موقعیت یابی رباتهای متحرک
مشکل کلي که در پيشروي يک ربات متحرک ساخته شده، قرار دارد در سه سوال خلاصه مي شود: کجا هستم، کجا دارم مي روم و کجا بايد برسم. در اين مقاله به بررسي جوابهاي سوال اول پرداخته مي شود يعني، کجا هستم؟ where am Iدو دسته روش متفاوت براي موقعيت يابي ربات وجود دارد
الف) موقعيت يابي نسبي موسوم به (Dead reckoning) يا شناسايي غير زنده که نامي است به جاي مانده از کشتيراني و منظورش شناسايي محل فعلي با استفاده از موقعيت هاي قبلي است. موقعيت يابي نسبي، خود به دو زيرمجموعه تقسيم مي شود
ب) موقعيت يابي مطلق: شامل چهار دسته
الف) موقعيت يابي نسبي موسوم به (Dead
reckoning) يا شناسايي غير زنده که نامي است به جاي مانده از کشتيراني و
منظورش شناسايي محل فعلي با استفاده از موقعيت هاي قبلي است. موقعيت يابي
نسبي، خود به دو زيرمجموعه تقسيم مي شود:
1-
مسافت سنجي يا odometry :در اين روش از انکدرها يا دوران سنج هاي براي
محاسبه مقدار دوران چرخ ها يا دوران فرمان ربات استفاده مي شود. مقدار
دوران حاصل را ضربدر محيط چرخ مي کنند و مقدار پيموده شده در يک جهت براي
مسافتي است که ربات در آن جهت پيموده. سود اين طرح آن است که همواره قابل
تهيه و يک روش دروني است ولي زيان اين طرح خطاهاي آن است که در صورت لغزش
چرخ دوران بيهوده نيزمحاسبه مي شود.
2- ناوبري اينرسي (Inertial Navigation): در اين
روش از ژيروسکوپ و چند شتاب سنج به منظور اندازه گيري سرعت زاويه اي و
شتاب خطي استفاده مي شود. براي بدست آوردن ميزان جابه جايي بايد يک يا
دوبار از مقادير حاصله از سنسور انتگرال گرفته شود . زيرا انتگرال شتاب
،سرعت مي شود و انتگرال سرعت، جابه جايي را مي دهد. سود اين طرح آن است که
به محيط بستگي ندارد و يک طرح خودساخته است. از طرفي ديگر داده هاي سنسور
اينرسي وابسته به زمان است زيرا بايد انتگرال نرخ داده ها را گرفت تا
موقعيت را يافت. هر خطاي کوچکي بوسيله انتگرال گيري افزايش بيشتري مي
يابد. اين نوع موقعيت يابي براي دوره هاي زماني خيلي بزرگ نيز بي فايده
است. عيب ديگر اين طرح هزينه زياد وسايل آن است. مثلا ژيروسکوپ هاي خيلي
دقيق در هواپيماها استفاده مي شود. اخيرا ژيروسکوپ هاي ليزري هم به بازار
آمده است که راه حل جالبي براي موقعيت يابي رباتهاي متحرک است.
ب) موقعيت يابي مطلق: شامل چهار دسته
1- برج هاي فعال: در اين روش موقعيت ربات از سه يا
تعداد بيشتري برجهاي راديويي يا نوري سنجيده مي شود. امواج ارسالي از اين
برجها، راديويي يا نوري هستند مانند GPS که از سه ماهواره به دريافت کننده
سگينال مي فرستد. با محاسبه اختلاف زماني ارسال و دريافت سيگنال ضربدر
سرعت سيگنال ، موقعيت ربات از هر برج يا ماهواره بدست مي آيد. توجه کنيد
که جايگاه هر برج بايد کاملا مشخص باشد.
2- شناسايي علائم مصنوعي (Artificial Landmark) :در اين روش، علائم مصنوعي درمکانهاي مشخصي از زمين قرار داده مي شود و ربات با ديدن هر علامت جايگاه خود را خواهد فهميد. مزيت اين روش اين است که مي توان از دوربينها براي شناسايي استفاده کند. در اينجا هم مانند روش برجهاي فعال بايد حداقل سه علامت در ديد ربات باشد. موقعيت يابي علائمي اين سود را دارد که خطاهايش داراي يک مرز و حد است ولي تشخيص محيط وسيع در زمان واقعي همواره ممکن نيست.
3- شناسائي علائم طبيعي : در ابن روش از علائم
طبيعي مشخص در محيط استفاده مي شود. نيازي به خصوصيات محيط نيست اما محيط
بايد کاملا شناخته شده باشد. اعتماد به اين روش به زيادي روش علائم مصنوعي
نيست. در قديم از اين روش با استفاده از ستارگان براي تعيين محل استفاده
مي شود.
4- تطبيق با يک مدل Model Machting: در اين روش اطلاعات کسب شده بوسيله سنسورهاي ربات با يک نقشه يا مدل جهاني محيط مقايسه مي شود. اگر اطلاعات کسب شده از سنسورها با نقشه مدل جهاني تطبيق داشت آنگاه موقعيت مطلق ربات قابل تخمين است. موقعيت يابي بر اساس نقشه، اغلب شامل اصلاح نقشه کلي بوسيله مشاهدات جديد سنسورها در يک محيط پويا است . نقشه هاي مورد استفاده در رهيابي شامل دو نوع اصلي هستند: نقشه هاي هندسي و نقشه هاي توپولوژي که محيط را به صورت شبکه اي از گره هاي و قوسها نمايش مي دهد.
نمایشگاه دائمی آنلاین رباتیک
سایت زیر نمایشگاه دائمی و انلاین تمام دانشگاههای معتبر رباتیک مثل ماسوچوست و کارنگی ملون، اوزاکا ژاپن و ... است
حتی قطب رباتیک دانشگاه شریف هم در انجا سالن(Hall) دارد و جدیدترین کارهای علمی خود را به صورت عکس و فیلم قرار می دهد.
http://www.expo21xx.com/automation21xx/university.htm
هر دانشگاهی که تحقیقات بیشتر و جالبتری داشته باشد در صدر قرار می گیرد.مانند آزمایشگاه بیو ربات MIT ، دانشگاه مک گیل کانادا، EPFL دانشگاه پلی تکنیک لوزان سویس و غیره، همه و همه هستند و انواع ربات در آنجا وجود دارد.
