درمورد ربات

[Behzad AZ]

چرا ربات !؟

دليل کليدی که سبب می گردد استفاده از ربات، اقتصادی تر از به کار بردن يک ماشين مخصوص باشد، در انعطاف پذيری ربات است؛ يعنی توانايی آن در انجام گستره ای وسيع از اعمالی که بدان سپرده می شود. اين قابليت، يک ويژگی ارزشمند به شمار می آيد؛ چرا که با توجه به درخواست های متغير و پياپی صنايع برای اجرای اتوماسيون در فرايند توليد، ربات می تواند به آسانی برای به کار گرفته شدن در يک عمليات جديد آماده شود و راهی عملی را برای انجام زنجيره ای از کارهای تکراری و سنگين فراهم آورد.
با وجود عمر مفيد بيست ساله برای هر ربات بازسازی شده و زمان بازگشت سرماية کمتر از دو سال، ربات ها به لحاظ اقتصادی يک گزينة فنی مناسب به شمار می آيند، به ويژه هنگامی که قابليت برنامه دهی دوباره به آنها و نيز امکان تجهيزشان با ابزارهای جديد برای انجام کارهای متفاوت در نظر گرفته شود، مشخص می گردد استفاده از ربات چگونه می تواند تغيير برنامة توليد از يک محصول به محصول جديد مورد نياز بازار را به سهولت امکان پذير سازد.

Automation Advantages مزايای استفاده از ربات:
هزينه هاي پايين Low Costs
كيفيت برتر High Quality
كاهش ضايعات توليد Decreased Waste
تكرارپذيري Repeatability
تندي Rapidity
شتاب Acceleration
دقت Precision
سرعت Speed
اطمينان Reliability
سازگاري Consistency
انعطاف پذيري Flexibility
گوناگون سازي Productivity
كار در محيط هاي خطرناك Hazardous Environments
ايجاد فضاي كاري ايمن Secure Work-cell
توليد انبوه Mass Production
زمان توليد طولاني تر Longer Shift Run-time
اشغال فضاي كمتر Reduced Floor Space
همسويي با كارگران Compliance with work

[Behzad AZ]

آموزش ساخت ربات آسانسور

عرض سلام خدمت دوستان گرامي دراين مقاله به ادامه مباحث آسانسور ميپردازيم .

در اين مقاله مباحث را جزئي تر مورد بحث قرار ميديم تا جهت طراحي يک آسانسور تمام نکات فني رو بدونيد . هر جا هم که مفهوم نبود ميتونيد بپرسيد تا کامل اون رو توضيح بدم.

مدار فرمان:

مدار فرمان آسانسور از 3 قسمت تشکيل شده:1-مدار قدرت(380ولت)2-

مدارفرمان 90 تا 220 ولت3- مدار فرمان لو ولتاژ(بين 5ولت تا 30 ولت).

مدار 380 ولت ما وظيفه به حرکت در آوردن موتور آسانسور را به عهده دارد.اين مدار بسته به نوع آسانسور (قديمي 1 سرعته)2 عدد کنتاکتور. (جديد 2 سرعته) 4 کنتاکتور ويا نوع جديد آن که داراي کنترل دور موتور ميباشد از 2 يا 3 کنتاکتور استفاده ميکند.در برخي از آسانسورهاي قديمي با درب اتوماتيک موتور درب نيز که به موتور سر درب معروف شده از ولتاژ 380 استفاده ميکند.

مدار 90 تا 220 ولت که وظيفه فعال کردن کنتاکتورها ، چراغ هاي داخل کابين،فن داخل کابين ، سيستم درب بازکن اتوماتيک(کمان درب بازکن)، ترمز آسانسور و...... را به عهده دارد.

مدار 5 تا 30 ولت که مدار اصلي را تشکيل ميدهد.اين مدار شامل مدارهاي شناسايي ،شستي هاي داخل کابين و شستي هاي طبقات ، مدارات اعلان طبقات ( صوتي و يا تصويري)و سيستم هاي ايمني و.......ميباشد.

موتور آسانسور:

موتور الکتريکي 3 فاز يک يا دو سرعته.قدرت از 3.5 کيلو وات به بالا و يا موتور هاي dc که درحال حاضر زياد کار آيي ندارند.معروف ترين موتورهاي آسانسور مربوط به شرکت هاي ايتاليايي ميباشد.

لازم به ذکر موتور آسانسور فقط وزن نفرات را حمل ميکند.به اين شکل که يک سيم بکسل را از يک طرف به تعدادي وزنه چدني و از طرف ديگر به کابين ميبندند.وزن کابين را با وزنه هاي چدني برابر ميگيرند و در طبقات مياني لول ميکنند.

ترمز آسانسور:

سيستم ترمز که از يک سيم پيچ،هسته فلزي متحرک ،بازو و لنت ترمز (مخصوص ماشينهاي سنگين) تشکيل شده است روي موتور نصب شده است . در آسانسور ترمز هميشه در گير ميباشد يعني زماني ترمز آزاد است که آسانسور در حال حرکت است.ولتاژ کار ترمز و نوع ولتاژ بسيار متغير است و روي پلاک ترمز نوشته شده است.ولتاژ ac يا dc از 60 ولت تا 380 ولت که نوع 180 dc آن بسيار متداول ميباشد.

سيستم درب بازکن اتوماتيک:

اين سيستم به 2 شکل در آسانسور ها وجود دارد .1- درب هاي معمولي (لولايي) 2- درب هاي اتوماتيک(کشويي،تلسکوپي .....)در نوع اول يک دستگاه کوچک فلزي با سيم پيچ و هسته متحرک که روي کابين نصب ميشود وظيفه باز کردن درب را بر عهده دارد.به اين شکل که در حال حرکت ولتاژي به سيم پيچ آن اعمال ميشود که بازوي متحرک کمان درب را جمع نگاه ميدارد و مانع از برخورد آن با بازوهاي قفل درب ميشود.پس از رسيدن آسانسور به طبقه مورد نظر ولتاژ اعمال شده برداشته ميشود که باعث خوردن بازو به دستگيره قفل درب شده درب باز مي گردد.ولتاژ کار کمان معمولا 220 ولت ac ميباشدکه با يک مدار ساده ديودي پس از تحريک ، نيم سيکل ميشود تا از سوختن سيم پيچ در دراز مدت جلوگيري کند.

در آسانسور هاي با درب اتوماتيک وظيفه باز و بستن درب به عهده يک موتور الکتريکي ميباشد.اين موتور در سيستم هاي جديد 24 ولت dc ميباشدولي در سيستم هاي قديمي از موتورهاي 3 فاز 110 يا 380 استفاده ميشده.

سيستم روزيون:

اين سيستم که مربوط به تعمير کار يا سرويس کار ميباشد کمک ميکند که حين تعميرات، شستي هاي داخل و بيرون از کار افتاده و فقط از روي کابين قابل کنترل باشد.در سيستم روزيون 2 شستي،وظيفه حرکت را بر عهده دارند يکي جهت بالا و ديگري پايين.در اين سيستم آسانسور با سرعت کم حرکت ميکند تا تعمير کار امنيت بيشتري داشته باشد.در روي نمايشگر (r) يا (out of service) ديده ميشود.

جهت تعميرات داخل چاهک،سنسورها،تعويض سيم کشي،آچار کشي ريل وزنه . ريل کابين و .........کاربرد دارد.

نکته:در اين سيستم کليه ايمني ها کار ميکند.

سيم بکسل:

تعداد سيم بکسل ها بسته به نوع،قطر ،وزن کابين از 2يا 3 يا 4 يا 5 و يا بالاتر استفاده ميشود.استفاده از تعداد بيشتر به علت ايجاد اصتکاک بيشتر بين سيم بکسل و فلکه موتور مي باشد تا باعث سر خوردگي سيمها و در نتيجه خوردگي فلکه نشود.ضريب ايمني به کار رفته در آسانسور 25 برابر بيشتر از نياز آسانسور ميباشد.جنس سيمها فولادي بامغزي کنفي ميباشد.قطر آن معمولا 9،11و13 ميليمتر ميباشد.

تراول کابل:

کابلي که از يک سو به تابلو فرمان و از طرف ديگر به زير کابين متصل است و دايم با آسانسور به بالا و پايين رفته و وظيفه ارتباط بين کابين و مدار کنترل را دارد.کمتر شدن اين کابل در طراحي باعث صرفه جويي در هزينه نصب ميشود ولي به اين نکته بايد توجه کرد که کمتر شدن از 12 رشته باعث سبکي کابل و در نتيجه گره خوردن آن ميشود.اين کابل به تعداد 4-8-12-16-20و 24 رشته در بازار موجود است .درون آن رشته اي از نخ نايلوني بسيار محکم وجود دارد که باعث استقامت کابل و طول عمر آن ميشود.معروف ترين مارک (دت وايلر )سوييس ميباشد.نوع چيني آن بسيار نامرغوب و عمري معادل 3تا5 سال دارد که حدود يک پنجم عمر سوييسي آن مي باشد.

توضيحات کلي يک آسانسور:

پس از روشن کردن آسانسور در نوع قديمي (حدود 50 درصد آسانسور هاي موجود) آسانسور طبقه مورد نظر را از روي سنسورهايي که در چاهک و سر هر طبقه نصب شده است تشخيص داده و نمراتور(سگمنت) و يا چراغ روي پنل نمايشگر طبقات را فعال ميکند.اين سنسورها الکترو مکانيکي بوده و با کماني فلزي که روي کابين نصب شده و با کابين حرکت ميکند برخورد کرده و طبقات را شناسايي ميکند.درون اين سنسور 2يا3ويا 4 پلاتين به صورت باز،بسته ويا هر دو وجود دارد.به محض خوردن کمان به سنسور پلاتين بسته، باز ميشود و مانع از شستي گرفتن طبقه اي ميشود که آسانسور در آن است.

پلاتين هاي ديگر به شکل ترکيبي (بسته به مدار فرمان) جهت حرکت آسانسور را تعين ميکنند.البته قسمتي از تعين جهت روي مدار فرمان تعبيه شده است.

پس از خوردن يک شستي در داخل کابين و يا بيرون ،کمان ،درب را قفل ميکند و پس از برقراري ارتباط الکتريکي با تابلو فرمان ترمز باز شده ، کنتاکتور دور زياد و جهت چسبيده آسانسور حرکت ميکند.پس از رسيدن به طبقه مورد نظر کنتاکتور دور زياد رها شده کنتاکتور دور کم ميچسبد.(با ستاره و مثلث کردن سربندي داخل موتور) و آسانسور چند سانتي متر (حدود 30 الي 50 سانت ) از طول مسير را با سرعت کم ادامه ميدهد. اين حرکت موجب نرم تر ايستادن آسانسور شده و در سر طبقه هم راحت تر هم سطح ميشود.سپس با چسبيدن ترمز آسانسور مي ايستد و کمان اجازه باز شدن درب را ميدهد.

اگر چند طبقه همزمان شستي خورده باشد تايمي حدود 3 ثانيه تعريف شده که آسانسور مکث کوتاهي ميکند.اين مکث اين زمان را به شخص ميدهد که قبل از حرکت مجدد درب را باز کند و سوار و يا پياده شود.(نکته مهم در طراحي)

پس از ايستادن آسانسور چراغ ها پس از 10 يا 20 ثانيه به طور اتوماتيک خاموش ميشوند.

در سيستم جديد سنسور مکانيکي سر طبقات در چاهک وجود ندارد .پس از روشن شدن آسانسور و پس از اولين بار شاستي خوردن ،آسانسور جهت شناسايي بسته به نوع طراحي به بالا و يا پايين رفته و با برخورد با سنسوري الکترو مکانيکي بالا ترين و يا پايين ترين طبقه را تشخيص و به حافظه مي سپارد .

از آن پس طبقات را بر اساس شناسايي اوليه مي شناسد و عملکردي صحيح پيدا ميکند.

در يکي دو سال اخير با گذاشتن باتري بک آپ از شناسايي بيمورد هنگام برق رفتگي جلوگيري ميکنند.

نکته:آسانسور در زمان شناسايي تمام ايمني ها را رعايت ميکند ولي به شستي خوردن درست عکس العمل نشان نميدهد.يعني ابتدا باخوردن شستي به شناسايي رفته و پس از آن به طبقه شستي خورده باز مي گردد.

سنسورها:

همان طور که قبلا گفته شد در سيستم هاي شناسايي قديمي در هر طبقه يک سوييچ جهت شناسايي وجود داشت ولي به علت مشکلاتي از قبيل صدا دادن سنسورها،سيم کشي زياد سيستم هنگام نصب.خرابي غير متمرکز و سختي دسترسي از رده خارج و جاي خود را به 2 عدد سنسور از نوع ريدرله که با آهنربا کار ميکند داده است.

در سيستم جديد 2 سنسور 1-(دور انداز) 2-(استوپ طبقه) جايگزين سنسورهاي ثابت شده اند.اين سنسورها به وسيله تراول کابل به مدار فرمان متصل شدهاند وکار شناسايي را انجام ميدهند.در هر طبقه به جاي يک سنسور از يک عدد آهنربا استفاده شده که به محض قرار گرفتن سنسور روي کابين مقابل آهنربا ،سنسور عمل کرده پالسي به مدار فرمان ميفرستد.

به اين طريق به راحتي مدار کنترل شده و آسانسور در جاي لازم مي ايستد.

البته براي استوپ طبقه در هر طبقه يک آهنربا کافي است. ولي براي دور اندازي در هر طبقه 2 آهنربا نياز مي باشد.يکي براي جهت بالا و ديگري جهت پايين.که اين عمل با يکي در ميان شمردن آهنرباهاي دور انداز توسط مدار فرمان اصلاح شده در حقيقت يکي از آهنرباها را مي شمرد و ديگري را در نظر نميگيرد.

نکته:اين قاعده براي بالاترين و پايين ترين طبقه فرق ميکند. چون در طبقه بالا و پايين يک جهت حرکت تعريف شده است پس يک آهنرباي دور انداز کافي ميباشد.

تذکر:مبحث سنسورها و شناسايي از پيچيده ترين نکات آسانسور ميباشد لذا دقت بيشتري را در طراحي ميطلبد.

ايمني ها

همان طور که قبلا گفتيم ايمني در آسانسور شامل حد بالا و پايين (الکترومکانيکي) که وظيفه دارد از خوردن کابين به کف يا سقف جلوگيري کند .

2 عدد ميکرو سوييچ از نوع الکترو مکانيکي وظيفه شناسايي اوليه هنگام روشن شدن را بر عهده دارند.(يکي بالاترين طبقه و ديگري پايين ترين طبقه) به اين شکل که اگر سنسور دور انداز روي کابين به هر دليلي عمل نکرد اين ميکروسوييچ اين وظيفه را به عهده بگيرد.

2 عدد ميکرو سوييچ هم وظيفه استوپ طبقه را در بالاترين و پايين ترين طبقه بر عهده ميگيرند.به همان شکل بالا اگر سنسور استوپ طبقه به هر دليلي عمل نکرد آنها اين کار را بکنند.

در سيستم تابلو فرمان استفاده از 2 و يا 4 ميني کنتاکتور جهت برق دوشاخه و قفل اجباري است.(اداره استاندارد)به اين شکل که استفاده از رله به جهت اينکه ممکن است خال بزند و چسبيده بماند ممنوع است

[Behzad AZ]

نقشه مدار تابلو آسانسور

نقشه يک دستگاه آسانسور 2 سرعته 4 توقف فول براي شما عزيزان قرار داده شده است

http://img.villagephotos.com/p/2008-2/1299513/a1.GIF

[Behzad AZ]

راه اندازی موتور پله ای توسط درایور L293

در این مقاله که کاری از آقای فرشید سفیدگران است با ساختار کلی موتورهای پله ای و نحوه راه اندازی آنها آشنا می شوید. مقاله در قالب pdf ارائه شده است و برای مطالعه آن باید از نرم افزار Acrobat Reader استفاده کنید.

دانلود : http://www.iranmedar.com/pdf/stepper.pdf
حجم : 149Kb

[Behzad AZ]

شماتیک ربات مسیریاب با میکرو ۲۰۵۱

تهیه کننده : علی معیری

فایل ضمیمه شماتیک یک ربات مسیر یاب می باشد
که با استفاده از Microcontroller 2051 ربات را هدایت می کند
درایور موتور این ربات IC L293 می باشد که تا یک آمپر امکان عبور جریان را به موتور فراهم می کند
در این ربات از سنسور فرستنده و گیرنده مادون قرمز استفاده شده است

http://www.iranrobotic.com/upload/55302 ... finder.zip

[Behzad AZ]

آموزش ساخت ربات دنبال کننده ی خط با 5 سنسور و با استفاده از گیت

اين ربات 5 سنسور دارد كه 4 تا از آنها براي تشخيص مسير حركت است و ديگري براي فرمان شتاب است . ربات تشخيص دهنده فرمان شتاب به اينگونه است كه اگر سنسور آن خط سياه را تشخيص داد اين نشان دهنده آن است كه مسير هنوز امتداد دارد و ولتاژ كاري موتورها در درايور 9 ولت ميشود و اين باعث سريعتر چرخيدن موتورها مي شود اما اگر خط سفيد را تشخيص داد يعني مسير در 150 ميلي متر بعدي از مسير مستقيم منحرف مي شود و در اين حالت ولتاژ 5 ولت به درايور داده مي شود و اين باعث كند ترچرخيدن موتورها مي شود . و اين طور است كه مدار در مسير مستقيم شتاب مي گيرد و در پيچ ها آهسته مي چرخد .
جهت تعادل بهتر ربات در مسير و هنگام چرخش از سيستم دور معكوس استفاده شده است . كه اين يك مزيت فوق العاده نسبت به رباتها ي مشابه است . اگر رباتي از اين سيستم استفاده نكند محال است پيچهايي با زاويه ي كمتر از 90 درجه را بپيمايد در حالي كه اين ربات مي تواند پيچهاي بسيار تند را بدون مشكل رد كند .
همچنين اين ربات به گونه اي طراحي شده كه مي تواند مسير هايي را بپيمايد كه بريدگي دارند و حتي مسيرهايي كه در طول مسير ضخامت خط به هر مقدار تغيير كند .
و آخرين و مهمترين ويژگي هم اين است كه اين ربات نسبت به كارايي اش ساده ترين مدار را دارد . و قطعات به كار رفته درمدار ربات به وفور يافت مي شوند و ارزان قيمت هستند .

برای دیدن نقشه بر روی لینک زیر کلیک کنید

http://aycu11.webshots.com/image/10130/ ... 522_rs.jpg

[Behzad AZ]

ساخت ربات لابیرنت هوشمند با تکنولوژی جدید PLL در صفحه Maze

فرشاد خسروی عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه
مرتضی امینی عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه
سیروان اصحابی دانشجوی کاردانی برق دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه

خلاصه : ربات لابيرنت يك ربات هوشمند است. ميتوان گفت يك نمونه بسيار ساده از هوش مصنوعي در آن به كار برده شده است. به طور كلي اطلاعات محيط اطراف كه به صورت فيزيكي است در ابتدا به اطلاعات الكتريكي تبديل ميشود که اين كار به وسيله سنسورها صورت مي گيرد. در این پروژه راه اندازي سنسورها با یک شیوه جدید استفاده از PLL صورت میگیرد که سرعت حرکت را بالا برده و اثر نویز را از بین میبرد. كار ربات لابيرنت حل صفحه Maze است. اين ربات مي تواند از بين ديواره هاي يك الگوي Maze عبور كند، به ديواره ها برخورد نكند، وارد مسير بسته نگهداري نشود، وارد خانه تله نشود، خانه مقصد كه مختصات آن از قبل داده شده است را بيابد، در آن خانه توقف كند و يك LED را به منظور اتمام عمليات جستجو، روشن نماید.

کلمات کلیدی : لابیرنت ، صفحه Maze ، سیستم PLL ، خانه هدف

1- مقدمه

هوش مصنوعی دانش جوانی است که از سال 1956 میلادی آغاز شده است. اولین کار جدی در این زمینه توسط وارن مک کلود و والته پیتر انجام شده است.
در ربات لابیرنت یک نمونه از هوش مصنوعی استفاده گردیده است، که توانایی تصمیم گیری به ربات را میدهد. در ابتدا اطلاعات محیط اطراف که به صورت فیزیکی است توسط سنسورها و ترانسدیوسرها به اطلاعات الکتریکی تبدیل میشود. اطلاعات الکتریکی که همان صفرها و یک ها می باشند، پس از تقویت وارد بخش پردازش شده و در پایان پس از تجزیه و تحلیل اطلاعات نتیجه به صورت یک علامت الکتریکی درآمده و در خروجی بخش کنترلی دستکاه ظاهر میشود که باعث روشن یا خاموش شدن موتورها میگردند.
هر سال درزمینه ساخت ربات های هوشمند درسطح کشور مسابقاتی برگزار می گردد که ربات لابیرنت نیز یکی از رشته های این مسابقات می باشد. در ربات حاضر با نوآوریهایی که در بخش سنسورها، مسیریابی و حرکت صورت گرفته، امید است که این ربات بتواند در این رشته عنوان نخست را کسب کند.
براي جلوگيري از برخورد به ديواره ها در چهار طرف ربات سنسورهای لازم به كار برده شده است كه این سنسورها، قبل از برخورد ربات به ديواره ها آن را تشخيص مي دهند و از برخورد و انحراف ربات جلوگيري مي كنند.

2- مشخصات صفحه Maze

Maze یا همان هزارتو از يك صفحه شطرنجي و ديواره ها تشكيل شده است. ديواره ها طوري روي صفحه چيده شده اند كه چند راه به خانه مقصد وجود دارد و تعدادي راه انحرافي كه بن بست ميباشند. در ضمن تعدادي از خانه هاي صفحه به عنوان خانه تله ناميده ميشود كه ربات نبايد وارد آنها شود. خانه تله با خانه هاي ديگر هيچ فرقي از لحاظ شكل ظاهري ندارند و فقط مختصات آنها به صورت كد باينري داده مي شود. ربات از روی خانه ها و لا به لای دیواره های Maze حرکت میکند و همواره مسیر حرکت را به گونه ای انتخاب می نماید که به خانه مقصد نزدیکتر شود. ممکن است در هنگام مسیر یابی وارد مسیر بن بست گردد. ربات وارد هر مسیر بسته ای که می شود آن را در حافظه ثبت میکند تا دیگر به آن مسیر تکراری باز نگردد.
سنسورهای اطراف، مانع برخورد ربات به دیواره ها میشوند و سنسورهای کف هم مختصات مکانی ربات را به صفحه نمایشگر و سیستم پردازشگر برده و هم انحراف در حرکت ربات را تشخیص میدهند و از این طریق است که ربات، انحراف را اصلاح میکند.
ربات به هنگام رسیدن به خانه تله دور می زند و وارد مختصات تله نمی شود و مسیر دیگری برای رسیدن به مقصد انتخاب می کند هر چند آن مسیر طولانی تر باشد. تصویر شماره (1) یک نمونه از صفحه Maze را نمایش میدهد که برای این پروژه ساخته شده است.

http://i37.tinypic.com/r2uul4.jpg

نيروی محركه

براي به حركت درآوردن ربات از موتورهاي پله اي استفاده شده است. موتورهاي پله اي نسبت به موتورهای DC ساده از دقت بسيار بالايي برخوردار هستند و مي توانند به ميزان كسري از درجه بچرخند و اين توانايي باعث مي شود كه ربات بتواند در هنگام دور زدن دقيقاً به ميزان ْ 90 و يا هر زاويه اي ديگري (حداقل 1.8 درجه) بچرخد.
براي تعيين چپگرد يا راستگرد بودن موتور پله اي نميتوان مانند موتورهای DC ساده جاي قطب مثبت و منفي را عوض كرد بلكه بايد جهت اعمال پالس به موتور را تعویض نمود.
در اين ربات از موتور ( ّْ 1.8 و V 5) استفاده شده است كه مي تواند به ميزان حداقل ْ 1.8 بچرخد. پالس مورد نياز براي حركت موتور از ميكروكنترلر AVR گرفته میشود.
چرخهاي مورد استفاده از جنس پلاستيك خشك ميباشد كه يك لايه لاستيكي نرم در اطراف آن براي افزايش اصطحكاك چرخ با صفحه Maze كشيده شده است. قطر آنها حدود cm8 و ضخامت آنها نیز mm5 است. استفاده از چرخهای فلزی باعث افزایش وزن ربات و کاهش سرعت ان میگردد.
به دليل قدرت بالای این موتورها در اتصال موتور به چرخ، ديگر از گيربكس استفاده نشده است و محور موتور مستقيماً به چرخ وصل میگردد. براي حركت ربات از دو استپرموتور استفاده میشود. سيستم حركتي ربات تقریبا شبيه سيستم حركتي یک تانك ميباشد. هرگاه ربات نياز به چرخش ْ 90 داشته باشد هر دو چرخ طوري عكس يكديگر مي چرخند كه ربات در جاي خودش ْ 90 بچرخد و اگر نياز به چرخش ْ 180 باشد ربات دور نميزند بلكه وضعیت حالت قبل مجددا تکرار میشود.
براي اينكه حركت ربات روي صفحه Maze راحتتر صورت گيرد از دو هرزگرد در دو طرف (زيرشاسي) استفاده شده است كه باعث مي شود وزن ربات روي چرخها نيافتد.
تصویر شماره (2) استپر موتورهای ربات که دو عدد بوده و به چرخها متصل شده اند را نشان میدهد.

http://i36.tinypic.com/acsork.jpg

- سنسورها

برای ارتباط ربات با محیط اطراف از سنسور استفاده میشود. برای راه اندازی سنسورها روشهای مختلفی وجود دارد اما استفاده از مدارات تقویت کننده در تمامی آنها مشترک میباشد.
4-1- راه اندازی سنسورهای مادون قرمز
بعضی سنسورها كه براي تشخيص ديواره ها و مسيريابي مورد استفاده قرار گرفته شده از نوع فرستنده و گيرنده مادون قرمز مي باشند. با کمی دقت در محیط اطراف می بینیم که جاهای زیادی از این نوع سنسورها کار شده است. در سیستمهای کنترل از راه دور دستگاههایی مانند تلویزیــون، VCD، دربهای اتوماتیک، موسهای نوری در کامپیوترها و ....
مدار راه اندازی این سنسورها با یکدیگر متفاوت است. سنسورهای مادون قرمز استفاده شده در ربات وظیفه تشخیص مانع در مسیر حرکت ربات قبل از برخورد ربات به آن و تعیین مختصات ربات در صفحه را بر عهده دارند و به گونه ای در اصلاح انحرافات حرکتی نیز موثر میباشند.
براي راه اندازي سنسورهای مادون قرمز چند روش وجود دارد.
4-1-1- راه اندازی مستقیم
در این روش فرستنده در باياس مستقيم و گيرنده در باياس معكوس قرار میگيرد.
4-1-2- راه اندازی با OP-AMP
روش دیگر استفاده از OP-AMP میباشد. در راه اندازي به وسيله OP-AMP مدار مانند يك مقايسه كننده عمل ميكند به اين ترتيب كه گيرنده به صورت معكوس به پايه منفي وصل شده در صورتی که پايه مثبت OP-AMP به ولتاژ مرجع وصل ميگردد.
در هر دو روش مذکور اشكال اين مدارات آن است كه در نورهای ارسالی از وسایلی شبیه فلشرها، ‌لامپهاي نئون، نور خورشيد و ... اشعه مادون قرمز وجود دارد كه به صورت نويز روي گيرنده اثر ميگذارد.
در اکثر رباتها از این دو روش استفاده شده است. اما با توجه به مشکلات فوق، در این رباتها سراغ مکانیزم جدید استفاده از PLL رفته تا اثر نویز به حداقل مقدار ممکن برسد.
4-1-3- راه اندازی به وسیله ترانزیستور
در این روش ترانزیستور به صورت یک تقویت کننده عمل می کند و جریان خروجی گیرنده توسط یک یا چند ترانزیستور تقویت میگردد. این روش نیز همانند روشهای قبلی مشکل نویز پذیری نور محیط را دارد. علاوه بر آن بایاس کردن چند طبقه تقویت کننده های ترانزیستوری هم حجم بالا و هم هزینه بالا را در بر دارد.
4-1-4- راه اندازی با PLL
در راه اندازي سنسورها با استفاده از PLL فرستنده باياس DC نميشود. بلكه با ارسال و دريافت يك فركانس خاص مانع را تشخيص ميدهد. در PLL يك نوسان ساز وجود دارد كه يك فركانس ثابت 4.5KHz توليد ميكند. اين فركانس به فرستنده مادون قرمز اعمال میشود. گيرنده بازتاب اين فركانس را در صورت وجود مانع دريافت مي كند و به PLL ارسال میکند. در داخل این IC يك مقايسه كننده وجود دارد كه فركانس و دامنه سيگنال ارسالي را با سيگنال دريافتي از گيرنده مقايسه کرده که در صورت برابري فركانس آنها، پايه خروجي PLL برابر يك منطقي ميشود و وجود مانع محرز میگردد. اگر مانعی وجود نداشته باشد گيرنده، سيگنال ارسالي را دريافت نميكند. در اين روش به دليل استفاده از فركانس 4.5KHz و مدار مقايسه كننده، نويزپذيري از محيط اطراف بسيار كاهش می یابد.
برتري ديگر PLL تنظيم برد سیگنال ارسالی آن است كه به وسيله يك پتانسيومتر ميتوان آن را از 0.5Cm تا 12Cm تنظيم كرد. در اين ربات 4 سنسور در اطراف براي تشخيص ديواره ها و دو سنسور در كف براي تشخيص موقعيت ربات در صفحه Maze و اصلاح انحراف حركتي ربات وجود دارد كه همگی به وسيله PLL راه اندازي میشوند.
4-2- تصحیح انحراف مسیر ربات با سنسورها
چهار سنسور در اطراف ربات تعبیه شده است که وظیفه تشخیص دیواره ها و جلوگیری از برخورد ربات به این دیواره ها را دارد. فرستنده و گیرنده به موازات هم و در یک جهت قرار گرفته اند. هرگاه ربات به دیواره نزدیک میشود، گیرنده بازتاب سیگنال فرستنده را دریافت می کند و متوجه مانع در مسیر حرکت میشود . فاصله سنسورهای کف تا صفحه همواره ثابت است و این رنگ خانه ها است تعیین می کند که خروجی مدار سنسور، یک یا صفر باشد.
تصویر شماره (3) سنسورهای اطراف صفحه بالایی ربات را به نمایش میگذارد

http://i35.tinypic.com/2dtstxs.jpg

همانگونه که از تصویر شماره (1) پیداست، صفحه Maze از خانه های شطرنجی سیاه و سفید تشکیل شده است. هرگاه فرستنده و گیرنده در خانه سفید باشند به دلیل اینکه رنگ سفید، نور تابیده شده را بازتاب میکند گیرنده بازتاب نور را دریافت کرده و خروجی در سنسورها یک منطقی میشود.
رنگ سیاه چون نور را جذب میکند و آن را انعکاس نمیدهد، گیرنده بازتاب سیگنال ارسالی فرستنده را دریافت نمیکند و خروجی سنسورها صفر منطقی میگردد. حال سیستم کنترل با هر بار تغییر وضعیت همزمان سنسورهای کف ربات، متوجه می شود که وارد چه خانه ای با چه مختصاتی شده است.
( مختصات خانه مبدا و تمامی خانه های صفحه به ربات داده نمی شود).
دو سنسور کف هر دو در یک راستا قرار گرفته اند. اگر دو سنسور همزمان وارد خانه جدید نشوند (یکی از سنسورها پس از دیگری تغییر وضعیت دهد) نشان دهنده انحراف ربات است. یعنی ربات مستقیم حرکت نمی کند.
میزان انحراف از فاصله زمانی بین تغییر وضعیت سنسور اولی تا تغییر وضعیت سنسور بعدی به دست می آید. هر چه این زمان بیشتر باشد نشان دهنده انحراف بیشتر است. در بخش برنامه نرم افزاری مشخص میگردد که میکرو چگونه باعث اصلاح این انحراف می شود.
به طور خلاصه براي اصلاح اين انحراف موتور سمت سنسوري كه اول وارد خانه جديد شده به اندازه فاصله زماني وارد شدن سنسور دوم توقف ميكند. ميكروكنترلر مورد استفاده در سیستم مرکزی این ربات از نوع AVR ATmega 16 ميباشد.

5- نحوه مسیر یابی و پیدا کردن خانه مقصد

در ابتدا به هر کدام از خانه های صفحه Maze یک کد باینری داده میشود. این کد همان آدرس خانه است. با تعیین آدرس خانه مبدا و قرار گرفتن ربات برای شروع حرکت در آن خانه، ربات پس از حرکت میداند در چه خانه ای با چه آدرسی قرار گرفته و با خانه مقصد چند خانه فاصله دارد.
هرگاه ربات در مسیر حرکت، به دو راهی یا سه راهی برسد، همواره آدرس خانه ای را در اولویت قرار میدهد که از لحاظ مختصات به خانه مقصد نزدیکتر باشد. اگر دو خانه اولویت یکسانی نسبت به خانه هدف داشته باشند، ربات ابتدا در مسیر مستقیم حرکت می کند. اگر مسیر سمت چپ یا راست ربات باشد، ربات مسیر سمت راست را در اولویت قرار می دهد.
ربات تمامی مسیرهای رفته را در حافظه ثبت میکند و مسیرهای بن بست را دوباره نمی رود و هرگاه به خانه تله میرسد ربات به عقب باز میگردد تا مسیر جدیدی برای ادامه حرکت پیدا کند.

6- نتایج

بشر همواره در این فکر بوده که از خلاقیتی که خداوند در وجود او مستتر نموده استفاده نماید و وسایل آسایش و امنیت امروز و فردای خود و همنوعان خویش را فراهم سازد. یکی از این آثار ساخت ربات است که از سالها پیش آغاز گشته و افراد مختلف در زمینه های متفاوت من جمله در صنعت از این وسیلهء معجزه آسا بهره برده اند.
ساخت ربات لابیرنت بعنوان یک ربات هوشمند که بتواند تحت نرم افزار پشتیبان خود خانه هدف را در صفحه شطرنجی Maze بیابد نیز نتیجه این افکار میباشد. یکی از پارامترهایی که همیشه و در هر حال مدنظر طراحان بوده و هست، مسئله انجام عملیات در زمان حداقل میباشد. البته بدست آوردن زمان کمتر نباید منجر به هزینه های سنگین و غیر بهینه گردد. بلکه این ایده های جدید است که با جایگزینی ایده های قدیمی این مهم را به عرصه نمایش میگذارد.
در این طرح رباتی ساخته شده است که با استفاده از تکنولوژی جدید طراحی شده برای آن، میتواند با سرعت بالایی نسبت به مدلهای ساخته شده قبلی خانه هدف را بیابد.

مراجع

[1] Dr. VALTER ، کتاب "چگونه ربات بسازیم"، Mac. Graw. Hill، 1384.
[2] ST.CHAP MAN، کتاب "مبانی ماشینهای الکتریکی"، ترجمه دکتر سپیدنام، دانشگاه مشهد، 1383.
[3] مهندس محمدرضا موسوی، کتاب "پروژه های الکترونیک"، انتشارات پرتونگار، 1383.
[4] CH. DESSOR، کتاب "تحلیل مدارهای الکتریکی"، ترجمه دکتر جبه دار، دانشگاه تهران، 1380.
[5] FIPPA، کتاب "TTL POCKET GUIDE"، دانشگاه هرمزگان، (VOLUME 1)، 1383.
[6] FIPPA، کتاب "TTL POCKET GUIDE"، دانشگاه هرمزگان، (VOLUME 2)، 1383.
[7] FIPPA، کتاب "TTL POCKET GUIDE"، دانشگاه هرمزگان، (VOLUME 3)، 1383.
[8] LAN R SINCLAIR، کتاب "سنسورها و ترانسدیوسرها"، انتشارات نشر طراح، 1383.
[9] مهندس علی کاهه، کتاب "میکرو کنترلرهای AVR"، انتشارت نص، 1384.
[10] YAN VARNAC، کتاب "PLC در اتوماسیون صنعتی"، ترجمه مهندس شجایی، انتشارات نص، 1384.
[11] نرم افزارهای "PROTEL XP، AUTO CAD MECH.2006، BASCOM 1.11.7.4".
[12] سورنگار بالامانچی، کتاب " VHDL مقدماتی"، مترجم: فرناز منهویی، انتشارات نص، 1384.

[Behzad AZ]

راهنما ی چگونگی شروع رباتیک و ساخت ربات برای افراد مبتدی

سلام بر تمامی تازه واردین علم رباتیک
من این تاپیک را زدم تا دیگر سوالات تکراری برای چگونگی شروع ساخت ربات هی مختلف ، تکرار نشود
شما هر رباتی که بخواهید بسازید از ساده تا پیشرفته باید با میکروکنترلر ها آشنا باشید
بنابراین برای شروع رباتیک ابتدا باید بر میکروکنترلر مسلط شوید
ابتدا
میکرو کنترلر چیست ؟
و
آشنایی با dsPIC های شرکت Microchip

را بخوانید و سپس چهار کتاب زیر تهیه کنید و بخوانید

آموزش Codevision AVR

AVR & CODE VISION

کتاب اصول و راهنماي رباتيک

روبوتیک ، مکاترونیک و هوش مصنوعی

اگر به صورت تیمی کار می کنید خواندن کتاب های اول و دوم تا مقداری که هر عضو گروه به طور فردی بتواند یک led را خاموش و روشن کند الزامی است و اعضایی که قسمت برنامه نویسی را بر عهده می گیرند باید بر کل این دو کتاب مسلط بشوند کتاب چهارم مخصوص اعضایی است که قسمت الکترونیک را بر عهده می گیرند
لازم به ذکر است کسی که تنهایی کار می کند باید بر هر چهار کتاب مسلط شود

اگر در تهران زندگی می کنید جهت خرید قطعات مورد نیاز به پاساژ های توکل ، امجد ، عباسیان واقع در تقاطع جمهوری حافظ مراجعه کنید و برای خرید کتاب می توانید به فروشگاه نیوکیت واقع در خیابان جمهوری ، بین حافظ و سی تیر ، کوچه ی آلیک ، شماره ی 291 مراجعه کنید

[Behzad AZ]

مختصری در مورد تراشه های FPGA


هر چه مدار بزرگتر و پیچیده تر باشد اشتباهات بیشتر و عیب یابی مشكلتر خواهد بود . اینجاست که نقش آی سی های FPGA نمایانتر می شود



شاید تا بحال مدارهای منطقی را بوسیله گیتهای NOT , OR , AND ساخته اید . برای ساخت چنین مدارهایی ( از قبیل شمارنده ها ، کنترل کننده ها و ... ) ابتدا باید تعریفی از مدار در دسترس باشد سپس با توجه به منطق اعداد دودویی یك جدول صحت برای مدار تشكیل می شود و حالتهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرد سپس با توجه به جدول صحت مدار توسط گیتهای منطقی مانند NAND , NOT , OR , AND طراحی
می شود پس از این مرحله نوبت به پیاده سازی مدار بر روی برد توسط آی سی های منطقی می رسد و همانطور که می دانید یكی از وقتگیرترین و خسته کننده ترین مرحله ساخت یك مدار همین قسمت است . بعد از این مرحله نوبت به تست مدار جهت اطلاع از درستی مراحل کار کرد مدار می رسد . اگر در یكی از مراحل قبل دجار اشتباه شده باشیم مطمئناً در مرحله تست مدار دچار مشكل می شویم . در صورت اشتباه در مراحل قبل باید تمام مراحل را از آخر به اول یك به یك چك کنیم تا بتوانیم
اشتباهات احتمالی موجود در نحوه بستن و سیم کشی مدار ، طراحی مدار از روی جدول صحت و درستی جدول صحت را برطرف کنیم . با توجه به مطالب گفته شده حتماً به این نكته اذعان خواهید داشت که بیشترین اشتباهات در مرحله سیم کشی و بستن مدار بر روی برد پیش خواهد آمد .
ممكن است سیمی در جای اصلی وصل نشده باشد و یا ممكن است یك پایه به هیچ جا متصل نباشد و یا اشتباهات مشابه اینها . . . از طرف دیگر می دانیم که هر چه مدار بزرگتر و پیچیده تر باشد اشتباهات بیشتر و عیب یابی مشكلتر خواهد بود . اینجاست که نقش آی سی های FPGA نمایانتر می شود .
آی سی هایی که با داشتن انواع گیتهای مختلف درون خود بسیاری از مشكلات ناشی از عیب یابی مدارهای منطقی را برطرف کرده است .

[Behzad AZ]

آپ امپ در حالت مقایسه گری و تقویت مستقیم


در دو مقاله گذشته در مورد آپ امپ و فیدبک در آن صحبت شد حال به بررسی اپ امپ در دو حالت مقایسه گری و تقویت کننده مستقیم می پردازیم
در این حالت مقایسه گری (Comparator) کوچکترین اختلاف بین ولتاژ های ورودی تقویت شده و در خروجی نمایان می شود.
در این وضعیت خروجی زمانی high یا سوییچ می شودکه مقدار ولتاژ‌ در پایه inverting یا منفی به سطح ولتاژ‌ در پایه noninverting یا مثبت برسد.این ولتاژ در شکل زیر برابر vref است.

از این نوع مدار جهت مقایسه ولتاژ های ورودی به خصوص در سنسورها استفاده می شود.
در این مدار به جای مقاومت R2 می توانید از پتانسیومتر جهت تعیین ولتاژ‌ Vref و تنظیم آن به صورت دلخواه استفاده کنید.
و در حالت تقویت کننده مستقیم (noninverting amplifier) ورودی منفی یا inverting توسط مقاومت R1 زمین می شود و فیدک نیز از خروجی توسط مقاومت R2 به ورودی منفی فیدبک داده می شود.در این حالت خروجی کاملا هم فاز با ورودی خواهد بود.

در ادامه به بررسی ساختمان داخلی اپ امپ خواهیم پرداخت