فهرست مطالب
 
عنوان مطالب
شماره صفحه
 
 
فصل چهارم : ربات های امدادگر تمام هوشمند Autonomous
30
(1-4 ربات های تمام هوشمند Autonomous
31
(2-4 انواع سیستم های مکانیکی
31
(3-4 سیستم های الکترونیکی
31
(4-4 سیستم های هوشمند جستجو و الگوریتم های مربوطه
32
(5-4 سیستم های موقعیت یابی( ( Localization
32
(1-5-4 استفاده از Encoder در سیستم های Localization
32
(2-5-4 استفاده از INS در سیستم های Localization
36
(1-2-5-4 بررسی سخت افزار سنسور IMU بکار رفته در INS
36
(2-2-5-4 بررسی سنسور شتاب سنج ADXL210
36
(3-2-5-4 بررسی سنسور ژیروسکوپ ADXRS300
37
(4-2-5-4 بررسی سنسور میدان مغناطیسی HMC1053
38
(5-2-5-4 سنسور اندازه گیری دما LM35
39
(6-2-5-4 اندازه گیری خروجی سنسور های بکار رفته در IMU
39
(7-2-5-4 مبدل آنالوگ به دیجیتال LTC1864
39
(8-2-5-4 مالتی پلکسر آنالوگ MAX4617
40
(9-2-5-4 تقویت کننده عملیاتی MCP6044
40
(10-2-5-4 مبدل دیجیتال به آنالوگ LTC1665
41
(11-2-5-4 مدار سنسور های بکار رفته در IMU
41
(3-5-4 استفاده از Optical Flow در سیستم های Localization
41
(1-3-5-4 روش Object-Based
42
(2-3-5-4 روش Texture-Based
47
(6-4 سیستم های Mapping
47
(1-6-4 سیستم سونار برای Mapping
48
(2-6-4 سیستم لیزر اسکنر برای Mapping
49
(1-2-6-4 سیستم لیزر اسکنر سه بعدی RTS
50
(7-4 الگوریتم های جستجو و کاوش
51
(8-4 سنسور صدا
52
 

 
فهرست مطالب
عنوان مطالب
شماره صفحه
 
 
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات
55
خلاصه و نتیجه گیری
56
منابع و مراجع
57
 

 
فهرست نمودار ها
 
عنوان مطالب
شماره صفحه
 
 
نمودار (10-3 نمودار به رفتن به یک موقعیت تعیین شده بصورت بهینه از نظر سرعت
27
نمودار (12-3 نمودار گشتاور به سرعت موتور جریان مستقیم با ولتاژ کاری های متفاوت
28
نمودار (7-4 نمودار نشان دهنده حساسیت و افست خروجی نسبت به حرارت در سنسور
 
شتاب سنج ADXL210
37
نمودار (8-4 نمودار نشان دهنده وضعیت دیوتی سایکل
37
نمودار (13-4
تغییر مقدار افست خروجی در مبدل آنالوگ به دیجیتال LTC1864
40
نمودار (14-4 تغییرات جریان مصرفی و CMRR و PSRR نسبت به دما در تقویت کننده
 
عملیاتی MCP6044
40
نمودار (23-4 نمودار دقت نسبت به فاصله اندازه گیری در سنسور آلتراسونیک Polaroid
48
نمودار (29-4 نمودار نشان دهنده میزان حساسیت میکروفن نمونه در فرکانس های متفاوت
 
بصورت قطبی
 
53
نمودار (30-4 نمودار نشان دهنده پاسخ فرکانسی در میکروفن نمونه
53
 

 
فهرست شکل ها
 
 
 
عنوان مطالب
شماره صفحه
 
 
 
 
 
شکل (1-2
به ترتیب از سمت چپ به راست ربات های تیم چک , الکور , سدرا و تیم تایلند در
 
 
مسابقات ربوکاپ لیسبوند 2004
 
18
 
شکل (2-2
به ترتیب از سمت چپ به راست زمین ربات های امدادگر نیمه هوشمند , نیمه
 
 
هوشمند و تمام هوشمند
 
18
 
شکل (3-2 از سمت چپ مصدوم رویت شده در واقع مخفی , مصدوم زیر آوار پوشانده شده و
 
 
مصدوم در آوار گیر کرده است
 
19
 
شکل (4-2
بیان کننده انواع علائم حیاتی است که ربات باید آنها را تشخیص دهد
 
19
 
شکل (1-3
ربات دارای سیستم حرکتی چرخ گرد
 
22
 
شکل (2-3
ربات با سیستم حرکتی شنی
 
22
 
شکل (3-3
ربات با سیستم حرکتی ترکیبی
 
23
 
شکل (4-3
ربات با سیستم حرکتی عنکبوتی
 
23
 
شکل (5-3
ربات با سیستم حرکتی متفاوت
 
24
 
شکل (6-3
ربات سمت راست (ناجی (1 دارای سیستم بازو صاف و ربات سمت راست (ناجی (2
 
دارای بازو مثلثی است
 
24
 
شکل (7-3 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم کنترل حلقه بسته موقعیت
 
26
 
شکل (8-3 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم کنترل حلقه بسته سرعت
 
26
 
شکل (9-3 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم کنترل حلقه بسته سرعت و موقعیت
 
27
 
شکل (11-3 نمایی از ساختار داخلی یک موتور جریان مستقیم جاروبک دار
 
28
 
شکل (1-4 شمایی از یک انکدر افزایشی به همراه سیگنال های خروجی
 
33
 
شکل (2-4 نمودار مربوط به خروجی سیگنال های انکدر افزایشی
 
33
 
شکل (3-4 شمایی از صفحه داخلی بکار گرفته شده در انکدر مطلق
 
34
 
شکل (4-4 شمایی از انکر افزایشی از نوع مغناطیسی که بصورت مطلق نیز کاربرد دارد
34
 
شکل (5-4 نمایی از اجزای داخلی سازنده موتور جریان مستقیم
 
35
 
شکل (6-4 تصویر یک سنسور IMU
 
36
 
شکل (9-4 شکل نشان دهنده نحوه تاثیر شتاب دورانی بر خروجی سنسور ADXRS300
37
 
شکل (10-4 مدار داخلی سنسور میدان مغناطیسی HMC1053
 
38
 
شکل (11-4 نمایی از مدار بکار گرفته شده جهت انجام ست و ریست سنسور مغناطیسی
38
 
شکل (12-4 نمایی از مدار بکار گرفته شده جهت اندازه گیری خروجی سنسور مغناطیسی
39
 
شکل (15-4 نمایش مشکل ایجاد شده در اثر بودن یک معادله و دو مجهول برای
 
43
 
Optical Flow
 
 
 

فهرست شکل ها

عنوان مطالب                                                                                          شماره صفحه

شکل (16-4 بلوك دیاگرام مربوط به روش Horn and Schunk’s
44
 
شکل (17-4 بلوك دیاگرام مربوط به روش Spatio-Temporal Gradient
44
 
شکل (18-4 بلوك دیاگرام مربوط به روش Image Segmentation
45
 
شکل (19-4 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم پیاده سازی شده برای تحقق سخت افزاری
46
 
Optical Flow
 
شکل (20-4 در بالا فریم های متوالی با حرکت یک خط عمودی به سمت راست و
 
 
در پایین نقشه سوزنی آن حرکت دیده می شود
46
 
شکل (21-4 در سمت چپ تصاویری که دارای Motion Blur بوده نمایش داده شده و
 
 
در سمت راست جهت آنها نمایش داده شده
47
 
شکل (22-4 در سمت راست سنسور آلتراسونیک ساخت شرکت Polaroid و در سمت چپ
 
 
خروجی آن دیده می شود
48
 
شکل (24-4 لیزر اسکنر ساخت شرکت AccuRange بکار رفته در ربات های امداد گر
50
 
شکل(25-4 نقشه SLAM بدست آمده از ربات امداد گر تمام هوشمند
50
 
شکل (26-4 لیزر اسکنر سه بعدی ساخت شرکت RTS به همراه سیستم Tilt که
 
 
آنرا حرکت داده و تصویر سه بعدی بدست آمده
51
 
شکل (27-4 خروجی لیزر اسکنر سه بعدی که بر حسب ارتفاع رنگ بندی شده است
 
 
الگوریتم های جستجو و کاوش
51
 
شکل (28 -4 دیاگرام Voronoi که مسیر حرکت ربات را نشان می دهد
52
 
شکل (31-4 نمای داخلی میکروفن مغناطیسی
54
 
شکل (32-4 مدار پری آمپلی فایر بکار گرفته شده جهت تقویت سیگنال های
 
 
الکتریکی میکروفن
54
 
 

چکیده

در ایــن ســمینار بــه بررســـی انــواع سیســتم هــای مکـــاترونیکی بکــار گرفتــه شـــده در ربـــات هـــای امـــدادگر پـــرداختیم. از جملـــه سیســـتم هـــای حرکتـــی و بـــازو هـــای مکـــاترونیکی بکـــار رگفتـــه شـــده در ربـــات هـــای امـــدادگر کـــه جهـــت انجـــام عملیـــات خــاص بکــار گرفتــه مــی شــده انــد. همچنــین انــواع سیســتم هــای مکــانیکی حرکتــی نیــز مــورد بررســی قــرار گرفــت. در نهایــت سیســتم هــای الگترونیکــی و کنترلــی ایــن گونــه از ربــات هــا نیــز مــورد بررســی قــرار گرفــت. از جملــه سیســتم هــای مــورد بررســی قــرار گرفتــه مــی تــوان سیســتم هــای تــامین انــرژی مخــابراتی و سیســتم هــای کنترلــی را مــی تــوان اشــاره کــرد. همچنــین در مــورد سیســتم هــای مکــان یــابی و نقشــه ســازی بررســی انجــام گرفــت و در خصــوص سیســتم هــای مکــان یــابی بــا اســتفاده از نــاوبری اینرسی و بکار گیری پردازش تصویر جهت مکان یابی نیز بررسی انجام گرفت.

مقدمه

در ایــن ســمینار ربــات هــای امــدادگر مــورد بررســی قــرار گرفتنــد. ایــن ربــات هــا از نــوع ربــات هــای متحــرك بــوده و در آینــده ای نزدیــک در صــوانح مــی تواننــد کــاربرد بســیار زیــادی داشــته باشــند. در فصــل اول ابتــدا انــواع ربــات هــا مــورد بررســی قــرار گرفتنــد و در نهایــت ربــات هــای امــداد گــر نیــز تعریــف شــده و انــواع ایــن ربــات هــا نیــز مــورد بررســی قــرار گرفتنــد. ســپس در فصــل دوم انــواع ایــن ربــات هــا بــا جزئیــات بیشــتر بررســی شــده و بــه محــیط مســابقات بــرای ایــن ربــات هــا نیــز اشــاره شــده و انــواع مصــدم هــایی کــه در ایــن مســابقات جهــت امتحــان کــردن و رقابــت کــردن بــین انــواع سیســتم هــای ایــن نــوع ربــات هــا نیــز مــورد بررســی قــرار گرفــت. پــس ار زآن در فصــل ســوم ربــات هــای نیمــه هوشــمند مــورد بررســی قــرار گرفتــه و انــواع سیســتم هــای حرکتــی مکــانیکی و الکترونیکــی و کنترلــی ایــن ربــات هــا مــورد بررســی قــرار گرفتــه اســت و در انتهــا در فصــل چهــارم بررســی بــر روی ربــات هــای تمــام هوشــمند انجــام گرفــت. کــه در ایــن بررســی سیســتم هــای بســیار پیچیــده کنترلــی و مکــان یــابی و نقشــه ســازی بکــار گرفتــه شــده در ایــن ربــات مــورد ارزیــابی قــرار گرفــت. همچنــین در انتهــا انــواع سیستم های حسگر و سنسوری این سیستم ها مورد بری قرا ردادعه شد.

فصل اول : کلیات

(1-1  پیشگفتار

در این سمینار نوع خاصی از ربات ها یعنی ربـات هـای امـداد گـر (Rescue Robot) را بررسی کرده و به انواع آنها از نظر ساختار های مکاترونیکی (الکترونیکی و مکـانیکی) اشـاره کـرده و آنها را مورد نقد قرار خواهیم داد سپس در مورد انواع سیستم های بکار رفتـه جهـت موقعیـت یـابی ربات (Localization) پرداخته و به بررسی عمیق تـر یکـی از روش هـای بـه کـار رفتـه خـواهیم پرداخت .همچنین به بررسی سخت افزاری سنسور IMU خواهیم پرداخت و پس از آن به بررسـی یکی از جدید ترین روش ها یعنی Optical Flow خواهیم پرداخت که از نظر پیـاده سـازی دارای گسترده بسیار زیادی بوده و کاربرد بسیار زیادی در Mobile Robot ها خواهد داشت .

از نظر سخت افزاری نیز به دلیل حجم گسترده پردازش و نیاز شدید به سرعت بالا مسـتلزم سـخت افزار مناسب و الگوریتم های بهینه ای می باشد که بررسی اجمالی ای در این سـمینار در مـورد آن خواهیم داشت .

(2-1  مقدمه ای بر انواع ربات ها

ربات ها در بسیاری از موارد در حال گسترش بوده و جای بشر را در بسیاری از زمینه ها در حال جایگزین شدن و بدست گرفتن امور می باشند . زیرا دارای خواصی می باشند که می توان به بعضی از آنها به صورت زیر اشاره نمود :

-1 ربات ها توانایی کار کردن در محیط ها خطرناك را دارا می باشند .

-2 ربات ها قادر به کار کردن به مدت بسیار زیاد و محیط های دشوار هستند . -3 ربات ها نیاز چندانی به استراحت ندارند .

-4 ربات ها قادر به تشخیص و واکنش دقیق توسط سنسور های خود می باشند .

بطور کلی می توان ربات ها را به دو دسته مهم که مربوط به موضوع این سمینار می شود به صورت زیر تقسیم بندی نمود :