسان نما در کل جهان است که می تواند مستقلا بدون کمک انسان راه برود و از پله ها بالا برود . این در حالیست که چندین ربات انسان نما وجود دارد که می توانند راه بروند  ولی نه مانند آسیمو که قدمهای واقعی و روان  بر می دارد.

به علاوه  توانایی آسیمو در راه رفتن شبیه ما انجام می شود ، او می تواند همچنین برخی فرمانهای گفتاری را بفهمد (فعلا فقط به زبان ژاپنی) و صورت ها را شناسایی کند .

آسیمو  دارای بازو و دست است  و کارهایی را با آن می تواند انجام بدهد مانند روشن کردن سوئیچ چراغ ،بازکردن در،حمل اشیا ، و گذاشتن کارت.

سیستم بینایی هوندا برای ربات آسیمو

به جای ساختن یک ربات که یک اسباب بازی دیگر باشد ، هوندا می خواهد یک رباتی بسازد که به مردم کمک کند . یک ربات برای کمک در خانه ، کمک به سالمندان ، یا کمک به هر کس که محدود به ویلچر است است یا  در رختخواب است.آسیمو چهار فوت(2/1 متر) قد دارد  که دقیقا اندازه ارتفاع فردیست که روی مبل نشسته و به چشمان او نگاه می کند .این به آسیمو اجازه می دهد تا کارهایی را که برای آن ساخته شده انجام بدهد بدون اینکه تهدیدی برای کسی باشد .آسیمو  شبیه بچه ایست که لباس فضانوردی را پوشیده و یک ظاهر مهربانی دارد . و سایزش ترسناک نیست و به خوبی کار می کند در جهتی که شرکت هوندا هنگام ساخت آن در سر داشت.

 

آسیمو همچنین می تواند کارهایی که برای انسان خیلی خطرناک است را هم انجام دهد . شبیه رفتن به مناطق خطرناک ،خنثی کردن بمب یا آتش نشانی

آسیمو شبیه انسان حرکت می کند

محققین هوندا با مطالعه روی پای حشرات و پستانداران آغاز کردند.و حرکت یک کوهنورد با پاهای مصنوعی تا فیزیولوژی و هر آن چیزی را که هنگام راه رفتن ما اتفاق می افتد بهتر درک کردند.خصوصا در مفاصل، برای مثال ،این حقیقت خیلی برای مکانیزم راه رفتن آسیمو  مهم بود که که ما وزنمان را یا اصطلاحا مرکز ثقل بدنمان  با استفاده از بدنمان و خصوصا بازوهایمان به منظور تعادل روی پاها عوض می کنیم و این حقیت که ما یک انگشتانی داریم  که به  بالانس و تعادل ما را کمک می کند . آسیمو عملا یک برآمدگی نرم در پاهایش دارد که همان نقشی را باز می کند که انگشتان ما در هنگام راه رفتن ایفا می کنند.این ماده نرم همچنین یک جاذب ضربه برای مفاصل نیز می باشد . همونطور که بافت بدن ما موقع راه رفتن چنین می کنند .

 

آسیمو داری لگن ، زانو و  مفاصل پا است . رباتها دارای مفاصلی هستند که محققین به عنوان درجه آزادی می شناسند . یک درجه آزادی اجازه حرکت به چپ و راست یا بالا و پایین را می دهد . آسیمو 26 درجه آزادی دارد که در نقاط مختلف بدنش پخش شده تا اجازه بدهد که ربات حرکت کند .  دو درجه آزادی در گردن آسیمو وجود دارد . شش درجه در هر دستش و شش درجه در هر پایش . تعداد درجات آزادی لازم برای پاهای آسیمو  را از روی مفاصل پای انسان هنگامی که در سطح صاف راه می رود یا روی پله ها اندازه گیری شده است .

آسیمو همچنین دارای یک سنسور سرعت و سنسور ژیروسکوپ در بدنش هست .آنها کارهای زیر را انجام می دهند :

1-     حس کردن موقعیت بدن آسیمو و سرعتش وقتی در حال حرکت است .

2-     تنظیم تعادل برای کامپیوتر مرکزیش

این سنسورها  شبیه گوش داخلی ما عمل می کنند ،دخالت در حفظ بالانس و جهت گیری. برای کامل کردن کار ماهیچه ها و پوست، حس کردن قدرت ماهیچه ها  ، فشار و زاویه مفاصل انجام می شود . آسیمو دارای دو سنسور  مفاصل زاویه ای است و شش سنسور نیروهای محوری .

 

آسیمو شبیه یک انسان راه  می رود

 

 

اگر شما درباره رباتها چیز زیادی ندانید ، شما ممکن نیست کاملا درک کنید این گام برجسته و افسانه ای را که آسیمو چنان راه می رود که ما راه می رویم .مهمترین قسمت راه رفتن آسیمو توانایی چرخیدن و دور زدن ان می باشد به جای اینکه بایستد و و دور بزند و سپس حرکت کند و دوباره بایستد و کمی دور بزند و دوباره درجهت جدید حرکت کند ،آسیمو تکیه می کند بر پایش به نرمی می چرخد شبیه انسان .آسیمو همچنان می تواند گامهایش را خودش تنظیم کند .

به منظور جلوگیری از تلو تلو خوردن ، مهندسین آسیمو باید راهی برای کار با نیروی اینرسی که هنگام راه رفتن بوجود می آید ، پیدا می کردند .برای مثال ،گرانش زمین یک نیروی ایجاد می کند که باعث سرعت گرفت شما هنگام قدم زدن می شود . این دو نیرو نیروی اینرسی کلی نامیده می شوند . همچنین نیرویی هنگامی که پاهایتان با زمین در تماس است بوجود می آید که نیروی عکس العمل سطح نامیده می شود .

این نیروها باید با همدیگر بالانس شوند  و طرز قرار گرفتن ما این کار را انجام می دهد . که این نقطه مومنتم صفر نامیده می شود (مومنتم یا اندازه حرکت) اصطلاحا ZERO MOMENT POINT (zmp ) برای کنترل طرز قرار گرفتن آسیمو ، مهندسین روی این سه منطقه کنترلی کار کردند.

کنترل عکس العمل سطح یعنی کف پا بچسبد به سطح .

هدف از کنترل نقطه مومنتم صفر یا ZMP این است که هنگامی که آسیمو نمی تواند محکم بایستد و بدنش شروع به افتاده رو به جلو می کند .این کنترل موقعیت ربات  را با حرکت دادن قسمت بالای بدنش در خلاف جهت حفظ کند .همزمان سرعتش مانند وزنه تعادلی باشد .

هنگامی که کنترل نقطه مومنتم صفر فعال است محل قرارگیری پاها لگد زدن را کنترل می کند. طوریکه طول گام ها تنظیم می شود تا رابطه ی درست میان موقعیت و سرعت جسم و طول گام ها برقرار باشد .

حرکت آسیمو، حرکتی نرم و صاف

آسیمو می تواند حرکت افتادن را حس کند و نسبت به آن سریعا عکس العمل نشان دهد، اما مهندسین آسیمو  بیشتر از این انتظار داشتن . آنها می خواهند تا ربات گام های نرم و صافی داشته باشد نه مانند آنچه سایر رباتها نمی توانند انجام بدهند .یعنی چرخیدن بدون توقف.

 

موقعی که ما حول یک گوشه می چرخیم ، ما مرکز گرانشمان را به سمت دوران تغییر می دهیم.آسیمو از یک تکنولوژی به نام کنترل حرکت پیش بینی شده استفاده می کند .همچنین به نام تکنولوژی راه رفتن هوشمند هوندا هم موسوم است .برای دست یافتن به چنین چیزی، آسیمو پیش بینی می کند که چقدر باید مرکز گرانشش را به سمت دوران جا به جا کند و چه مدت این جا به جایی باید حفظ شود .زیرا این تکنولوژی در زمان واقعی کار میکند و به صورت آنی ،آسیمو این کارها را بدون توقف میان گامهایش انجام می دهد.در صورتیکه سایر رباتها توقف می کنند .

به طور اساسی ،در هر گام آسیمو ،باید اینرسی معین شود و سپس برای گام بعدی پیش بینی شود که چقدر وزن باید جا به جا شود به منظور راه رفتن و چرخیدن یکنواخت .که این کار عواملی را که در زیر می آید را تنظیم می کند

طول گام های آسیمو

موقعیت بدنش

سرعتش

جهتی که ربات به سمت آن راه می رود .

حالا درباره استعداد دیگری آسیمو صحبت می کنیم ، یعنی شناسایی تصاویر

بینایی آسیمو

در رباتیک ،بینایی یعنی گرفتن عکس وتفسیر آن بر اساس الگوی برنامه ریزی شده. در محیط کارخانه ،جایی که بازوهایی رباتی خودروها را می سازند ، شما  درباره یک تراشه نیه رسانا در یک محیط کنترل شده بحث می کنید .نور همواره یکسان است ،زاویه همیشه یکسان است و چیزهای محدودی برای دیدن وجود دارند .ولی در واقعیت و محیط ساختار نیافته ،چیزهایی که باید دیده شوند و درک شوند بسیار هستند .

یک ربات انسان نما ، که باید در یک خانه یا ساختمان یا محیط بیرونی ناوبری یا رهیابی شود ،هنگام انجام کارها باید قاد به حس کردن چیزهای زیادی باشد . او باید سایه ها را و زوایای مختلف و حرکت ها را ببیند ، و باید فهیم باشد . برای مثال ، خود را به سمت یک محیط ناشناخته حرکت دهد ، یک ربات مجبور است اشیا را در زمان آنی کشف و شناسایی کند .و مشخصات لازم را برای آنها برگزیند مانند رنگ ، شکل و لبه برای مقایسه با اشیای که در بانک اطلاعاتیش نهفته است . می تواند هزاران شی در حافظه ربات وجود داشته باشد .

 

سیستم بینایی آسیمو شامل یک دوربین ویدیویی اصلی برای چشمهایش است که در سراو تعبیه شده .آسیمو از یک الگوریتم بینایی تناسبی  استفاده می کند .که به او اجازه می دهد تا ببیند ، شناسایی کند و پرهیزکند از رفتن به سمت اشیا حتی اگر جهتهایشان و نورشان مشابه انچیزی که در حافظه اش هست ،نباشند، این دوربین ها می توانند چندین شی را کشف کنند ،و صورت هایی برنامه ریزی شده را شناسایی کنند ، و حتی حرکت دستها را تفسیر کنند . برای مثال ، موقعی که شما دستتان را برای آسیمو بالا می برید و نگه می دارید ، آسیمو می ایستد .مشخصه شناسایی ظاهرها ،به آسیمو امکان می دهد تا با انسانهای آشنا احوالپرسی کند .

کنترل کردن آسیمو

آسیمو یک ربات خودگردان یا خودمختار (Autonomous)نیست .او نمی تواند وارد یک اتاق شود و تصمیمات لازم را درباره هدایت خودش بگیرد .آسیمو یا باید برنامه ریزی شده باشد برای انجام کار خاصی در یک محیط خاص و یا اینکه به صورت دستی بوسیله انسان کنترل شود .

کوله پشتی آسیمو کامپیوترش راحمل میکند . که حرکات آسیمو را کنترل میکند . آسیمو به سه روش قابل کنترل است .

1-     کامپیوتر شخصی

2-     کنترل بدون سیم از راه دور ،شبیه یک دسته بازی

3-     از طریق فرمانهای صوتی

از تکنولوژی 802 wireless  استفاده میکند و با یک لب تاب یا کامپیوتر میزی ، شما می توانید آسیمو را کنترل کنیدو به خوبی ببینید آنچه را آسیمو می بیند .آسیمو همچنین می تواند از رابط های کامپیوتری نیز استفاده کند  برای دسترسی به اینترنت و اصلاح کردن اطلاعاتش ، شبیه گزارش هواشناسی و اخبار .

دسته بدون سیم کنترلی  آسیمو ، او را به هر طرفی که شما برانید هدایت می کند .مانند یک ماشیم کنترل از راه دور .

شما می توانید او را به سمت های جلو ، عقب ، کنار و قطری  برانید و یا درجا بچرخد  یا حول گوشه ای دور بزند . این کنترل یک کنترل پیشرفته است یعنی آسیمو خودش قدمهایش را تنظیم می کند .اگر شما او را به جلو هدایت کنید و او با یک مانع یا شیبی مواجه شود ،آسیمو به طور خودکار گامهایش را تنظیم می کند برای تطبیق یافتن با عوارض زمین .

همچنین یک سری اشاره های برنامه ریزی شده وجود دارد که شما می توانید با استفاده از دکمه ها آنها را برای کنترل انتخاب کنید. شبیه بای بای کردن ، چنگ زدن و واکنش نشان دادن به چیزهای دیگر.توانایی آسیمو برای درک فرمانهای صوتی یک کنترل جدید . اضافی دیگر برای آن است. بانک اطلاعاتی آن شامل 30 فرمان صوتی متفاوت است که حرکات مشخصی را در آسیمو فعال می کنند . علاوه بر این آسیمو می تواند به شما به صورت شفاهی هم جواب بدهد . که به آسیمو اجازه می دهد تا به عنوان یک مسئول پذیرش کار کند، یا با بازدیدکنندگان احوال پرسی کند و به سوالات انها پاسخ دهد .

 

قدرت آسیمو

شبیه بسیاری از تکنولوژیها در زمینه رباتیک ، آسیمو بوسیله سرو موتورها قدرت یافته است . این موتورها کوچکند ولی قدرتمند هستند با یک محور دوارنی که می تواند یک عضو بدن را حرکت دهد یا یک یک زاویه خاص را پوشش دهد متسقیما بوسیله  کنترلگرش.یکی از موتورها  در زاویه مناسب حرکت داده می شود ، و وقتی حرکت تمام شد ،خودش یاد میگیرد که این حرکت را مجددا تکرار کند .برای مثال ،یک سرو ممکن است یک مفصل دست ربات را کنترل کند و در زاویه درست نگه دارد تا  اینکه دوباره نیاز به حرکتش باشد . سروها از سنسور کنترل موقعیت استفاده می کنند یا دکدرهای دیجیتالی برای اینکه مطمئنا شوند محور موتور در موقعیت درست قرار گرفته اند .آنها معمولا از یک قدرت متناسب برای یک بار مکانیکی استفاده می کنند .یعنی انرژی زیادی استفاده نمی کنند.

آسیمو دارای 26 سرو موتور در بدنش است که بازوها ،دستها ،زانوهاو پاهایش را حرکت می دهند و سایر قسمتهای متحرک را .

باطری ها  لازم

آسیمو  از یک باطری قابل شارژ 40 ولت نیکلی استفاده می کند که برای 30 دقیقه در هر بار شارژ قابل استفاده است .باطریها در قسمت میانی آسیمو ذخیره شده اند .جایی که وزنش کمک میکند به تعادلش.باطریهای آسیمو چهار ساعت  برای شارژ کامل وقت می گیرند.بنابراین  وجود یک باطری دوم یا سوم  برای کارهای طولانی ضروریست.

جفت های آسیمو

 

علاوه بر آسیمو ، برخی رباتهای پیشرفته انسان نمای دیگری نیز وجود دارند که کارهای زیادی شبیه آسیمو انجام می دهند بجز چرخش نرم و یکنواخت.تفاوت بیشتر انها در این است که سایز کوچیکی دارند و برای سرگرمی استفاده می شوند. بزرگترین رقیب های آسیمو در سطح تکنولوژی به نظز می رسد این رباتها باشند:

1-  SONY's  QRIO robot   

 2- Fujitsu's  HOAP-1 robot   

 3- Dr. Robot 

 

که انها کارهای دیگری نظیری کار در بیمارستان ،آسانسورها و راهروها را نیز انجام می دهند وهمچنین روی چرخ هم حرکت می کنند.

 

داستان زندگی آسیمو

هوندا شروع به توسعه آسیمو ،ربات کمک رسان انسان نمایش در سال 1986 کرد، مهندسین آسیمو می دانستند که ربات باید قادر باشد تا به آسانی رهیابی کند در خانه یا ساختمان .و بنابراین تکنولوژی راه رفتنش باید کامل باشد .اولین تلاش انها  به طور ساده جعبه های پا داری بود .که مکانیزم راه رفتنشان بسیار پیشرفته بود .سپس دستها وسرانجام سر اضافه شد .

 

سیر زمانی آسیمو

1986 قدم زدن استاتیکی

اولین ربات ساخته شده توسط هوندا E0 نام داشت . که خیلی آهسته قدم می زد. هر قدمش 20 ثانیه طول می کشید تا کامل شود .به خاطر اینکه E0 اصطلاحا درجا قدم می زد .یا قدم زدن استاتیکی . در این نوع راه رفتن بعد از اینکه ربات یکی از پاهایش را به جلو حرکت داد منتظر می ماند تا وزنش روی این پا قرار بگیرد و سپس پای دیگر را بلند می کند و به جلو می راند . انسان اینطور قدم نمی زند ،بنابراین تحقیق ادامه یافت.

1987- راه رفتن دینامیکی

حالا مهندسین توسعه داده بودند یک راهی را برای قدم زدن دینامیکی که خیلی شبیه راه رفتن انسان است . با این تکنولوژی راه رفتن ، ربات که اکنون مدل اولیه E1 نام گرفته بود و بعدها E2و E3  . روی قدم بعدیش تکیه می کرد و وزنش را جا به جا می کرد و روی پای دیگر راه می رفت .

1991 راه رفتن شبیه یک حرفه ای

در مدلهای E4و     E5  وE6 . مهندسین هوندا مکانیزم راه رفتن را به جایی رساندند که به آسانی می توانست قدم بزند روی یک سطح شیب دار یا از پله ها بالا رود . و حتی روی عوارض ناشناخته زمین.

زیرا راه رفتن دقیق مانند انسان نیازمند استفاده از جسم و دستها و سر هست ، مهندسین باید به سمت گام بعدی حرکت کنند .

1993- یک ربات خیلی شبیه انسان

با یک بدن و دست و سر نسل جدید مدل به نام P1 و P2و p3  خیلی شبیه به انسان عرضه شد .مثلا P1 بلندی 188 سانتی متر و وزن 175 کیلوگرم داشت .P2 قدش  کمتر بود ولی خیلی سنگین تر بود 210 کیلوگرم . خیلی کارهای مثل گرفتن و راه رفتن روی شیب و حتی حفظ تعادل هنگامی که حلش بدهید را هم انجام می داد .سرانجام p3 خیلی راحت تر و کمتر ترساننده ساخته شد . 157 سانتی متر قد و 130کیلوگرم وزن. و سریعتر می توانست راه برود و پردازشگرش هم سریعتر بود .

1997- آسیموی که ما می شناسیم .

سیستم راه رفتنش خیلی بیشتر بهبود یافته بود ، اجازه می داد به آسیمو تا به آسانی در هر محیطی قدم بزند.مفصل لگن پیشرفته اش امکان چرخش صاف و نرم را به او می داد . چیزی که سایر رباتها مشکل دارند .

در فکر اینکه آسیمو چگونه مورد استفاده قرار گیرد . تصمیم گرفته شد تا قد آسیمو به 122 سانتی متر کاهش یابد . تا کسی ازش نترسد و به اندازه کسی باشد که روی صندلی نشسته و به چشمهایش نگاه می کند . این قد مناسب برای کار با کامپیوتر و میز هم هست . و دسترسی به سویچ چراغ و باز کردن در.آسیمو خیلی قویست اما وزنش به دلیل استفاده از آلیاژ منیزم فقط 53 کیلوگرم است .  تکنولوژی موسوم به کنترل حرکت پیش بینی شده به آسیمو این امکان را می دهد تا حرکت بعدیش را اتوماتیک پیش بینی کند و وزنش را در جهت چرخش شیفت دهد . به منظور سریع راه رفتن یا کند راه رفتن گام های بلند آسیمو  نیزدر زمان واقع قابل تنظیم هستند.

 

 


:


AB100
آنچه یک
 مهندس
 برق باید بداند
توضیحات

نویسنده  مهدی قنواتی


برچسب‌ها: آسیمو, ربات انسان نمای
+ نوشته شده در  ساعت   توسط plcforall  |