پایان نامه ربات مسیریاب (هفت سنسور)

پایان نامه مقطع کاردانی

رشته کامپیوتر

سال 1389

چکيده :

      پروژه ی ما تحت عنوان (( ربات مسیر یاب هفت سنسور )) که در سه فصل تهیه شده است ، فصل اول مستندات این پروژه به بررسی تعاریف خاصی که در زمینه رباتیک وجود دارد و همچنین موضوعات مرتبط با آن مانند تاریخچه رباتیک ، انواع رباتها ، دسته بندی رباتها  پرداخته ایم.

در فصل دوم کاربرد رباتها و همچنین اجزاء رباتها را مورد بررسی قرار داده ایم.

در فصل سوم ، ساختن ربات مسیر یاب ، شرح عملکرد ربات ، توضیحات مدار و برنامه ربات و همچنین تصاویری از قطعات این ربات و تصویر ربات مسیر یاب به طور کامل قرار داده شده است .

      ربات مسیریاب رباتی است که می تواند در یک مسیر از قبل تعیین شده حرکت کند ، این مسیر میتواند یک خط سیاه در زمینه سفید یا یک خط سفید در زمینه سیاه باشد. یا مخلوتی از هر دو باشد .ربات باید بتواند انواع مسیرهای موجود مانند پیچ، بریدگی، خطوط زاویه دار و مهم تر از همه حلقه را در کمترین زمان ممکن طی کند .

مقدمه :

     اتوماسيون در بخشهاي مختلف صنعت و كارهاي توليدي در چند دهه اخير ظهور پيدا كرده است و روز به روز نيز در حال توسعه مي باشد. بيش از چند دهه از ظهور كارخانجات كاملاً مكانيزه كه در آنها تمامي پروسه ها اتوماتيك بوده و نيروي انساني در آن نقش اجرائي ندارد، نمي گذرد. اما در چند ساله اخير شاهد بوجود آمدن كارخانجات مكانيزه اي بوده ايم كه طراحي، ساخت و نحوه كار آنها واقعاً حيرت انگيز است. ايده و دانش كنترل اتوماتيك و استفاده از سيستمهاي مكانيزه در كارخانجات به جنگ جهاني دوم مي رسد. ما تحولات عظيم و چشمگير آن در سالهاي اخير بوقوع پيوسته است.

رُبات یا روبوت وسیله‌ای مکانیکی جهت انجام وظایف مختلف است. یک ماشین که می‌تواند برای عمل به دستورات مختلف برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری اعمال ویژه انجام دهد. مخصوصا آن دسته از کارها که فراتر از حد توانایی‌های طبیعی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن اعمالی از قبیل احساس کردن درک نمودن و جابجایی اشیا یا اعمال تکراری شبیه جوشکاری تولید می‌شوند

-1- ربات

    ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.

    برای مثال در قسمت مونتاژ یک  کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و ...می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.

    ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.

کلمه ربات توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R  (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی1(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.

در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.           

    البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.

    امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.

    بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

    رُبات1 یا روبوت وسیله‌ای مکانیکی جهت انجام وظایف مختلف است. یک ماشین که می‌تواند برای عمل به دستورات مختلف برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری اعمال ویژه انجام دهد. مخصوصا آن دسته از کارها که فراتر از حد توانایی‌های طبیعی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن اعمالی از قبیل احساس کردن درک نمودن و جابجایی اشیا یا اعمال تکراری شبیه جوشکاری تولید می‌شوند.

1-1-1- تعاریف ربات

    همیشه بین صاحب نظران رباتیک و فعالان رباتیک در دانشگاه ها بحث در مورد تعریف ربات وجود داشته است، گاهی اوقات بر اساس تولید ربات، در شرکتی، تعریفی صنعتی و بر اساس تولید آن شرکت از ربات ارایه می شود و در مواردی نسبت به تکنولوژی ربات توصیف شده است.

    با این همه در زمان کنونی فناوری ساخت ربات در حدی است که با تکیه بر تکنولوژی جدید و پیشرفته کنونی و با کمی آینده نگری می توان تعریف عینی و دست یافتنی از ربات کرد.

در این جا چند تعریف معتبر ذکر شده است:

یک دستگاه یا وسیله خود کاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسانها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است.

    یک ربات هوشمند ،ماشین خودکار چند منظوره ای است که طیف وسیعی از وظایف متفاوت را، تحت شرایطی که حتی ممکن است به آن شناخت کافی نداشته باشد ،همانند انسان آن را انجام دهد.

دو تعريف دیگر در رابطه با كلمه ربات از قرار زير مي باشند :

1- تعريفي كه توسط Concise Oxford Dic.  صورت گرفته است؛ ماشيني مكانيكي با ظاهر يك انسان كه باهوش و مطيع بوده ولي فاقد شخصيت است. اين تعريف چندان دقيق نيست، زيرا تمام رباتهاي موجود داراي ظاهري انساني نبوده و تمايل به چنين امري نيز وجود ندارد.

2- تعريفي كه توسط مؤسسه ربات آمريكا صورت گرفته است؛ وسيله اي با دقت عمل زياد كه قابل برنامه ريزي مجدد بوده و توانايي انجام چند كار را دارد و براي حمل مواد، قطعات، ابزارها يا سيستم هاي تخصصي طراحي شده و داراي حركات مختلف برنامه ريزي شده است و هدف از ساخت آن انجام وظايف گوناگون مي باشد.

1-1-2- علم رباتیک

    دانشمند مسلمان کردتبار ، ابو العز بن اسماعیل بن الرزاز الجزری در سال 515 هجری شمسی در شهر الجزری واقع در شمال عراق امروزی پا به این جهان گذاشت .او در شهر دیاربکر واقع در ترکیه امروزی مشغول به تحصیل و فرا گیری علم شد و تا آخر عمر در دیاربکر زندگی کرد و در سال 585 هجری شمسی درگذشت . لازم به ذکر است در آن دوره الجزری و دیاربکر جزئی از سرزمین ایران بود. الجزری نخستین ربات قابل برنامه‌ریزی انسان نما را در اواخر عمرش ساخت . به این علت او به عنوان پدر علم مهندسی رباتیک جهان شناخته می شود . اختراع او ، یک قایق آبی بود که در آن چهار نوازنده‌ ی مصنوعی موسیقی برای مراسم و برنامه‌های جشن سلطنتی، آهنگ می‌نواختند و حاضران را سرگرم می‌کردند ، سازها به صورت هیدرولیک1 و با کمک آب برنامه ریزی می شود . او در سال 585 هجری شمسی کتابی با نام " دانستنی هایی در رابطه با مکانیزم های هوشمند " نوشت . این ربات انسان نما و چند مکانیزم موتوری انتقال آب و چند ساعت از زیبا ترین طرحهای او در این کتاب می باشد.

    علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است :

الکترونیک ( شامل مغز ربات)

مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)

نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات)

    اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند، مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و  می سازند و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.

1-1-3- مزایای رباتها

 
1- رباتیک و اتوماسیون در بسیاری از موارد می توانند ایمنی، میزان تولید، بهره و کیفیت محصولات را افزایش دهند.

2-  رباتها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و با این کار جان هزاران انسان را نجات دهند.
3-  رباتها به راحتی محیط اطراف خود توجه ندارند و نیازهای انسانی برای آنها مفهومی ندارد. رباتها هیچگاه خسته نمی شوند.

4-  دقت رباتها خیلی بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند.
5-  رباتها می توانند در یک لحظه چند کار را با هم انجام دهند ولی انسانها در یک لحظه تنها یک کار انجام می دهند.

 
1-1-4- معایب رباتها

1-  رباتها در موقعیتهای اضطراری توانایی پاسخگویی مناسب ندارند که این مطلب می تواند بسیار خطرناک باشد.

2-  رباتها هزینه بر هستند.

3-  قابلیت های محدود دارند یعنی فقط کاری که برای آن ساخته شده اند را انجام می دهند.
 

1-2- تاریخچه رباتها

    حدود سال 1250م : بیشاپ آلبرتوس ماگنوس (Bishop Albertus Magnus)  ضیافتی ترتیب داد که درآن ، میزبانان آهنی از مهمانان پذیرایی می کردند . سنت توماس آکویناس (Thomas Aquinas  ) برآشفته شد ، میزبان آهنی را تکه تکه کرد و بیشاپ را ساحر و جادوگر خواند .

    سال 1640م : دکارت ماشین خودکاری به صورت یک خانم ساخت و آن را Ma fille Francine می نامید . این ماشین که دکارت را در یک سفر دریایی همراهی می کرد ، توسط کاپیتان کشتی به آب پرتاب شد چرا که وی تصور می کرد این موجود ساخته شیطان است.

    سال 1738م : ژاک دواکانسن (Jacques de Vaucanson) یک اردک مکانیکی ساخت که از بیش از 4000 قطعه تشکیل شده بود . این اردک می توانست از خود صدا تولید کند ، شنا کند ، آب بنوشد ، دانه بخورد و آن را هضم و سپس دفع کند . امروزه در مورد محل نگهداری این اردک اطلاعی در دست نیست.

    قرن 18م : یک مدل ساده از ربات کهKarakuri Ningyo  نامیده میشد در ژاپن به وجود آمد . این عروسک در مراسم چای ژاپنی مورد استفاده قرار گرفت و از چوب ساخته می شد . هنگامی که یک فنجان در سینی قرار می گرفت , یک استوپر توسط فنری که به بازوی عروسک متصل شده بود آزاد شده و با برداشتتن فنجان از سینی مجدداً به جای خود باز می گشت . وقتی دوباره فنجان در جای خود قرار می گیرد وزن فنجان مجداً استویییپر را تحریک می کرد و این حرکت دوباره استوپر را آزاد می نمود که این کار دستگیره را فشار می داد و باعث می شد عروسک با یک حرکت U دوباره به وضعیت اولیه خود باز گردد.

    سال 1805م : عروسکی توسط میلاردت (Maillardet) ساخته شد که می توانست به زبان انگلیسی و فرانسوی بنویسد و مناظری را نقاشی کند . سال 1923م : کارل چاپک (Karel Capek)  برای اولین بار از کلمه ربات (robot) در نمایشنامه خود به عنوان آدم مصنوعی استفاده کرد 

منابع و ماخذ :

http://www.robotics-engineering.ir

http://www.nooreaseman.com

http://www.iran-eng.com

http://www.google.com

http://wikipedia.org

http://roboedukia.blogsky.com

http://www.iranled.com

http://www.ewa.ir

http://www.iranrobotic.com

http://www.mypersianforum.com

http://robotic.aminzadeh.ir

http://www.tebyan.net

http://forum.vru.ac.ir

http://www.robotaft.ir

http://www.persiapack.ir

http://www.forum.microrayaneh.com