a robotika a robotok tervezése, építése, üzemeltetése és használata. De ez a meghatározás meglehetősen inspiráló. Mi az a robot? Mit lehet tenni a robotokkal? És hogyan lehet építeni a saját?

ez a cikk megmutatja:

• hogyan lehet elkezdeni a robotikát
• ahol ötleteket, oktatóanyagokat és kellékeket találhat
• hogyan válhat aktív résztvevővé a robotikai közösségben.

a robotok rövid története

a “robot” szót Josef Capek alkotta meg 1920-ban. Testvére, Karel, a kifejezést egy kitalált humanoidra használta az 1920-as darabban R. U. R .

a robotok olyan gépek, amelyek automatikusan végrehajthatnak műveleteket (vagy műveletek sorozatát). A kifejezés az eszközök széles skáláját öleli fel, de általában képesek:

• irányítsák tevékenységüket
• érzékszervi visszajelzést kapnak
• folyamatinformációk.

a robotok jellemzően programozhatók. Ezeket olyan vezérlőberendezésekkel lehet irányítani, amelyek külső vagy beágyazódnak a robotba. A robot lehet teljesen autonóm, vagy teljesen alárendelhető a vezérlő mechanizmusának.

az idő múlásával a robotok egyre összetettebbé váltak. A mai robotok olyan feladatokat látnak el, amelyeket egykor emberek végeztek, de ma már túlságosan ismétlődőnek, veszélyesnek vagy olyan környezetben fordulnak elő, amely ellenséges lenne az emberekkel szemben, például a világűrben vagy a tengerfenékeken.

Mit Tehetnek A Robotok?

számos alkalmazás létezik a robotok számára, és nem mindegyik összetett — néhány egyszerűen játék a kisgyermekek számára. Íme néhány példa az általuk végzett feladatokra:

• munka szélsőséges környezetben: háborús vagy nukleáris zónák, tenger alatti területek és a világűr túl veszélyesek az emberek számára. A robotok számos veszélyes feladatot képesek elvégezni. Például a drónok lehetővé teszik a felderítést az ellenség által elfoglalt területeken háború idején, a Curiosity a Mars felfedezésére indul, Wally pedig a padlón vagy az óceánon mászik.
• Segítség a ház körül: A robot háztartási készülékek, mint például a mopok és a porszívók, a tulajdonosok nevében végeznek munkát.
• Irányítsd az autonóm autókat: az autonóm autókat az 1920-as évek óta prototípusozzák, de a modern önvezető autók kutatásának legismertebb segítője valószínűleg a Google. Azok a járművek, amelyek maguk vezetnek, egyre okosabbak, és bár nem váltak mainstreamnek, néhányan már az utakra vitték.
• Olvass és tanulj: az Oxfordi Egyetem kutatói létrehozták Marge-ot, egy “írástudó” robotot, amely képes olvasni az újságot és tényeket tanítani magának. Marge “intelligenciája” a szoftveréből származik, és a felelős kutatók megpróbálják megtanítani neki az emberekben található érvelési készségeket.
• egészségügyi problémákkal vagy fogyatékossággal élő emberek segítése: a robotok segíthetnek a testi fogyatékossággal élőknek a mindennapi feladatok elvégzésében. Például a kerekes székek motorizált többcélú gépekké fejlődtek; például segíthetik a felhasználókat a karjuk korlátozott használatával a hűtőszekrény ajtajának kinyitásában és az étkezés megszerzésében. Az olyan tárgyak, mint a protézis karok és lábak, az egyszerű peg-szerű eszközökből az “intelligens” végtagokká váltak, amelyek képesek kommunikálni az emberi aggyal.

robotikai vállalatok

jó ötletet kaphat a robotika jövőjéről, ha megnézi, mit csinálnak ma a robotikai vállalatok.

a Robotics Business Review, a robotikai hírek és információk vezető online forrása, kiadja az RBR50-et. A robotika ipar legfigyelemreméltóbb vállalatainak listája. A listán szereplő vállalatokat innovációik, úttörő alkalmazásaik, valamint kereskedelmi sikereik és lehetőségeik alapján választották ki. Az egészségügy, a logisztika és a repülés kérdéseivel foglalkoznak.

az RBR50 néhány legismertebb vállalata a következő:

• Honda Robotics
• Google ‘ s Alphabet
• Intel
• LEGO A/S.

első lépések a robotokkal

nem minden robot rendkívül összetett gép. Néhány nagyon egyszerű lehet, például ez a bevezető robotikai játék gyerekeknek. Az ég a határ, amikor az elemi robotikai projektekről van szó, ezért itt van néhány forrás, amellyel ötleteket kérhet:

• az első Robot: Instructables kínál egy listát a 15 egyszerű robotika projektek az Ön számára, hogy megpróbálja, beleértve a napenergia csótány Virbobot és a Robot versenyző.
• Hogyan építsünk egy egyszerű robotot: ez a RobotShop bemutató megtanítja, hogyan készítsen egyedi robotot mindössze tíz lépésben.
• egyszerű robotok készítése: fedezze fel a legmodernebb robotikát mindennapi dolgokkal: Kathy Ceceri bevezető könyve olyan nyelven íródott, amelyet a nem mérnökök meg fognak érteni. Megtanítja, hogyan lehet egyszerű robotokat építeni olyan anyagok felhasználásával, amelyek valószínűleg már a tulajdonában vannak.
• Hogyan építsünk 10 dolláros robotot: az afrikai robotikai hálózat 2012-ben kihívást adott ki: tervezzen olyan robotot, amelynek építése 10 dollárba vagy kevesebbbe kerül. Nem minden szuper egyszerű, de ezek a projektek olcsó módja az indulásnak.

beszerzési anyagok

miután megkapta az ötleteket, előfordulhat, hogy további anyagokat kell vásárolnia, például elektronikai alkatrészeket és mikrovezérlőket. Ezeket a helyi hardver -, hobbi-vagy elektronikai üzletekben kaphatja meg, vagy online megrendelheti őket olyan kiskereskedőktől, mint az Amazon, a Maker Shed, a Parallax és a Robot Shop.

Robot Design and Construction

nincs meghatározva, hogy a robotok hogyan nézzenek ki, így az ég a határ, amikor a tervezésről van szó. A robottervek az ultrafunkcionálisaktól (például az autógyártó vonalakon használtaktól) a karcsú gépekig terjedhetnek, amelyek a lehető legesztétikusabbak a funkció feláldozása nélkül (például az iRobot Porszívók sora).

amikor a robotot tervezed, azonosítanod kell:

• a robot célja
• a robotra vonatkozó követelmények (például méret, forma, energiaforrás stb.).

az Ön igényeinek leginkább megfelelő robot tervezésével kapcsolatos részletes kezelésért lásd: Robotics Design Process.

az Ön által azonosított paraméterek befolyásolják a robot végleges kialakítását, miután elkészült.

robotok vezérlése

a vezérlés az egyik legnagyobb dolog, amit meg kell dolgoznod egy robot tervezése és építése során.

a robotok vezérlésének számos módja van, amelyek mindegyike más-más fokú autonómiát kínál a robotnak:

• a spektrum egyik végén fenntarthatja a robot teljes irányítását, ha csak kifejezett utasítások esetén engedi mozogni (például távirányítóval).
• a másik végén programozhatjuk a robotot, hogy a kapott szenzoros bemenet (például fény vagy hang) alapján maga döntse el, mi lesz a következő lépése.

egyensúlyt találhat mindkét megközelítés között.

távvezérlők és Rádióvezérlők

a külső vezérlő robothoz való csatlakoztatása a legegyszerűbb módja az indulásnak. A vezérlő segítségével utasításokat ad ki a robotnak, amely ezután válaszol a parancsokra. Az ilyen módon irányított robotnak általában kevés vagy egyáltalán nincs intelligenciája.

ha ezt egy lépéssel tovább szeretnénk lépni, átkapcsolhatunk egy lekötött vezérlőről egy vezeték nélküli vezérlőre, ami csökkenti a fizikai kapcsolat szükségességét a robotot irányító személy és maga a robot között. Az ilyen megvalósítások jellemzően infravörös adókat és vevőket foglalnak magukban, amelyek látóvonalat igényelnek a kettő között.

Ha azonban nem akarja ezeket a korlátozásokat, használhat más kommunikációs módszereket is, például a távirányító (R/C) egységeket vagy a Bluetooth-ot. Ez utóbbi kétirányú kommunikációt is kínál.

források

• Instructable a vezetékes vezérlő Robot Manual
• RobotShop értékesíti válogatott vezeték nélküli távirányító
• Society of Robots kínál bemutató épület távirányítású robotok
• Trossen Robotics válogatott robot vezérlő készletek.

a Robot programozása

mikrokontroller és motorvezérlő beépítésével a robotot speciális feladatok elvégzésére programozhatja.

Gondolj a mikrovezérlőre, mint egy apró számítógépre, amely képes beolvasni és végrehajtani egy programot. A motorvezérlő közvetítő szerepet tölt be a mikrokontroller és a robot között, mivel az utóbbi nem képes elegendő energiát biztosítani a robot motorjainak.

a robot programozásával egyre autonómabb gépeket építhet. Az autonóm vezérlés előre programozható úgy, hogy ne fogadjon el érzékszervi visszajelzést, korlátozott érzékszervi visszajelzést vagy összetett érzékszervi visszajelzést.

források

• Tanulj meg programozni a LEGO Mindstorms termékcsaládjával.
• a Raspberry Pi egy kicsi, megfizethető számítógép, amelyet robotjaival használhat. Nagyon népszerű, ezért könnyű megtalálni mindenféle hasznos oktatóanyagot. A Raspberry Pi készítőinek szilárd tanterve is van, amely remek hely a kezdéshez.
• Robocode egy programozási játék, ahol meg lehet tanulni programozni robotok Java vagy a.NET keretrendszer.
• a Toptal bevezető robotprogramozási oktatóanyaga sok hasznos tippet tartalmaz.

a fiatalok (és a szívükben fiatalok) számára

rengeteg robot van a gyermekek számára. Kiváló termékek felnőtteknek, akik gyengéd bevezetést keresnek a robotokba, is:

• Engino: az Engino moduláris építőkészleteket gyárt, amelyek robotok alkatrészeit tartalmazzák; a tárgyaira úgy gondolhat, mint a robotika, a LEGO és a k ‘ NEX keresztezésére.
• LEGO: A vállalat számos terméket kínál a robotika arénájában. A Mindstorms sorozat mellett a LEGO elindítja Boost programját, amelynek célja a gyerekek programozásának és alapvető robotikájának megtanítása.
• Ozobot: zsebméretű robotok, amelyek robotikát tanítanak 6-14 éves gyerekeknek.
• Robotis: Robotok és robotkészletek készítője hobbistáktól és STEM szakemberektől. Több robotsoruk van; néhányuk ötéves gyermekek számára megfelelő, míg a Bioloid sorozat a robotikai versenyek leggyakrabban használt készlete.

konferenciák, meetupok és kiállítások

bár a robotika lehet önálló tevékenység, nem kell annak lennie. A konferenciák és a kiállítások nagyszerű módja annak, hogy találkozzanak hasonló gondolkodású hobbistákkal, kutatókkal és más rajongókkal. Nagyszerű módja annak is, hogy információt szerezzenek az innovációkról:

• Robots for Roboticists fenntartja a naptár minden közelgő robotika konferenciák és események, bár a legtöbb esemény célja, hogy egy tudományos vagy szakmai közönség
• hogy megfeleljen a hobbisták és rajongók az Ön közelében, nézd át listák Meetup, Eventbrite, vagy a Facebook
• Ön is csatlakozhat egy helyi klub.

versenyek

ha szeretné kipróbálni a kezét a robotikai versenyeken, beírhatja alkotásait a RoboCup, a SparkFun autonóm Járműversenyére, a RoboGames-re vagy az SRS Robothonra.

Gyakran Ismételt Kérdések a diákok Robotikájáról