Robot zdalnego sterowania: 7 interesujących faktów do poznania

by

Przedmiot dyskusji: Robot zdalnie sterowany i jego charakterystyka

Co to jest robot zdalnie sterowany?

Teleoperacja

Wszyscy pamiętamy, jak bawiliśmy się zdalnie sterowanym samochodem, kiedy byliśmy mali i ścigaliśmy się z naszymi przyjaciółmi. Te ostre sterowanie i zakręty sprawiły, że nasze dzieciństwo było niesamowite. Cóż, przygotuj się, aby wiedzieć, że był to pierwszy zdalnie sterowany robot, którego mieliśmy do czynienia. Teraz nadszedł czas, aby założyć nasze myślenie i zrozumieć genialny umysł inżyniera, który opracował koncepcję zdalnie sterowanego robota. W prostych słowach można go zdefiniować następująco:

Robot zdalnie sterowany należy do kategorii robotów półautonomicznych poprzez wspólne sterowanie człowiekiem i maszyną. Podstawowym sposobem interakcji jest teleoperacja, która odbywa się za pośrednictwem systemu nadajnika i odbiornika i bezpośrednio w naturze. Ludzie sterują maszyną, wysyłając sygnały, które są przesyłane za pomocą pilota.

Rodzaje robotów zdalnie sterowanych

Dwie szerokie klasyfikacje zdalnie sterowanego robota opierają się na wykorzystaniu systemów przewodowych i nieoprzewodowych:

Robot do zdalnego sterowania przewodowego: 

Korpus robota jest połączony z pilotem sterującym za pomocą przewodów lub kabli. Jest to koncepcja uwięzi, która pozwala na minimalną mobilność robota; stąd jest zwykle używany w systemie stacjonarnym. Ale kable stwarzają wiele problemów w obszarze zastosowania robota mobilnego, ponieważ mogą one łatwo blokować ruch robota i stać się przeszkodą na jego drodze działania.

Bezprzewodowy robot zdalnego sterowania: 

Brak połączenia korpusu robota z kontrolerem umożliwia nieograniczoną mobilność i jest obecnie bardziej popularnym wyborem w zaawansowanych badaniach.

Istnieje inny rodzaj zdalnie sterowanych robotów, które są wspomagane przez operatora w wyliczonym zakresie. W tych typach poziomy trudności zadań są dość rozbudowane i zróżnicowane. Chociaż sposób, w jaki robot wykonuje zadania i uzyskuje dane wyjściowe, zależy całkowicie od robota, a operator nie jest w żaden sposób zaangażowany.

Jakie są krytyczne komponenty robota zdalnego sterowania?

Najważniejsze komponenty, z których zbudowany jest robot to: 

Ciało | rama: 

Rama korpusu robota to podwozie, które działa jako fundament. Bierze obciążenie całego systemu i określa manipulację i ruch różnych części. Kształt i rozmiar ramy ciała w zależności od funkcja, którą chcemy robota występować. Innymi słowy, rama ciała jest konstrukcją lub szkieletem robota i zwykle nie podlega estetyce.

System sterowania: 

System sterowania robota jest tym, czym centralny układ nerwowy dla człowieka, a wszystkie aspekty robota są przez niego kontrolowane i koordynowane. Czujniki są odpowiedzialne za generowanie sygnału zwrotnego w oparciu o otoczenie robota lub środowisko robota, kierowanego do jednostki centralnej (CPU) w celu dalszego przetwarzania i podejmowania decyzji zgodnie z programem. Może to wymagać różnych danych wejściowych, instrukcji lub poleceń ręcznych.

Czujniki te są zamontowane na elemencie elektronicznym zwanym mikrokontrolerem. 

Mikrokontroler to elektroniczne urządzenie obliczeniowe zdolne do wykonywania programu za pomocą szeregu instrukcji podawanych do niego przez komputer. Często jest określany jako „mózg robota” lub „centrum sterowania robota” i jest odpowiedzialny za wszystkie złożone obliczenia, podejmowanie decyzji, komunikację sygnałową itp..

mikrokontroler
Mikrokontrolery

Zbudujmy zdalnie sterowanego robota, aby rozłożyć krytyczne komponenty na systemy elektromechaniczne i szczegółowo poznać ich funkcję poprzez proces krok po kroku.

Wybierz cel budowy robota: 

Robot na poziomie początkującym można zbudować do celów rozrywkowych, jako część projektu szkolnego lub do ochrony poza domem.

Zdecyduj, jakiego systemu sterowania chcesz użyć dla robota: 

W tym miejscu skupimy się na koncepcji zdalnie sterowanego robota, ponieważ właśnie to próbujemy zrozumieć.

Wybierz siłownik: 

W tym celu musimy najpierw dowiedzieć się, czym jest siłownik? Zatem siłownik jest urządzeniem, które wykorzystuje energię do przekształcenia jej w jakiś fizyczny ruch.

Istnieją głównie dwa typy siłowników - dla robota kołowego siłowniki obrotowe i siłowniki liniowe .

Integracja mikrokontrolera: 

Jak opisano wcześniej, mikrokontroler nazywany jest „mózgiem” lub „centrum sterowania” w robocie. Obejmuje wszystkie obliczenia, podejmowanie decyzji i komunikację. Zrozumiemy działanie mikrokontrolera w innej sekcji.

Wybór sterownika silnika: 

Sterownik silnika to przyrząd elektromechaniczny, który działa jako pośrednik pomiędzy mikrokontrolerem, zasilaczem i silnikiem. Obecnie w użyciu są różne rodzaje sterowników silników.

1. Szczotkowany silnik prądu stałego.

Silniki i motoreduktory DC
Źródło obrazu: anonimowe, Silniki elektryczne en, CC BY-SA 3.0

2. Bezszczotkowy silnik prądu stałego.

BLDC
Źródło obrazu: Sebastian Koppehel, Silnik wrzeciona napędu dyskietek otwarty, CC BY 3.0

3. Serwonapędy Kontrolery służą do celów hobbystycznych.

Mikroserwo 1

4. Silniki krokowe.

steppermotor

Instalacja urządzenia sterującego: 

Istotne typy urządzeń sterujących bezprzewodową pracą zdalnie sterowanego robota to:

1. podczerwony- Do działania wykorzystują światło i wymagają dobrego pola widzenia do obsługi urządzenia. Lustra mogą również odzwierciedlać ten sygnał. Wykorzystuje przedłużacze, gdy jest niedostępne w dobrej linii wzroku.

2. Częstotliwość radiowa- Zwykle nazywane modułem RF, urządzenie to wykorzystuje sygnały radiowe do sterowania robotem na odległość.

3. Bluetooth- Jest bezprzewodowy i wykorzystuje fale radiowe UHF do komunikacji i działania.

4. Wi-Fi- Jest to również protokół sieci bezprzewodowej, który wykorzystuje pasma radiowe 2.4 gigaherca (120 mm) UHF i pięć gigaherców (60 mm) SHF ISM do transmisji danych i dostępu do Internetu.

Nakładanie czujnika:

Jaka jest potrzeba czujnika do robota? W przeciwieństwie do ludzi, roboty są wrażliwe na otaczające środowisko poza wzrokiem, dźwiękiem, dotykiem, węchem i smakiem, dlatego też muszą być wykorzystywane różne czujniki. Badacze mają alternatywę dla zmysłów biologicznych, ponieważ naśladowanie zmysłów istoty biologicznej jest trudnym zadaniem.

Zdobycie odpowiednich narzędzi: 

Robot potrzebuje sztywnej zewnętrznej osłony, aby chronić swój sprzęt, z zastrzeżeniem różnych rozmiarów i funkcji. Właściwe narzędzia zawsze nie są łatwo dostępne. Komponenty można odlewać od podstaw, które mają prostsze konstrukcje lub można znaleźć na rynku pełne zestawy do robotyki. 

Montaż robota: 

Mając wszystkie elementy w ręku, robot jest gotowy do montażu. Samouczki online są dostępne w celu odniesienia do właściwych procedur. Podczas podłączania sterownika silnika do mikrokontrolera należy zachować szczególną ostrożność. Jednak każdy zły krok może uszkodzić płytkę rozwojową i konieczna będzie wymiana wszystkich komponentów na nowe.

Programowanie robota: 

Jest to jeden z ostatnich, ale bardzo ważnych kroków w procesie budowy robota, ponieważ główne operacje sterujące zostały wykonane zgodnie z tym zaprogramowaniem. Połowa pracy polega na wybraniu odpowiednich narzędzi i podzespołów elektromechanicznych robota. Bez programowania robot jednak nie ma sensu, bo będzie to jedynie model statyczny. Najczęściej używanymi językami programowania w robotyce są C++, JAVA, Python, Basic itp.

Jakie technologie są stosowane w robotach zdalnego sterowania?

Wcześniej telewizory były pozbawione pilotów. Różne pokrętła i przyciski dołączone do telewizora miały różne funkcje. Wszyscy możemy odnieść się do przycisku zasilania systemu przyciskowego i pokrętła do regulacji głośności. Dzięki rozwojowi pilotów nie ma dziś nic bardziej uciążliwego niż to.

Jeden z popularnych naukowców, Nikola Tesla, był pierwszą osobą, która wynalazła zdalne sterowanie bez drutu w roku 1898, a wraz z postępem technologii, urządzenie oparte na zdalnym sterowaniu może sterować niemal kontrolowaniem naszego codziennego życia w dzisiejszych czasach.

Różne technologie robota zdalnego sterowania

Obecnie piloty zdalnego sterowania są oparte głównie na następujących podstawowych technologiach:

Technologia podczerwieni

Jednym z najczęściej stosowanych mechanizmów sterowania stosowanych w robotyce jest technologia podczerwieni lub technologia IR. Pilot na podczerwień jest czasami nazywany nadajnikiem podczerwieni i wykorzystuje światło podczerwone do wysyłania sygnału do odbiornika wbudowanego w robota, co odpowiada określonemu kodowi binarnemu, który odpowiada za polecenie typu „zwiększanie głośności” itp. Odbiornik jest odpowiedzialny do dekodowania impulsów światła w podczerwieni na kody binarne, aby zrozumieć polecenie i wykonać odpowiednie czynności.

Technologia częstotliwości radiowych

Wykorzystują one fale radiowe do transmisji kodu przez nadajnik RF. Współczesne telewizory satelitarne wyposażone w tego typu technologię pilotów. Za pomocą tego pilota można łatwo sterować robotami z dużej odległości, które mogą sterować poza zasięgiem 100 stóp.

Technologia rozpoznawania mowy

Najbardziej złożonym rozwiązaniem do wdrożenia, ale niezbędnym do zwiększenia interakcji z robotami, jest rozpoznawanie mowy. Celem jest analiza frazy wypowiedzianej przez mikrofon, która ma zostać przepisana na formę pisemną do dalszego wykorzystania. W tym celu dostępne są różne interfejsy API. Moduł „Powiedz to” jest jednym z najpopularniejszych, które można wykorzystać w technologii rozpoznawania mowy.

Technologia dźwięku

Chociaż odzwierciedla podobieństwo do technologii rozpoznawania mowy, nadal są one bardzo różne. Koncentruje się bardziej na częstotliwości generowanych dźwięków, podczas gdy ten pierwszy odpowiada za swoją akustykę, a dźwięki generowane przez człowieka mogą być zaprogramowane do wyzwalania różnych aplikacji.

Technologia sieci

Jak sama nazwa wskazuje, do działania pilota wykorzystuje różne sieci transmisyjne. Może być przewodowy lub pilot można podłączyć do sieci Ethernet lub przewodowo, na przykład Wi-Fi, mobilny Bluetooth lub hotspot itp.

Jakie są zastosowania robota zdalnego sterowania?

  • Sondy kosmiczne umieszczone w Układzie Słonecznym zwykle wykorzystują wyrafinowane zdalnie sterowane roboty.
  • roboty zdalnie sterowane umożliwiają nam wykonywanie skomplikowanych misji z dokładnością i precyzją.
  • Są one w znacznym stopniu zintegrowane z operacjami wojskowymi i bojowymi.
  • Są one wykorzystywane w różnego rodzaju środkach bezpieczeństwa.
  • Są one bardzo przydatne w niebezpiecznych atmosferach, takich jak eksploracja głębin morskich, badania kosmiczne itp.

Czy roboty zdalnie sterowane różnią się od systemów autonomicznych?

Roboty zdalnie sterowane to roboty automatyczne, które wymagają interwencji człowieka za pośrednictwem systemu nadajnika i odbiornika, aby mogły wykonywać żądaną funkcję. Jest w dużym stopniu zależne od poleceń mistrza, w tym przypadku człowieka, poprzez system przewodowy lub nieoprzewodowany.

Z drugiej strony systemy autonomiczne wymagają minimalnej możliwej interwencji człowieka. Może to być ograniczone do włączania i wyłączania, jeśli jest to pożądane. Dlatego możemy powiedzieć, że roboty zdalnie sterowane są półsutonomiczne, ale w pełni autonomiczny robot jest nadal daleko idącym pomysłem.

Aby dowiedzieć się więcej o systemach autonomicznych, kliknij tutaj.

Przeczytaj także: