آموزش رباتیک درس ششم – سیستم های قدرت در ربات ها – ما انسان‌ها غذا می‌خوریم که سپس توسط بدن ما برای قدرت بخشیدن به ماهیچه‌ها پردازش می‌شود. با اینکه احتمالا می‌توانید یک سیستم گوارشی برای یک ربات طراحی کنید و آن را با همبرگر، سیب‌زمینی سرخ‌کرده و دیگر غذاهای نیمه رادیواکتیو تغذیه کنید، اما ساده‌ترین راه برای تولید انرژی برای حرکت ربات، رفتن به مغازه و خرید یک سری باتری است. باتری‌ها را به موتورها، مدارها و دیگر قسمت‌های ربات متصل کنید. ​

انواع باتری

​​​​​​​​انواع زیادی باتری وجود دارد، و در آینده  در قسمت ، “همه چیز در مورد باتری‌ها” به جزئیات بیشتری در مورد این که کدام یک برای ربات ها بهتر است، می‌پردازیم. در اینجا چند جزئیات سریع برای شروع کار شما آورده شده‌است. ​

باتری‌ها ولتاژ تولید می‌کنند و در دو دسته مجزا قرار می‌گیرند: قابل شارژ و غیر قابل شارژ. باتری‌های غیرقابل شارژ شامل سلول‌های استاندارد روی و قلیایی هستند که در سوپر مارکت خریداری می‌کنید، اما تنها نوع قلیایی آن در رباتیک واقعا مفید است. ​

باتری‌های قابل شارژ شامل نیکل – کادمیم (‏NiCd)‏، هیدرید فلز نیکل (‏NiMH)‏، سلول‌های سرب – اسید مهروموم شده، و قلیا قابل شارژ ویژه هستند. باتری‌های NiCd و NiMH گزینه‌های محبوب هستند، زیرا پیدا کردن آن‌ها نسبتا آسان است، در اندازه‌های معمول قرار می‌گیرند، و می‌توانند با استفاده از شارژر ارزان بارها شارژ مجدد شوند. ​

البته در بازار ایران باتری های پر کاربرد به نام باتری خشک شناخته میشود. باتری لیتیوم یون و یا لیتیوم پلیمر نیز باتری های دیگری هستند که میتوان در رباتیک استفاده کرد. البته این مدل از باتری ها در بخش رباتیک حرفه ای کاربرد بیشتری دارند.

دیگر منابع قدرت

​​​​​​​​ربات ها کوچک زمانی می‌توانند با انرژی خورشیدی کار کنند که به سلول‌های خورشیدی مناسب مجهز باشند. ربات ها با انرژی خورشیدی می‌توانند مستقیما از سلول‌ها خورشیدی انرژی خود را تامین کنند و یا سلول‌ها می‌توانند در طول زمان باتری را شارژ کنند.

قدرت هیدرولیکی از مایع یا فشار سیال برای حرکت مفاصل استفاده می‌کند. اگر یک بولدوزر را دیده‌اید که خاک را حرکت می‌دهد، نیروی هیدرولیکی را در محل کار دیده‌اید. ، و وقتی که رانندگی می‌کنید فرمان ماشین با نیروی هدرولیک به راحتی میچرخد.

هر روز وقتی روی پدال ترمز فشار میدهید از نیروی هیدرولیک استفاده میکنید به طور مشابه، نیروی پنوماتیک از فشار هوا برای حرکت مفاصل استفاده می‌کند. سیستم‌های پنوماتیک پاک‌تر از سیستم‌های هیدرولیکی هستند، اما آن‌ها چندان قوی نیستند. ​

هر دو سیستم هیدرولیک و پنوماتیک باید برای کار تحت فشار قرار گیرند، و این کار معمولا با استفاده از یک پمپ که توسط یک موتور الکتریکی یا گازی هدایت می‌شود، انجام می‌شود. پیاده‌سازی سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک سخت‌تر و گران‌تر است، اما آن‌ها قدرت بیشتری را برای ربات فراهم میکنند.

سنسور در ربات ها

​​​​​​​​جهانی را تصور کنید که بدون دید، صدا، لمس، بو و یا طعم باشد. بدون این حس‌ها، ما چیزی بیش از یک ماشین بی‌جان، مانند ماشین خانوادگی، تلویزیون اتاق نشیمن نخواهیم بود. احساسات ما بخش جدایی ناپذیری از زندگی ما هستند. ​

هر چه یک ربات حس‌های بیشتری داشته باشد، بیشتر می‌تواند با محیط خود تعامل داشته باشد. این برای ربات مهم است که به تنهایی کار خود را انجام دهد. شکل ۱۳ – ۲ نشان می‌دهد که چگونه سنسورها بخش جدایی ناپذیری از ربات را تشکیل می‌دهند. ​

لامسه

​​​​​​​​حس لامسه با نصب سوییچ‌ها بر روی بدنه ربات ایجاد می‌شود، به طوری که می‌تواند تشخیص دهد چه زمانی به چیزی برخورد می‌کند. روش دیگر برای ثبت لمس، استفاده از یک سنسور فشار است، که زمانی که مقدار مشخصی نیرو بر روی آن اعمال می‌شود را تشخیص می‌دهد. شما می‌توانید سنسورهای فشار ارزان برای خودتان بسازید یا آن‌ها را به قیمت چند دلار بخرید. در ادامه آموزشها با سنسورها آشنا خواهیم شد.

نور و صدا

​​​​​​​​ایجاد یک ربات حساس به نور آسان است؛ در واقع، این حسگرها از کم‌هزینه‌ترین حسگرهایی هستند که می توان به یک ربات اضافه کرد. شما حتی می‌توانید یک دوربین ویدئویی را متصل کرده و تصویر را از ربات خود به اتاق دیگری بگیرید. ​

شما می‌توانید از نور به عنوان راهی برای برقراری ارتباط از راه دور با ربات خود استفاده کنید. با استفاده از یک کنترل از راه دور مادون‌قرمز، شما می‌توانید ربات خود را برای دیدن سیگنال‌های کد گذاری شده ویژه‌ای که هر بار که یک دکمه را فشار می‌دهید اتفاق می‌افتد، برنامه‌ریزی کنید. ​

همین امر در مورد حساسیت به صدا نیز صادق است. تشخیص صدا آسان است.

بو و مزه

​​​​​​​​با داشتن چند حسگر نسبتا ارزان می‌توانید ربات خود را مجهز کنید تا به طور موثر بوی گاز سمی خطرناک را حس کنید، اطراف خود را بو کند ، اگر شعله آتش را تشخیص داد زنگ خطر را به صدا در آورد و یا اگر همه چیز بیش از حد گرم شد دکمه هشدار را فشار دهد.

​​​​​​​​آموزش رباتیک درس ششم

شکل ۱۳ – ۲ سنسورها اجازه می‌دهند که ربات شما دنیای اطراف خود را تجربه کند. انسان‌ها ممکن است محیط خود را با استفاده از بینایی و شنوایی درک کنند اما بیشتر روبات‌ها از فن‌آوری‌های ساده‌تر مانند التراسونیک و مادون‌قرمز اندازه‌گیری یا نور، صدا و لمس استفاده می‌کنند. سنسورها با یک مدار کنترل یکپارچه ، پردازش می‌شوند، که سپس براساس ورودی حسگر عمل می‌کنند. ​

حس کردن چیزهای اطراف

​​​​​​​​انسان‌ها از یک سیستم دقیق بینایی، صدا و دیگر حواس برای تعیین این که چه زمانی چیزی نزدیک است، استفاده می‌کنند. برای ربات ها، خانواده‌های کاملی از سنسورهای ارزان وجود دارند که همین کار را انجام می‌دهند و پیاده‌سازی آن‌ها بسیار آسان است. ​

در نوع اول از امواج فراصوت استفاده می‌شود، درست مثل یک خفاش. سنسور یک موج کوتاه – شبیه به سونار زیردریایی – منتشر می‌کند و سپس منتظر انعکاس آن می‌ماند. زمانی که بین ارسال موج و رسیدن به منبع طول می‌کشد، به سنسور می‌گوید که چیزی چقدر دور است. پیچیده به نظر می‌رسد، اما کل آن در حال حاضر در یک دستگاه کوچک آماده می‌شود .

یک طرح دیگر از نور مادون‌قرمز نامریی و کمی از ریاضیات برای اندازه‌گیری فواصل استفاده می‌کند. این سیستم در آینده با عنوان “نزدیکی و حس فاصله” به طور کامل توضیح داده شده‌است، اما کافی است که بگوییم این حسگرها حتی کوچک‌تر و ارزان‌تر از ردیاب‌های فراصوتی هستند. ​

شیب، حرکت و موقعیت

​​​​​​​​تشخیص موقعیت سیستم‌های حسی ربات‌های آماتور امروزی چیزهایی مانند شتاب‌سنج‌ها برای تشخیص شیب و حرکت، ژیروسکوپ‌ها برای تعیین سرعت، و ماهواره موقعیت یاب جهانی هستند.

​​​​​​​​

دستگاه خروجی

​​​​​​​​دستگاه‌های خروجی اجزایی هستند که اطلاعات را از ربات به دنیای خارج ارسال می‌کنند. در اینجا مثال‌هایی از دستگاه‌های خروجی در روبات‌ها آورده شده‌است:

دیودهای ساطع کننده نور (‏LED)‏که می‌درخشند یا پلک می‌زنند، تا نشان دهند که ربات چه کار می‌کند – یا سعی می‌کنند چه کار کنند. ​

نمایشگر کریستال مایع (‏LCD)‏، برای نشان دادن پیغام‌های کامل. صداهایی که به ربات شما اجازه می‌دهند به روش‌های غیر بصری ارتباط برقرار کند. شما ممکن است یک دستگاه سنتز کننده صحبت اضافه کنید تا ربات بتواند با شما صحبت کند. یا برنامه ای که صبح‌ها با پخش کردن آهنگ  تو رو بیدار کنه شما می‌توانید هر صدایی را ثبت کنید و از ربات خود بخواهید که آن را فورا تولید کند. ​

کلمه “ربات” از کجا می‌آید

​​​​​​​​من این فصل را با یک نقطه اوج به پایان می‌رسانم: اصطلاح ربات از کجا آمده‌است و برای علاقه مندان به ربات به چه معناست؟ ​

معنی واژه ربات

شکل ۱۴ – ۲ روبات ها برای انجام کارهای‌ روزمره ساخته می‌شوند. در زبان‌های چک اسلواک و لهستانی کلمه رباتا به معنای “کار” است. ​

واژه رباتا که کلمه متداول ربات از آن مشتق شده‌است، اولین بار توسط نویسنده و نمایشنامه‌نویس اهل جمهوری‌چک کارل کپک ابداع شد. او در ابتدا در یک داستان کوتاه از آن استفاده کرد و سپس دوباره در یک نمایشنامه کلاسیک با عنوان آر. یو. آر. ​

این نمایشنامه اولین بار در سال ۱۹۲۱ روی صحنه آمد و یکی از آثار متعدد کپک است که دارای یک موضوع دوگانه است. موضوع اصلی نمایشنامه “جامعه کامل” این است که جامعه به طرز مهلکی معیوب است. در آمریکا ربات‌ها توسط انسان‌ها ایجاد می‌شوند تا تمام نیروی کار، از جمله کار بر روی مزارع و کارخانه‌ها را در دست بگیرند. در نهایت رباتهای بی‌اراده بر ضد انسان توطئه می‌کنند و از خواب بلند می‌شوند تا آن‌ها را بکشند. ​

کار نباید پیچیده باشه. این می‌تواند چیزی به سادگی روباتی باشد که در اتاق نشیمن به دنبال نشانه‌هایی از موجودات خون‌گرم گشت می‌زند و وقتی که یکی از آن‌ها را پیدا می‌کند زنگ خطر را به صدا در می‌آورد.