mahdi_gh
15th June 2013, 06:25 PM
آموزش تخصصی ربات
آناتومی روبات
اجزای اصلی یک روبات به شرح زیر است:
•
قسمت مکانیکی مفصل بندی شده
•
عملگر ها
•
سیستم انتقال نیرو
•
حسگر ها
•
کنترلگر
•
منبع تغذیه
سیستم مکانیکی مفصل بندی شده
این بخش بدنه و ساختار اصلی روبات را تشکیل می دهد و روبات از طریق آن بر محیط اطرافش تـأثیر فیزیکی می گذارد.
عملگر ها
عملگرها اجزای محرک روبات هستند و انرژی مکانیکی و حرکتی روبات را تـأمیین می کنند. عملگرها بر اساس نوع حرکت عموما به دو دسته ی خطی و دورانی تقسیم می شوند . از منظر دیگر می توان آنها را به انواع الکتریکی ، هیدرولیکی ، و پنوماتیکی تقسیم بندی نمود.
عملگرهای الکتریکی از الکتریسیته و مغناطیسی برای ایجاد حرکت بهره می گیرند در حالی که در انواع هیدرولیکی مایع تحت فشار عامل حرکت است. انواع پنوماتیکی نیز از گاز فشرده (عموما هوای فشرده) برای ایجاد حرکت بهره می گیرند. عملگرهای الکتریکی بهترین گزینه برای سرعتهای بالا و بار کم هستند این در حالی است که عملگرهای هیدرولیکی برای کاربردهای کم سرعت و با بار زیاد مناسبند. عملگرهای پنوماتیکی همانند انواع هیدرولیکی هستند با این تفاوت که اغلب برای بار های زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند . به طور کلی عملگرهای الکتریکی به علت کنترل پذیری بالاتر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
سیستم انتقال نیرو
سیستم های انتقال نیرو واسطی میان عملگرها و قسمتهای مکانیکی هستند و نقش انتقال انرژی از عملگر به قسمت مکانیکی را به عهده دارند آنها عموما به سه منظور مورد استفاده قرار می گیرند:
•
معمولا خروجی یک عملگر مستقیما برای راه اندازی قسمتهای مکانیکی مناسب نیست چرا که خروجی عملگر ها اغلب دارای سرعت زیاد و گشتاور کم است(در نوع الکتریکی) که با استفاده از یک سیستم جعبه دنده و یا انتقال نیروی مناسب می توان سرعت را تا میزان قابل قبولی کاهش داده و به همان نسبت گشتاور را افزایش داد.(گیربکس ها)
•
خروجی یک عملگر ممکن است از لحاظ نوع حرکتی متفاوت از نوع حرکتی مطلوب برای راه اندازی قسمت مکانیکی باشد. به عنوان مثال یک جک هیدرولیکی با نوع حرکت خطی را در نظر بگیرید که برای باز بسته کردن یک دروازه که حرکت دورانی دارد مورد استفاده قرار می گیرد. مسلما در این ساختار یک سیستم انتقال نیروی مناسب برای تبدیل حرکت خطی به دورانی به کار رفته است. (مکانیزم ها )
•
عملگرها اغلب سنگین و حجیم هستند قرار دادن آنها بر روی مفاصل عملی نیست . اول آنکه یک عملگر سنگین لَختی (اینرسی ) زیادی دارد و حرکت دادن آن به همراه مفاصل و قسمتهای مکانیکی دشوار است . دوم آنکه به علت اندازه بزرگ حرکت مفاصل را محدود می کند . بنابراین بهتر است که عملگر ها د مکان ثابتی دور از مفاصل قرار داده شوند و نیرویشان توسط ابزار انتقال نیرو به مفاصل منتقل شود. (ابزار آلات)
حسگرها
حسگرها رابطهای دریافتی میان روبات و محیط هستند . یک حسگر هر کمیت فیزیکی معینی که باید اندازه گیری شود را به یک کمیت الکتریکی تبدیل می کند که می تواند پردازش شود یا به صورت الکتریکی انتقال داده شود . حسگرها به دو دسته ی فعال و غیر فعال طبقه بندی می شوند . حسگرهای غیر فعال سیگنال هایی که توسط منابع موجود در محیط تولید می شود را آشکار می کنند. در حالی که انواع فعال سیگنال هایی به محیط ارسال می کنند و سپس بازتاب امواج ارسالی را دریافت می کنند.( فاصله ، رنگ ، نور ، صدا ، حرکت ولرزش ، دما ، دود ، و ...)
کنترلگر
بخش کنترلگر هوش روبات را تأمین می کند . کنترلگر داداه هایی که توسط حسگرها تولید می شود را دریافت می کند و پس از انجام پردازش و تصمیم گیری ، فرامین لازم را به عملگر ها ارسال می کند.
یک واحد کنترلگر در حالت کلی شامل اجزای زیر است :
•
حافظه برای ذخیره ی برنامه ی کنترلی و داده هایی که از حسگرها ارسال می شوند.
•
واحد پردازشگر برای اجرای برنامه ی کنترلی .
•
سخت افزار مناسب برای ارتباط با عملگرها .
•
سخت افزار مناسب برای ارتباط با کاربر .
منبع تغذیه
منبع تغذیه نقش تأمین انرژی روبات را بر عهده دارد . منبع تغذیه روبات می تواند در خود روبات قرار داشته باشد و یا اینکه از تغذیه خارجی استفاده کند. در وبات های متحرک منبغ تغذیه اغلب یک باتری الکتریکی است که در روبات نصب شده است . بر اساس نوع فعالیت روبات و شرایط محیطی ، منبع تغذیه می تواند شکلهای متفاوتی به خود بگیرد مانند باتری های خورشیدی به کار گرفته شده در روبات های مریخ پیما و باتری های بیولوژیکی موجود در برخی از میکرو روبات های بیولوژیکی .
آناتومی روبات
اجزای اصلی یک روبات به شرح زیر است:
•
قسمت مکانیکی مفصل بندی شده
•
عملگر ها
•
سیستم انتقال نیرو
•
حسگر ها
•
کنترلگر
•
منبع تغذیه
سیستم مکانیکی مفصل بندی شده
این بخش بدنه و ساختار اصلی روبات را تشکیل می دهد و روبات از طریق آن بر محیط اطرافش تـأثیر فیزیکی می گذارد.
عملگر ها
عملگرها اجزای محرک روبات هستند و انرژی مکانیکی و حرکتی روبات را تـأمیین می کنند. عملگرها بر اساس نوع حرکت عموما به دو دسته ی خطی و دورانی تقسیم می شوند . از منظر دیگر می توان آنها را به انواع الکتریکی ، هیدرولیکی ، و پنوماتیکی تقسیم بندی نمود.
عملگرهای الکتریکی از الکتریسیته و مغناطیسی برای ایجاد حرکت بهره می گیرند در حالی که در انواع هیدرولیکی مایع تحت فشار عامل حرکت است. انواع پنوماتیکی نیز از گاز فشرده (عموما هوای فشرده) برای ایجاد حرکت بهره می گیرند. عملگرهای الکتریکی بهترین گزینه برای سرعتهای بالا و بار کم هستند این در حالی است که عملگرهای هیدرولیکی برای کاربردهای کم سرعت و با بار زیاد مناسبند. عملگرهای پنوماتیکی همانند انواع هیدرولیکی هستند با این تفاوت که اغلب برای بار های زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند . به طور کلی عملگرهای الکتریکی به علت کنترل پذیری بالاتر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
سیستم انتقال نیرو
سیستم های انتقال نیرو واسطی میان عملگرها و قسمتهای مکانیکی هستند و نقش انتقال انرژی از عملگر به قسمت مکانیکی را به عهده دارند آنها عموما به سه منظور مورد استفاده قرار می گیرند:
•
معمولا خروجی یک عملگر مستقیما برای راه اندازی قسمتهای مکانیکی مناسب نیست چرا که خروجی عملگر ها اغلب دارای سرعت زیاد و گشتاور کم است(در نوع الکتریکی) که با استفاده از یک سیستم جعبه دنده و یا انتقال نیروی مناسب می توان سرعت را تا میزان قابل قبولی کاهش داده و به همان نسبت گشتاور را افزایش داد.(گیربکس ها)
•
خروجی یک عملگر ممکن است از لحاظ نوع حرکتی متفاوت از نوع حرکتی مطلوب برای راه اندازی قسمت مکانیکی باشد. به عنوان مثال یک جک هیدرولیکی با نوع حرکت خطی را در نظر بگیرید که برای باز بسته کردن یک دروازه که حرکت دورانی دارد مورد استفاده قرار می گیرد. مسلما در این ساختار یک سیستم انتقال نیروی مناسب برای تبدیل حرکت خطی به دورانی به کار رفته است. (مکانیزم ها )
•
عملگرها اغلب سنگین و حجیم هستند قرار دادن آنها بر روی مفاصل عملی نیست . اول آنکه یک عملگر سنگین لَختی (اینرسی ) زیادی دارد و حرکت دادن آن به همراه مفاصل و قسمتهای مکانیکی دشوار است . دوم آنکه به علت اندازه بزرگ حرکت مفاصل را محدود می کند . بنابراین بهتر است که عملگر ها د مکان ثابتی دور از مفاصل قرار داده شوند و نیرویشان توسط ابزار انتقال نیرو به مفاصل منتقل شود. (ابزار آلات)
حسگرها
حسگرها رابطهای دریافتی میان روبات و محیط هستند . یک حسگر هر کمیت فیزیکی معینی که باید اندازه گیری شود را به یک کمیت الکتریکی تبدیل می کند که می تواند پردازش شود یا به صورت الکتریکی انتقال داده شود . حسگرها به دو دسته ی فعال و غیر فعال طبقه بندی می شوند . حسگرهای غیر فعال سیگنال هایی که توسط منابع موجود در محیط تولید می شود را آشکار می کنند. در حالی که انواع فعال سیگنال هایی به محیط ارسال می کنند و سپس بازتاب امواج ارسالی را دریافت می کنند.( فاصله ، رنگ ، نور ، صدا ، حرکت ولرزش ، دما ، دود ، و ...)
کنترلگر
بخش کنترلگر هوش روبات را تأمین می کند . کنترلگر داداه هایی که توسط حسگرها تولید می شود را دریافت می کند و پس از انجام پردازش و تصمیم گیری ، فرامین لازم را به عملگر ها ارسال می کند.
یک واحد کنترلگر در حالت کلی شامل اجزای زیر است :
•
حافظه برای ذخیره ی برنامه ی کنترلی و داده هایی که از حسگرها ارسال می شوند.
•
واحد پردازشگر برای اجرای برنامه ی کنترلی .
•
سخت افزار مناسب برای ارتباط با عملگرها .
•
سخت افزار مناسب برای ارتباط با کاربر .
منبع تغذیه
منبع تغذیه نقش تأمین انرژی روبات را بر عهده دارد . منبع تغذیه روبات می تواند در خود روبات قرار داشته باشد و یا اینکه از تغذیه خارجی استفاده کند. در وبات های متحرک منبغ تغذیه اغلب یک باتری الکتریکی است که در روبات نصب شده است . بر اساس نوع فعالیت روبات و شرایط محیطی ، منبع تغذیه می تواند شکلهای متفاوتی به خود بگیرد مانند باتری های خورشیدی به کار گرفته شده در روبات های مریخ پیما و باتری های بیولوژیکی موجود در برخی از میکرو روبات های بیولوژیکی .