S�ownik Robotyki

S�ownik Robotyki : "A"

ACOUSTIC PROXIMITY SENSOR [CZUJNIK ZBLI�ENIOWY AKUSTYCZNY]

Akustyczny czujnik zbli�eniowy mo�e by� wykorzystywany przez robota do wykrywania obecno�ci i okre�lania odleg�o�ci od obiektu lub bariery z bliskiej odleg�o�ci. Dzia�a w oparciu o interferencj� fali akustycznej. Zasada jest podobna do sonaru; ale zamiast mierzy� op�nienie czasowe mi�dzy transmisj� impulsu a jego echem, system analizuje zale�no�� fazow� mi�dzy fal� transmitowan� a fal� odbit�. Gdy sygna� akustyczny o jednej, dobrze okre�lonej, sta�ej cz�stotliwo�ci (a zatem pojedynczej, dobrze okre�lonej, sta�ej d�ugo�ci fali) odbija si� od obiektu w pobli�u, fala odbita ��czy si� z fal� padaj�c�, tworz�c naprzemienne strefy, w kt�rych energia akustyczna dodaje i anuluje w fazie. Je�li zar�wno robot, jak i obiekt s� nieruchome, strefy te pozostaj� nieruchome. Z tego powodu strefy nazywane s� falami stoj�cymi. Je�li robot porusza si� wzgl�dem obiektu, fale stoj�ce zmieniaj� po�o�enie. Nawet niewielkie przesuni�cie wzgl�dnego po�o�enia robota i wykrywanego obiektu mo�e spowodowa� znaczn� zmian� we wzorcu fal stoj�cych. Efekt ten staje si� bardziej wyra�ny wraz ze wzrostem cz�stotliwo�ci fali akustycznej, poniewa� d�ugo�� fali jest odwrotnie proporcjonalna do cz�stotliwo�ci. Charakterystyka i skuteczno�� akustycznego czujnika zbli�eniowego zale�y od tego, jak dobrze obiekt lub bariera odbija fale akustyczne. Solidna betonowa �ciana jest �atwiejsza do wykrycia ni� sofa obita materia�em. Odleg�o�� mi�dzy robotem a przeszkod� jest czynnikiem; og�lnie rzecz bior�c, akustyczny czujnik zbli�eniowy dzia�a lepiej, gdy odleg�o�� maleje, a gorzej wraz ze wzrostem odleg�o�ci. Wa�na jest r�wnie� ilo�� ha�asu akustycznego w �rodowisku roboczym robota. Im wy�szy poziom ha�asu, tym bardziej ograniczony jest zakres dzia�ania czujnika i tym bardziej prawdopodobne s� b��dy lub fa�szywe alarmy. Fale ultrad�wi�kowe zapewniaj� wyj�tkow� dok�adno�� z bliskiej odleg�o�ci, w niekt�rych przypadkach mniejszej ni� 1 cm. S�yszalny d�wi�k mo�e umo�liwi� dzia�anie systemu w odleg�o�ciach rz�du kilku metr�w. Jednak sygna�y d�wi�kowe mog� denerwowa� osoby, kt�re musz� pracowa� w pobli�u maszyny.

AKTYWNY MECHANIZM AKORDOWY (ACM)

Aktywny mechanizm akordowy (ACM) to chwytak robota, kt�ry dostosowuje si� do kszta�t�w nieregularnych obiekt�w. ACM jest zbudowany jak ludzki kr�gos�up. Typowy ACM sk�ada si� z wielu ma�ych, sztywnych konstrukcji po��czonych zawiasami, jak pokazano na ilustracji.

Dok�adno��, z jak� ACM mo�e dostosowa� si� do nieregularnego obiektu, zale�y od wielko�ci i liczby sekcji. Im mniejsze sekcje, tym wi�ksza precyzja. ACM wywiera r�wnomierny nacisk na ca�ej swojej d�ugo�ci. Ci�nienie to mo�na zwi�kszy� lub zmniejszy�, zgodnie z wymaganym zadaniem. Jednym z zastosowa� ACM jest ustawianie lub uk�adanie delikatnych obiekt�w bez ich uszkadzania. Inn� aplikacj� jest zbieranie owoc�w i warzyw.

ACTUATOR [SI�OWNIK]

Element wykonawczy jest urz�dzeniem, kt�re porusza jednym lub wi�ksz� liczb� po��cze� i obs�uguje chwytak lub efektor ko�cowy w ramieniu robota. Proste si�owniki sk�adaj� si� z silnik�w elektrycznych i przek�adni, nap�d�w kablowych lub nap�d�w �a�cuchowych. Bardziej zaawansowane si�owniki wymagaj� u�ycia hydrauliki, pneumatyki lub interakcji magnetycznych. Silniki krokowe s� powszechnie stosowane jako roboty. Niekt�re ramiona robota mog� dzia�a� z jednym si�ownikiem; inne wymagaj� dw�ch lub wi�cej. Liczba si�ownik�w potrzebnych do wykonania danego zadania zale�y od liczby stopni swobody, liczby stopni obrotu i wsp�rz�dnej geometrii ramienia robota.

ADAPTIVE SUSPENSION VEHICLE [POJAZD Z ADAPTACYJNYM ZAWIESZENIEM] (ASV)

Pojazd z adaptacyjnym zawieszeniem (ASV) to wyspecjalizowany robot, kt�ry nap�dza si� mechanicznymi ko�czynami. Porusza si� na kilku nogach jak gigantyczny owad. Zapewnia to doskona�� stabilno�� i zwrotno��. ASV mo�e przenosi� kilkaset kilogram�w i porusza si� z pr�dko�ci� 2 do 4 m / s. Sama maszyna ma mas� od 2 do 3 ton metrycznych. Ma wielko�� ma�ej ci�ar�wki i mo�e przewozi� kierowc� lub kierowc�. Konstrukcja i konstrukcja robota z nogami jest znacznie trudniejsza ni� robota nap�dzanego na ko�ach lub na g�sienicach, ale przynosi to korzy��: ASV mo�e porusza� si� na znacznie trudniejszym terenie ni� jakikolwiek pojazd z ko�ami lub nap�dem g�sienicowym.

ADHESION GRIPPER [CHWYTAK PRZYCZEPNO�CI]

Chwytak przyczepno�ci to efektor ko�cowy robota, kt�ry chwyta przedmioty dos�ownie si� do nich przyczepiaj�c. W najbardziej prymitywnej formie chwytak ten sk�ada si� z pr�ta, kuli lub innego sta�ego obiektu pokrytego dwustronn� ta�m�. Rzep mo�na r�wnie� zastosowa�, je�li chwytane przedmioty s� r�wnie� wyposa�one. G��wn� zalet� chwytaka kleju jest to, �e jest prosty. Dop�ki klej zachowuje swoj� "lepko��", b�dzie dzia�a� bez konserwacji. Istniej� jednak pewne ograniczenia. Najwa�niejszy jest fakt, �e kleju nie mo�na �atwo wy��czy� w celu zwolnienia uchwytu na obiekcie. Nale�y zastosowa� inne �rodki, takie jak urz�dzenia blokuj�ce chwytany obiekt na miejscu.

ALGORYTM

Algorytm to precyzyjna, krok po kroku procedura, dzi�ki kt�rej mo�na znale�� rozwi�zanie problemu. Algorytmy mo�na zazwyczaj przedstawi� w formie schematu blokowego. Wszystkie programy komputerowe s� algorytmami. Roboty wykonuj� okre�lone zadania, post�puj�c zgodnie z algorytmami, kt�re m�wi� im dok�adnie, gdzie i kiedy si� przenie��. W wydajnym algorytmie ka�dy krok jest niezb�dny, nawet je�li wydaje si�, �e jest boczny lub cofa si�. Algorytm musi zawiera� sko�czon� liczb� krok�w. Ka�dy krok musi by� wyra�alny cyfrowo, aby komputer m�g� go wykona�. Chocia� algorytm mo�e zawiera� wielokrotnie powtarzane p�tle, ca�y proces musi by� wykonywalny w sko�czonym czasie. Chocia� �aden algorytm nie jest niesko�czenie z�o�ony, istniej� takie, kt�re wymaga�yby milion�w lat, aby by�y wykonywane przez cz�owieka, ale mog� by� wykonane przez komputer w kilka sekund.

ALL-TRANSLATIONAL SYSTEM

Uk�ad all-translation to schemat, w kt�rym osie wsp�rz�dnych pozostaj� sta�e lub sta�e w absolutnym sensie, gdy robot si� porusza. Typowym przyk�adem jest uk�ad w tr�jwymiarowej (3-D) kartezja�skiej geometrii wsp�rz�dnych, w kt�rej osie s� zdefiniowane jako p�noc / po�udnie, wsch�d / zach�d i g�ra / d�. System all-translacyjny w danym �rodowisku niekoniecznie stanowi system all-translacyjny w innym �rodowisku. Rozwa�my uk�ad kartezja�ski, w kt�rym o� x jest p�noc / po�udnie, o� y jest wsch�d / zach�d, a o� z jest g�ra / d�. Jest to w pe�ni translacyjne, zgodnie z definicj� i w odniesieniu do ma�ego regionu na Ziemi. Jednak ten schemat traci absolutno�� w odniesieniu do ca�ej planety lub wi�kszego Wszech�wiata, poniewa� Ziemia jest obracaj�c� si� kul�, a nie sta�� p�aszczyzn� euklidesow�. W przypadku braku zestawu obiekt�w fizycznych do odniesienia, system all-translacyjny mo�e by� utrzymany za pomoc� �rodk�w bezw�adno�ciowych. �yroskop jest najcz�stszym sposobem osi�gni�cia tego.

ALTERNATYWNA TECHNOLOGIA KOMPUTEROWA

Badacze sztucznej inteligencji (AI) od lat debatuj�, czy mo�liwe jest zbudowanie maszyny o inteligencji por�wnywalnej z inteligencj� cz�owieka. Niekt�rzy naukowcy uwa�aj�, �e alternatywna technologia komputerowa mo�e stanowi� �cie�k� poszukiwania sztucznej inteligencji na poziomie ludzkim.

Procesy cyfrowe

Komputery osobiste korzystaj� z cyfrowej technologii komputerowej. J�zyk operacyjny, znany jako j�zyk maszynowy, sk�ada si� tylko z dw�ch mo�liwych stan�w, cyfr 1 i 0, reprezentowanych przez wysokie i niskie napi�cie elektroniczne. Bez wzgl�du na to, jak z�o�ona jest funkcja, grafika lub program, dzia�ania komputera cyfrowego zawsze mo�na podzieli� na te dwa stany logiczne. Komputery cyfrowe mog� by� szybkie i wydajne. Mog� pracowa� z ogromn� ilo�ci� danych, przetwarzaj�c je z milionami cyfr na sekund�. Istniej� jednak pewne rzeczy, w kt�rych komputery cyfrowe nie s� dobre. Niekt�rzy badacze uwa�aj�, �e inne podej�cia do informatyki zas�uguj� na uwag�, mimo �e jak dot�d technologia cyfrowa odnosi sukcesy.

Procesy analogowe

Podczas gdy maszyna cyfrowa rozk�ada wszystko na dyskretne bity (cyfry binarne), analogowa technologia komputerowa stosuje zupe�nie inne podej�cie. Pomy�l o pierwiastku kwadratowym z 2. Nie mo�na tego przedstawi� jako stosunek liczb ca�kowitych. Komputer cyfrowy to obliczy i uzyska warto�� oko�o 1,414, jednak reprezentacja liczby dziesi�tnej pierwiastka kwadratowego z 2 nigdy nie mo�e by� dok�adna. Najlepsze, co mo�e zrobi� maszyna cyfrowa, to zbli�y� si� do jej prawdziwej warto�ci. Pierwiastek kwadratowy z 2 to d�ugo�� przek�tnej kwadratu mierz�ca 1 jednostk� z boku. Mo�esz go zbudowa� za pomoc� narz�dzi klasycznej geometrii (sztuka analogowa) i uzyska� dok�adne odwzorowanie. Ale nie mo�esz tego u�y� w arytmetyce, poniewa� u�ywasz warto�ci liczbowej 1.414. W ten spos�b po�wi�casz u�yteczno�� ilo�ciow� dla doskona�o�ci jako�ciowej. By� mo�e podobne dawanie i przyjmowanie oka�e si� konieczne w d��eniu do opracowania komputera, kt�ry b�dzie przypomina� cz�owieka. Koncepcje analogowe zosta�y dostosowane do projektowania komputer�w; w rzeczywisto�ci by�a to jedna z pierwszych metod obliczeniowych. W ostatnich latach zosta� w du�ej mierze zignorowany.

Optyka

�wiat�o widzialne, podczerwie� (IR) i ultrafiolet (UV) oferuj� interesuj�ce mo�liwo�ci dla przysz�o�ci technologii komputerowej. Na CD-ROM (dysk kompaktowy, pami�� tylko do odczytu) stosuje si� technologi� optyczn� w celu zwi�kszenia ilo�ci danych, kt�re mog� by� przechowywane w danej przestrzeni fizycznej. Ma�e wg��bienia na plastikowej dyskietce powoduj� odbijanie lub poch�anianie wi�zki laserowej na powierzchni. Umo�liwia to kodowanie wielu megabajt�w danych na dyskietce o �rednicy mniejszej ni� 15 cm. Dane mog� by� przesy�ane z ekstremalnymi pr�dko�ciami i wieloma kana�ami za pomoc� laser�w we w��knach szklanych. Jest to znane jako �wiat�owodowa transmisja danych i jest obecnie stosowane w niekt�rych systemach telefonicznych. Przewody w komputerach mog� kiedy� zosta� zast�pione �wiat�owodami. Cyfrowe stany logiczne, reprezentowane obecnie przez impulsy elektryczne lub pola magnetyczne, by�yby reprezentowane przez przepuszczalno�� wiat�a. Niekt�re materia�y bardzo szybko zmieniaj� swoje w�a�ciwo�ci optyczne i mog� utrzymywa� dany stan przez d�ugi czas.

Dane atomowe

W miar� post�pu technologii uk�ad�w scalonych coraz wi�cej cyfrowych bramek logicznych zosta�o upakowanych w coraz mniejszej przestrzeni fizycznej. Ponadto dzi�ki udoskonaleniom no�nik�w magnetycznych ro�nie pojemno�� dysk�w twardych i dyskietek. Wed�ug konwencjonalnej nauki najmniejsz� mo�liw� jednostk� do przechowywania danych jest pojedynczy atom lub cz�steczka subatomowa. Rozwa� dyskietk� magnetyczn�. Logika 1 mo�e by� reprezentowana przez atom "praw� stron� do g�ry", z magnetycznym biegunem p�nocnym skierowanym w g�r�, a magnetyczny biegun po�udniowy skierowanym w d�. Wtedy logika 0 by�aby reprezentowana przez ten sam atom "do g�ry nogami" z bieguny magnetyczne odwr�cone. Inn� mo�liwo�ci� jest pami�� jednoelektronowa (SEM). Przyk�adem SEM jest substancja, w kt�rej obecno�� nadmiaru elektronu w atomie reprezentuje logik� 1, a elektrycznie oboj�tny stan atomu reprezentuje logik� 0. Niekt�rzy naukowcy s�dz�, �e chipy komputerowe mog� kiedy� by� uprawiane w laboratorium, w spos�b podobny do kultury eksperymentalnej bakterie i wirusy s� hodowane. Dla takiego urz�dzenia powsta�a nawet nazwa: biochip.

Nanotechnologia

W miar� jak uk�ady scalone staj� si� coraz bardziej upakowane w ma�e pakiety, moc komputera ro�nie. Ale staje si� r�wnie� mo�liwe tworzenie coraz mniejszych komputer�w. Dzi�ki molekularnej technologii komputerowej - budowie uk�ad�w scalonych cz�steczka po cz�steczce zamiast wytrawiania materia�u z dala od uk�adu scalonego - mo�e by� mo�liwe zbudowanie komputer�w tak ma�ych, �e b�d� mog�y kr��y� w ludzkim ciele. Wyobra� sobie roboty z przeciwcia�ami, kontrolowane przez centralny komputer, kt�re s� tak ma�e jak bakterie. Za��my, �e komputer centralny jest zaprogramowany do niszczenia niekt�rych organizm�w chorobotw�rczych. Taka maszyna by�aby czym� w rodzaju sztucznej bia�ej krwinki. Nanotechnologia to dziedzina bada� po�wi�cona rozwojowi i programowaniu maszyn mikroskopowych. Przedrostek nano- oznacza jedn� miliardow� (10-9 lub 0,000000001). Oznacza to r�wnie� "wyj�tkowo ma�y". Skomputeryzowane nanoroboty mog� montowa� wi�ksze komputery, oszcz�dzaj�c ludziom wiele pracy zwi�zanej obecnie z produkcj� maszyn. Nanotechnologia umo�liwi�a ju� noszenie komputera na nadgarstku, a nawet komputera osadzonego gdzie� w ciele.

Sieci neuronowe

Technologia sieci neuronowej wykorzystuje filozofi� projektowania, kt�ra r�ni si� radykalnie od tradycyjnych komputer�w cyfrowych. Sieci neuronowe s� dobre w wykrywaniu wzorc�w, co jest wa�ne przy prognozowaniu. Zamiast pracowa� z dyskretnymi cyframi binarnymi, sieci neuronowe pracuj� z relacjami mi�dzy zdarzeniami. O ile nie wyst�pi awaria, cyfrowa maszyna wykonuje precyzyjne operacje na danych. To wymaga czasu, ale wynik jest zawsze taki sam, je�li dane wej�ciowe pozostaj� sta�e. Nie dotyczy to sieci neuronowej. Sie� neuronowa mo�e dzia�a� szybciej ni� maszyna cyfrowa. Aby osi�gn�� szybko��, po�wi�ca si� precyzj�. Sieci neuronowe mog� uczy� si� na swoich b��dach. Wed�ug niekt�rych naukowc�w technologia ta stanowi odwr�cenie uwagi i odwr�cenie uwagi od sprawdzonego g��wnego nurtu; wed�ug innych naukowc�w jest to bardzo obiecuj�ce.

AMUSEMENT ROBOT [ZABAWNY ROBOT]

Robot rozrywkowy to robot hobby przeznaczony do rozrywki lub hazardu. Czasami firmy u�ywaj� ich do prezentowania nowych produkt�w i przyci�gania klient�w. S� powszechne na targach, szczeg�lnie w Japonii. Mimo �e s� zwykle ma�e, cz�sto maj� wyrafinowane kontrolery. Przyk�adem robota rozrywkowego jest mysz mechaniczna (nie myli� z urz�dzeniem wskazuj�cym komputera), kt�ra porusza si� po labiryncie. Najprostsze takie urz�dzenie zderza si� losowo, dop�ki nie znajdzie si� przez przypadek. Bardziej wyrafinowana mysz robotyczna porusza si� wzd�u� jednej �ciany labiryntu, a� si� pojawi. Ta technika b�dzie dzia�a� z wi�kszo�ci� labirynt�w, ale nie ze wszystkimi. Najbardziej zaawansowane roboty rozrywkowe to androidy lub maszyny z ludzkim wygl�dem. Roboty tego typu mog� wita� klient�w w sklepach, obs�ugiwa� windy lub demonstrowa� produkty na konwencjach. Niekt�re roboty rozrywkowe mog� pomie�ci� ludzkich je�d�c�w.

ANALOGOWY RUCH

Termin ruch analogiczny odnosi si� do zmiennej lub wielko�ci, kt�ra mo�e mie� niesko�czon� liczb� warto�ci w pewnym zakresie. Jest to w przeciwie�stwie do zmiennych cyfrowych lub wielko�ci, kt�re mog� mie� tylko sko�czon� liczb� warto�ci dyskretnych w danym zakresie. Zatem analogiczne sterowanie jest reprezentatywne dla tak zwanego ruchu p�ynnego lub ci�g�ego. Osoba poruszaj�ca si� swobodnie po pokoju, zmieniaj�ca pozycj� w dowolnym punkcie w okre�lonym regionie ma zdolno�� ruchu analogicznego. Ludzkie rami� mo�e przemieszcza� si� w niesko�czon� liczb� pozycji w p�ynny i ci�g�y spos�b, w pewnym obszarze przestrzeni. To tak�e jest ruch analogowy. Wiele robot�w mo�e jednak przemieszcza� si� tylko do niekt�rych punkt�w wzd�u� linii, na p�aszczy�nie lub w kosmosie. Ten ruch jest cyfrowy. Niekt�re roboty mog� porusza� si� w analogiczny spos�b, ale niezb�dny sprz�t jest na og� bardziej skomplikowany ni� w przypadku ruchu cyfrowego.

ANALITYCZNY SILNIK

Silnik analityczny by� prymitywn� maszyn� obliczeniow� zaprojektowan� przez Charlesa Babbage′a w XIX wieku. Babbage nigdy nie uko�czy� zadania zbudowania tego urz�dzenia do perfekcji, ale pomys� polega� na wykorzystaniu kart dziurkowanych do wykonywania i drukowania oblicze� w spos�b podobny do pierwszych komputer�w cyfrowych. Babbage jest uwa�any za pierwszego in�yniera pracuj�cego nad prawdziwym cyfrowym kalkulatorem. Jednym z g��wnych problem�w Babbage by�o to, �e pr�d nie by� dost�pny. Maszyny musia�y u�ywa� wy��cznie cz�ci mechanicznych. Zu�ywa�y si� one przy cz�stym, powtarzalnym u�ywaniu. Innym problemem by�o to, �e Babbage lubi� ca�kowicie demontowa� rzeczy, aby zacz�� od nowa od nowych projekt�w, zamiast oszcz�dza� swoje stare maszyny, aby mie� na uwadze swoje niedoci�gni�cia przy projektowaniu nowych. Podczas fazy badawczo-rozwojowej silnika analitycznego niekt�rzy s�dzili, �e odkryto sztuczn� inteligencj� (AI). Hrabina Lovelace posun�a si� nawet do napisania programu dla maszyny. Maszyna Babbage′a stanowi�a punkt zwrotny w ludzkich postawach wobec maszyn. Ludzie zacz�li wierzy�, �e "inteligentne maszyny" by�y nie tylko mo�liwe w teorii, ale tak�e praktyczne.

ANDROID

Android to robot o ludzkiej postaci. Typowy android ma obrotow� g�owic� wyposa�on� w czujniki po�o�enia. Widzenie maszynowe obuoczne pozwala androidowi dostrzec g��bi�, tym samym lokalizuj�c obiekty w dowolnym miejscu w du�ym pomieszczeniu. Mo�na r�wnie� w��czy� rozpoznawanie mowy i syntez� mowy. Ze wzgl�du na sw�j quasi-ludzki wygl�d, androidy s� szczeg�lnie odpowiednie do stosowania tam, gdzie s� dzieci. Istniej� pewne problemy mechaniczne przy projektowaniu robot�w humanoidalnych. Dwuno�ne roboty s� niestabilne. Nawet tr�jno�ne konstrukcje, cho� bardziej stabilne, s� dwuno�ne, gdy jedna z n�g znajduje si� nad ziemi�. Ludzie maj� wrodzone poczucie r�wnowagi, ale t� funkcj� trudno zaprogramowa� w maszynie. W ten spos�b android zwykle nap�dza si� nap�dem ko�owym lub g�sienicowym w podstawie. Windy mog� by� u�ywane, aby ruchomy android m�g� dosta� si� z pod�ogi na pod�og� w budynku. Istnieje technologia dla w pe�ni funkcjonalnych ramion, ale programowanie potrzebne do ich dzia�ania nie zosta�o jeszcze op�acone dla ma�ych robot�w. Nie opracowano jeszcze Androida, nawet na najmodniejszych deskach kre�larskich, kt�re mo�na by pomyli� z osob�, jak pokazano w ksi��kach science fiction i filmach. Roboty humanoidalne ciesz� si� popularno�ci�, szczeg�lnie w Japonii. Jeden z najs�ynniejszy nazywa� si� Wasubot. Gra� na organach z finezj� profesjonalnego muzyka. Ten robot sta� si� idolem na japo�skim show Expo 85. Demonstracja pokaza�a, �e maszyny mog� by� atrakcyjne zar�wno pod wzgl�dem estetycznym, jak i funkcjonalnym.

ANIMIZM

Ludzie w niekt�rych krajach, zw�aszcza w Japonii, wierz�, �e si�a �ycia istnieje w takich rzeczach, jak kamienie, jeziora i chmury, a tak�e w ludziach, zwierz�tach i ro�linach. To przekonanie nazywa si� animizmem. Ju� w po�owie dziewi�tnastego wieku wymy�lono maszyn�, kt�ra mia�a by� w pewnym sensie o�ywiona. To by� silnik analityczny Charlesa Babbage′a. W tamtym czasie bardzo niewiele os�b powa�nie my�la�o, �e urz�dzenie wykonane z k� i k� z�batych mo�e mie� �ycie, jednak dzisiejsze ogromne komputery i obietnica budowania coraz bardziej wyrafinowanych komputer�w co roku wyprowadzi�y to pytanie ze �wiata science fiction . Komputery mog� robi� rzeczy, kt�rych ludzie nie potrafi�. Na przyk�ad nawet prosty komputer osobisty (PC) mo�e ustali� warto�� π (pi), stosunek obwodu ko�a do jego �rednicy, do milion�w miejsc po przecinku. Roboty mo�na zaprogramowa� do robienia rzeczy tak skomplikowanych, jak wymy�lanie, jak przedosta� si� przez labirynt lub uratowa� osob� z p�on�cego budynku. W ostatnich latach programowanie osi�gn�o taki stopie�, �e komputery mog� uczy� si� na swoich b��dach, dzi�ki czemu nie pope�niaj� �adnego konkretnego b��du wi�cej ni� raz. Jest to jedno z kryteri�w inteligencji, ale niewielu zachodnich in�ynier�w lub naukowc�w uwa�a to samo za cech� charakterystyczn� �ycia.

ANTROPOMORFIZM

Czasami maszyny lub inne przedmioty maj� cechy, kt�re wydaj� si� nam podobne do ludzkich. Dotyczy to szczeg�lnie zaawansowanych komputer�w i robot�w. Pope�niamy antropomorfizm, gdy my�limy o komputerze lub robocie jak o cz�owieku. Na przyk�ad androidy s� �atwe do antropomorfizacji. Filmy i powie�ci science fiction cz�sto wykorzystuj� antropomorfizmy. Przyk�ad antropomorfizmu w odniesieniu do komputera wyst�puje w powie�ci i filmie 2001: A Space Odyssey. W tej historii statek kosmiczny jest kontrolowany przez "Hala", komputer, kt�ry popada w urojenia i pr�buje zabi� ludzkich astronaut�w. Niekt�rzy in�ynierowie uwa�aj�, �e wyrafinowane roboty i komputery maj� ju� ludzkie cechy, poniewa� mog� optymalizowa� problemy i / lub uczy� si� na b��dach. Inni jednak twierdz�, �e kryteria �ycia s� znacznie bardziej rygorystyczne. W�a�ciciele robot�w osobistych czasami my�l� o maszynach jako o towarzyszach. W tym sensie takie roboty faktycznie s� jak ludzie, poniewa� mo�na ich polubi�.

ARTICULATED GEOMETRY [GEOMETRIA PRZEGUBOWA]

Ramiona robota mog� si� porusza� na r�ne sposoby. Niekt�re mog� osi�gn�� tylko pewne dyskretne lub okre�lone pozycje i nie mog� zatrzyma� si� na �adnej pozycji po�redniej. Inni mog� porusza� si� p�ynnymi, zamiataj�cymi ruchami i s� w stanie dotrze� do dowolnego punktu w okre�lonym regionie. Jedn� z metod ruchu ramienia robota jest geometria przegubowa. S�owo "przegubowe" oznacza "podzielone na sekcje przez stawy". Ten typ ramienia robota przypomina rami� cz�owieka. Wszechstronno�� jest zdefiniowana w kategoriach liczby stopni swobody. Mo�e istnie� na przyk�ad obr�t podstawy, wysoko�� i zasi�g. Istnieje kilka r�nych geometrii przegubowych dla dowolnej liczby stopni swobody. Ilustracja pokazuje jeden schemat ramienia robota, kt�ry wykorzystuje geometri� przegubow�.

ARTIFICIAL INTELLIGENCE [SZTUCZNA INTELIGENCJA]

Definicja tego, co stanowi sztuczn� inteligencj� (AI) jest r�na w�r�d in�ynier�w. Nie ma powszechnie akceptowanej umowy dotycz�cej jej dok�adnego znaczenia. Programowanie robot�w mo�na podzieli� na poziomy, zaczynaj�c od najmniej skomplikowanego i przechodz�c do teoretycznego, raczej mglistego poziomu AI. Rysunek przedstawia czteropoziomowy schemat programowania

Sztuczna inteligencja na najwy�szym poziomie obejmuje w�a�ciwo�ci, zachowania i zadania oraz obejmuje roboty z funkcjami takimi jak: • Poczuj zmienne fizyczne, takie jak �wiat�o i d�wi�k • Generuj obrazy w wysokiej rozdzielczo�ci (system wizyjny) • Opracuj koncepcj� rzeczywisto�ci (model �wiata) • Okre�l optymalny lub najskuteczniejszy spos�b dzia�ania • Ucz si� na b��dach z przesz�o�ci • Utw�rz plan w danej sytuacji, a nast�pnie post�puj zgodnie z nim • Zmodyfikuj plan w miar� zmian zachodz�cych w �rodowisku • Kontynuuj dwustronne rozmowy z lud�mi lub innymi maszynami • Wnioskuj rozwi�zania na podstawie ograniczonych lub niepe�nych informacji • Opracuj nowe sposoby rozwi�zywania starych problem�w • Przeszukaj baz� wiedzy pod k�tem konkretnych fakt�w lub rozwi�za� • Zaprogramuj si� • Popraw swoje w�asne projekty Sztuczna inteligencja jest trudna do oszacowania; najbardziej kusz�cym standardem jest por�wnanie "inteligencji maszynowej" z inteligencj� ludzk�. Na przyk�ad inteligentnej maszynie mo�na podda� test ilorazowi inteligencji (IQ) podobny do test�w zaprojektowanych do pomiaru inteligencji ludzkiej. W tej interpretacji poziom AI wzrasta, gdy robot lub komputer staje si� bardziej "ludzki" w swoich reakcjach na otaczaj�cy �wiat. Kolejny schemat obejmuje korzystanie z gier wymagaj�cych strategii wybiegaj�cej w przysz�o��, takich jak warcaby lub szachy.

ARTIFICIAL STIMULUS [SZTUCZNY BODZIEC]

Sztuczny bodziec to metoda prowadzenia robota po okre�lonej �cie�ce. Na przyk�ad zautomatyzowany pojazd kierowany (AGV) wykorzystuje pole magnetyczne do pod��ania pewnymi trasami w swoim otoczeniu. R�ne punkty orientacyjne mo�na wykorzysta� jako sztuczne bod�ce. Nie ma potrzeby osadzania przewod�w lub magnes�w w pod�odze, jak ma to miejsce w przypadku AGV. Robota mo�na zaprogramowa� tak, aby pod��a� za �cian� po prawej (lub lewej) stronie, a� dotrze do miejsca docelowego, na przyk�ad w celu znalezienia wyj�cia z labiryntu. Za lampami w suficie korytarza mog� znajdowa� si� czujniki �wiat�a i kierunku. Po kraw�dzi jezdni mo�na wizualnie sprawdzi� r�nic� jasno�ci mi�dzy nawierzchni� drogi a poboczem. Innym sposobem zapewnienia wskaz�wek jest u�ycie lampy ostrzegawczej. Mo�e to by� wi�zka podczerwieni (IR) lub widzialna lub zestaw �r�de� ultrad�wi�k�w. Za pomoc� ultrad�wi�k�w robot mo�e zmierzy� r�nic� czasu propagacji z r�nych �r�de�, aby znale�� swoj� pozycj� na otwartej przestrzeni, je�li nie ma �adnych przeszk�d. Istnieje wiele sposob�w oznaczania obiekt�w w celu ich identyfikacji. Jedn� z metod jest kod kreskowy, kt�ry stosuje si� do ustalania cen i identyfikacji produkt�w w sklepach detalicznych, a drug� jest pasywny transponder typu przymocowanego do towar�w, aby zapobiec kradzie�y w sklepie.

ASIMOVA : TRZY PRAWA

W jednym ze swoich wczesnych opowiada� science fiction p�odny pisarz Izaak Asimow po raz pierwszy wspomnia� o s�owie "robotyka" wraz z trzema podstawowymi zasadami, kt�rych musz� przestrzega� wszystkie roboty. Zasady, zwane obecnie trzema prawami Asimova, s� nast�puj�ce.

• Robot nie mo�e zrani� ani pozwoli� na obra�enia jakiejkolwiek istoty ludzkiej.

• Robot musi przestrzega� wszystkich rozkaz�w ludzi, z wyj�tkiem rozkaz�w sprzecznych z Pierwszym Prawem.

• Robot musi si� chroni�, z wyj�tkiem przypadk�w, gdy by�oby to sprzeczne z Pierwszym Prawem lub Drugim Prawem.

Chocia� regu�y te zosta�y po raz pierwszy ukute w latach 40. XX wieku, nadal s� uwa�ane za dobre standardy zachowania robotycznego.

ASSEMBLY ROBOT [ROBOT MONTA�OWY]

Robot monta�owy to ka�dy robot, kt�ry montuje produkty, takie jak samochody, sprz�t AGD lub sprz�t elektroniczny. Niekt�re roboty monta�owe dzia�aj� samodzielnie; wi�kszo�� z nich jest wykorzystywana w zautomatyzowanych zintegrowanych systemach produkcyjnych (AIMS), wykonuj�cych powtarzaln� prac� z du�� pr�dko�ci� i przez d�ugi czas. Wiele robot�w monta�owych ma posta� ramion robota. Rodzaj ustawienia po��czenia zale�y od zadania, kt�re musi wykona� robot. Wsp�lne ustalenia s� nazywane zgodnie z typem stosowanego uk�adu wsp�rz�dnych. Z�o�ono�� ruchu w robocie monta�owym wyra�a si� w kategoriach liczby stopni swobody. Aby prawid�owo wykona� swoj� prac�, robot monta�owy musi mie� wszystkie cz�ci, z kt�rymi wsp�pracuje, umieszczone dok�adnie w odpowiednich miejscach. Zapewnia to, �e robot mo�e z kolei podnie�� ka�d� cz�� w procesie monta�u, przechodz�c do w�a�ciwego zestawu wsp�rz�dnych. Tolerancja b��du jest niewielka. W niekt�rych systemach monta�owych r�ne komponenty s� oznaczone etykietami identyfikacyjnymi, takimi jak kody kreskowe, aby robot m�g� znale�� ka�d� cz�� poprzez wyzerowanie na etykiecie.

ATTRACTION GRIPPER [CHWYTAK PRZYCI�GAJ�CY]

Chwytak przyci�gaj�cy to efektor ko�cowy robota, kt�ry chwyta przedmioty za pomoc� przyci�gania elektrycznego lub magnetycznego. Zasadniczo stosuje si� magnesy; s�u�� temu magnesy trwa�e lub elektromagnesy. Elektromagnesy maj� t� zalet�, �e mo�na je w��cza� / wy��cza�, dzi�ki czemu obiekt mo�na wygodnie zwolni� bez konieczno�ci zabezpieczania go za pomoc� zewn�trznych �rodk�w. Odwrotnie, magnesy trwa�e maj� t� zalet�, �e wymagaj� minimalnej konserwacji. Podobnie jak chwytak samoprzylepny, chwytak przyci�gaj�cy jest zasadniczo prosty. Istniej� dwa podstawowe problemy z tego typu efektorem ko�cowym. Po pierwsze, aby chwytak przyci�gania magnetycznego dzia�a�, chwytany przez niego przedmiot musi zawiera� materia� ferromagnetyczny, taki jak �elazo lub stal. Po drugie, pole magnetyczne wytwarzane przez efektor ko�cowy mo�e trwale namagnesowa� obiekty, kt�rymi si� zajmuje. W niekt�rych przypadkach nie stanowi to problemu, ale w innych przypadkach mo�e powodowa� problemy.

AUTOMATED GUIDED VEHICLE [ZAUTOMATYOWANY POJAZD KIEROWANY]

Zautomatyzowany pojazd kierowany (AGV) to w�zek robota, kt�ry dzia�a bez kierowcy. W�zek ma silnik elektryczny i jest prowadzony przez pole magnetyczne wytwarzane przez drut na pod�odze lub tu� pod pod�og� (patrz ilustracja). Alternatywnie AGV mo�e dzia�a� na zestawie szyn. W zautomatyzowanych systemach AGV s� stosowane do doprowadzania komponent�w do linii monta�owych. AGV mog� r�wnie� s�u�y� jako pomocnicy w szpitalach, przynosz�c pacjentom �ywno�� i inne nieistotne przedmioty, lub jako mechaniczni pracownicy wykonuj�cy rutynowe obowi�zki w domu lub biurze. M�wiono o przerabianiu samochod�w na samochody AGV, kt�re pod��aj� za drutami osadzonymi w nawierzchni drogi. To zabra�oby cz�� pracy kierowcy, pozwalaj�c komputerom sterowa� pojazdem i regulowa� jego pr�dko��. Ka�dy samoch�d mia�by w�asny komputer. W mie�cie ruch by�by nadzorowany przez jeden lub wi�cej komputer�w centralnych. W przypadku awarii komputera ca�y ruch zostanie zatrzymany. To praktycznie wyeliminowa�oby wypadki. To, czy spo�ecze�stwo zaakceptuje tego rodzaju system na og�ln� skal�, dopiero si� oka�e.

AUTOMATYZACJA

Termin automatyzacja odnosi si� do systemu, w kt�rym niekt�re lub wszystkie procesy s� wykonywane przez maszyny, zw�aszcza roboty. Zasoby automatyzacji obejmuj�:

• Roboty dzia�aj� szybko.

• Roboty s� precyzyjne.

• Roboty s� niezawodne, je�li s� dobrze zaprojektowane i utrzymywane.

• Roboty s� zdolne do ogromnej si�y fizycznej.

Przewagi ludzkich operator�w nad robotami obejmuj� nast�puj�ce fakty:

• Ludzie mog� rozwi�za� niekt�re problemy, kt�rych nie potrafi� maszyny.

• Ludzie maj� wi�ksz� tolerancj� na zamieszanie i b��dy.

• Ludzie mog� wykonywa� pewne zadania, kt�rych roboty nie mog�.

• Ludzie s� potrzebni do nadzorowania system�w robotycznych.

AUTOMAT

Automat to prosty robot, kt�ry wykonuje zadanie lub zestaw zada� bez skomplikowanej kontroli komputera. Automaty istniej� ju� od ponad 200 lat. Wczesnym przyk�adem automatu by�a "mechaniczna kaczka" zaprojektowana przez J. de Vaucansona w XVIII wieku. Wykorzystano go do rozrywki odbiorc�w w Europie. Wydawa�o z siebie kwakanie i wydawa�o si�, �e je i pije. Vaucanson u�y� robota, by zebra� pieni�dze na swoj� prac�. Ka�dego grudnia niekt�rzy ambitni ludzie buduj� na swoich podw�rkach wystawy �wi�teczne, sk�adaj�ce si� z maszyn w postaci ludzi i zwierz�t. Maszyny te nie maj� "m�zg�w", poniewa� po prostu stosuj� si� do procedur mechanicznych. Chocia� obserwowanie ich jest przyjemne, urz�dzenia te nie s� precyzyjne, a ruchy, kt�re mog� wykona�, s� ograniczone. Niekt�re z tych maszyn mog� wygl�da� na androidy, ale w rzeczywisto�ci s� niczym wi�cej ni� ruchomymi pos�gami.

AUTONOMICZNY ROBOT

Autonomiczny robot jest samowystarczalny, ma w�asny kontroler i nie jest zale�ny od komputera centralnego dla jego polece�. Porusza si� w �rodowisku pracy z w�asn� moc�, zwykle tocz�c si� na ko�ach lub nap�dzie g�sienicowym. Autonomia robota mo�e pocz�tkowo wydawa� si� wielkim atutem: je�li robot funkcjonuje sam w systemie, to gdy zawiod� inne cz�ci systemu, robot b�dzie dzia�a�, jednak w systemach, w kt�rych stosuje si� wiele identycznych robot�w, autonomia jest nieefektywna . Z ekonomicznego punktu widzenia lepiej jest umie�ci� programy w jednym centralnym komputerze, kt�ry kontroluje wszystkie roboty. Roboty owadowe dzia�aj� w ten spos�b. Proste roboty, takie jak te na liniach monta�owych, nie s� autonomiczne. Im bardziej z�o�one zadanie i im wi�cej r�nych rzeczy musi zrobi� robot, tym wi�ksza mo�e mie� autonomia. Najbardziej zaawansowane autonomiczne roboty maj� sztuczn� inteligencj� (AI).

AXIS INTERCHANGE [WYMIANA OSI]

Wymiana osi to transpozycja osi wsp�rz�dnych w zrobotyzowanym uk�adzie wykorzystuj�cym geometri� kartezja�sk�. Wymiana osi mo�e obejmowa� dwie lub wszystkie trzy osie. Ilustracja pokazuje przyk�ad, w kt�rym transponowane s� osie lewa / prawa (zwykle x) i g�ra / d� (zwykle z). Nie jest to jedyny spos�b, w jaki mo�e mie� miejsce wymiana lewo / prawo kontra g�ra / d�; jedna lub obie osie mog� by� r�wnie� odwr�cone. Oczywi�cie istnieje wiele mo�liwo�ci wymiany osi w tr�jwymiarowym uk�adzie kartezja�skim. Wymiana osi mo�e powodowa� u�yteczne zmiany ruch�w robota. Schemat programowania pojedynczego ruchu mo�e skutkowa� bardzo r�nymi obwiedniami roboczymi i wzorami ruchu, w zale�no�ci od tego, jak zdefiniowane s� osie. Niezale�nie od transpozycji osi, zawsze istnieje zgodno�� jeden-do-jednego pomi�dzy punktami w obu koperty robocze, pod warunkiem, �e programowanie ruchu jest wykonane poprawnie. W zale�no�ci od rodzaju zastosowanego systemu robotycznego zamiana osi mo�e zmieni� lub ograniczy� obwiedni� robocz�. Pewne punkty po�o�enia lub pewne rodzaje ruchu, kt�re s� mo�liwe w jednym schemacie wsp�rz�dnych, mog� by� niemo�liwe w drugim.

AXIS INVERSION [ODWR�CENIE OSI]

Odwr�cenie osi jest odwr�ceniem orientacji jednej lub wi�cej osi wsp�rz�dnych w systemie robotycznym wykorzystuj�cym geometri� kartezja�sk�. Gdy ruchy robota s� programowane przy u�yciu schematu kartezja�skiego (lub prostok�tnego), r�nica mi�dzy operacjami prawor�cznymi i lewor�cznymi polega jedynie na odwr�ceniu lub odwr�ceniu wsp�rz�dnych w jednej z osi. Zasadniczo lew� / praw� osi� w schemacie kartezja�skim jest o� x. Odwr�cenie wsp�rz�dnych na tej osi jest form� inwersji pojedynczej osi. Ilustracja pokazuje dwie tr�jwymiarowe kartezja�skie siatki wsp�rz�dnych. W g�rnym przyk�adzie przedstawiono schemat prawor�czny. Dolny rysunek pokazuje lewor�czny odpowiednik. Oznaczenia wsp�rz�dnych s� identyczne, z tym wyj�tkiem, �e s� odbiciami lustrzanymi w odniesieniu do osi x. Wszystkie dzia�y reprezentuj� t� sam� odleg�o�� jednostkow� w obu przypadkach. Podczas gdy lewy i prawy s� odwr�cone w tym przyk�adzie, zmys�y g�ra / d� i prz�d / ty� pozostaj� takie same. W niekt�rych systemach konieczne jest odwr�cenie dw�ch, a nawet wszystkich trzech osi, aby uzyska� po��dany ruch robota. Schematy te mo�na nazwa� inwersj� dwuosiow� lub inwersj� trzyosiow�.

AZIMUTH-RANGE NAVIGATION [NAWIGACJA W ZAKRESIE AZYMUTU]

Fale elektromagnetyczne (EM) lub akustyczne odbijaj� si� od r�nych obiekt�w. Ustalaj�c kierunki, z kt�rych przesy�ane s� sygna�y EM lub akustyczne, oraz mierz�c czas potrzebny impulsom na przemieszczenie si� z po�o�enia nadajnika do celu i z powrotem, robot mo�e zlokalizowa� obiekty w swoim �rodowisku pracy. Bie��ce zmiany informacji o azymucie (namiocie kompasu) i zasi�gu (odleg�o�ci) dla ka�dego obiektu w �rodowisku pracy mog� by� wykorzystywane przez sterownik robota do nawigacji. Klasycznym systemem nawigacji w zakresie azymutu jest konwencjonalny radar, kt�ry sk�ada si� z nadajnika, anteny kierunkowej, odbiornika i wy�wietlacza. Nadajnik wytwarza impulsy mikrofalowe EM, kt�re s� propagowane w w�skiej wi�zce. Fale elektromagnetyczne uderzaj� w obiekty z r�nych odleg�o�ci. Im wi�ksza odleg�o�� do celu, tym d�u�sze jest op�nienie przed otrzymaniem echa. Antena nadawcza jest obracana, dzi�ki czemu mo�na obserwowa� wszystkie �o�yska azymutu. Podstawowa konfiguracja schematu zakresu azymutu jest pokazana na ilustracji. Robot znajduje si� na �rodku wy�wietlacza. Namiary azymutu s� wskazane w stopniach zgodnie z ruchem wskaz�wek zegara od prawdziwej p�nocy i s� zaznaczone na ca�ym obwodzie. Odleg�o�� lub zasi�g jest wskazywana przez przesuni�cie promieniowe. Niekt�re systemy zakresu azymutu mog� wykrywa� zmiany cz�stotliwo�ci zwracanych EM lub impuls�w akustycznych wynikaj�ce z efektu Dopplera. Dane te s� wykorzystywane do pomiaru pr�dko�ci zbli�ania si� lub cofania obiekt�w. Sterownik robota mo�e korzysta� z tych informacji, wraz z danymi pozycji zapewnianymi przez schemat zakresu azymutu, do nawigacji z�o�onego �rodowiska.

Powr�t

S�ownik Robotyki : "B"

BACK LIGHTING [TYLNE O�WIETLENIE]

W zrobotyzowanym systemie wizyjnym pod�wietlenie odnosi si� do o�wietlenia obiekt�w w �rodowisku pracy przy u�yciu �r�d�a �wiat�a zasadniczo zgodnego z obiektami, ale bardziej od niego oddalonego. �wiat�o ze �r�d�a nie odbija si� zatem od powierzchni obserwowanych obiekt�w. O�wietlenie tylne jest stosowane w sytuacjach, w kt�rych szczeg�y powierzchni obserwowanych obiekt�w nie s� interesuj�ce ani istotne dla robota, ale wa�ny jest kszta�t wy�wietlanego obrazu. Pod�wietlenie jest r�wnie� korzystne w niekt�rych sytuacjach z p�przezroczystymi lub p�przezroczystymi obiektami, kt�rych struktura wewn�trzna musi zosta� przeanalizowana. Promienie �wietlne przechodz�ce przez p�przezroczysty lub p�przezroczysty obiekt mog� ujawni� szczeg�y, kt�rych nie potrafi o�wietlenie przednie lub boczne.

BACK PRESSURE SENSOR [CZUJNIK PREZCIWCI�NIENIA]

Czujnik przeciwci�nienia to urz�dzenie, kt�re wykrywa i mierzy moment obrotowy, jaki przyk�ada silnik robota w danym momencie. Czujnik wytwarza sygna�, zwykle napi�cie zmienne zwane napi�ciem wstecznym, kt�re ro�nie wraz ze wzrostem momentu obrotowego. Napi�cie wsteczne s�u�y jako ujemne sprz�enie zwrotne w celu ograniczenia momentu obrotowego przy�o�onego przez silnik. Podczas pracy silnika robota napotyka on op�r mechaniczny zwany przeciwci�nieniem. Op�r ten zale�y od r�nych czynnik�w, takich jak ci�ar podnoszonego przedmiotu lub tarcie obiektu poruszaj�cego si� po powierzchni. Moment obrotowy jest bezpo�redni� funkcj� odporno�ci mechanicznej. Wraz ze wzrostem momentu obrotowego ro�nie r�wnie� przeciwci�nienie, jakie napotyka silnik. I odwrotnie, wraz ze wzrostem przeciwci�nienia ro�nie r�wnie� moment obrotowy silnika niezb�dny do uzyskania danego wyniku. Czujniki ci�nienia wstecznego i systemy sprz�enia zwrotnego s�u�� do ograniczenia si�y przy�o�onej przez chwytak robota, rami�, wiertark�, m�otek lub inne urz�dzenie. Mo�e to zapobiec uszkodzeniu przedmiot�w obs�ugiwanych przez robota. Pomaga tak�e zapewni� bezpiecze�stwo osobom pracuj�cym wok� robota. Towarzysz�ca ilustracja jest funkcjonalnym schematem blokowym dzia�ania czujnika przeciwci�nienia i powi�zanej p�tli ujemnego sprz�enia zwrotnego, kt�ra reguluje przy�o�ony moment obrotowy.

BACKWARD CHAINING [WNIOSKOWANIE W TY�]

Wnioskowanie w ty� to logiczny proces, kt�ry mo�na zastosowa� w sztucznej inteligencji (AI). Zamiast pracowa� z danymi, kt�re zosta�y dostarczone z wyprzedzeniem, komputer ��da danych. W ten spos�b komputer otrzymuje tylko informacje potrzebne do rozwi�zania problemu. Nie marnuje si� pami�ci na przechowywanie niepotrzebnych danych. Wnioskowanie w ty� jest szczeg�lnie u�yteczny w systemach eksperckich, kt�re s� programami zaprojektowanymi, aby pom�c w rozwi�zywaniu specjalistycznych problem�w w nieznanych dziedzinach. Dobrym przyk�adem jest program diagnostyki medycznej. ��czenie wsteczne mo�e by� r�wnie� przydatne w elektronicznym rozwi�zywaniu problem�w, prognozowaniu pogody, analizie koszt�w, a nawet pracy detektywa policji.

BALISTYCZNA KONTROLA

Kontrola balistyczna jest form� zrobotyzowanego sterowania ruchem, w kt�rej �cie�ka lub trajektoria urz�dzenia jest obliczana lub programowana ca�kowicie wcze�niej. Po ustaleniu �cie�ki nie s� wprowadzane dalsze poprawki. Termin wywodzi si� z podobie�stwa do oblicze� balistycznych do celowania broni i pocisk�w. G��wnymi zaletami kontroli balistycznej s� prostota i umiarkowane koszty. Zrobotyzowany manipulator z kontrol� balistyczn� nie musi nosi� czujnik�w; robot mobilny z kontrol� balistyczn� nie potrzebuje w�asnego urz�dzenia pok�adowego , komputera. G��wnym ograniczeniem jest fakt, �e kontrola balistyczna nie pozwala na szybkie, zlokalizowane lub nieoczekiwane zmiany w �rodowisku pracy.

BANDWIDTH [PASMO]

Szeroko�� pasma odnosi si� do ilo�ci przestrzeni cz�stotliwo�ci lub przestrzeni widma, kt�rej wymaga sygna�, aby by� wyra�nie przesy�any i odbierany. Szeroko�� pasma jest og�lnie definiowana jako r�nica cz�stotliwo�ci mi�dzy dwoma punktami po�owy mocy w nadawanym lub odbieranym sygnale danych, jak pokazano na ilustracji. Wszystkie sygna�y maj� sko�czon�, niezerow� szeroko�� pasma. �aden sygna� nie mo�e by� przesy�any w niesko�czenie ma�ej szczelinie przestrzeni widmowej. Zasadniczo szeroko�� pasma sygna�u jest proporcjonalna do pr�dko�ci, z jak� dane s� wysy�ane i odbierane. W systemach cyfrowych pr�dko�� danych jest oznaczana w bitach na sekund� (bps), kilobitach na sekund� (kb / s), megabit�w na sekund� (Mb / s) lub gigabit�w na sekund� (Gb / s), gdzie

1 kbps = 1000 bps = 10³ bps

1 Mbps = 1000 kbps = 10⁶ bps

1 Gbps = 1000 Mbps = 10⁹ bps

Wraz ze wzrostem dopuszczalnej przepustowo�ci maksymalna pr�dko�� transmisji danych ro�nie wprost proporcjonalnie. Poniewa� dozwolona szeroko�� pasma jest ograniczona, maksymalna pr�dko�� danych spada wprost proporcjonalnie.

BAR CODING [KOD KRESKOWY]

Kod kreskowy to metoda znakowania obiekt�w. Etykiety z kodami kreskowymi lub znaczniki s� szeroko stosowane w sklepach detalicznych do ustalania cen i identyfikacji towar�w. Znacznik z kodem kreskowym ma charakterystyczny wygl�d, z r�wnoleg�ymi liniami o r�nej szeroko�ci i odst�pach (patrz ilustracja). Urz�dzenie wyposa�one w laser skanuje znacznik, pobieraj�c dane identyfikacyjne. Urz�dzenie czytaj�ce nie musi by� doprowadzane bezpo�rednio do znacznika; mo�e dzia�a� z pewnej odleg�o�ci.

Znaczniki z kodem kreskowym to jedna z metod oznaczania obiekt�w, aby robot m�g� je zidentyfikowa�. To znacznie upraszcza proces rozpoznawania. Na przyk�ad ka�dy element w zestawie narz�dzi mo�na oznakowa� przy u�yciu naklejek z kodem kreskowym, z unikalnym kodem dla ka�dego narz�dzia. Gdy kontroler robota m�wi maszynie, �e potrzebuje okre�lonego narz�dzia, robot mo�e wyszuka� odpowiedni znacznik i wykona� ruchy zgodnie z podprogramem programu dla tego narz�dzia. Nawet je�li narz�dzie zostanie zgubione, o ile znajduje si� w obszarze roboczym robota lub w zakresie ruchu, mo�na je �atwo znale��.

BEACON
Sygna� nawigacyjny to urz�dzenie pomagaj�ce robotom w nawigacji. Sygna�y nawigacyjne mo�na podzieli� na pasywne lub aktywne. Lustro jest dobrym przyk�adem pasywnej latarni. Nie wytwarza w�asnego sygna�u; odbija jedynie promienie �wietlne, kt�re go uderzaj�. Robot wymaga nadajnika, takiego jak lampa b�yskowa lub wi�zka laserowa, oraz odbiornika, takiego jak fotokom�rka. Odleg�o�� do ka�dego zwierciad�a mo�na okre�li� na podstawie czasu potrzebnego na dostanie si� lampy b�yskowej do lustra i powr�t do robota. Poniewa� to op�nienie jest wyj�tkowo kr�tkim przedzia�em czasu, du�a pr�dko�� potrzebna jest aparatowi pomiarowemu. Przyk�adem aktywnego sygna�u nawigacyjnego jest nadajnik radiowy. Kilka nadajnik�w mo�na umie�ci� w r�nych miejscach, a ich sygna�y s� zsynchronizowane, dzi�ki czemu wszystkie s� dok�adnie w fazie. Gdy robot si� porusza, wzgl�dna faza sygna��w jest r�na. Korzystaj�c z komputera wewn�trznego, robot mo�e okre�li� swoj� pozycj�, por�wnuj�c fazy sygna��w z sygna��w nawigacyjnych. Przy aktywnych sygnalizatorach robot nie potrzebuje nadajnika, ale sygnalizatory musz� mie� �r�d�o mocy i by� odpowiednio ustawione.

BEHAVIOR [ZACHOWANIE]

W robotyce zachowanie odnosi si� do przetwarzania danych czujnika na okre�lone ruchy, sekwencje ruch�w lub zadania. Istniej� trzy g��wne typy: zachowanie odruchowe, zachowanie reaktywne i zachowanie �wiadome. Zachowanie zwrotne jest najprostsz� i najszybsz� form� zachowania robotycznego. Czujniki mog� by� i cz�sto s� pod��czone bezpo�rednio do manipulator�w, uk�ad�w nap�dowych lub innych urz�dze� mechanicznych. Oko elektryczne, kt�re uruchamia alarm w�amaniowy, jest dobrym przyk�adem urz�dzenia wykorzystuj�cego zachowanie zwrotne. Gdy wi�zka �wiat�a zostaje przerwana, nast�puje przerwanie pr�du elektrycznego, co powoduje uruchomienie elektronicznego prze��cznika, kt�ry przyk�ada moc do emitera akustycznego. Reaktywne zachowanie obejmuje prymitywny rodzaj inteligencji maszynowej; zakres lub charakter dzia�ania zmienia si� w zakresie zale�nym od jednego lub wi�cej parametr�w w �rodowisku pracy. Przyk�adem reakcji reaktywnej jest dzia�anie czujnika przeciwci�nienia, w kt�rym wielko�� momentu przyk�adanego przez rami� robota lub efektora ko�cowego zmienia si� w zale�no�ci od oporu mechanicznego oferowanego przez manipulowany obiekt. �wiadome zachowanie obejmuje sztuczn� inteligencj� (AI), w kt�rej kontroler robota wykonuje z�o�one zadania, takie jak gra w szachy lub dokonywanie wybor�w zale�nych od wielu czynnik�w, kt�rych nie mo�na przewidzie�.

BIASED WYSZUKIWANIE

Wyszukiwanie biased to analogiczna metoda, za pomoc� kt�rej robot mobilny mo�e znale�� miejsce docelowe lub cel, najpierw spogl�daj�c w bok, a nast�pnie "zeruj�c". Ilustracja pokazuje stronniczy schemat wyszukiwania, z kt�rego wodniak mo�e skorzysta� w mglisty dzie�. W pewnej odleg�o�ci od linii brzegowej wodniak nie widzi doku, ale ma do�� dobry pomys� na to, gdzie si� znajduje. Dlatego podej�cie jest celowo oddalone z jednej strony (w tym przypadku z lewej) doku. Gdy brzeg pojawia si� w polu widzenia, p�ywak skr�ca w prawo i pod��a za nim, a� do znalezienia doku. Aby robot m�g� efektywnie korzysta� z tej techniki, musi zaznajomi� si� ze swoim otoczeniem, podobnie jak wodniak z grubsza wie, gdzie b�dzie dok. Odbywa si� to poprzez programowanie na poziomie zada�, prymitywn� form� sztucznej inteligencji (AI).

BINARNE WYSZUKIWANIE

W komputerze cyfrowym wyszukiwanie binarne, zwane tak�e wyszukiwaniem dychotomizuj�cym, jest metod� lokalizowania elementu w du�ym zestawie element�w. Ka�da pozycja w zestawie ma przypisany klawisz numeryczny. Liczba klawiszy jest zawsze pot�g� 2. Dlatego, gdy jest wielokrotnie dzielona na po��wki, ko�cowym wynikiem jest zawsze pojedynczy klucz. Na przyk�ad, je�li na li�cie znajduje si� 16 pozycji, mog� one by� ponumerowane od 1 do 16. Je�li jest 21 pozycji, mo�na je ponumerowa� od 1 do 21, przy czym cyfry od 22 do 32 s� klawiszami "oboj�tnymi" (niezaj�tymi). ��dany klawisz numeryczny jest najpierw por�wnywany z najwy�szym numerem na li�cie. Je�li ��dany klucz jest mniejszy ni� po�owa najwy�szej liczby na li�cie, w�wczas pierwsza po�owa listy jest akceptowana, a druga po�owa jest odrzucana. Je�li ��dany klucz jest wi�kszy ni� po�owa najwy�szej liczby na li�cie, w�wczas druga po�owa listy jest akceptowana, a pierwsza po�owa jest odrzucana. Proces ten powtarza si�, za ka�dym razem wybieraj�c po�ow� listy i odrzucaj�c drug� po�ow�, a� pozostanie tylko jeden element. Ten element jest po��danym kluczem. Ilustracja pokazuje przyk�ad wyszukiwania binarnego w celu wybrania jednego elementu z listy 21. Klucze s� oznaczone wype�nionymi kwadratami, z wyj�tkiem po��danego klawisza 21, kt�ry jest zaznaczony zacienionym k�kiem. jako otwarte kwadraty

BINAURALNA OBS�UGA MASZYNY

Dwuuszne s�yszenie maszynowe wykorzystuje dwa przetworniki d�wi�ku, rozmieszczone w pewnej minimalnej odleg�o�ci od siebie, w celu okre�lenia kierunku, z kt�rego nadchodz� fale akustyczne. Odbywa si� to poprzez por�wnanie wzgl�dnej fazy i / lub wzgl�dnej g�o�no�ci nadchodz�cych front�w falowych w przetwornikach. Uk�ad ucha / m�zgu cz�owieka przetwarza informacje akustyczne z du�� dok�adno�ci�, umo�liwiaj�c zlokalizowanie �r�d�a d�wi�ku z niezwyk�� dok�adno�ci�, nawet gdy �r�d�a nie mo�na zobaczy�. Po wyposa�eniu w czu�e przetworniki, obw�d zwany komparatorem faz i wyrafinowany sterownik robot mo�e zrobi� to samo. W dwuusznym s�yszeniu maszynowym dwa przetworniki d�wi�ku s� umieszczone po obu stronach "g�owy" robota. Komparator faz mierzy wzgl�dn� faz� i intensywno�� sygna��w z dw�ch przetwornik�w. Dane te s� przesy�ane do kontrolera, pozwalaj�c robotowi, z pewnymi ograniczeniami, okre�li� kierunek, z kt�rego dochodzi d�wi�k (patrz ilustracja). Je�li system jest zdezorientowany, g�owa robota mo�e si� obraca�, dop�ki nie zostanie wyeliminowane zamieszanie i nie zostanie osi�gni�te znacz�ce �o�ysko.

BINOKULARNEJ MASZYNY WIZJA

Obuoczne widzenie maszynowe jest analogi� do obuocznego widzenia cz�owieka. Czasami nazywa si� to widzeniem stereoskopowym. U ludzi widzenie obuoczne pozwala postrzega� g��bi�. Jednym okiem, to znaczy w przypadku widzenia jednoocznego, cz�owiek mo�e wywnioskowa� g��bi� do pewnego stopnia na podstawie perspektywy. Prawie wszyscy mieli jednak okazj� by� oszukiwani, patrz�c na scen� z zakrytym lub zablokowanym okiem. Pobliski s�up i daleka wie�a mog� wydawa� si� by� blisko siebie, podczas gdy w rzeczywisto�ci s� one setki metr�w od siebie. W przypadku robota widzenie obuoczne wymaga wyrafinowanego mikroprocesora. Wnioski dokonywane przez ludzi na podstawie tego, co widz� dwoje oczu, s� niezwykle skomplikowane. Ilustracja pokazuje podstawow� koncepcj� widzenia obuocznego. Podstawowe znaczenie dla dobrego widzenia robot�w przez lornetk� maj�:

• Czujniki wizualne o wysokiej rozdzielczo�ci
• Zaawansowany sterownik robota
• Programowanie, w kt�rym robot dzia�a na podstawie polece�, na podstawie czego to widzi

BIN PICKING PROBLEM [PROBLEM Z WYBIERANIEM POJEMNIKA]

Problem polegaj�cy na podnoszeniu pojemnik�w stanowi wyzwanie dla zrobotyzowanego systemu wizyjnego, w kt�rym maszyna musi wybra� konkretny obiekt z grupy obiekt�w. Podstawowe systemy wizyjne mog� widzie� tylko kontury obiekt�w; brak percepcji g��bi. Patrz�c z r�nych punkt�w widzenia przez taki system wizyjny, wygl�d obiektu mo�e si� znacznie r�ni�.

Ilustracja przedstawia przyk�ad cylindrycznej szklanki do picia. Patrz�c dok�adnie z boku, wygl�da jak prostok�t i jego wn�trze (po lewej). Z g�ry lub z do�u wygl�da jak ko�o i jego wn�trze (�rodek). Pod po�rednim k�tem ma kszta�t podobny do pokazanego po prawej stronie. Problem rozpoznawania obiekt�w jest spot�gowany, gdy okre�lony obiekt musi zosta� pobrany z kosza zawieraj�cego wiele innych obiekt�w. Niekt�re, wi�kszo�� lub wszystkie po��dane obiekty mog� by� zas�oni�te przez inne obiekty. Jednym z najwi�kszych wyzwa� w rozwoju sztucznej inteligencji (AI) jest umo�liwienie robotom rozwi�zania tego rodzaju problem�w. Jednym ze sposob�w pomocy robotowi w wybieraniu przedmiot�w z kosza jest nadanie ka�demu przedmiotowi kodu. Mo�na tego dokona� za pomoc� kod�w kreskowych lub pasywnych transponder�w.

BIOCHIP

Biochip to uk�ad scalony (IC) wytworzony z �ywej materii lub z niej za pomoc� proces�w biologicznych. Termin ten zosta� r�wnie� zasugerowany dla uk�ad�w scalonych wytwarzanych przy u�yciu technik na�laduj�cych spos�b, w jaki natura ��czy atomy. Sugerowano, �e ludzki m�zg jest tak naprawd� wyrafinowanym komputerem. Ka�dy komputer cyfrowy, bez wzgl�du na to, jak skomplikowany, jest zawsze zbudowany z pojedynczych bramek logicznych. To samo mo�na powiedzie� o ludzkim m�zgu. Natura sk�ada m�zg (lub dowoln� inn� �yw� materi�), ��cz�c protony, neutrony i elektrony razem w okre�lone, z g�ry okre�lone wzory. Ka�dy proton jest identyczny z ka�dym innym protonem; to samo dotyczy neutron�w i elektron�w. Bloki konstrukcyjne s� proste. Spos�b, w jaki s� one ��czone, jest skomplikowany. Opieraj�c si� na tych przes�ankach, uzasadnione jest za�o�enie, �e komputer mo�e by� "hodowany" tak inteligentny jak ludzki m�zg. Niekt�rzy badacze patrz� na spos�b, w jaki natura buduje rzeczy, aby uzyska� pomys�y na budow� ulepszonych uk�ad�w scalonych. Ostatecznym celem jest biochip, kt�ry wyrasta i ewoluuje jako ro�lina, ze specjalnie zaprojektowanego "ziarna".

BIOLOGICZNY ROBOT

Robot biologiczny jest hipotetyczn� maszyn� pochodz�c� z klonowania z �ywych organizm�w i hodowan� w �rodowisku laboratoryjnym w celu wykonania okre�lonej funkcji lub zestawu funkcji. Przeprowadzono badania w tej dziedzinie, chocia� prawdziwe roboty biologiczne nie zosta�y jeszcze sfabrykowane lub doros�y. Roboty biologiczne s�u�y�y jako postacie w opowiadaniach science fiction. Mo�liwo�ci stwarzane przez to poj�cie s� ograniczone jedynie wyobra�ni�. Istniej� pytania i problemy etyczne w badaniach robot�w biologicznych. Kwestie te budz� tak powa�ne obawy, �e niekt�rzy naukowcy odmawiaj� pracy w tej dziedzinie.

BIOMECHANIZM

Biomechanizm to mechaniczne urz�dzenie, kt�re symuluje prac� pewnej cz�ci �ywego cia�a. Przyk�adami biomechanizm�w s� mechaniczne d�onie, r�ce i nogi, znane w medycynie jako protezy. Zw�aszcza termin ten dotyczy robot�w, kt�re nie tylko wykonuj� funkcje swoich �ywych odpowiednik�w, ale r�wnie� wygl�daj� jak one. Termin biomechanizm mo�na r�wnie� stosowa� w odniesieniu do niekt�rych funkcji organizmu. Mo�na zatem m�wi� o strukturze przedramienia i d�oni, nazywaj�c go biomechanizmem. Anatomia cz�owieka okaza�a si� w rzeczywisto�ci doskona�ym modelem do projektowania urz�dze� robotycznych.

BIOMECHATRONIKA

S�owo biomechatronika to skr�t s��w biologia, mechanika i elektronika. Dziedzina biomechatroniki jest cz�ci� wi�kszej dziedziny robotyki i sztucznej inteligencji (AI). W szczeg�lno�ci biomechatronika obejmuje urz�dzenia elektroniczne i mechaniczne, kt�re kopiuj� ludzkie cz�ci cia�a i ich funkcje. Biomechatronika zyska�a wi�ksz� uwag� w Japonii ni� w Stanach Zjednoczonych. W Japonii niekt�rzy badacze robot�w atakuj� swoje problemy religijn� gorliwo�ci�. Japo�scy in�ynierowie robotyki nie tylko chcieliby budowa� roboty, kt�re mog� robi� wszystko, co ludzie mog� robi�, ale niekt�rzy chc�, aby ich roboty r�wnie� wygl�da�y jak ludzie. Ostatecznym urz�dzeniem biomechatronicznym jest Android. Naukowcy og�lnie zgadzaj� si�, �e inteligentny android nie b�dzie rozwijany przez wiele lat. Do problemu tworzenia android�w mo�na podej�� z dw�ch kierunk�w. Z jednej strony roboty biologiczne mog� by� hodowane w laboratoriach poprzez proces klonowania. Ta idea jest zas�oni�ta g��bokimi problemami etycznymi. Z drugiej strony in�ynierowie mog� pr�bowa� zbudowa� robota mechanicznego o zr�czno�ci i inteligencji cz�owieka. R�wnie� to poj�cie rodzi pytania etyczne, ale w mniejszym stopniu.

BIPED ROBOT [ROBOT DWUNO�NY]

Dwuno�ny robot to robot o dw�ch nogach, kt�ry s�u�y do podparcia i nap�du zwykle, ale nie zawsze, takie roboty maj� ramiona i g�ow�, wi�c s� androidami. Fizycznie dwuno�ne roboty s� niestabilne, chyba �e s� wyposa�one w specjalistyczne systemy r�wnowa�enia. Ludzie mog� sobie poradzi� dwiema nogami, poniewa� m�zg i ucho wewn�trzne stanowi� razem system sprz�enia zwrotnego zapewniaj�cy dobre poczucie r�wnowagi. Ludzkie poczucie r�wnowagi mo�na powieli� elektromechanicznie, ale projekty s� wyrafinowane i drogie. Roboty, kt�re u�ywaj� n�g do nap�du, maj� na og� cztery lub sze�� n�g, poniewa� te konstrukcje oferuj� lepsz� wewn�trzn� stabilno�� ni� uk�ad dwuno�ny.

BITOWEJ MAPY GRAFIKA

W robotycznym systemie wizyjnym obraz mo�e by� z�o�ony z tysi�cy ma�ych kwadratowych element�w. Im mniejsze elementy, zwane pikselami, tym wi�cej szczeg��w obraz mo�e pokaza� dla danego rozmiaru obrazu. Obrazy wykonane w ten spos�b to grafika z mapowaniem bit�w, znana r�wnie� jako grafika rastrowa. Na ekranie komputera widziany obraz jest wzorem pikseli w cienkiej, splecionej siatce. Mo�esz obserwowa� te piksele, je�li przyciemnisz monitor, dzi�ki czemu prawie nie zobaczysz obrazu (to wa�ne!), A nast�pnie przyjrzysz mu si� uwa�nie przez powi�kszaj�c� soczewk� o du�ej mocy. Komputer przechowuje bitmapy obraz�w graficznych jako szeroki wachlarz logicznych wzlot�w i upadk�w (jedynki i zera). Aby uzyska� obraz z tej tablicy bit�w, komputer wykorzystuje funkcj� zwan� map� bit�w. Grafika z mapowaniem bit�w zawsze generuje przybli�enia scen lub obiekt�w. Jest tak, poniewa� ka�dy piksel jest kwadratem i mo�e przyjmowa� tylko okre�lone warto�ci cyfrowe. Je�li liczba pikseli na obrazie jest bardzo du�a, przybli�enie stanowi dobr� reprezentacj� rzeczywisto�ci w wi�kszo�ci przypadk�w. Jednak szczeg�owo�� uzyskiwana za pomoc� grafiki z mapowaniem bit�w jest zawsze ograniczona przez rozdzielczo�� obrazu. Grafika z mapowaniem bit�w tworzy artefakt zwany jaggies lub aliasingiem, swoisty "cyfrowy" wygl�d kraw�dzi renderowanych obiekt�w. Pionowe i poziome linie wygl�daj� dobrze, ale krzywe i przek�tne s� szorstkie za pomoc� "z�b�w pi�y". zosta� zmniejszone za pomoc� oprogramowania antyaliasingowego lub redukcji kserokopii, ale lepszym sposobem jest u�ycie grafiki obiektowej.

BLACKBOARD SYSTEM

System tablicowy wykorzystuje sztuczn� inteligencj� (AI), aby pom�c komputerowi rozpoznawa� d�wi�ki lub obrazy. Przychodz�cy sygna� jest przetwarzany na posta� cyfrow� za pomoc� przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC). Dane cyfrowe s� wprowadzane do obwodu pami�ci odczytu / zapisu zwanego tablic�. Nast�pnie dane cyfrowe s� oceniane przez r�ne programy specjalistyczne. Og�lny schemat przedstawiono na schemacie.

Do rozpoznawania mowy specjalno�ciami s� d�wi�ki samog�oskowe, d�wi�ki sp�g�oskowe, gramatyka, sk�adnia, kontekst i inne zmienne. Na przyk�ad program specjalizuj�cy si� w kontek�cie mo�e ustali�, czy m�wca chce powiedzie� "zwa�y�", "spos�b", "dwa", "te�" lub "do". Inny program informuje kontroler o zako�czeniu zdania i rozpocz�ciu nast�pnego. Inny program mo�e odr�ni� stwierdzenie od pytania. Korzystaj�c z tablicy jako forum, obwody specjalne "debatuj�" o najbardziej prawdopodobne i logiczne interpretacje tego, co s�ycha� lub ogl�da�. "S�dzia" zwany specjalist� ds. Ogniskowania mediuje. Do rozpoznawania obiekt�w specjalno�ciami mog� by� kszta�t, kolor, rozmiar, tekstura, wysoko��, szeroko��, g��boko�� i inne wskaz�wki wizualne. Jak komputer wie, czy przedmiotem jest fili�anka na stole lub wie�a ci�nie� w odleg�o�ci mili? Czy to jasna lampa, czy s�o�ce? Czy to dwuno�ne stworzenie to robot, manekin czy osoba? Podobnie jak w przypadku rozpoznawania mowy, tablica s�u�y jako miejsce dyskusji.

BLADDER GRIPPER [CHWYTAK P�CHERZA]

Chwytak p�cherza lub r�ka p�cherza to wyspecjalizowany robotyczny efektor ko�cowy, kt�ry mo�e by� u�ywany do chwytania, podnoszenia i przemieszczania przedmiot�w w kszta�cie pr�ta lub cylindr�w. G��wnym elementem chwytaka jest nadmuchiwana, cylindryczna tuleja w kszta�cie p�czka, kt�ra przypomina mankiet powszechnie stosowany w aparacie do pomiaru ci�nienia krwi. Tuleja jest tak ustawiona, �e otacza przedmiot, kt�ry ma by� chwycony, a nast�pnie tuleja jest pompowana, a� b�dzie wystarczaj�co ciasna, aby wykona� po��dane zadanie. Nacisk wywierany przez tulej� mo�na mierzy� i regulowa� za pomoc� czujnik�w si�y. Chwytaki p�cherza s� przydatne w post�powaniu z delikatnymi przedmiotami. Nie dzia�aj� one jednak szybko i mog� dzia�a� tylko z obiektami w raczej w�skim zakresie rozmiar�w fizycznych.

BONGARDA PROBLEM

Problem Bongarda, nazwany na cze�� jego wynalazcy, jest metod� oceny, jak dobrze robotyczny system wizyjny potrafi rozr�nia� wzorce. Rozwi�zanie takich problem�w wymaga pewnego poziomu sztucznej inteligencji (AI). Przyk�ad problemu Bongarda pokazano na ilustracji. Istniej� dwie grupy sze�ciu skrzynek. Wszystkie pola po lewej maj� ze sob� co� wsp�lnego; te po prawej maj� t� sam� wsp�ln� cech�, ale w innym stopniu lub w inny spos�b. Aby rozwi�za� problem, system wizyjny (lub Ty) musi odpowiedzie� na trzy pytania:

• Co ��czy zawarto�� p�l po lewej stronie ci�kiej pionowej linii?
• Co ��czy zawarto�� p�l po prawej stronie wiersza?
• Jaka jest r�nica mi�dzy zawarto�ci� pude� po przeciwnych stronach ci�kiej, pionowej linii?

W tym przypadku pola po lewej zawieraj� po cztery kropki lub linie proste; te po prawej zawieraj� po pi�� kropek lub proste linie. R�nica mi�dzy polami po lewej stronie a polami po prawej stronie polega zatem na liczbie kropek lub linii prostych w nich zawartych

BOOLEAN ALGEBRA

Algebra boolowska to system logiki matematycznej wykorzystuj�cy liczby 0 i 1 z operacjami AND (mno�enie), OR (dodawanie) i NOT (negacja). Kombinacje tych operacji to NAND (NIE AND) i NOR (NOT OR). Funkcje logiczne s� wykorzystywane w projektowaniu cyfrowych uk�ad�w logicznych. W algebrze logicznej X i Y s� zapisywane XY lub X * Y. NOT X jest zapisany lini� lub tyld� nad ilo�ci� lub jako znak minus, po kt�rym nast�puje ilo��. X LUB Y jest zapisany X + Y. Tabela pokazuje warto�ci tych funkcji, gdzie 0 oznacza "fa�sz", a 1 oznacza "prawd�". Stwierdzenia po obu stronach znaku r�wno�ci s� logicznie r�wnowa�ne.

BRANCHING [ROZGA��ZIENIE]

Rozga��zienie odnosi si� do procedur lub program�w, kt�re maj� punkty, w kt�rych inteligentny sterownik robota musi wybiera� spo�r�d alternatyw. Zastan�w si� nad robotem na linii monta�owej produkuj�cej samochody. Zadaniem robota jest wk�adanie ko�pak�w w dwa prawe ko�a. (Identyczny robot wykonuje t� sam� prac� po lewej stronie). Za��my, �e 20 procent samochod�w jest wyposa�onych w ko�paki w kolorze z�otym (G); pozosta�e s� wyposa�one w srebrne (S). Robot powinien wstawia� ko�paki w nast�puj�cej kolejno�ci: SS SS SS SS GG SS SS SS SS GG SS SS� i tak dalej. Co pi�ta para ko�pak�w jest z�ota. Za ka�dym razem, gdy ma zosta� wstawiona para hubcap, komputer musi dokona� wyboru. Zatem procedura znajduje si� w punkcie rozga��zienia dla ka�dej pary hubcap. Co pi�ty raz nale�y dokona� wyboru, sterownik robota wybiera z�ote ko�paki. W przeciwnym razie wybiera srebrne. Ta sekwencja jest zaprogramowana w sterowniku. Logiczny proces przebiega podobnie do schematu na do��czonej ilustracji.

Za��my, �e wyst�puje usterka, w kt�rej kontroler robota lub sprz�t pomija lub pomija pojedynczy hubcap. Spowoduje to, �e robot postrzega sekwencj� samochod�w, wi�c my�li, �e do ka�dego zestawu tylnych k� przyby� nowy samoch�d. Wkr�tce przednie ko�o samochodu otrzyma srebrn� ko�pak, a tylne ko�o tego samego samochodu otrzyma z�ot�. Nast�pny samoch�d otrzyma z�ot� ko�pak na przednim kole i srebrny na tylnym kole. Nast�pstwa b�d� powtarzane w k�ko, psuj�c dwa na pi�� samochod�w lub 40 procent samochod�w zje�d�aj�cych z linii monta�owej.

BURN-IN

Przed u�yciem jakiegokolwiek systemu elektronicznego lub elektromechanicznego nale�y podda� go procesowi wypalenia. Zwykle wymaga to ci�g�ego dzia�ania systemu przez kilka godzin, dni lub tygodni. W niekt�rych przypadkach wadliwy system ulega awarii wkr�tce po przej�ciu do trybu online. Jednak w wielu przypadkach awaria nie wyst�puje, dop�ki nie up�ynie znaczny czas. Przerywane awarie mog� si� nie ujawni�, dop�ki nie minie wiele godzin ci�g�ego nadzoru. Proces wypalania mo�e wyeliminowa� systemy z problemami wczesnej awarii, minimalizuj�c awarie w czasie rzeczywistym.

S�ownik Robotyki : "C"

CABLE DRIVE [NAP�D KABLOWY]

Nap�d kablowy to metoda przenoszenia energii mechanicznej w systemie robotycznym z urz�dzenia wykonawczego do manipulatora lub efektora ko�cowego. Ten rodzaj nap�du mo�e by� r�wnie� stosowany w uk�adach nap�dowych z nap�dem na ko�a oraz w niekt�rych urz�dzeniach wskazuj�cych. System sk�ada si� z kabla lub sznurka i zestawu k� pasowych. G��wnym atutem nap�du kablowego jest jego prostota. G��wnym ograniczeniem jest to, �e kabel mo�e �lizga� si� na ko�ach lub ko�ach pasowych, a z czasem kabel mo�e si� zdegenerowa�, a ostatecznie p�kn�� bez ostrze�enia. Ka�dy, kto utkn�� na autostradzie z powodu awarii paska wentylatora samochodowego, mo�e za�wiadczy�, �e problemy, kt�re mo�e to powodowa�.

CAPACITIVE PRESSURE SENSOR [POJEMNO�CIOWY CZUJNIK CI�NIENIA]

Pojemno�ciowy czujnik ci�nienia sk�ada si� z dw�ch metalowych p�yt oddzielonych warstw� nieprzewodz�cej (dielektrycznej) pianki. Powsta�y zmienny kondensator jest po��czony r�wnolegle z cewk�; obw�d indukcyjno�ci / pojemno�ci (LC) okre�la cz�stotliwo�� oscylatora. Je�li obiekt uderzy w czujnik, odst�py mi�dzy p�ytami chwilowo si� zmniejszaj�. Zwi�ksza to pojemno��, powoduj�c spadek cz�stotliwo�ci oscylatora. Kiedy obiekt odsuwa si� od przetwornika, piana odskakuje, p�ytki powracaj� do pierwotnego odst�pu, a cz�stotliwo�� oscylatora wraca do normy. Ilustracja jest funkcjonalnym schematem blokowym pojemno�ciowego czujnika ci�nienia. Wyj�cie czujnika mo�na przekonwertowa� na dane cyfrowe za pomoc� konwertera analogowo-cyfrowego (ADC), a nast�pnie przes�a� do sterownika robota. Czujniki ci�nienia mo�na montowa� w r�nych miejscach na robocie mobilnym, takich jak prz�d, ty� i boki. Nast�pnie, na przyk�ad, fizyczny nacisk na czujnik z przodu robota mo�e wys�a� sygna� do kontrolera, kt�ry ka�e maszynie cofn�� si�.

Pojemno�ciowy czujnik ci�nienia mo�na oszuka� przez masywne przewodz�ce lub p�przewodnikowe obiekty w jego pobli�u. Je�li taka masa zbli�a si� do przetwornika, pojemno�� zmienia si�, nawet je�li nie nast�pi bezpo�redni kontakt. Zjawisko to znane jest jako pojemno�� cia�a. Kiedy tego efektu nale�y unika�, do wykrywania ci�nienia mo�na zastosowa� elastomer. Zjawisko to mo�e by� jednak przydatne do wykrywania zbli�eniowego.

CAPACITIVE PROXIMITY SENSOR [POJEMNO�CIOWY CZUJNIK ZBLI�ENIOWY]

Pojemno�ciowy czujnik zbli�eniowy wykorzystuje wzajemn� pojemno��, kt�ra wyst�puje pomi�dzy lub mi�dzy obiektami blisko siebie. Pojemno�ciowy czujnik zbli�eniowy wykorzystuje oscylator o cz�stotliwo�ci radiowej (RF), detektor cz�stotliwo�ci i metalow� p�ytk� pod��czon� do obwodu oscylatora, jak pokazano na schemacie. Oscylator jest zaprojektowany w taki spos�b, �e zmiana pojemno�ci p�yty w stosunku do �rodowiska powoduje zmian� cz�stotliwo�ci. Ta zmiana jest wykrywana przez detektor cz�stotliwo�ci, kt�ry wysy�a sygna� do urz�dzenia steruj�cego robotem. W ten spos�b, je�li system jest odpowiednio zaprojektowany, robot mo�e unikn�� wpadania na przedmioty. W niekt�rych detektorach indukowana pojemno�� powoduje ca�kowite zatrzymanie oscylacji.

Przedmioty przewodz�ce pr�d do pewnego stopnia, takie jak okablowanie domu, ludzie, samochody lub lod�wki, s� �atwiej wykrywane przez przetworniki pojemno�ciowe ni� rzeczy, kt�re nie przewodz�, takie jak drewniane krzes�a i drzwi. Dlatego te� inne rodzaje czujnik�w zbli�eniowych s� niezb�dne, aby robot dobrze nawigowa� w z�o�onym �rodowisku, takim jak dom lub biuro.

CARTESIAN COORDINATE GEOMETRY [GEOMETRIA WSPӣRZ�DNYCH KARTESYJSKICH]

Kartezja�ska geometria wsp�rz�dnych jest powszechn� metod�, za pomoc� kt�rej manipulator robota (rami�) mo�e si� porusza�. Termin ten wywodzi si� z kartezja�skiego lub prostok�tnego uk�adu wsp�rz�dnych u�ywanego do tworzenia wykres�w funkcji matematycznych. Alternatywnie ten schemat ruchu nazywa si� prostok�tn� geometri� wsp�rz�dnych. Rysunek przedstawia kartezja�ski uk�ad wsp�rz�dnych w dw�ch wymiarach. Osie s� do siebie prostopad�e. W tym przypadku s� one w g�r� / w d� (w pionie) i w lewo / w prawo (w poziomie). Istniej� r�wnie� tr�jwymiarowe (3-D) systemy kartezja�skie. W systemie tr�jwymiarowym istniej� trzy osie liniowe, przy czym ka�da o� jest prostopad�a do pozosta�ych dw�ch. Manipulator pokazany na ilustracji mo�na przekonwertowa� na tr�jwymiarow� geometri� kartezja�sk�, umo�liwiaj�c pionowy pr�t przesuwanie si� do przodu i do ty�u (na stronie i na zewn�trz) wzd�u� poziomej �cie�ki.

CENTRALIZED CONTROL [SCENTRALIZOWANA KONTROLA]

W systemie zawieraj�cym wi�cej ni� jednego robota scentralizowane sterowanie odnosi si� do nadzoru nad wszystkimi poszczeg�lnymi robotami przez jednego kontrolera. Komunikacja mi�dzy kontrolerem a robotami odbywa si� zwykle za pomoc� �rodk�w bezprzewodowych, takich jak radio, chocia� mo�na zastosowa� inne �rodki, takie jak przew�d elastyczny lub kable �wiat�owodowe. Ten typ systemu robotycznego jest nieco analogiczny do sieci komputerowej klient-serwer. W centralnie sterowanym systemie robotycznym g��wny komputer pe�ni rol� quasi-ludzkiego operatora. W niekt�rych systemach poszczeg�lne roboty s� cz�ciowo autonomiczne i zawieraj� w�asne kontrolery; pozwala to systemowi na utrzymanie pe�nej wydajno�ci przez pewien czas, nawet w przypadku przerwy w jednym lub wi�kszej liczbie ��czy komunikacyjnych. Jest to znane jako cz�ciowo scentralizowane sterowanie. Innym przyk�adem cz�ciowo scentralizowanego sterowania jest system, w kt�rym ka�dy robot odbiera zestaw instrukcji od sterownika, przechowuje te instrukcje, a nast�pnie wykonuje je niezale�nie od sterownika centralnego. W niekt�rych systemach robotycznych poszczeg�lne jednostki s� ca�kowicie i stale zale�ne od centralnego sterownika i nie mog� dzia�a�, je�li po��czenie komunikacyjne zostanie przerwane. M�wi si�, �e taki system wykorzystuje w pe�ni scentralizowan� kontrol�.

CHAIN DRIVE [NAP�D �A�CUCHOWY]

Nap�d �a�cuchowy to metoda przenoszenia energii mechanicznej w systemie robotycznym z elementu wykonawczego do manipulatora lub efektora ko�cowego. Mo�e by� r�wnie� stosowany w uk�adach nap�dowych z nap�dem ko�owym. System sk�ada si� z �a�cucha i zestawu k� z ko�ami �a�cuchowymi. G��wnym atutem nap�du �a�cuchowego jest jego prostota. Mo�e zapewni� dodatkow� przyczepno�� w por�wnaniu z nap�dem linowym, poniewa� �a�cuch prawdopodobnie nie �lizga si� na z�batkach. Kolejnym atutem jest fakt, �e zmienn� pr�dko�� i moc mo�na uzyska� za pomoc� k� z�batych o r�nych rozmiarach, w po��czeniu z mechanizmem zmiany bieg�w. Z drugiej strony �a�cuch mo�e spa�� z k� �a�cuchowych. �a�cuch wymaga smarowania i konserwacji, a jego dzia�anie mo�e by� ha�a�liwe. Typowy przyk�ad nap�du �a�cuchowego mo�na znale�� w ka�dym rowerze.

CCD MATRYCA

Matryca CCD to kamera, kt�ra przekszta�ca �wiat�o widzialne obrazu w sygna�y cyfrowe. Niekt�re matryce CCD dzia�aj� r�wnie� z podczerwieni� (IR) lub ultrafioletem (UV). Zwyk�e aparaty cyfrowe dzia�aj� na zasadzie podobnej do CCD. Obraz skupiony na siatk�wce ludzkiego oka lub na kamerze konwencjonalnego aparatu jest obrazem analogowym. Mo�e mie� niesko�czenie wiele konfiguracji i niesko�czenie wiele odmian odcienia, jasno�ci, kontrastu i nasycenia. Komputer cyfrowy potrzebuje jednak obrazu cyfrowego, aby zrozumie� i ulepszy� to, co "widzi". Binarne sygna�y cyfrowe maj� tylko dwa mo�liwe stany: wysoki i niski lub 1 i 0. Mo�na uzyska� doskona�e przybli�enie obrazu analogowego w postaci wysokich i niskich sygna��w cyfrowych. Umo�liwia to programowi komputerowemu przetworzenie obrazu, ukazuj�c szczeg�y i funkcje, kt�re w innym przypadku by�yby niemo�liwe do wykrycia. Na ilustracji przedstawiono uproszczony schemat blokowy matrycy CCD. Obraz spada na matryc� zawieraj�c� tysi�ce lub miliony male�kich czujnik�w. Ka�dy czujnik wytwarza jeden piksel (element obrazu). Komputer (nie pokazano) mo�e wykorzystywa� wszystkie triki charakterystyczne dla ka�dego dobrego programu graficznego. Opr�cz renderowania obraz�w o wysokim kontra�cie lub fa�szywych kolorach, CCD i komputer razem mog� wykrywa� i rozwi�zywa� obrazy znacznie s�abiej ni� jest to mo�liwe w przypadku konwencjonalnych film�w z kamer lub bardziej prymitywnych rodzaj�w kamer wideo. To sprawia, �e CCD jest u�yteczny w robotach, kt�re musz� stosowa� noktowizor.

CHECKERS AND CHESS [WARCABY I SZACHY]

Komputer mo�na zaprogramowa� do gry w warcaby. Doskona�y program zosta� stworzony przez Arthura Samuela, w kt�rym komputer mo�e nie tylko gra� w gr� ruch po ruchu, ale mo�e tak�e patrze� w przysz�o�� lub przewidywa�, aby zobaczy� mo�liwe konsekwencje ruchu. Warcaby to do�� prosta gra planszowa. Jest bardziej z�o�ony ni� k�ko i krzy�yk, ale o wiele mniej wyrafinowany ni� szachy. Ka�dy, kto gra� w k�ko i krzy�yk, odkry�, �e zawsze mo�na uzyska� przynajmniej remis (remis). Jest to tak elementarne, �e licealista z pewnym do�wiadczeniem programistycznym mo�e zmusi� komputer do gry w k�ko i krzy�yk. W tej grze maszyna musi patrze� tylko o jeden ruch do przodu. Strategia wybiegania obejmuj�ca wi�cej ni� jeden ruch wymaga pewnej ilo�ci praktyki lub nauki. Komputery mo�na jednak zaprogramowa� tak, aby uczy�y si� na w�asnych b��dach. Program kontrolny Artura Samuela wykorzystuje strategi� wybierania wielu ruch�w tak skutecznie, �e nawet najlepsi ludzcy gracze na �wiecie nie s� w stanie pokona� swojej maszyny. Istnieje inny schemat, kt�ry mo�na zastosowa� do gry w warcaby: przyj�� og�lny plan gry. Og�lne strategie mo�na og�lnie podzieli� na defensywne lub ofensywne. Programy defensywne / ofensywne wymagaj� przewidywania tylko jednego ruchu. Szachy zosta�y wykorzystane do opracowania i przetestowania inteligencji maszyn. Jedna z pierwszych maszyn do gry w szachy zosta�a opracowana przez Rand Corporation w 1956 roku. Szachy to z�o�ona gra. Komputer musi patrze� w przysz�o�� wi�cej ni� jeden ruch, aby zagra� w dobr� gr� w szachy. Wiele strategii wybiegaj�cych w przysz�o�� wraz z uczeniem maszynowym mo�e umo�liwi� komputerowi granie w szachy na poziomie umiej�tno�ci por�wnywalnym z mistrzami. Program opracowany przez Rand Corporation by� w stanie udowodni� pewne twierdzenia matematyczne. To kolejny dobry spos�b na przetestowanie inteligencji komputera.

CZYSTY POK�J

Czysty pok�j to komora specjalnie zaprojektowana i obs�ugiwana w celu zminimalizowania zanieczyszcze� w powietrzu. W niekt�rych bran�ach wa�ne jest, aby kurz, brud, bakterie i inne cz�stki by�y ograniczone do absolutnego minimum. Dobrym przyk�adem jest produkcja uk�ad�w scalonych (IC) do system�w elektronicznych i komputerowych. Roboty maj� znaczn� przewag� nad lud�mi w tych �rodowiskach. Je�li zostan� zachowane pewne �rodki ostro�no�ci, �rodowisko w pomieszczeniu mo�e by� utrzymywane w czysto�ci, jednocze�nie wpuszczaj�c ludzi. Ludzie, kt�rzy wchodz� do takiego pomieszczenia, musz� najpierw za�o�y� szczelne kombinezony, r�kawiczki i buty. Pok�j, do kt�rego wchodz� tylko roboty, a nie ludzie, zawsze mo�e by� odrobin� czystszy. Zanieczyszczenie w czystym pomieszczeniu jest mierzone liczb� cz�stek o okre�lonej wielko�ci w 1 litrze (1000 centymetr�w sze�ciennych) powietrza. Alternatywnie, metr sze�cienny jest u�ywana jako standardowa jednostka obj�to�ci.

CHY�OMIERZ

Klinometr to urz�dzenie do pomiaru stromo�ci pochy�ej powierzchni. Roboty mobilne u�ywaj� klinometr�w, aby unika� pochy�o�ci, kt�re mog�yby spowodowa�, �e przechyl� si� za daleko, a nawet przewr�c� si�. Pod�oga w budynku jest prawie zawsze pozioma. Zatem jego nachylenie wynosi zero. Ale czasami s� pochy�o�ci, takie jak rampy. Dobrym przyk�adem jest rodzaj rampy wykorzystywanej do w�zk�w inwalidzkich, w kt�rej bardzo ma�a wysoko�� zmiany nast�puje. Tocz�cy si� robot nie mo�e wspina� si� po schodach, ale mo�e korzysta� z rampy dla w�zk�w inwalidzkich, pod warunkiem, �e rampa nie jest tak stroma, �e zak��ca r�wnowag� robota lub powoduje jego rozlanie lub upuszczenie. Klinometr wytwarza sygna� elektryczny za ka�dym razem, gdy jest przechylony. Im wi�kszy k�t nachylenia, tym wi�ksza jest moc elektryczna, jak pokazano po lewej stronie wykresu. Klinometr mo�e r�wnie� wykaza�, czy nachylenie spada, czy podnosi. Nachylenie w d� mo�e powodowa� ujemne napi�cie na wyj�ciu przetwornika, a nachylenie w g�r� dodatnie napi�cie, jak pokazano po prawej stronie wykresu.

CLOSED-LOOP CONTROL [STEROWANIE W P�TLI ZAMKNI�TEJ]

Sterowanie w p�tli zamkni�tej jest form� sterowania ruchem manipulatora robota, w kt�rym �cie�ka lub trajektoria urz�dzenia jest cz�sto korygowana. Po rozpocz�ciu ruchu czujnik pozycji wykrywa mo�liwe b��dy na trajektorii. W przypadku wykrycia b��du czujnik wysy�a sygna�, kt�ry dzia�a przez obw�d sprz�enia zwrotnego, aby przywr�ci� manipulatorowi kurs. Termin ten wywodzi si� z faktu, �e obwody sprz�enia zwrotnego i sygna� steruj�cy stanowi� razem p�tl� zamkni�t�. G��wnym atutem sterowania w p�tli zamkni�tej jest dok�adno��. Ponadto sterowanie w p�tli zamkni�tej mo�e kompensowa� szybkie, zlokalizowane lub nieoczekiwane zmiany w �rodowisku pracy. G��wnymi wadami s� wi�kszy koszt i z�o�ono�� ni� prostsze systemy, takie jak kontrola balistyczna.

CLOSED-LOOP SYSTEM [SYSTEM P�TKLI ZAMKNI�TEJ]

System zamkni�tej p�tli to zestaw urz�dze�, kt�re reguluj� jego zachowanie. Zamkni�te p�tle mo�na znale�� w wielu rodzajach maszyn, od silnika w samochodzie (regulator) do kontroli wzmocnienia w odbiorniku radiowym (automatyczna kontrola poziomu). System z zamkni�t� p�tl�, znany r�wnie� jako serwomechanizm, ma pewne mo�liwo�ci w��czenia mechanicznego sprz�enia zwrotnego od wyj�cia do wej�cia. Czujnik na ko�cu wyj�ciowym generuje sygna�, kt�ry jest wysy�any z powrotem do wej�cia w celu regulacji zachowania maszyny. Dobrym przyk�adem tego jest czujnik przeciwci�nienia. Innym przyk�adem jest sterowanie manipulatorem robota w p�tli zamkni�tej.

COEXISTENCE [WSPӣISTNIENIE]

Termin wsp�istnienie odnosi si� do zaprogramowanych interakcji mi�dzy robotami owadowymi, kt�re maj� wsp�lne �rodowisko pracy. Roboty w takim systemie nie komunikuj� si� bezpo�rednio ze sob�, ale wszystkie komunikuj� si� z centralnym sterownikiem. Istniej� trzy og�lne schematy: nie�wiadome wsp�istnienie, �wiadome wsp�istnienie i inteligentne wsp�istnienie. W nie�wiadomym wsp�istnieniu �aden z robot�w nie jest �wiadomy istnienia �adnego z pozosta�ych. W tym sensie, gdy dwa roboty spotykaj� si� ze sob�, ka�da maszyna uwa�a sw�j odpowiednik za przeszkod�. Wi�kszo�� robot�w mobilnych jest zaprogramowana tak, aby unika� przeszk�d i zagro�e�, zachowuj�c minimaln� odleg�o��, powiedzmy, 1 m. Tak wi�c, je�li w danym �rodowisku jest wiele robot�w i wszystkie maj� nie�wiadome wsp�istnienie, zwykle trzymaj� si� od siebie z daleka. Je�li "g�sto�� zaludnienia" robota jest umiarkowana do wysokiej, maszyny maj� tendencj� do r�wnomiernego rozmieszczania w �rodowisku pracy przez ca�y czas. W �wiadomym wsp�istnieniu roboty mobilne mog� odr�nia� przeszkody lub zagro�enia od innych robot�w. W tego typu systemach roboty s� zaprogramowane tak, aby reagowa�y lub zachowywa�y si� w okre�lony, ale prosty spos�b w stosunku do swoich odpowiednik�w. Najcz�stsze zachowanie polega na tym, �e robot wykonuje okre�lony zestaw ruch�w, gdy wyczuwa blisko�� innego robota, a inny zestaw ruch�w, gdy wyczuwa blisko�� nierobotycznej przeszkody lub zagro�enia. Przyk�adem mo�e by� zatrzymanie maszyny i odwr�cenie kierunku, je�li zbli�y si� do przeszkody; ale je�li zbli�y si� do innego robota, zatrzymuje si�, czeka sekund�, a je�li drugi robot pozostaje na drodze, skr�ca w prawo o 90 �, idzie 1 m, nast�pnie skr�ca w lewo o 90 � i wznawia ruch w pierwotnym kierunku. W inteligentnym wsp�istnieniu, podobnie jak w �wiadomym wsp�istnieniu, roboty mog� rozr�nia� przeszkody, zagro�enia i inne roboty, jednak zaprogramowana reakcja jest bardziej wyrafinowana. Na przyk�ad ka�dy robot mo�na zaprogramowa� tak, aby nie zbli�a� si� do 1 m od innego robota. Je�li takie podej�cie wyst�pi, wyzwalaj�c reakcj� unikania, robot jest zaprogramowany do poruszania si� w kierunku odpowiadaj�cym �rednim kierunkom wszystkich innych robot�w w systemie. Ka�dy robot uzyskuje te og�lne informacje od kontrolera.

COGNITIVE FATIGUE [ZM�CZENIE POZNAWCZE]

Zm�czenie poznawcze jest form� wyczerpania psychicznego, kt�rego do�wiadczaj� niekiedy u�ytkownicy system�w teleobecno�ci. Wi�kszo�� system�w zdalnie sterowanych musi zagra�a� realizmowi, aby zachowa� ograniczenia narzucone przez dost�pn� szeroko�� pasma i dopuszczalny koszt. W typowym systemie teleobecno�ci kamery zwykle nie maj� widzenia peryferyjnego. Op�nienia propagacji sygna�u mog� powodowa� problemy z op�nieniem (op�nienie czasowe mi�dzy dow�dztwem a reakcj�), szczeg�lnie gdy teleoperacja odbywa si� na du�e odleg�o�ci. Rozdzielczo�� obrazu (szczeg�y) i cz�stotliwo�� od�wie�ania (liczba klatek wideo na sekund�) s� og�lnie zagro�one. Systemy audio s� og�lnie lepsze ni� systemy wideo, poniewa� niezb�dne pasma s� mniejsze, ale wra�enia dotykowe s� s�abe lub nieobecne. Objawy zm�czenia poznawczego obejmuj� w�druj�c� uwag�, senno��, b�l g�owy i dra�liwo��. Problemy te mog� powodowa� b��dy w dzia�aniu urz�dzenia.

COGNIZANT FAILURE [AWARIA POZNAWCZA]

Awaria poznawcza jest cech� inteligencji maszyny, w kt�rej zawi�d� podsystem lub program jest zast�powany przez jeden na wy�szym poziomie, przy jednoczesnym zapewnieniu, �e wszystkie procesy b�d� dzia�a�y p�ynnie bez niepo��danych skutk�w ubocznych. W nieskomplikowanych systemach cz�� wysokiego poziomu systemu mo�e tymczasowo przej�� zadania cz�ci ni�szego poziomu, bez wzgl�du na szczeg�y zdarzenia. W scenariuszach, w kt�rych mo�liwo�ci s� r�norodne i zmienne, czasami wymagane s� pewne dodatkowe kroki proceduralne, kt�re zwykle nie s� konieczne, aby zapewni� p�ynne dzia�anie podczas naprawy urz�dzenia lub podsystemu ni�szego poziomu. Rozwa� przypadek inteligentnego domu wyposa�onego w czujniki dymu, czujniki ciep�a, ��cze telefoniczne do stra�y po�arnej i zestaw tryskaczy. Co powinien zrobi� system, je�li psotne dziecko z suszark� do w�os�w uruchomi czujnik ciep�a, powoduj�c fa�szywy alarm? Niezbyt wyrafinowany system wywo�uje stra� po�arn� i uruchamia tryskacze, powoduj�c zak�opotanie i niepotrzebne uszkodzenie mebli. Wyrafinowany system mo�e zapobiec tym niepo��danym rzeczom, pod warunkiem, �e w�a�ciciel domu lub jaki� system wykrywania zapasowego jest obecny w celu ustalenia, �e faktycznie nie ma ognia. W�a�ciciel lub system zapasowy musi by� �wiadomy faktu, �e alarm jest fa�szywy. Nast�pnie system zraszaczy mo�na wy��czy�, mo�na zadzwoni� do stra�y po�arnej, aby anulowa� alarm, a czujnik wykroczenia, je�li zosta� uszkodzony, mo�na wy��czy� do czasu jego wymiany. (Dziecko mo�e by� r�wnie� dyscyplinowane, chocia� jest to obowi�zkiem w�a�ciciela domu ludzkiego).

CZUJNIK KOLORU

Wiele robotycznych system�w wizyjnych dzia�a tylko w skali szaro�ci. Wykrywanie kolor�w mo�na doda� w podobny spos�b, jak w telewizji (TV). Wykrywanie kolor�w mo�e pom�c robotowi w okre�leniu to�samo�ci lub charakteru obiektu. Czy obserwowana pozioma powierzchnia to pod�oga czy trawiasty dziedziniec? (Je�li jest zielony, to prawdopodobnie jest to trawiasty dziedziniec.) Czasami obiekty maj� regiony o r�nych kolorach, kt�re maj� identyczn� jasno�� jak w systemie skali szaro�ci. Takie obiekty mo�na lepiej analizowa� za pomoc� systemu rozpoznawania kolor�w ni� za pomoc� systemu wizyjnego, kt�ry widzi tylko odcienie szaro�ci. Rysunek pokazuje schemat blokowy systemu wykrywaj�cego kolory. Wykorzystywane s� trzy kamery w skali szaro�ci. Ka�da kamera ma filtr koloru w obiektywie. Jeden filtr jest czerwony, inny jest zielony, a drugi jest niebieski. S� to trzy podstawowe kolory promiennego �wiat�a. Wszystkie mo�liwe odcienie, jasno�ci i nasycenia sk�adaj� si� z tych trzech kolor�w w r�nych proporcjach. Sygna�y z trzech kamer s� przetwarzane przez mikrokomputer, a wynik jest podawany do sterownika robota.

CMOS

CMOS , to nazwa technologii stosowanej w urz�dzeniach cyfrowych, takich jak komputery. Dwa rodzaje tranzystor�w polowych (FET) pracuj� razem, w tandemie i w ogromnej liczbie, na jednym uk�adzie scalonym (IC). G��wnym atutem technologii CMOS w robotyce jest fakt, �e urz�dzenia mog� dzia�a� skutecznie przy niewielkich pr�dach elektrycznych. Tak wi�c dobrze zaprojektowane obwody CMOS pobieraj� bardzo ma�o energii z zasilacza, co pozwala na u�ycie baterii. Kolejn� zalet� technologii CMOS jest to, �e dzia�a ona niezwykle szybko. Mo�e przetwarza� wiele danych w kr�tkim czasie. Wad� urz�dze� CMOS jest to, �e mo�na je �atwo uszkodzi� przez elektryczno�� statyczn�. Urz�dzenia tego typu musz� by� przechowywane z ko�kami osadzonymi w przewodz�cym materiale piankowym i / lub zapakowane w specjalny plastik odporny na gromadzenie si� �adunk�w elektrostatycznych. Podczas konstruowania lub serwisowania urz�dze� przy u�yciu CMOS technicy musz� zachowa� �rodki ostro�no�ci, aby unikn�� obecno�ci �adunk�w elektrostatycznych na r�kach i na instrumentach, takich jak sondy i lutownice. Zazwyczaj zapewnia si� to fizycznie ��cz�c cia�o technika z dobrym uziemieniem elektrycznym.

COMPLEX-MOTION PROGRAMMING [PROGRAMOWANIE KOMPLEKSOWE]

Gdy maszyny staj� si� inteligentniejsze, programowanie staje si� coraz bardziej wyrafinowane. Nie zbudowano jeszcze �adnej maszyny, kt�ra mia�aby inteligencj� zbli�on� do inteligencji cz�owieka. Niekt�rzy badacze uwa�aj�, �e prawdziwa sztuczna inteligencja (AI), na poziomie zbli�onym do ludzkiego m�zgu, nigdy nie zostanie osi�gni�ta. Programowanie robot�w mo�na podzieli� na poziomy, zaczynaj�c od najmniej skomplikowanego i przechodz�c do teoretycznego poziomu prawdziwej sztucznej inteligencji. Rysunek pokazuje czteropoziomowy schemat. Poziom 2, tu� poni�ej poziomu zadania, ale powy�ej poziomu ruchu prostego, nazywa si� programowaniem ruchu z�o�onego. Roboty na tym poziomie mog� wykonywa� zestawy ruch�w w okre�lonych sekwencjach.

COMPLIANCE [ZGODNO��]

Zgodno�� to stopie�, w jakim efektor ko�cowy robota lub manipulator porusza si� lub ust�puje, gdy przy�o�ona zostanie do niego si�a. Mo�na to wyrazi� jako�ciowo (u�ywaj�c okre�le� takich jak "spr�ysty" lub "sztywny") lub ilo�ciowo w kategoriach przesuni�cia na jednostk� si�y (np. Milimetr�w na niuton). M�wi si�, �e robot jest zgodny, je�li na jego ruchy mechaniczne maj� wp�yw si�y zewn�trzne, w tym ci�nienie liniowe lub moment obrotowy. Zgodno�� mo�e wyst�powa� wzd�u� jednej, dw�ch lub trzech osi lub w sensie rotacyjnym. Zasadniczo zgodny robot powinien zosta� dostosowany, aby zachowanie jego manipulator�w i efektor�w ko�cowych ogranicza�o obci��enie jego komponent�w do minimum. Jednym ze sposob�w osi�gni�cia tego jest czujnik przeciwci�nienia.

COMPOSITE VIDEO SIGNAL [Z�O�ONY SYGNA� WIDEO]

Z�o�ony sygna� wideo to kszta�t fali, kt�ry moduluje telewizor (TV) lub no�nik wideo. Z�o�ony sygna� zawiera inteligencj� wideo, a tak�e impulsy synchronizacji, wygaszania i synchronizacji. Szeroko�� pasma wynosi zwykle 6 MHz (6 megaherc�w) dla konwencjonalnych sygna��w szybkiego skanowania i oko�o 3 kHz (3 kiloherce) dla sygna��w wolnego skanowania. Kamera wideo, taka jak orthicon lub vidicon, wytwarza sygna� szybkiego skanowania. Niekt�re zrobotyzowane systemy wizyjne generuj� i analizuj� z�o�one sygna�y wideo. Ilustracja pokazuje przebieg dla pojedynczej linii kolorowego sygna�u obrazu. Zwykle jest 525 lub 625 linii w pe�nej klatce dla standardowego szybkiego wideo. W robotycznych systemach wizyjnych zalet� jest u�ycie wi�kszej liczby linii na klatk� ni� jest to standardowe w przypadku telewizji w celu uzyskania lepszej rozdzielczo�ci obrazu.

COMPUTER MAP [MAPA KOMPUTERA]

Autonomiczny robot musi mie� wyczucie, gdzie znajduje si� w stosunku do otaczaj�cych obiekt�w, aby nie wpada� na przedmioty i aby m�g� znale�� to, czego szuka. Aby by�o to mo�liwe, kontroler robota mo�e wykona� komputerow� map� swojego �rodowiska. Mapy komputerowe mog� by� generowane za pomoc� radaru, sonaru lub systemu wizyjnego. Taka mapa mo�e istnie� w dw�ch lub trzech wymiarach. Dwuwymiarow� (2-D) komputerow� map� obiekt�w w pokoju mo�na wygenerowa� dla p�askiej p�aszczyzny 1 m nad pod�og�. Kilka map 2-D, reprezentuj�cych r�ne wysoko�ci nad pod�og�, mo�na po��czy�, aby utworzy� z�o�on� map� tr�jwymiarow� (3-D). Bardziej zaawansowana metoda generowania tr�jwymiarowej mapy komputerowej polega na u�yciu wsp�rz�dnych sferycznych. Sferyczny uk�ad wsp�rz�dnych okre�la azymut (namiar kompasu), wysoko�� (k�t powy�ej poziomu) i zasi�g (odleg�o�� promieniowa). Aby taka mapa spe�ni�a swoje zadanie, nale�y wykona� setki, a nawet tysi�ce indywidualnych sondowa� lub obserwacji. Te sondowania lub obserwacje powinny by� rozmieszczone r�wnomiernie wok� p�kuli powy�ej poziomu w przypadku robot�w l�dowych lub wok� pe�nej kuli w przypadku robot�w podwodnych, powietrznych lub kosmicznych. W przestrzeni kosmicznej nale�y wybra� p�aszczyzn� odniesienia, kt�ra b�dzie s�u�y� jako "pozioma". Im wi�ksza liczba sondowa�, tym lepsza jest rozdzielczo�� mapy.

CONFIGURATION SPACE [PRZESTRZE� KONFIGURACJI] (C-SPACE)

Przestrze� konfiguracji (w skr�cie C-space) to schemat, w kt�rym lokalizacja i orientacja robota s� okre�lane wzgl�dem innych obiekt�w w jego otoczeniu. Idealnie, C-space powinna u�ywa� minimalnej liczby wsp�rz�dnych niezb�dnych do wykonania tego zadania. Eliminuje to nadmiarowo��, kt�ra zu�ywa pami�� kontrolera i mo�e powodowa� zamieszanie. Zastan�w si� nad mobilnym robotem zaprojektowanym do dzia�ania na pojedynczym pi�trze budynku. Ca�kowity obszar fizyczny, w kt�rym ten robot istnieje (przestrze� �wiata), jest tr�jwymiarowy (3-D). Stanowi to trzy stopnie swobody, kt�re mo�na rozpatrywa� w kategoriach wsp�rz�dnych kartezja�skich (prostok�tnych) x (p�noc / po�udnie), y (wsch�d / zach�d) i z (g�ra / d�). Orientacja lub po�o�enie robota mo�e wymaga� maksymalnie trzech dodatkowych stopni swobody: p (nachylenie), r (przechylenie) i w (odchylenie). Na p�askiej p�aszczy�nie pod�ogi po�o�enie robota mo�e by� oznaczony wsp�rz�dnymi dwuwymiarowymi (2-D). W opisanym powy�ej systemie kartezja�skim s� to x i y. Je�li jednak postawa wymaga okre�lenia ka�dego z p, r i w, przestrze� C wymaga pi�ciu stopni swobody: x, y, p, r i w. Jednak p, r i w mog� nie wszystkie by� wa�ne w przypadku 2-D. Mo�e to jeszcze bardziej zmniejszy� liczb� stopni swobody w przestrzeni C.

CZUJNIK KONTAKTOWY

Czujnik kontaktowy to urz�dzenie, kt�re wykrywa przedmioty, przeszkody lub bariery za pomoc� bezpo�redniego kontaktu fizycznego. Czujniki kontaktowe mo�na r�wnie� wykorzysta� do pomiaru przy�o�onej si�y lub momentu obrotowego. W robotyce do takich urz�dze� nale�� "w�sy" i czujniki ci�nienia. Prostota jest g��wnym atutem wykrywania kontaktu, gdy jest u�ywana do okre�lania obecno�ci lub nieobecno�ci obiektu. W celu dok�adnego pomiaru si�y lub momentu obrotowego, zw�aszcza gdy taka si�a lub moment obrotowy musz� by� regulowane, wymagany jest system z zamkni�t� p�tl�.

CONTEXT [KONTEKST]

Kontekst to �rodowisko, w kt�rym u�ywane jest s�owo. Jest to wa�ne w systemach rozpoznawania mowy, takich jak te u�ywane w robotach osobistych lub zabezpieczaj�cych zaprojektowanych do reagowania na polecenia m�wione. Wszyscy s�yszeli wyra�enie "poza kontekstem". Kiedy s�owo jest u�ywane poza kontekstem, powstaje fraza lub zdanie, kt�re nie maj� sensu. Co gorsza, mo�e to oznacza� co�, co nie jest zamierzone. w kontek�cie, fraza lub zdanie s� technicznie w porz�dku, ale s� interpretowane jako nonsens lub w niew�a�ciwy spos�b. Aby poprawnie interpretowa� wypowiedzi m�wione i odpowiada� na nie, komputer lub robot ze sztuczn� inteligencj� musi zna� kontekst, w kt�rym ka�de s�owo jest u�ywane. Ludzie maj� wrodzone poczucie kontekstu; maszyny nie. To sprawia, �e projektowanie i programowanie skutecznych system�w rozpoznawania mowy jest niezwykle wyrafinowanym biznesem.

CI�G�Y RUCH

Rami� robota mo�e porusza� si� p�ynnie lub dyskretnie. P�ynne ruchy manipulatora robot�w wykorzystuj� ruch ci�g�y. Aby robot m�g� porusza� si� po g�adkiej, ci�g�ej �cie�ce, ka�dy punkt na drodze musi teoretycznie by� przechowywany w pami�ci sterownika. Oczywi�cie nie jest to dos�ownie mo�liwe, poniewa� ci�g�a �cie�ka zawiera niesko�czon� liczb� punkt�w. Ruch �cie�ki ci�g�ej wykorzystuje funkcje matematyczne, a nie zbiory punkt�w, do zdefiniowania chwilowej pozycji manipulatora robota. W metodzie funkcji pozycja chwilowa jest zapisywana jako zbi�r funkcji matematycznych. Taki ruch jest naprawd� ci�g�y, poniewa� faktycznie przechodzi przez niesko�czon� liczb� punkt�w. Jest to mo�liwe dzi�ki g�adkiej naturze funkcji matematycznych. Ta zasada jest analogiem do ruchu robota grafiki wektorowej w komputerach

CONTROLLER [KONTROLER]

W robocie kontrolerem jest komputer, kt�ry nadzoruje i kontroluje obs�ug� i ruch maszyny. Ilustracja jest funkcjonalnym schematem blokowym sterownika. Sercem kontrolera jest jednostka centralna (CPU), kt�ra jest podobna do CPU w komputerze osobistym. Instrukcje przemieszczania s� przechowywane w pami�ci o dost�pie swobodnym (RAM) i / lub na no�niku pami�ci, takim jak dysk twardy. Interfejs wykonuje kilka czynno�ci, a przede wszystkim pozwala mikrokomputerowi komunikowa� si� z operatorem lub prze�o�onym. Poprzez interfejs mo�liwe jest przeprogramowanie pami�ci w celu zmiany instrukcji ruchu. Repertuar dzia�a� lub funkcji robota mo�na wy�wietli� na ekranie monitora. Mog� r�wnie� wyst�powa� r�ne wska�niki awarii. Niekt�re z bardziej wyrafinowanych interfejs�w maj� okno uczenia, kt�re pozwala operatorowi na przeprogramowanie ruch�w i �cie�ki robota.

CONTROL TRADING [KONTROLA TRANSAKCJI]

Kontrola transakcji jest ograniczon� form� zrobotyzowanego zdalnego sterowania w systemie kt�ry wykorzystuje teleoperacj�. Operator instruuje robota, aby wykona� okre�lone, kompletne zadanie, takie jak odkurzanie pokoju lub koszenie trawnika. Maszyna nast�pnie wykonuje ca�e zadanie bez dalszych instrukcji lub nadzoru ze strony cz�owieka. Handel kontrolny ma oczywiste aktywa. Operator nie musi stale monitorowa� post�pu pracy maszyny, chocia� zaleca si� okresowe sprawdzanie, aby upewni� si�, �e nie wyst�pi powa�na awaria. W ten spos�b pojedynczy operator mo�e nadzorowa� prac� kilku robot�wy w tym samym czasie. Kolejnym atutem jest fakt, �e op�nienie lub op�nienie spowodowane op�nieniami propagacji sygna�u nie stanowi� powa�nego problemu. Handel kontrolny jest idealny na przyk�ad w teleoperacji robota na Marsie lub teleoperacji mi�dzyplanetarnej sondy kosmicznej. Jeszcze innym atutem jest to, �e du�a szeroko�� pasma sygna�u nie jest wymagana, szczeg�lnie w przypadku ��cza wysy�aj�cego do maszyny; polecenia mog� sk�ada� si� z zakodowanych wiadomo�ci o stosunkowo ma�ej liczbie bajt�w. G��wnym ograniczeniem handlu kontrolami jest fakt, �e nie mo�na oczekiwa�, �e robot b�dzie walczy� z nag�ymi, nieprzewidzianymi zmianami w �rodowisku pracy. Maszyna wykonuje zaprogramowany zestaw operacji przy za�o�eniu, �e �rodowisko b�dzie wsp�pracowa�. W scenariuszach, w kt�rych �rodowisko pracy robota podlega cz�stym zmianom, kontrola dzielona jest na og� lepsza ni� handel kontrolami.

COOPERATION [WSPӣPRACA]

Wsp�praca to konstruktywna lub synergiczna interakcja robot�w w systemie. Mo�e przybiera� r�ne formy, w zale�no�ci od sposobu i zakresu komunikacji robot�w oraz stopnia autonomii ka�dej maszyny. W nieaktywnej wsp�pracy roboty niekoniecznie musz� si� komunikowa�. Wa�ne jest jednak, aby ka�dy robot m�g� odr�ni� inne roboty od og�lnych obiekt�w w otoczeniu. Zapobiega to niepo��danym warunkom, takim jak kolizje mi�dzy robotami, wielu robotom pr�buj�cym wykona� to samo zadanie w tym samym czasie i w tym samym miejscu, oraz nier�wnomiernemu rozmieszczeniu maszyn w �rodowisku pracy. Opr�cz zdolno�ci do unikania konflikt�w z r�wie�nikami, ka�dy robot w systemie nieaktywnym wsp�pracuj�cym nie musi zwraca� szczeg�lnej uwagi na inne. W dobrze zaprojektowanym systemie tego rodzaju wsp�praca przebiega naturalnie. W aktywnej wsp�pracy roboty mog� si� wzajemnie rozpoznawa�, a w niekt�rych przypadkach r�wnie� komunikowa� si� ze sob� i pomaga� sobie nawzajem. Aktywna wsp�praca mo�e obejmowa� "lu�ne", w kt�rych maszyny s� �wiadome swojego istnienia i funkcji, ale nie komunikowa� si� "ciasno", w kt�rym ka�dy robot mo�e komunikowa� si� z dowolnym lub wszystkimi innymi urz�dzeniami.Niekt�re systemy mo�na zaprojektowa� tak, aby wykazywa�y mobilno�� kooperacyjn�, w kt�rej dwa lub wi�cej robot�w mo�e ��czy� si� w "specjalne zespo�y", aby radzi� sobie ze z�o�onymi lub trudnymi zadaniami, kt�rych pojedynczy robot nie mo�e wykona�. Specjalna forma aktywnej wsp�pracy obejmuje scentralizowane sterowanie, w kt�rym wszystkie roboty zale�� od nadzoru pojedynczego kontrolera.

CORRESPONDENCE [ZGODNO��]

W dwuocznym obrazie maszynowym termin zgodno�� odnosi si� do skupienia obu kamer wideo lub receptor�w w tym samym punkcie przestrzeni. Dzi�ki temu percepcja wideo jest poprawna. Je�li dwoje "oczu" nie jest skupione w tym samym punkcie, zdolno�� maszyny do postrzegania g��bi jest ograniczona. Ludzkie poczucie zgodno�ci mo�na zmyli�, patrz�c na siatk� kropek lub na kawa�ek papieru milimetrowego. Ilustracja pokazuje dwa sposoby, w jakie ludzkie oczy lub system widzenia maszynowego mo�na oszuka� takim wzorem. Ten problem jest og�lnie ograniczony do obserwacji regularnych wzor�w kropek, kwadrat�w lub innych identycznych obiekt�w. Rzadko wyst�puje w z�o�onych scenach, w kt�rych kszta�ty geometryczne si� nie powtarzaj�. Po lewej stronie na ilustracji oba czujniki wideo (pokazane jako ga�ki oczne) patrz� w ten sam punkt. Tak wi�c g��boko�� jest postrzegana poprawnie, nawet je�li widoki obiektu wydaj� si� nieco inne z powodu r�nicy k�ta widzenia przez kt�rykolwiek czujnik. Na rysunkach po�rodku i po prawej lewy czujnik patrzy na jeden obiekt w zestawie, podczas gdy prawy czujnik patrzy na inny. Poniewa� wszystkie obiekty s� r�wnomiernie rozmieszczone, wydaje si�, �e s� ustawione w jednej linii, tak jak postrzegane przez system wizyjny. Je�li manipulator robota reaguje na te nieprawid�owe informacje, prawdopodobne s� b��dy pozycjonowania.

CRYPTANALYSIS [KRYPTANALIZA]

Kryptoanaliza jest sztuk� prze�amywania szyfr�w, kt�re s� schematami przetwarzania sygna��w wykorzystywanymi do powstrzymywania nieupowa�nionych os�b przed przechwytywaniem komunikacji lub uzyskiwaniem dost�pu do wra�liwych danych. Za pomoc� komputer�w kryptoanaliza sta�a si� znacznie bardziej skomplikowana ni� kiedy�. Komputer mo�e testowa� r�ne rozwi�zania kodu znacznie szybciej ni� zespo�y ludzkie. Poza tym mo�na zastosowa� sztuczn� inteligencj� (AI), aby dowiedzie� si�, co my�li wr�g. Usprawnia to proces �amania szyfr�w. Pozwala kryptoanalitykowi lub �amaczowi kodu zapozna� si� z og�lnym schematem szyfru, a tym samym pomaga kryptoanalitykowi zrozumie� subtelno�ci kodu szybciej. Jednym z pierwszych kryptoanalityk�w korzystaj�cych z komputera by� Alan Turing, znany jako pionier sztucznej inteligencji. Na pocz�tku lat 40. XX wieku, podczas II wojny �wiatowej, Niemcy opracowali zaawansowan� maszyn� o nazwie Enigma, kt�ra kodowa�a sygna�y wojskowe. Maszyna i jej kody zak��ca�y alianckie kryptoanalityki, dop�ki Alan Turing nie zaprojektowa� jednego z pierwszych prawdziwych komputer�w do dekodowania sygna��w. Gdy komputery staj� si� coraz pot�niejsze, mog� tworzy� bardziej z�o�one szyfry. Ale mog� r�wnie� wymy�li� coraz bardziej wyrafinowane schematy deszyfrowania. W wojnie przewaga szyfrowania / deszyfrowania idzie w bok dzi�ki bardziej zaawansowanej technologii AI.

CYBERNETYKA

Termin cybernetyka odnosi si� do nauki o d��eniu do celu lub samoregulacji. Dziedziny robotyki i sztucznej inteligencji s� specjalno�ciami w dziedzinie cybernetyki. Roboty sterowane komputerowo, kt�re wchodz� w interakcje z ich �rodowiskiem, to maszyny cybernetyczne. Przyk�adem procesu cybernetycznego jest nalewanie fili�anki kawy. Za��my, �e kto� m�wi do osobistego robota: "Przynie� mi fili�ank� kawy i upewnij si�, �e jest gor�ca". W pami�ci kontrolera robota znajduj� si� dane dotycz�ce wygl�du fili�anki kawy, drogi do kuchni, kszta�tu dzbanka do kawy oraz procedury interpretacji temperatury wzgl�dnej, dzi�ki czemu robot wie, co osoba rozumie przez "gor�cy" . " Osobisty robot musi przej�� niewiarygodnie skomplikowany proces, aby zrobi� fili�ank� kawy. Staje si� to widoczne, gdy pr�buje si� zapisa� ka�dy krok w rygorystycznej formie.

CYBORG

S�owo cyborg jest skr�tem "cybernetyczny" i "organizm". W robotyce termin odnosi si� do cz�owieka, kt�rego cia�o sk�ada si� g��wnie lub nawet g��wnie z element�w robotycznych, ale kt�ry wci�� yje biologicznie. Je�li dana osoba otrzymuje jedn� robotyczn� r�k� lub r�k�, nazywa si� to bioniczn� cz�ci� cia�a lub protez�. Science fiction przenosi to poj�cie do tego stopnia, �e osoba powa�nie ranna mo�e zosta� zrekonstruowana znacznie, a nawet prawie ca�kowicie, z cz�ci bionicznych. Taka istota by�aby prawdziwym cyborgiem. Technologia jest daleka od stworzenia cyborg�w, ale niekt�rzy naukowcy uwa�aj�, �e kiedy� b�d� powszechne. Kilku futuryst�w wyobra�a sobie spo�ecze�stwo z�o�one z ludzi, cyborg�w, inteligentnych robot�w i komputer�w. Nazywa si� to spo�ecze�stwem cybota. Podczas gdy entuzjazm dla idei spo�ecze�stwa cybota jest wysoki w Japonii, zainteresowanie USA i Europy jest nieco mniejsze. Amerykanie i Europejczycy uwa�aj� roboty za s�u��ce g��wnie do cel�w przemys�owych, ale Japo�czycy uwa�aj� je za w pewnym sensie �ywe . By� mo�e dlatego Japo�czycy s� o wiele bardziej aktywni w opracowywaniu robot�w podobnych do ludzi.

CYLINDRICAL COORDINATE GEOMETRY [CYLINDRYCZNA GEOMETRIA WSPӣRZ�DNYCH]

Geometria wsp�rz�dnych cylindrycznych, znana r�wnie� jako cykliczna geometria wsp�rz�dnych, to schemat prowadzenia ramienia robota w trzech wymiarach. Cylindryczny uk�ad wsp�rz�dnych to uk�ad biegunowy z dodatkow� wsp�rz�dn� dodan� do elewacji. Za pomoc� tego systemu pozycj� punktu mo�na jednoznacznie okre�li� w przestrzeni tr�jwymiarowej (3-D). W uk�adzie cylindrycznym u�ywana jest p�aszczyzna odniesienia. Punkt pocz�tkowy zosta� wybrany, a tak�e o� odniesienia, odbiegaj�ca od pocz�tku w p�aszczy�nie odniesienia. W p�aszczy�nie odniesienia po�o�enie dowolnego punktu mo�na okre�li� pod wzgl�dem zasi�gu lub odleg�o�ci od pocz�tku oraz obrotu podstawy, czyli k�ta mierzonego w kierunku przeciwnym do ruchu wskaz�wek zegara od osi odniesienia. Wsp�rz�dna rz�dnej jest dodatnia (powy�ej p�aszczyzny odniesienia), ujemna (poni�ej niej) lub zero (w niej). Ilustracja pokazuje rami� robota wyposa�one w cylindryczn� geometri� wsp�rz�dnych

Powr�t

S�ownik Robotyki : "D"

DANYCH KOMPRESJA

Kompresja danych to metoda maksymalizacji ilo�ci informacji cyfrowych, kt�re mog� by� przechowywane w danym miejscu lub wysy�ane w okre�lonym czasie. Pliki tekstowe i programowe mo�na skompresowa�, zast�puj�c cz�sto u�ywane s�owa i frazy symbolami takimi jak =, #, & lub @, o ile �aden z tych symboli nie wyst�puje w nieskompresowanym pliku. Po odebraniu danych s� one nieskompresowane poprzez zast�pienie oryginalnych s��w i zwrot�w dla symboli. Obrazy cyfrowe mo�na kompresowa� na dwa sposoby. W bezstratnej kompresji obrazu szczeg�y nie s� po�wi�cane; tylko zb�dne bity s� eliminowane. W stratnej kompresji obrazu niekt�re szczeg�y s� tracone, chocia� utrata zwykle nie jest znacz�ca. Rozmiar tekstu i program�w mo�na og�lnie zmniejszy� o oko�o 50 procent za pomoc� kompresji danych. Obrazy mo�na zmniejszy� w znacznie wi�kszym stopniu, je�li toleruje si� pewn� utrat�. Niekt�re zaawansowane schematy kompresji obrazu mog� generowa� plik, kt�ry jest tylko niewielkim u�amkiem oryginalnego rozmiaru pliku.

DANYCH KONWERSJA

Wiele system�w komunikacyjnych "digitalizuje" sygna�y analogowe u �r�d�a (koniec nadawczy) i "rozprasza" sygna�y w miejscu docelowym (koniec odbiorczy). Dane cyfrowe mog� by� przesy�ane bit po bicie (szeregowo) lub w p�czkach (r�wnolegle). Konwersja danych to proces zmiany danych mi�dzy formami analogowymi i cyfrowymi lub mi�dzy formami r�wnoleg�ymi i szeregowymi

Analogowy do cyfrowego

Ka�dy sygna� analogowy lub zmienny w spos�b ci�g�y mo�na przekszta�ci� w ci�g impuls�w, kt�rych amplitudy maj� sko�czon� liczb� stan�w. Jest to konwersja analogowo-cyfrowa (A / D). Przetwornik A / D lub przetwornik ADC pr�bkuje chwilow� amplitud� sygna�u analogowego i wysy�a impulsy o poziomach dyskretnych, jak pokazano . Liczba poziom�w nazywana jest rozdzielczo�ci� pr�bkowania i zwykle jest pot�g� 2. Liczba liczba impuls�w na sekund� to cz�stotliwo�� pr�bkowania. Czas mi�dzy impulsami to interwa� pr�bkowania. W tym przyk�adzie istnieje osiem poziom�w reprezentowanych przez trzycyfrowe liczby binarne od 000 do 111.

Zasadniczo minimalna mo�liwa do zrealizowania cz�stotliwo�� pr�bkowania cyfrowego jest oko�o dwa razy wi�ksza ni� najwy�sza cz�stotliwo�� danych analogowych. Jest to og�lna zasada w in�ynierii komunikacyjnej, znana jako twierdzenie Nyquista lub twierdzenie o pr�bkowaniu. Dla sygna�u o sk�adowych tak wysokich jak 3 kHz minimalna cz�stotliwo�� pr�bkowania wynosi 6 kHz. Komercyjny standard g�osu to 8 kHz. W przypadku transmisji muzyki hi-fi standardowa cz�stotliwo�� pr�bkowania wynosi 44,1 kHz. W systemach komunikacji maszynowej minimalna cz�stotliwo�� pr�bkowania zale�y od pr�dko�ci, z jak� dane musz� by� przesy�ane mi�dzy punktami, na przyk�ad z centralnego sterownika do robota mobilnego.

Cyfrowe na analogowe

Schemat konwersji cyfrowo-analogowej (D / A) zale�y od tego, czy sygna� jest binarny czy wielopoziomowy. Proces konwersji D / A odbywa si� za pomoc� przetwornika D / A (DAC). W binarnym przetworniku cyfrowo-analogowym mikroprocesor odwraca proces konwersji A / D wykonywany podczas nagrywania lub transmisji. Wielopoziomowe sygna�y cyfrowe mo�na ponownie przekszta�ci� do postaci analogowej poprzez "wyg�adzenie" impuls�w. Mo�na to intuicyjnie zobaczy� na rysunku. Wyobra� sobie ci�g impuls�w wyg�adzony w ci�g�� krzyw�. Sygna�y cyfrowe nadaj� si� do wielokrotnego odtwarzania bez utraty integralno�ci. Sygna�y cyfrowe s� r�wnie� stosunkowo odporne na wp�yw szum�w w obwodach kablowych bezprzewodowych i d�ugodystansowych. Z tego powodu, nawet je�li pocz�tkowe sygna�y wej�ciowe i ko�cowe sygna�y wyj�ciowe maj� charakter analogowy, na przyk�ad ruchome obrazy lub ludzkie g�osy, zastosowanie cyfrowego format w po�rednicz�cym medium. Sygna�y cyfrowe mo�na wyja�ni� za pomoc� cyfrowego przetwarzania sygna�u (DSP) w celu zwi�kszenia stosunku sygna�u do szumu (S / N), minimalizuj�c w ten spos�b liczb� b��d�w komunikacji i niezb�dn� szeroko�� pasma, jednocze�nie maksymalizuj�c szybko�� przesy�ania danych. Dotyczy to tego, czy ostateczne sygna�y wej�ciowe i wyj�ciowe s� analogowe czy cyfrowe.

Szeregowy a r�wnoleg�y

Dane binarne mog� by� wysy�ane i odbierane pojedynczo po jednej linii lub kanale. To jest szeregowa transmisja danych. Wy�sze pr�dko�ci danych mo�na uzyska�, stosuj�c wiele linii lub kana� szerokopasmowy, wysy�aj�c niezale�ne sekwencje bit�w (wysokie i niskie lub 1 i 0) wzd�u� ka�dej linii lub subkana�u. Jest to r�wnoleg�a transmisja danych. W konwersji r�wnoleg�ej do szeregowej (P / S) bity s� odbierane z wielu linii lub kana��w i przesy�ane pojedynczo wzd�u� jednej linii lub kana�u. Bufor przechowuje bity z r�wnoleg�ych linii lub kana��w, gdy oczekuj� na transmisj� wzd�u� linii lub kana�u szeregowego. W konwersji szeregowej na r�wnoleg�� (S / P) bity s� odbierane z linii szeregowej lub kana�u i wysy�ane partiami wzd�u� kilku linii lub kana��w. Wyj�cie konwertera S / P nie mo�e i�� szybciej ni� wej�cie, ale obw�d jest przydatny, gdy konieczne jest po��czenie mi�dzy urz�dzeniem danych szeregowych a urz�dzeniem danych r�wnoleg�ych. Rysunek 2 ilustruje obw�d komunikacyjny, w kt�rym konwerter P / S jest u�ywany u �r�d�a, a konwerter S / P jest u�ywany w miejscu docelowym. W tym przyk�adzie znaki danych to 8-bitowe bajty; ilustracja pokazuje przeniesienie jednego znaku

DEGREES OF FREEDOM [STOPNIE SWOBODY]

Termin stopnie swobody odnosi si� do liczby r�nych sposob�w poruszania si� ramienia robota. Wi�kszo�� ramion robot�w porusza si� w trzech wymiarach, ale cz�sto maj� wi�cej ni� trzy stopnie swobody. Mo�esz u�y� w�asnego ramienia, aby dowiedzie� si�, jakie stopnie swobody mo�e mie� rami� robota. Wyci�gnij prawe rami� prosto w kierunku horyzontu. Wyci�gnij palec wskazuj�cy, aby wskazywa�. Trzymaj�c r�k� prosto, odsu� j� od ramienia. Mo�esz porusza� r�k� na trzy sposoby. Ruch w g�r� i w d� nazywa si� skokiem, a ruch w prawo i w lewo to odchyleniem. Mo�esz tak�e obr�ci� ca�e rami�, tak jakby� u�ywa� go jako �rubokr�ta; to jest roll. Twoje rami� ma trzy stopnie swobody: pochylenie, odchylenie i przechylenie. Teraz ruszaj r�k� tylko z �okcia. Je�li stale utrzymujesz rami� i rami� w tej samej pozycji, zobaczysz, �e staw �okciowy ma r�wnowag� skoku w stawie barkowym. Ale to wszystko (chyba �e tw�j �okie� jest zwichni�ty). Ludzki �okie� ma jeden stopie� swobody. Wyci�gnij r�k� w kierunku horyzontu, wyprostuj j� i przesu� tylko nadgarstek. Trzymaj rami� nad nadgarstkiem proste i nieruchome. Tw�j nadgarstek mo�e si� zgina� w g�r� i w d�, a tak�e mo�e przesuwa� si� na boki. Ludzka r�ka ma dwa stopnie swobody w stosunku do ramienia nad ni�: wysoko�� i odchylenie. Tak wi�c w sumie system bark / �okie� / nadgarstek ma sze�� stopni swobody: trzy w ramieniu, jeden w �okciu i dwa w nadgarstku. Pewna ilo�� obrot�w jest r�wnie� mo�liwa w ramieniu poni�ej �okcia; nie wyst�puje to ani w stawie �okciowym, ani w stawie nadgarstkowym, ale w samym przedramieniu. To zapewnia si�dmy stopie� swobody. Trzy stopnie swobody s� wystarczaj�ce, aby doprowadzi� koniec ramienia robota do dowolnego punktu w jego obwiedni roboczej lub przestrzeni roboczej, w trzech wymiarach. Zatem teoretycznie mo�e si� wydawa�, �e robot nigdy nie powinien potrzebowa� wi�cej ni� trzech stopni swobody. Ale dodatkowe mo�liwe ruchy, zapewniane przez wiele po��cze�, zapewniaj� wszechstronno�� ramion robota, kt�rych nie mogliby osi�gn�� przy zaledwie trzech stopniach swobody.

DEGREES OF ROTATION [STOPNIE OBROTU]

Stopnie obrotu s� miar� stopnia, w jakim obracane jest z��cze robota lub zestaw po��cze� robota. Zawsze u�ywany jest jaki� punkt odniesienia, a k�ty s� okre�lone w stopniach lub radianach w odniesieniu do tego po��czenia. Obr�t w jednym kierunku (zwykle zgodnie z ruchem wskaz�wek zegara) jest reprezentowany przez k�ty dodatnie; obr�t w przeciwnym kierunku okre�laj� k�ty ujemne. Zatem je�li k�t X = 58^o, odnosi si� do obrotu o 58^o w kierunku zgodnym z ruchem wskaz�wek zegara w stosunku do osi odniesienia. Je�li k�t Y = 74^o, odnosi si� do obrotu o 74^o w kierunku przeciwnym do ruchu wskaz�wek zegara. Ilustracja pokazuje rami� robota z trzema po��czeniami. Osiami odniesienia s� J1, J2 i J3 dla k�t�w obrotu X, Y i Z. Poszczeg�lne k�ty sumuj� si�.

Gdy konieczne jest przesuni�cie ramienia robota do okre�lonej pozycji w obr�bie obwiedni roboczej lub regionu w przestrzeni, do kt�rego rami� mo�e dotrze�, operator wprowadza dane do komputera. Dane te obejmuj� miary k�t�w X, Y i Z. W przyk�adzie pokazanym na ilustracji operator okre�li� X = 39^o, Y = 75^o i Z = 51^o. Dla uproszczenia nie s� pokazane �adne inne mo�liwe zmienne parametry, takie jak obr�t podstawy, obr�t nadgarstka lub przed�u�enie / wycofanie odcink�w liniowych.

DELIBERATION [PLANOWANIE]

Rozwa�anie odnosi si� do ka�dej cechy nawigacji robotycznej, kt�ra wymaga pewnego rodzaju wcze�niejszego planowania, a nie tylko reakcji na obecno�� przeszk�d lub zmian w �rodowisku pracy. Planowanie deliberatywne jest zwykle ��czone z innym schematem zwanym planowaniem reaktywnym.

DEPTH MAP [MAPA G��BOKO�CI]

Mapa g��boko�ci, zwana tak�e obrazem zasi�gu, jest wyspecjalizowan� form� mapy komputerowej, renderowan� jako obraz w skali szaro�ci �rodowiska pracy robota. Jasno�� ka�dego piksela (elementu obrazu) na obrazie jest proporcjonalna do zasi�gu lub odleg�o�ci promieniowej do najbli�szej przeszkody w okre�lonym kierunku. Na niekt�rych mapach g��boko�ci najja�niejsze piksele odpowiadaj� kr�tkiemu zasi�gowi; w innych najja�niejsze piksele odpowiadaj� dalekiemu zasi�gowi. Typowy obraz zakresu wygl�da jak obraz wideo w skali szaro�ci lub jego negatyw. Jednak po zbadaniu wida� r�nic� mi�dzy konwencjonalnym obrazem widzialnym lub podczerwonym (IR) a map� g��bi. Lokalne szczeg�y obiekt�w, takie jak kontur ludzkiej twarzy, na og� nie pokazuj� si� na mapie g��boko�ci, nawet je�li cie�, kolor lub promieniowanie cieplne r�ni� si� znacznie. Jest to odleg�o�� promieniowa okre�lona przez system wykrywania i kre�lenia zasi�gu, kt�ry wytwarza obraz. Za��my, �e robot porusza si� po p�askim polu lub pustym parkingu, na kt�rym stoi ogromna kula. System wykrywania i kre�lenia zasi�gu jest zaprogramowany do tworzenia mapy g��boko�ci. W polu widzenia systemu jedynymi pojawiaj�cymi si� obiektami s� p�aska powierzchnia i kula. Za��my, �e mapa g��boko�ci jest taka, �e wzgl�dna jasno�� obrazu jest odwrotnie proporcjonalna do odleg�o�ci promieniowej.

Mapa g��boko�ci wygl�da tak, jak pokazano na za��czonej ilustracji. Kolor pi�ki i powierzchnia, na kt�rej spoczywa, oraz pora dnia i nocy, nie maj� znaczenia; interpretacja opiera si� ca�kowicie na zakresie jako funkcji kierunku w przestrzeni tr�jwymiarowej.

DERIVATIVE [POCHODNA]

Termin pochodna odnosi si� do tempa zmiany funkcji matematycznej. Na przyk�ad pr�dko�� lub szybko�� jest pochodn� przemieszczenia, a przyspieszenie jest pochodn� pr�dko�ci. Ryc. 1 pokazuje hipotetyczny wykres przemieszczenia w funkcji czasu. Ta funkcja pojawia si� jako krzywa. Mo�esz my�le� o tym jak o wykresie odleg�o�ci przebytej przez robota przyspieszaj�cego wzd�u� toru liniowego, z przesuni�ciem okre�lonym w metrach i czasem w sekundach. W dowolnym momencie, nazwij to t, pr�dko�� jest r�wna nachyleniu linii stycznej do krzywej w tym momencie. Ta ilo�� jest wyra�ana w liniowych jednostkach przemieszczenia (takich jak metry) na sekund�.

W elektronice cyfrowej obw�d, kt�ry nieustannie przyjmuje pochodn� jako fal� wej�ciow�, jako funkcja chwilowej amplitudy w funkcji czasu, nazywana jest czynnikiem r�nicuj�cym. Przyk�ad dzia�ania r�niczki pokazano poi�ej. Sygna�em wej�ciowym jest fala sinusoidalna. Wyj�cie jest zgodne ze spadkiem lub pochodn� tej fali; wynikiem jest fala cosinusowa, o tym samym kszta�cie co fala sinusoidalna, ale przesuni�ta o jedn� czwart� cyklu (90_o fazy).

DIFFERENTIAL AMPLIFIER [WZMACNIACZ RӯNICOWY]

Wzmacniacz r�nicowy to obw�d elektroniczny, kt�ry reaguje na r�nic� amplitudy mi�dzy dwoma sygna�ami. Niekt�re wzmacniacze r�nicowe r�wnie� wytwarzaj� wzmocnienie, w wyniku czego powstaje sygna� wyj�ciowy, kt�rego amplituda zmienia si� dramatycznie, gdy amplituda obu sygna��w wej�ciowych zmienia si� tylko nieznacznie. Moc wyj�ciowa jest proporcjonalna do r�nicy mi�dzy poziomami sygna�u wej�ciowego. Je�li amplitudy wej�ciowe s� identyczne, w�wczas warto�� wyj�ciowa wynosi zero. Nomograf pokazuje, jak zmienia si� chwilowa moc wyj�ciowa wzmacniacza r�nicowego wraz ze zmian� chwilowych warto�ci wej�ciowych. Aby znale�� wynik, umie�� prost� linijk�, tak aby jego kraw�d� przechodzi�a przez dwa punkty wej�ciowe; wyj�cie to punkt na �rodkowej skali, przez kt�ry przechodzi linijka. W tym przyk�adzie obw�d nie ma wzmocnienia. Wzmacniacze r�nicowe s� czasami stosowane w robotycznych systemach czujnik�w. Wyj�cie wzmacniacza w tej sytuacji mo�e by� wykorzystane jako sygna� b��du, kt�ry jest wysy�any do systemu prowadzenia w celu regulacji ruchu robota mobilnego. Mo�e to zapewni�, �e robot pod��a wyznaczon� tras� w swoim �rodowisku pracy, na przyk�ad �cie�k�, wzd�u� kt�rej dwie referencyjne fale akustyczne lub radiowe s� dok�adnie w fazie

DIFFERENTIAL TRANSDUCER [PRZETWORNIK RӯNICOWY]

Przetwornik r�nicowy jest czujnikiem z dwoma wej�ciami i jednym wyj�ciem. Moc wyj�ciowa jest proporcjonalna do r�nicy mi�dzy poziomami sygna�u wej�ciowego. Przyk�adem jest przetwornik r�nicy ci�nie�, kt�ry reaguje na r�nic� ci�nienia mechanicznego w dw�ch punktach. Dowoln� par� przetwornik�w mo�na pod��czy� w uk�adzie r�nicowym. Zwykle wymaga to pod��czenia przetwornik�w do wej�� wzmacniacza r�nicowego. Gdy dwie zmienne maj� t� sam� wielko��, wyj�cie przetwornika r�nicowego wynosi zero. Im wi�ksza r�nica wielko�ci wykrywanych efekt�w, tym wi�ksza jest wydajno��. Najwi�cej wynik�w wyst�puje, gdy jeden z wykrytych efekt�w jest intensywny, a drugi jest zerowy lub bliski zeru. Niezale�nie od tego, czy wynik jest dodatni czy ujemny, zale�y od tego, kt�ry z wykrytych efekt�w jest wi�kszy.

DIGITAL IMAGE [OBRAZ CYFROWY]

Obraz cyfrowy, zwany tak�e obrazem digitalizowanym, jest odwzorowaniem sceny o d�ugo�ciach fal widzialnych, podczerwonych (IR) lub ultrafioletowych (UV) lub za pomoc� radaru lub sonaru, w postaci prostok�tnego uk�adu ma�ych kwadrat�w lub kropek zwanych piksele. Na obrazie cyfrowym w skali szaro�ci ka�dy piksel ma poziom jasno�ci, kt�ry mo�e osi�gn�� dowoln� z wielu dyskretnych warto�ci binarnych. Typowe zakresy to od binarnych od 0000 do 1111 (16 odcieni szaro�ci) lub binarnych od 00000000 do 11111111 (256 odcieni szaro�ci). Na kolorowym obrazie cyfrowym ka�dy piksel ma warto�� koloru czerwonego, zielonego lub niebieskiego (RGB), a tak�e poziom jasno�ci, kt�ry mo�e osi�gn�� dowoln� z wielu dyskretnych warto�ci binarnych. Kolorowe obrazy cyfrowe zajmuj� znacznie wi�cej pami�ci lub miejsca do przechowywania danych ni� obrazy cyfrowe w skali szaro�ci, poniewa� trzy warto�ci kolor�w mog� r�ni� si� niezale�nie dla ka�dego piksela. Liczba pikseli na obrazie cyfrowym okre�la rozdzielczo��. Liczba ta jest og�lnie reprezentowana przez liczb� pikseli w wymiarze poziomym i pionowym. Na przyk�ad na ekranie komputera powszechna rozdzielczo�� to 1024 768 (1024 piksele w poziomie i 768 pikseli w pionie). Na widocznym obrazie cyfrowym kolor jest zazwyczaj odwzorowywany w mo�liwie najbardziej realistyczny spos�b, jednak przy d�ugo�ciach fal IR i UV, a zw�aszcza w przypadku radaru i sonaru, w obrazach cyfrowych cz�sto stosowane s� fa�szywe kolory. Na przyk�ad na obrazie sonaru kolor mo�e reprezentowa� zasi�g lub odleg�o�� mi�dzy robotem a obiektami w jego �rodowisku pracy. Czerwony mo�e reprezentowa� najmniejszy zakres, przechodz�c w g�r� przez pomara�czowy, ��ty, zielony, niebieski, fioletowy, a na koniec bia�y, reprezentuj�c najwi�kszy (lub niesko�czony) zasi�g.

DIGITAL MOTION [RUCH CYFROWY]

W robotyce ruch cyfrowy odnosi si� do ruchu ramienia robota, kt�ry mo�e zatrzyma� si� tylko w niekt�rych pozycjach w obr�bie obwiedni roboczej. Kontrastuje to z ruchem analogicznym, w kt�rym liczba mo�liwych pozycji jest teoretycznie niesko�czona. Mo�liwe pozycje w systemie zawieraj�cym ruch cyfrowy musz� zosta� zaprogramowane w sterowniku robota. Na przyk�ad podstawa ramienia robota mo�e obraca� si� do dowolnej wielokrotno�ci 30_o w ca�ym okr�gu od 0_o do 360_o. Umo�liwia to 12 unikalnych k�t�w obrotu podstawy. Je�li wymagana jest wi�ksza precyzja, mo�na zwi�kszy� przyrost k�ta (10_o pozwoli na przyk�ad na 36 unikalnych k�t�w obrotu podstawy). Gdy rami� robota musi zosta� obr�cone do okre�lonej pozycji k�ta podstawy, nale�y wprowadzi� ��dany k�t lub stopie� do kontrolera robota. Rami� nast�pnie przesuwa si� do wyznaczonej pozycji i zatrzymuje si�. Silniki krokowe s� powszechnie stosowane w robotycznych systemach ruchu cyfrowego. Silniki te poruszaj� si� w dyskretnych przyrostach, zamiast obraca� si� w spos�b ci�g�y.

DIGITAL SIGNAL PROCESSING (DSP) [CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNA��W (DSP)]

Cyfrowe przetwarzanie sygna�u (DSP) to schemat poprawy dok�adno�ci danych cyfrowych. Mo�na go wykorzysta� do wyja�nienia lub wzmocnienia wszelkiego rodzaju sygna��w.

Czyszczenie analogowe

Gdy DSP jest u�ywany w analogowym systemie komunikacyjnym, sygna� jest najpierw zmieniany na posta� cyfrow� poprzez konwersj� A / D. Nast�pnie sygna� cyfrowy jest "uporz�dkowany", wi�c czas impulsu i amplituda s� �ci�le zgodne z protoko�em. Na koniec sygna� cyfrowy jest zmieniany z powrotem na posta� analogow� za pomoc� konwersji cyfrowo-analogowej. Cyfrowe przetwarzanie sygna�u mo�e rozszerzy� funkcjonalny zasi�g obwodu komunikacyjnego, poniewa� umo�liwia odbi�r w gorszych warunkach ni� by�oby to mo�liwe bez niego. Cyfrowe przetwarzanie sygna�u poprawia tak�e jako�� uczciwych sygna��w, wi�c sprz�t odbiorczy lub operator pope�ni mniej b��d�w. Proces DSP zapewnia r�wnie�, �e niezb�dna przepustowo�� komunikacji jest ograniczona do minimum.

Cyfrowe porz�dki

W obwodach, kt�re u�ywaj� tylko tryb�w cyfrowych, konwersja A / D i D / A nie ma znaczenia, ale DSP mo�e jednak "uporz�dkowa�" sygna�. Zwi�ksza to dok�adno�� systemu, a tak�e umo�liwia wielokrotne kopiowanie danych (czyli tworzenie kopii wielopokoleniowych). Obw�d DSP minimalizuje zamieszanie mi�dzy stanami cyfrowymi, jak pokazano na ilustracji. Sygna� hipotetyczny przed przetwarzaniem pokazano na g�rze; sygna� po przetworzeniu jest pokazany na dole. Je�li amplituda wej�ciowa przez pewien czas przekracza okre�lony poziom, sygna� wyj�ciowy jest wysoki (logika 1).

Je�li amplituda wej�ciowa znajduje si� poni�ej punktu krytycznego przez pewien czas, w�wczas sygna� wyj�ciowy jest niski (logiczne 0). Silny wybuch szumu mo�e oszuka� obw�d w przekonaniu, �e sygna� jest wysoki, gdy jest naprawd� niski; ale og�lnie b��dy wyst�puj� rzadziej w przypadku DSP ni� bez niego.

W komputerach i robotach.

System DSP mo�na wytrawi� na jednym uk�adzie scalonym (IC), podobnym rozmiarem do uk�adu pami�ci. Niekt�re obwody DSP pe�ni� wiele funkcji w systemie komputerowym lub zrobotyzowanym, wi�c kontroler mo�e po�wi�ci� si� wykonywaniu swojej podstawowej pracy bez konieczno�ci wykonywania dodatkowych zada�. Uk�ad DSP mo�e kompresowa� i dekompresowa� dane, pomaga� komputerowi rozpoznawa� i generowa� mow�, t�umaczy� z jednego m�wionego j�zyka na inny (na przyk�ad z angielskiego na chi�ski lub odwrotnie) oraz rozpoznawa� i por�wnywa� wzorce.

DIRECTIONAL TRANSDUCER [PRZETWORNIK KIERUNKOWY]

Przetwornik kierunkowy jest urz�dzeniem, kt�re wykrywa pewien efekt lub zak��cenie i wytwarza sygna� wyj�ciowy, kt�rego amplituda jest r�na w zale�no�ci od kierunku, z kt�rego dochodzi efekt lub zak��cenie. Przetworniki kierunkowe s� szeroko stosowane w robotycznych systemach wykrywania i prowadzenia. Prostym przyk�adem przetwornika kierunkowego jest wsp�lny mikrofon. Mikrofony prawie zawsze s� jednokierunkowe, to znaczy najlepiej reaguj� w jednym kierunku. Przyk�adem dwukierunkowego przetwornika jest pozioma antena radiowa znana jako dipol. Niekt�re przetworniki s� dook�lne w okre�lonej p�aszczy�nie. Przyk�adem jest pionowa antena radiowa. Dzia�a r�wnie dobrze we wszystkich kierunkach poziomych. Jednak jego czu�o�� zmienia si� w p�aszczyznach pionowych. Niekt�re przetworniki s� jednakowo czu�e we wszystkich mo�liwych kierunkach; kierunkowy wz�r takiego urz�dzenia to kula w trzech wymiarach. To jest naprawd� dook�lny przetwornik.

DIRECTION FINDING [USTALENIE KIERUNKU]

Znalezienie kierunku jest �rodkiem lokalizacji i / lub nawigacji, zwykle wykorzystuj�cym fale radiowe lub akustyczne. Na cz�stotliwo�ciach radiowych (RF) systemy lokalizacji i nawigacji dzia�aj� w zakresie od kilku kiloherc�w do obszaru mikrofalowego. Systemy akustyczne wykorzystuj� cz�stotliwo�ci od kilkuset herc�w do kilkuset kiloherc�w.

Por�wnanie sygna��w

Robot mobilny mo�e znale�� swoj� pozycj�, por�wnuj�c sygna�y z dw�ch sta�ych stacji, kt�rych pozycje s� znane, jak pokazano na rysunku. Dodaj�c 180^o do �o�ysk �r�de� X i Y, robot (kwadrat) uzyskuje swoje �o�yska jako "Widziane" ze �r�de� (kropki). Robot mo�e okre�li� sw�j kierunek i pr�dko��, wykonuj�c dwa odczyty oddzielone okre�lon� ilo�ci� czasu. Komputery mog� pom�c w dok�adnym okre�leniu i wy�wietleniu po�o�enia i wektora pr�dko�ci.

Drugi rysunek przedstawia schemat blokowy akustycznej wyszukiwarki kierunku. W tym przypadku fale akustyczne s� ultrad�wi�kami. Odbiornik ma wska�nik si�y sygna�u i serwo, kt�re obraca kierunkowy przetwornik ultrad�wi�kowy. Istniej� dwa �r�d�a sygna�u o r�nych cz�stotliwo�ciach. Gdy przetwornik jest obracany, aby sygna� z jednego �r�d�a by� maksymalny, �o�ysko uzyskuje si� przez por�wnanie orientacji przetwornika z pewnymi znanymi standardami, takimi jak odczyt kompasu magnetycznego. To samo dotyczy drugiego �r�d�a. Komputer u�ywa triangulacji, aby ustali� dok�adn� lokalizacj� robota.

Wyszukiwanie kierunku radiowego (RDF)

DIRECTION RESOLUTION [ROZDZIELCZO�� KIERUNKOWA]

Rozdzielczo�� kierunkowa odnosi si� do zdolno�ci robota do oddzielania dw�ch obiekt�w, kt�re wydaj� si�, z punktu widzenia robota, le�e� w prawie tym samym kierunku. Rozdzielczo�� kierunku na powierzchni Ziemi nazywana jest r�wnie� rozdzielczo�ci� azymutu. Ilo�ciowo jest okre�lony w stopniach, minutach lub sekundach k�towych. Dwa obiekty mog� by� tak blisko w tym samym kierunku, �e robot "widzi" je jako jeden i ten sam obiekt, ale je�li znajduj� si� w r�nych odleg�o�ciach promieniowych, robot mo�e je rozdzieli� na podstawie pomiaru odleg�o�ci.

DISPLACEMENT ERROR [B��D PRZESUNI�CIA]

B��d przesuni�cia odnosi si� do niedok�adno�ci po�o�enia robota, kt�ra ma miejsce w czasie. B��d przesuni�cia mo�na zmierzy� w warto�ciach bezwzgl�dnych, takich jak jednostki liniowe lub stopnie �uku. Mo�na to r�wnie� zmierzy� jako procent ca�kowitego przesuni�cia lub obrotu. Przyk�adowo, za��my, �e robot mobilny jest zaprogramowany do dzia�ania z pr�dko�ci� 1500 metr�w na sekund� (m / s) przy azymucie wynosz�cym 90,00^o (na wsch�d) na p�askiej powierzchni. Po 10 s mo�na oczekiwa�, �e ten robot wyniesie 15,00 m na wsch�d od swojej pozycji pocz�tkowej. Je�li robot napotka nachylenie w g�r�, przemieszczenie mo�e by� mniejsze ni� 15,00 m; je�li robot napotka opadanie, przemieszczenie mo�e by� wi�ksze. Je�li powierzchnia przechyla si� w lewo lub w prawo, mo�na oczekiwa�, �e kierunek ruchu zmieni si�, powoduj�c, �e robot znajdzie si� na p�nocy lub po�udniu swojej pozycji, gdyby porusza� si� po p�askiej powierzchni. W idealnym scenariuszu nieregularno�� terenu nie wp�ynie na pr�dko�� ani kierunek maszyny; b��d przesuni�cia wyni�s�by zatem zero. B��dy przesuni�cia mog� wynika� z kumulacji b��du kinematycznego w czasie.

DISPLACEMENT TRANSDUCER [PRZETWORNIK PRZEMIESZCZENIA]

Przetwornik przemieszczenia jest urz�dzeniem, kt�re mierzy przebyt� odleg�o�� lub k�t lub odleg�o�� lub k�t oddzielaj�ce dwa punkty. Niekt�re przetworniki przemieszczenia przekszta�caj� pr�d elektryczny lub sygna� w ruch na pewn� odleg�o�� lub k�t. Przetwornik mierz�cy odleg�o�� w linii prostej jest przetwornikiem przemieszczenia liniowego. Je�li mierzy k�t, jest to przetwornik przesuni�cia k�towego. Za��my, �e chcesz, aby rami� robota obraca�o si� o 28^o w p�aszczy�nie poziomej - nie wi�cej i nie mniej. Wydajesz polecenie kontrolerowi robota, np. "BR = 28" (obr�t podstawy = 28^o). Sterownik wysy�a sygna� do ramienia robota, aby obraca� si� zgodnie z ruchem wskaz�wek zegara. Przetwornik przemieszczenia k�towego �ledzi k�t obrotu, wysy�aj�c sygna� z powrotem do komputera. Sygna� ten ro�nie liniowo w stosunku do k�ta obrotu ramienia. Wydaj�c polecenie "BR = 28", m�wisz kontrolerowi dwie rzeczy:

1. Rozpocznij obracanie podstawy ramienia.

2. Zatrzymaj obr�t, gdy rami� obr�ci si� o 28^o.

Drugi element polecenia okre�la poziom progowy dla sygna�u powrotnego. Gdy sygna� z przetwornika przemieszczenia ro�nie, osi�ga ten pr�g przy 28^o obrotu. Sterownik jest zaprogramowany do zatrzymania uzbrojenia w tym momencie. Istniej� inne sposoby na poruszenie ramienia robota, opr�cz u�ycia przetwornik�w przemieszczenia. Powy�ej jest tylko jednym przyk�adem tego, jak taki przetwornik mo�e by� u�yty w systemie robotycznym.

DISTANCE MEASUREMENT [POMIAR ODLEG�O�CI]

Pomiar odleg�o�ci, zwany tak�e okre�laniem odleg�o�ci, jest schematem, za pomoc� kt�rego autonomiczny robot mo�e nawigowa� w swoim �rodowisku pracy. Pozwala tak�e centralnemu komputerowi �ledzi� lokalizacj� robot�w owadowych. Autonomiczny robot mo�e mierzy� odleg�o�� mi�dzy sob� a jakim� obiektem na kilka sposob�w. Sonar wykorzystuje d�wi�k lub ultrad�wi�ki, odbijaj�c fale od przedmiot�w wok� robota i mierz�c czas powrotu fal. Je�li robot wyczuje, �e op�nienie echa jest wyj�tkowo kr�tkie, wie, �e zbli�a si� do czego�. Fale akustyczne rozprzestrzeniaj� si� z pr�dko�ci� oko�o 335 m / s w suchym powietrzu na poziomie morza. Radar dzia�a jak sonar, ale wykorzystuje mikrofalowe sygna�y radiowe, a nie fale d�wi�kowe. Mo�na r�wnie� zastosowa� wi�zki �wiat�a, zw�aszcza lasery, w kt�rym to przypadku schemat nazywa si� ladar. Jednak radio i wi�zki �wiat�a poruszaj� si� z tak du�� pr�dko�ci� (300 milion�w m / s w wolnej przestrzeni), �e trudno jest zmierzy� czasy op�nienia pobliskich obiekt�w. Ponadto niekt�re obiekty s�abo odbijaj� fale �wietlne, co utrudnia uzyskanie ech wystarczaj�co silnych, aby umo�liwi� pomiar odleg�o�ci. Stadimetria okre�la odleg�o�� do obiektu o znanej wysoko�ci, szeroko�ci lub �rednica poprzez pomiar k�ta, pod jakim obiekt si� znajduje w polu widzenia systemu wizyjnego. Do pomiaru odleg�o�ci mo�na u�ywa� r�nych sygna��w nawigacyjnych. Urz�dzenia te mog� korzysta� z d�wi�ku, fal radiowych lub fal �wietlnych.

DISTANCE RESOLUTION [ROZDZIELCZO�� ODLEG�O�CI]

Rozdzielczo�� odleg�o�ci jest precyzj� zrobotyzowanego systemu dla pomiaru odleg�o�ci. Jako�ciowo jest to zdolno�� systemu do rozr�niania dw�ch obiekt�w, kt�re s� prawie, ale nie ca�kiem, w tej samej odleg�o�ci od robota. Ilo�ciowo mo�na go zmierzy� w metrach, centymetrach, milimetrach, a nawet w mniejszych jednostkach. Gdy dwa obiekty s� bardzo blisko siebie, mierz�c odleg�o��, system widzi je jako pojedynczy obiekt. W miar� oddalania si� obiekt�w staj� si� one rozpoznawalne. Minimalna radialna separacja obiekt�w, aby system dystansowy odr�nia� je od siebie, to rozdzielczo�� odleg�o�ci. W przypadku niekt�rych system�w pomiaru odleg�o�ci, pobliskie zestawy obiekt�w mo�na rozwi�za� lepiej ni� zestawy obiekt�w znajduj�cych si� daleko. Za��my, �e dwa obiekty s� rozdzielone promieniowo o 1 m. Je�li ich �rednia (�rednia) odleg�o�� wynosi 10 m, ich odleg�o�� wynosi 1/10 (10 procent) �redniej odleg�o�ci. Je�li ich �rednia odleg�o�� wynosi 1000 m, ich odleg�o�� wynosi 1/1000 (0,1 procent) �redniej odleg�o�ci. Je�li rozdzielczo�� odleg�o�ci wynosi 1 procent �redniej odleg�o�ci, w�wczas system mo�e odr�ni� bli�sz� par� obiekt�w od siebie, ale nie wi�cej. Rozdzielczo�� odleg�o�ci zale�y od rodzaju zastosowanego systemu okre�lania odleg�o�ci. Najbardziej czu�e metody por�wnuj� fazy front�w fal emitowanych przez wi�zki laserowe. Fale te przybywaj� z lub s� odbijane przez latarnie zlokalizowane w strategicznych punktach �rodowiska pracy. Wysokiej klasy system tego rodzaju mo�e rozwi�zywa� odleg�o�ci do niewielkiej cz�ci milimetra.

DISTINCTIVE PLACE [WYRӯNIONE MIEJSCE]

Charakterystycznym miejscem jest punkt w �rodowisku pracy robota mobilnego, kt�ry ma szczeg�lne znaczenie lub mo�e by� wykorzystany jako punkt odniesienia do cel�w nawigacyjnych. Punkty takie s� okre�lane na podstawie cech okre�lonych region�w, zwanych dzielnicami, w �rodowisku pracy. Za��my, �e robot mobilny zosta� zaprojektowany do dzia�ania na jednym poziomie budynku biurowego. �rodowisko pracy to ca�a pod�oga (zestaw wszystkich punkt�w), po kt�rej maszyna mo�e si� porusza�. Ka�dy pok�j mo�na uzna� za s�siedztwo. Wyr�niaj�ce miejsca mog� by� zdefiniowane jako �rodki drzwi mi�dzy s�siednimi pokojami lub mi�dzy ka�dym pokojem a korytarzem. Charakterystyczne miejsca mog� r�wnie� obejmowa� fizyczny (geograficzny) �rodek pod�ogi w ka�dym pomieszczeniu lub punkt na pod�odze, kt�ry le�y w najwi�kszej odleg�o�ci, w danym pomieszczeniu, od sta�ych przeszk�d. Sygna�y nawigacyjne mog� r�wnie� s�u�y� jako charakterystyczne miejsca.

DISTRIBUTED CONTROL [KONTROLA ROZPROSZONA]

W systemie zawieraj�cym wi�cej ni� jednego robota sterowanie rozproszone odnosi si� do niezale�no�ci jednostki. W systemie robotycznym, kt�ry wykorzystuje sterowanie rozproszone, znane r�wnie� jako sterowanie zdecentralizowane, ka�dy robot we flocie mo�e do pewnego stopnia podejmowa� w�asne decyzje i dzia�a� bez instrukcji innych robot�w lub centralnego sterownika. Je�li istnieje sterownik centralny, jego funkcja jest ograniczona. Ten typ systemu robotycznego jest analogiczny do sieci komputerowej peer-to-peer. W systemie robotycznym, kt�ry wykorzystuje r�wnomiernie roz�o�one sterowanie, nie ma g��wnego sterownika; ka�dy robot jest w pe�ni autonomiczny i zawiera w�asny kontroler. Ka�da jednostka ma znaczenie dla wszystkich pozosta�ych. W niekt�rych systemach istnieje g��wny kontroler, kt�ry nadzoruje niekt�re operacje ka�dej jednostki we flocie. Jest to znane jako kontrola cz�ciowo rozproszona. Innym przyk�adem cz�ciowo rozproszonego sterowania jest system, w kt�rym ka�dy robot otrzymuje zestaw instrukcji od sterownika centralnego, przechowuje te instrukcje, a nast�pnie wykonuje je niezale�nie od sterownika centralnego. W niekt�rych systemach robotycznych poszczeg�lne jednostki s� ca�kowicie i stale zale�ne od centralnego sterownika i nie mog� dzia�a�, je�li po��czenie komunikacyjne zostanie przerwane. M�wi si�, �e taki system wykorzystuje w pe�ni scentralizowan� kontrol�

DOMENA FUNKCJI

Dziedzin� funkcji matematycznej jest zbi�r warto�ci zmiennych niezale�nych, dla kt�rych funkcja jest zdefiniowana. Ka�dy x w dziedzinie funkcji f jest odwzorowywany przez f na okre�lon�, pojedyncz� warto�� y. �adne x poza domen� nie jest mapowane na nic przez funkcj� f. Za��my, �e otrzymujesz funkcj� f (x) = + x ^1/2 (to znaczy dodatni pierwiastek kwadratowy z x). Wykres tej funkcji pokazano na ilustracji. Funkcja nie jest zdefiniowana dla ujemnych warto�ci x, a tak�e nie jest zdefiniowana, jak pokazano w tym konkretnym przyk�adzie, dla x = 0. Funkcja f (x) ma warto�ci y wtedy i tylko wtedy, gdy x 0. Dlatego te� dziedzin� f jest zbi�r dodatnich liczb rzeczywistych. Komputery pracuj� intensywnie z funkcjami, zar�wno analogowymi, jak i cyfrowymi. Funkcje s� wa�ne w robotycznych systemach nawigacji, lokalizacji i pomiar�w.

DROP DELIVERY

Dostarczanie kropli jest prost� metod�, za pomoc� kt�rej za pomoc� robotycznego efektora ko�cowego mo�na umie�ci� obiekt na miejscu. Obiekt jest chwytany przez chwytak, a nast�pnie przesuwany, a� znajdzie si� bezpo�rednio nad szczelin�, otworem, ta�m� przeno�nika, rynn� lub innym przeznaczonym do tego pojemnikiem. Nast�pnie chwytak puszcza przedmiot i wpada na miejsce. Dostarczanie kropli wymaga precyzji ruchu ramienia robota i efektora ko�cowego. Ponadto, gdy chwytak puszcza przedmiot, nie mo�e on przekazywa� przedmiotu znacznej si�y bocznej ani momentu obrotowego. W przeciwnym razie obiekt mo�e si� wyr�wna� lub przewr�ci�. Je�eli stosowana jest ta�ma przeno�nikowa, nale�y zastosowa� pewne �rodki, aby zapewni�, �e ruch ta�my nie spowoduje po�lizgni�cia si�, przewr�cenia lub odpadni�cia ta�my po wyl�dowaniu.

DUTY CYCLE [CYKL PRACY]

Cykl pracy to proporcja czasu, w kt�rym pracuje obw�d, maszyna lub element. Za��my, �e silnik pracuje przez 1 minut�, nast�pnie jest wy��czany na 2 minuty, a nast�pnie jest ponownie uruchamiany przez 1 minut� i tak dalej. Dlatego silnik pracuje 1 na 3 minuty lub jedn� trzeci� czasu. Jego cykl pracy wynosi zatem 1?3, czyli 33 procent. Je�eli urz�dzenie jest obserwowane przez d�u�szy czas t_o, a przez ten czas dzia�a przez ca�y czas t (w tych samych jednostkach t_o), w�wczas cykl pracy wyra�ony w procentach, d_%, jest okre�lony nast�puj�cym wzorem :

d_% = 100 . t₀

Przy okre�laniu cyklu pracy wa�ne jest, �e obserwacja czasu b�dzie wystarczaj�co d�uga. W przypadku silnika opisanego powy�ej dowolna warto�� mniejsza ni� 3 minuty jest zbyt kr�tka, aby uzyska� pe�n� pr�bk� danych. Idealnie czas obserwacji powinien by� co najmniej dwa razy d�u�szy ni� czas wymagany do pe�nego cyklu aktywno�ci. Je�li cykl aktywno�ci nieco si� r�ni (cz�sta sytuacja), czas obserwacji musi by� znacznie d�u�szy ni� czas wymagany dla pojedynczego cyklu. Im cz�ciej u�ywany jest obw�d, maszyna lub komponent, tym szybciej si� zu�yje, je�li wszystkie inne czynniki zostan� utrzymane na sta�ym poziomie. Zasadniczo im wy�szy cykl pracy, tym kr�tszy jest okres u�ytkowania. Ten efekt jest najbardziej wyra�ny gdy urz�dzenie pracuje blisko swoich granic. Ponadto, ocena urz�dzenia cz�sto zale�y od cyklu pracy, w kt�rym ma by� u�ywany. Za��my, �e silnik opisany powy�ej ma warto�� momentu obrotowego 10 niuton�w (10 N⋅m) dla cyklu pracy r�wnego 100 procent. Je�eli silnik zostanie wezwany do zapewnienia sta�ego momentu obrotowego 9,9 N⋅m, zostanie opodatkowany do maksimum. Je�li musi stale obraca� �adunek o warto�ci 12 N⋅m, nie powinno dziwi�, je�li przedwcze�nie zawiedzie. Dla cyklu pracy 33 procent silnik mo�e mie� moc znamionow� 15 N⋅m, o ile jakikolwiek pojedynczy okres pracy nie przekracza 2 min. Je�li wystarczy tylko obr�ci� o 0,5 N⋅m m, silnik mo�e nie tylko pracowa� w spos�b ci�g�y, ale prawdopodobnie b�dzie trwa� d�u�ej ni� oczekiwany okres u�ytkowania. Urz�dzenia takie jak silniki robot�w mo�na zabezpieczy� przed przepracowaniem (chwilowym lub d�ugotrwa�ym) za pomoc� czujnik�w przeciwci�nienia.

DYNAMICZNA STABILNO��

Dynamiczna stabilno�� jest miar� zdolno�ci robota do utrzymania r�wnowagi podczas ruchu. Robot z dwiema lub trzema nogami lub tocz�cy si� na dw�ch ko�ach mo�e mie� doskona�� stabilno�� podczas ruchu, ale je�li chodzi o odpoczynek, jest niestabilny. Dwuno�ny robot mo�na �atwo przewr�ci�, gdy stoi w miejscu. Jest to jedna z g��wnych wad dwuno�nych robot�w. Trudno i kosztownie jest zbudowa� poczucie r�wnowagi, w rodzaju tego, co uwa�a si� za co� oczywistego, w maszynie dwuno�nej lub dwuko�owej, mimo �e zosta�o to ju� zrobione. Roboty z czterema lub sze�cioma nogami maj� dobr� stabilno�� dynamiczn�, ale zwykle poruszaj� si� wolniej w por�wnaniu do maszyn, kt�re maj� mniej n�g.

DYNAMICZNY PRZETWORNIK

Przetwornik dynamiczny jest urz�dzeniem cewki i magnesu, kt�re przekszta�ca ruch mechaniczny w elektryczno�� lub odwrotnie. Najcz�stszymi przyk�adami s� mikrofon dynamiczny i dynamiczny g�o�nik. Przetworniki dynamiczne mog� by� u�ywane jako czujniki w r�nych aplikacjach robotycznych. Ilustracja jest schematem funkcjonalnym przetwornika dynamicznego odpowiedniego do przekszta�cania fal d�wi�kowych w pr�dy elektryczne i odwrotnie. Membrana przymocowana do magnesu sta�ego. Magnes jest otoczony cewk� z drutu. Wibracje akustyczne powoduj� przesuwanie membrany do przodu i do ty�u; powoduje to ruch magnesu, co powoduje wahania pola magnetycznego w cewce. Rezultatem jest wyj�cie pr�du przemiennego (AC) z cewki, maj�ce ten sam przebieg co fale d�wi�kowe, kt�re uderzaj� w membran�.

Je�eli sygna� cewki zostanie przy�o�ony do cewki drutu, wytwarza ono pole magnetyczne, kt�re wytwarza si�y na magnes sta�y. Powoduje to ruch magnesu, popychaj�c membran� do przodu i do ty�u. To wypiera powietrze w pobli�u przepony, wytwarzaj�c fale akustyczne, kt�re pod��aj� za przebiegiem sygna�u. Dynamiczne przetworniki s� powszechnie stosowane w robotycznych systemach rozpoznawania mowy i syntezy mowy.

S�ownik Robotyki : "E"

EDGE DETECTION [WYKRYWANIE KRAW�DZI]

Detekcja kraw�dzi polega na zdolno�ci robotycznego systemu wizyjnego do lokalizowania granic. Odnosi si� to r�wnie� do wiedzy robota na temat tego, jak post�powa� w odniesieniu do tych granic. Na przyk�ad samoch�d-robot wykorzystuje wykrywanie kraw�dzi, aby zobaczy� kraw�dzie drogi, i korzysta z danych, aby utrzyma� si� na drodze, ale musi r�wnie� zachowa� pewn� odleg�o�� od prawej kraw�dzi chodnika, wi�c �e nie przechodzi na pas ruchu nadje�d�aj�cego z przeciwka. Musi trzyma� si� z dala od pobocza drogi. Dlatego musi odr�nia� nawierzchni� od innych nawierzchni, takich jak �wir, trawa, piasek i �nieg. Samoch�d robota mo�e wykorzystywa� do tego celu lampy ostrzegawcze, ale wymaga to instalacji systemu prowadzenia wcze�niej ograniczaj�c samoch�d robota do dr�g, kt�re s� wyposa�one w takie pomoce nawigacyjne. Osobisty robot wyposa�ony w funkcj� wykrywania kraw�dzi mo�e widzie� okre�lone kontury w swoim �rodowisku pracy. Dzi�ki temu maszyna nie wpadnie na �ciany, zamkni�te drzwi, okna lub nie spadnie ze schod�w.

EDUKACYJNY ROBOT

Termin robot edukacyjny odnosi si� do ka�dego robota, kt�ry powoduje, �e jego u�ytkownicy ucz� si� czego�. W szczeg�lno�ci termin ten dotyczy robot�w dost�pnych do u�ytku konsumenckiego. Roboty tego rodzaju sta�y si� popularne w�r�d dzieci, szczeg�lnie w Japonii, ale coraz cz�ciej w Stanach Zjednoczonych i innych krajach zachodnich. Te maszyny s� zabawkami w tym sensie, �e dzieci dobrze si� z nimi bawi�, ale cz�sto s� r�wnie� doskona�ymi nauczycielami. Dzieci ucz� si� najlepiej, gdy bawi� si� jednocze�nie. Robot instrukta�owy to robot edukacyjny przeznaczony do dzia�ania wy��cznie lub przede wszystkim jako nauczyciel. Roboty tego rodzaju mo�na kupi� do u�ytku w domu, ale cz�ciej mo�na je znale�� w szko�ach, zw�aszcza na poziomie gimnazjum i liceum (klasy od 7 do 12). Roboty s� zastraszaj�ce dla niekt�rych uczni�w. Ale gdy dziecko lub m�ody doros�y przyzwyczai si� do pracy lub zabawy z maszynami, roboty mog� sta� si� towarzyszami, szczeg�lnie je�li istnieje pewna miara sztucznej inteligencji (AI).

ELASTOMER

Elastomer to elastyczna substancja przypominaj�ca gum� lub plastik. W robotycznym wyczuwaniu dotykowym elastomery mog� by� stosowane do wykrywania obecno�ci lub braku ci�nienia mechanicznego. Ilustracja pokazuje, w jaki spos�b elastomer mo�na wykorzysta� do wykrywania i lokalizacji punktu nacisku. Elastomer przewodzi elektryczno�� do�� dobrze, ale nie idealnie. Ma konsystencj� pianki, dzi�ki czemu mo�na go skompresowa�. Uk�ad elektrod jest pod��czony do g�rnej cz�ci podk�adki elastomerowej; identyczny uk�ad jest pod��czony do dolnej cz�ci pada. Elektrody te biegn� do kontrolera robota. Kiedy w pewnym momencie na podk�adce elastomerowej pojawia si� ci�nienie, materia� �ciska si�, co obni�a jego op�r elektryczny w ma�ym obszarze. Jest to wykrywane jako wzrost pr�du mi�dzy elektrodami w g�rnej podk�adce i dolnej podk�adce, ale tylko w obszarze, w kt�rym elastomer jest �ciskany. Dane s� przesy�ane do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), a nast�pnie do mikrokomputera, kt�ry okre�la, gdzie wyst�puje ci�nienie i jak intensywny jest.

ELEKTRYCZNE OCZY

Oko elektryczne wykrywa optycznie przedmiot, a nast�pnie uruchamia urz�dzenie. Na przyk�ad mo�na go skonfigurowa� do wykrywania wszystkiego, co przechodzi przez drzwi. Mo�e to zlicza� liczb� os�b wchodz�cych lub wychodz�cych z budynku. Innym przyk�adem jest liczenie przedmiot�w na szybko zmieniaj�cej si� linii monta�owej; ka�dy element raz �amie wi�zk� �wiat�a, a obw�d zlicza liczb� przerw. Zwykle oko elektryczne ma �r�d�o �wiat�a i fotokom�rk�; s� one pod��czone do obwodu uruchamiaj�cego, jak pokazano na schemacie blokowym. Gdy co� zak��ca wi�zk� �wiat�a, napi�cie lub pr�d z fotokom�rki dramatycznie si� zmienia. Obwody elektroniczne mog� �atwo wykry� t� zmian� napi�cia lub pr�du. Za pomoc� wzmacniaczy nawet najmniejsz� zmian� mo�na zastosowa� do sterowania du�ymi maszynami. Elektryczne oczy nie zawsze dzia�aj� przy �wietle widzialnym. Podczerwie� (IR), o d�ugo�ci fali nieco wi�kszej ni� widzialna czerwie�, jest powszechnie stosowana w optycznych urz�dzeniach wykrywaj�cych. Jest to idealne rozwi�zanie do stosowania w alarmach antyw�amaniowych, poniewa� intruz nie widzi wi�zki, a zatem nie mo�e jej unikn��.

ELEKTROCHEMICZNA MOC

Ogniwo elektrochemiczne jest jednostkowym �r�d�em energii pr�du sta�ego (DC). Gdy dwa lub wi�cej takich ogniw jest po��czonych szeregowo w celu zwi�kszenia napi�cia, powstaje bateria. Ogniwa elektrochemiczne i baterie s� szeroko stosowane w robotach mobilnych.

Kom�rka kwasowo-o�owiowa

Rysunek pokazuje przyk�ad ogniwa kwasowo-o�owiowego. Elektroda o�owiu i elektroda dwutlenku o�owiu zanurzone w roztworze kwasu siarkowego wykazuj� r�nic� potencja��w. Napi�cie to mo�e nap�dza� pr�d przez obci��enie. Maksymalny dost�pny pr�d zale�y od obj�to�ci i masy ogniwa. Je�li to ogniwo jest pod��czone do obci��enia przez d�ugi czas, pr�d stopniowo b�dzie si� zmniejsza�, a elektrody zostan� pokryte. Natura kwasu ulegnie zmianie. Ca�a energia potencjalna w kwasie zostanie przekszta�cona w energi� elektryczn� pr�du sta�ego, a ostatecznie w ciep�o, �wiat�o widzialne, fale radiowe, d�wi�k lub ruch mechaniczny.

Pierwotne i wt�rne kom�rki Niekt�re ogniwa, gdy ich energia chemiczna zosta�a zamieniona na energi� elektryczn� i zu�yta, musz� zosta� wyrzucone. To s� kom�rki pierwotne. Inne rodzaje ogniw, takie jak opisana powy�ej jednostka kwasowo-o�owiowa, mog� odzyska� swoj� energi� chemiczn� poprzez ponowne na�adowanie. Taki sk�adnik jest kom�rk� wt�rn�. Ogniwa pierwotne zawieraj� such� past� elektrolitow� wraz z elektrodami metalowymi. Nazywaj� si� takimi nazwami jak kom�rka sucha, kom�rka cynkowo-w�glowa lub kom�rka alkaliczna. Kom�rki te s� powszechnie spotykane w supermarketach i innych sklepach. Niekt�re kom�rki wt�rne mo�na r�wnie� znale�� na poziomie konsumenta. Ogniwa niklowo-kadmowe (Ni - Cd lub NICAD) s� powszechnym typem. Te kosztuj� wi�cej ni� zwyk�e suche ogniwa, a jednostka �aduj�ca kosztuje r�wnie� kilka dolar�w. Jednak te akumulatory mog� by� u�ywane setki razy i mog� kilkakrotnie p�aci� za siebie i �adowark�. Akumulator samochodowy jest wykonany z ogniw wt�rnych po��czonych szeregowo. Ogniwa te �aduj� si� z alternatora lub z zewn�trznej jednostki �aduj�cej. Ten typ baterii ma ogniwa podobne do pokazanych tu

Zwarcie styk�w takiej baterii jest niebezpieczne, poniewa� kwas mo�e si� zagotowa�. W rzeczywisto�ci nierozs�dne jest zwarcie dowolnego ogniwa lub akumulatora, poniewa� mo�e ono wybuchn�� lub spowodowa� po�ar.

Pojemno�� przechowywania

Wsp�lnymi jednostkami energii elektrycznej s� watogodzina (Wh) i kilowatogodzina (kWh). Ka�de ogniwo lub bateria ma pewn� ilo�� energii elektrycznej, kt�r� mo�na okre�li� w watogodzinach lub kilowatogodzinach. Cz�sto podaje si� go jako ca�k� matematyczn� pr�du dostarczalnego w odniesieniu do czasu, w amperogodzinach (Ah). Pojemno�� energetyczna w watogodzinach to pojemno�� amperogodzin pomno�ona przez napi�cie akumulatora. Akumulator o warto�ci znamionowej 20 Ah mo�e zapewni� 20 A przez 1 godzin� lub 1 A przez 20 godzin lub 100 mA (100 miliamper�w) przez 200 godzin. Ograniczeniami s� okres trwa�o�ci przy jednej skrajno�ci i maksymalny dostarczalny pr�d z drugiej. Okres trwa�o�ci to czas, przez jaki bateria b�dzie u�yteczna, je�li nigdy nie b�dzie pod��czona do �adunku; mierzy si� to w miesi�cach lub latach. Maksymalny dostarczany pr�d to najwy�szy pr�d, jaki akumulator mo�e przep�yn�� przez obci��enie bez znacznego spadku napi�cia z powodu w�asnej wewn�trznej rezystancji akumulatora. Ma�e kom�rki maj� pojemno�� kilku miliamper�w (mAh) do 100 lub 200 mAh. �rednie ogniwa mog� dostarcza� od 500 mAh do 1000 mAh (1 Ah). Du�e samochodowe akumulatory o�owiowo-kwasowe mog� zapewni� moc powy�ej 100 Ah.

Krzywa roz�adowania

Kiedy u�ywa si� idealnego ogniwa lub idealnego akumulatora, dostarcza on przez pewien czas sta�y pr�d, a nast�pnie pr�d zaczyna male�. Niekt�re typy ogniw i akumulator�w zbli�aj� si� do tego idealnego zachowania, wykazuj�c p�ask� krzyw� roz�adowania.

Inne maj� pr�d, kt�ry stopniowo maleje od pocz�tku u�ytkowania; jest to malej�ca krzywa roz�adowania

Gdy pr�d, kt�ry mo�e zapewni� bateria, spad� do oko�o po�ow� swojej warto�ci pocz�tkowej m�wi si�, �e ogniwo lub bateria s� "s�abe" lub "s�abe". W tej chwili nale�y go wymieni�. Bateria nie powinna roz�adowywa� si�, dop�ki pr�d nie spadnie prawie do zera.

Wsp�lne ogniwa i baterie

Ogniwa sprzedawane w sklepach i u�ywane w przedmiotach wygodnych, takich jak latarki i radia tranzystorowe, s� zwykle odmiany cynkowo-w�glowej lub alkalicznej. Zapewniaj� one 1,5 wolta (V) i s� dost�pne w rozmiarach AAA (bardzo ma�y), AA (ma�y), C (�redni) i D (du�y). Baterie wykonane z tych ogniw s� zwykle oceniane na 6 V lub 9 V. Ogniwa cynkowo-w�glowe maj� do�� d�ugi okres trwa�o�ci. Cynk tworzy obudow� zewn�trzn� i jest elektrod� ujemn�. Pr�t w�glowy s�u�y jako elektroda dodatnia. Elektrolit jest past� dwutlenku manganu i w�gla. Ogniwa cynkowo-w�glowe s� niedrogie i mo�na je stosowa� w umiarkowanych temperaturach oraz w zastosowaniach, w kt�rych obecny drena� jest umiarkowany do wysokiego. Nie dzia�aj� dobrze w ekstremalnie niskich temperaturach. Ogniwa alkaliczne maj� ziarnisty cynk dla elektrody ujemnej, wodorotlenek potasu jako elektrolit i polaryzator jako elektrod� dodatni�. Ogniwo alkaliczne mo�e pracowa� w ni�szych temperaturach ni� ogniwo cynkowo-w�glowe. Trwa r�wnie� d�u�ej w wi�kszo�ci urz�dze� elektronicznych, dlatego jest preferowany do stosowania w radiach tranzystorowych, kalkulatorach i przeno�nych odtwarzaczach kasetowych. Jego trwa�o�� jest znacznie d�u�sza ni� w przypadku ogniw cynkowo-w�glowych. Baterie tranzystorowe s� ma�ymi, 9-V, pude�kowatymi bateriami z zaczepami na g�rze. Sk�adaj� si� one z sze�ciu male�kich ogniw cynkowo-w�glowych lub alkalicznych po��czonych szeregowo. Baterie te s� u�ywane w urz�dzeniach elektronicznych o niskim nat�eniu pr�du, takich jak przeno�ne radioodtwarzacze douszne, radiowe otwieracze do drzwi gara�owych, odbiorniki telewizyjne i stereo oraz kalkulatory elektroniczne. Baterie latarniowe s� do�� masywne i mog� zapewni� spory pr�d. Jeden typ ma styki spr�ynowe na g�rze. Drugi typ ma zaciski �rubowe. Opr�cz podtrzymywania zapalonej �ar�wki przez chwil�, baterie te, zwykle o napi�ciu 6 V i sk�adaj�ce si� z czterech ogniw cynkowo-w�glowych lub alkalicznych, mog� zapewni� wystarczaj�c� energi� do obs�ugi radia komunikacyjnego o ma�ej mocy lub ma�ego robota mobilnego. Kom�rki z tlenku srebra s� zwykle wykonane w kszta�cie guzik�w i mog� mie�ci� si� w zegarku. Wyst�puj� w r�nych rozmiarach i grubo�ciach, wszystkie o podobnym wygl�dzie. Dostarczaj� 1,5 V i oferuj� doskona�y zapas energii dla wagi. Maj� p�ask� krzyw� roz�adowania. Ogniwa z tlenku srebra mo�na uk�ada� w stosy, aby uzyska� baterie o wielko�ci cylindrycznego ogniwa AA. Ogniwa rt�ciowe, zwane tak�e ogniwami tlenkowymi rt�ciowymi, maj� zalety podobne do ogniw tlenkowych srebra. S� wytwarzane w tej samej og�lnej formie. G��wn� r�nic�, cz�sto nieistotn�, jest nieco ni�sze napi�cie na ogniwo: 1,35 V. W ostatnich latach popularno�� ogniw rt�ciowych i akumulator�w spad�a, poniewa� rt�� jest toksyczna i nie jest �atwo usuwana. Ogniwa litowe zasilaj� napi�cie od 1,5 do 3,5 V, w zale�no�ci od zastosowanej chemii. Ogniwa te, podobnie jak ich kuzyni tlenku srebra, mo�na uk�ada� w stosy, aby uzyska� baterie. Ogniwa litowe i akumulatory maj� doskona�� trwa�o�� i mog� dzia�a� przez lata w zastosowaniach o bardzo niskim pr�dzie. Zapewniaj� doskona�� pojemno�� energetyczn� na jednostk� obj�to�ci. Ogniwa i akumulatory o�owiowo-kwasowe maj� roztw�r lub past� kwasu siarkowego wraz z elektrod� o�owiow� (ujemn�) i elektrod� ditlenkow� o�owiu (dodatni�). Akumulatory o�owiowo-kwasowe mo�na stosowa� w urz�dzeniach konsumenckich wymagaj�cych umiarkowanego pr�du, takich jak laptopy, przeno�ne magnetowidy i roboty osobiste. S� r�wnie� stosowane w zasilaczach bezprzerwowych do komputer�w osobistych.

Ogniwa i baterie niklowe

Kom�rki NICAD wyst�puj� w kilku postaciach. Kom�rki cylindryczne wygl�daj� jak suche kom�rki. Kom�rki przycisk�w s� u�ywane w aparatach, zegarkach, aplikacjach do tworzenia kopii zapasowych pami�ci i innych miejscach, w kt�rych wa�na jest miniaturyzacja. Zalane ogniwa s� u�ywane w ci�kich warunkach i mog� mie� pojemno�� do 1000 Ah. Kom�rki statk�w kosmicznych s� wytwarzane w opakowaniach, kt�re mog� wytrzyma� pozaziemskie temperatury i ci�nienia. Akumulatory NICAD s� dost�pne w zestawach ogniw, kt�re mo�na pod��czy� do urz�dzenia, aby stanowi�y cz�� obudowy urz�dzenia. Przyk�adem jest zestaw akumulator�w do r�cznego nadajnika-odbiornika radiowego. Ogniwa i akumulatory NICAD nigdy nie powinny pozosta� pod��czone do obci��enia po spadku pr�du do zera. Mo�e to spowodowa� odwr�cenie biegunowo�ci ogniwa lub jednego lub wi�cej ogniw w akumulatorze. Gdy to nast�pi, ogniwo lub akumulator przestan� by� u�yteczne. Kiedy NICAD zbli�a si� do pe�nego roz�adowania, nale�y je jak najszybciej na�adowa�. Ogniwa i akumulatory niklowo-wodorkowe (NiMH) mog� w wi�kszo�ci zastosowa� bezpo�rednio zast�powa� jednostki NICAD.

ELEKTROMAGNETYCZNA OS�ONA

Ekranowanie elektromagnetyczne jest �rodkiem zapobiegaj�cym wp�ywom komputer�w i innego wra�liwego sprz�tu na rozproszone pola elektromagnetyczne (EM). Komputery r�wnie� wytwarzaj� w�asn� energi� elektromagnetyczn�, co mo�e powodowa� zak��cenia innych urz�dze�, zw�aszcza odbiornik�w radiowych, chyba �e zastosowane zostanie ekranowanie. Najprostszym sposobem zapewnienia ekranowania EM dla obwodu jest otoczenie go metalem, zwykle miedzi� lub aluminium, i po��czenie tego metalu z uziemieniem elektrycznym. Poniewa� metale s� dobrymi przewodnikami, pole elektromagnetyczne wytwarza w nich pr�dy elektryczne. Pr�dy te przeciwstawiaj� si� polu elektromagnetycznemu, a je�li metalowa obudowa jest uziemiona, pole elektromagnetyczne jest w efekcie zwarte. Kable ��cz�ce powinny by� r�wnie� ekranowane, aby zapewni� optymaln� ochron� przed zak��ceniami elektromagnetycznymi (EMI). Odbywa si� to poprzez otoczenie wszystkich �y� kablowych oplotem miedzianym. Oplot jest uziemiony elektrycznie przez z��cza na ko�cach kabla. Jedn� z najwi�kszych zalet �wiat�owodowej transmisji danych jest to, �e nie wymaga ekranowania elektromagnetycznego. Systemy �wiat�owodowe s� odporne na pola elektromagnetyczne wytwarzane przez nadajniki radiowe i okablowanie u�ytkowe pr�du przemiennego. Systemy �wiat�owodowe dzia�aj� r�wnie� bez generowania zewn�trznych p�l elektromagnetycznych, wi�c nie powoduj� zak��ce� elektromagnetycznych otaczaj�cych obwod�w i urz�dzenia

ELEKTROMECHANICZNY PRZETWORNIK

Przetwornik elektromechaniczny to urz�dzenie, kt�re przekszta�ca energi� elektryczn� w energi� mechaniczn� i odwrotnie. Silniki elektryczne i generatory elektryczne s� najcz�stszymi przyk�adami. Silnik dzia�a za pomoc� si� magnetycznych wytwarzanych przez pr�dy elektryczne; generator wytwarza pr�dy elektryczne w wyniku ruchu przewodnika elektrycznego w polu magnetycznym. Urz�dzenia przetwarzaj�ce d�wi�k na energi� elektryczn� lub odwrotnie, s� kolejn� form� przetwornika elektromechanicznego. G�o�niki i mikrofony to uniwersalne przyk�ady. Zwykle dzia�aj� na podstawie zasad dynamicznych, ale niekt�re dzia�aj� na zasadzie oddzia�ywa� elektrostatycznych. Mierniki analogowe typu galwanometrycznego, znane r�wnie� jako mierniki D'Arsonval, s� przetwornikami elektromechanicznymi. Przekszta�caj� pr�d elektryczny w przemieszczenie. W ostatnich latach mierniki cyfrowe w du�ej mierze zast�pi�y mierniki elektromechaniczne. Urz�dzenia cyfrowe nie maj� ruchomych cz�ci, kt�re mog� si� zu�ywa�, wi�c dzia�aj� znacznie d�u�ej ni� typy elektromechaniczne. Liczniki cyfrowe s� r�wnie� w stanie tolerowa� bardziej fizyczne zn�canie si�. Roboty wykorzystuj� elektromechaniczne przetworniki na wiele sposob�w. Przyk�ady obejmuj� selsyn, silnik krokowy i serwomechanizm. Przetwornik elektrostatyczny jest urz�dzeniem, kt�re zamienia energi� mechaniczn� na energi� elektryczn� lub odwrotnie, wykorzystuj�c si�y elektrostatyczne. Najcz�stsze typy obejmuj� konwersj� fal d�wi�kowych i pr�d�w elektrycznych o cz�stotliwo�ci akustycznej. Ilustracja jest schematem funkcjonalnym przetwornika elektrostatycznego. Mo�e dzia�a� zar�wno jako mikrofon (przetwornik d�wi�k-pr�d), jak i g�o�nik (przetwornik pr�d-d�wi�k). W "trybie mikrofonu" przychodz�ce fale d�wi�kowe powoduj� wibracje elastycznej p�yty. Powoduje to szybkie (cho� niewielkie) zmiany odst�p�w, a zatem i pojemno�ci mi�dzy dwiema p�ytkami.

PRZETWORNIK ELEKTROSTATYCZNY

Przetwornik elektrostatyczny jest urz�dzeniem, kt�re zamienia energi� mechaniczn� na energi� elektryczn� lub odwrotnie, wykorzystuj�c si�y elektrostatyczne. Najcz�stsze typy obejmuj� konwersj� fal d�wi�kowych i pr�d�w elektrycznych o cz�stotliwo�ci akustycznej. Ilustracja jest schematem funkcjonalnym przetwornika elektrostatycznego. Mo�e dzia�a� zar�wno jako mikrofon (przetwornik d�wi�k-pr�d), jak i g�o�nik (przetwornik pr�d-d�wi�k). W �trybie mikrofonu� przychodz�ce fale d�wi�kowe powoduj� wibracje elastycznej p�yty. Powoduje to szybkie (cho� niewielkie) zmiany odst�p�w, a zatem i pojemno�ci mi�dzy dwiema p�ytkami. Jak pokazano, na p�ytki przyk�adane jest napi�cie pr�du sta�ego (DC). Gdy pojemno�� zmienia si� mi�dzy p�ytami, pole elektryczne mi�dzy nimi p�ynie. Powoduje to zmiany pr�du przez uzwojenie pierwotne transformator. Sygna�y audio pojawiaj� si� na uzwojeniu wt�rnym. W �trybie g�o�nik�w� pr�dy w transformatorze powoduj� zmiany w napi�cie mi�dzy p�ytkami. Ta zmiana powoduje fluktuacje si�y elektrostatycznej, poci�gaj�c i wypychaj�c elastyczn� p�ytk� do �rodka i na zewn�trz. Ruch elastycznej p�yty wytwarza fale d�wi�kowe. Przetworniki elektrostatyczne mog� by� stosowane w wi�kszo�ci zastosowa�, w kt�rych stosowane s� inne typy przetwornik�w. Obejmuje to rozpoznawanie mowy i systemy syntezy mowy. Zalety przetwornik�w elektrostatycznych obejmuj� niewielk� wag� i doskona�� czu�o��. Mog� r�wnie� pracowa� z ma�ymi pr�dami elektrycznymi

EMBEDDED PATH [WBUDOWANA �CIE�KA]

Osadzona �cie�ka to spos�b prowadzenia robota po okre�lonej trasie. Zautomatyzowany pojazd kierowany (AGV) stosuje ten schemat. Jednym z powszechnych rodzaj�w osadzonych �cie�ek jest zakopany drut przewodz�cy pr�d. Pr�d w przewodzie wytwarza pole magnetyczne, za kt�rym robot mo�e pod��a�. Ta metoda prowadzenia zosta�a zaproponowana jako spos�b na utrzymanie samochodu na autostradzie, nawet je�li kierowca nie zwraca uwagi. Drut potrzebuje sta�ego dop�ywu pr�du, aby ta metoda prowadzenia mog�a dzia�a�. Je�li pr�d zostanie z jakiegokolwiek powodu przerwany, robot zgubi si�. Alternatywy dla drut�w, takie jak kolorowe farby lub ta�my, nie wymagaj� zasilania, a to daje im przewag�. Ta�ma jest �atwa do usuni�cia i umieszczenia gdzie indziej; jest to trudne w przypadku farby i praktycznie niemo�liwe w przypadku drut�w zatopionych w betonie.

EMPIRYCZNE PROJEKTOWANIE

Projektowanie empiryczne jest technik� in�yniersk�, w kt�rej opr�cz teorii wykorzystuje si� do�wiadczenie i intuicj�. Proces ten jest w du�ej mierze pr�b� i b��dem. In�ynier zaczyna od logicznego punktu, opartego na teoretycznych zasadach, ale eksperymenty s� konieczne, aby urz�dzenie lub system dzia�a�y prawid�owo. Roboty idealnie nadaj� si� do empirycznych technik projektowania. In�ynier nie mo�e opracowywa� plan�w robota, bez wzgl�du na to, jak szczeg�owy lub skrupulatny mo�e by� proces kre�larski, i oczekiwa�, �e prawdziwa maszyna b�dzie dzia�a�a idealnie podczas pierwszej pr�by. Prototyp jest budowany i testowany, z uwzgl�dnieniem wad. In�ynier wraca do deski kre�larskiej i zmienia projekt. Czasami trzeba zacz�� wszystko od nowa; cz�ciej dokonywane s� ma�e zmiany. Urz�dzenie jest ponownie testowane i odnotowano problemy. Nast�puje kolejna runda deski kre�larskiej. Proces ten powtarza si�, a� maszyna b�dzie dzia�a� tak, jak chce in�ynier (lub klient).

EFEKTOR KO�COWY

Efektor ko�cowy to urz�dzenie lub narz�dzie pod��czone do ko�ca ramienia robota. Charakter efekt�w ko�cowych zale�y od zamierzonego zadania. Je�li robot zaprojektowano do zastawiania sto�u na kolacj�, "d�onie", cz�ciej nazywane chwytakami robota, mo�na przymocowa� do ko�c�w ramion robota. W robotach z linii monta�owej zaprojektowanych do wkr�cania �rub w szafki na ko�cu ramienia mo�na zamocowa� urz�dzenie z obrotowym wa�em i g�owic� �rubokr�ta. Taki obrotowy wa�ek mo�e by� r�wnie� wyposa�ony w wiert�o do wiercenia otwor�w lub tarcz� �ciern� do szlifowania drewna. Dany typ ramienia robota mo�e zwykle pomie�ci� tylko niekt�re rodzaje efektor�w ko�cowych. Nie mo�na wzi�� robota do ustawiania sto�u, wystarczy go wymieni� jednym z jego chwytak�w za pomoc� �rubokr�ta, a nast�pnie spodziewaj si�, �e dokr�ci �ruby na zawiasach szafek kuchennych. Taka zmiana zadania wymaga zmiany programowania sterownika robota, dlatego dzia�a on w "trybie handyrobot", a nie w "trybie waitrobot". Nale�y tak�e zmieni� osprz�t w ramieniu robota, aby obs�ugiwa� efektor obracaj�cy si�, a nie chwytak.

ENTITIZATION [OBIEKTYWIZACJA]

Entytyzacja, zwana tak�e obiektywizacj�, jest wyrazem �atwo�ci, z jak� robot mo�e rozr�nia� obiekty w swoim �rodowisku pracy. Jest to wska�nik skuteczno�ci rozpoznawania obiekt�w i mo�na go zdefiniowa� w kategoriach jako�ciowych lub ilo�ciowych.

Jako�ciowe wyra�enia uprawnie� to przymiotniki (takie jak "dobry" , "sprawiedliwy" lub "biedny"). Uprawnienie ilo�ciowe okre�la si� na podstawie odsetka prawid�owych identyfikacji w du�ej liczbie test�w w praktycznym scenariuszu. Na przyk�ad, je�li robot poprawnie zidentyfikuje obiekt 997 na 1000 razy, jego uprawnienie ma warto�� 99,7 procent dok�adno�ci.

EPIPOLARNA NAWIGACJA

Nawigacja epipolarna to �rodek, za pomoc� kt�rego maszyna mo�e lokalizowa� obiekty w przestrzeni tr�jwymiarowej (3D). Mo�e tak�e nawigowa� i ustala� w�asn� pozycj� i �cie�k�. Nawigacja epipolarna polega na ocenie, jak obraz wydaje si� zmienia�, gdy patrzy si� z ruchomego punktu widzenia. Ludzki uk�ad oko / m�zg robi to w ograniczonym stopniu, bez wi�kszego zastanowienia lub �wiadomego wysi�ku. Systemy wizyjne robot�w mog� to zrobi� z niezwyk�� precyzj�. Aby zilustrowa� epipolarn� nawigacj�, wyobra� sobie zrobotyzowany samolot (dron) lataj�cy nad oceanem. Jedynym l�dem pod dronem jest ma�a wyspa. Sterownik robota ma na twardym dysku doskona�� map�, kt�ra pokazuje po�o�enie, rozmiar i dok�adny kszta�t tej wyspy. W przypadku oprzyrz�dowania dron ma tylko komputer, dobr� kamer� wideo i wyrafinowane programowanie. Dron mo�e nawigowa� po swojej drodze, obserwuj�c wysp� i badaj�c kszta�t i rozmiar k�towy obrazu wyspy. Gdy dron leci, wyspa wydaje si� porusza� pod nim. Kamera jest zamocowana na wyspie. Kontroler widzi obraz, kt�ry stale zmienia kszta�t i rozmiar k�towy. Kontroler jest zaprogramowany na warto�� true na rozmiar, kszta�t, orientacja i po�o�enie geograficzne wyspy. Kontroler por�wnuje kszta�t / rozmiar obrazu, kt�ry widzi, z punktu widzenia samolotu, z rzeczywistym kszta�tem / rozmiarem wyspy, kt�r� "zna" z danych mapy. Na tej podstawie mo�e dok�adnie okre�li� drona:

• Wysoko��

• Pr�dko�� jazdy w stosunku do powierzchni

• Kierunek jazdy w stosunku do powierzchni

• Szeroko�� geograficzna

• D�ugo�� geograficzna

Kluczem jest to, �e istnieje zgodno�� jeden na jeden mi�dzy wszystkimi punktami w zasi�gu wzroku wyspy, a k�towym rozmiarem i kszta�tem obrazu wyspy. Korespondencja jest zdecydowanie zbyt z�o�ona, by cz�owiek m�g� j� dok�adnie zapami�ta�; ale w przypadku komputera dopasowanie obrazu, kt�ry widzi do okre�lonego punktu w przestrzeni, jest �atwe. Nawigacja epipolarna mo�e teoretycznie dzia�a� w dowolnej skali i przy dowolnej pr�dko�ci, a nawet pr�dko�ciach relatywistycznych, przy kt�rych nast�puje dylatacja czasu. Jest to metoda, dzi�ki kt�rej roboty mog� znale�� drog� bez triangulacji, wyszukiwania kierunku, sygna��w nawigacyjnych, sonaru lub radaru. Konieczne jest jednak, aby robot mia� szczeg�ow�, precyzyjn� i dok�adn� komputerow� map� swojego �rodowiska.

ERROR ACCUMULATION [AKUMULACJA B��DU]

Gdy pomiary s� wykonywane kolejno, maksimum mo�liwych b��d�w sumuje si�. Nazywa si� to akumulacj� b��d�w. Kumulacj� b��d�w analogowych mo�na zilustrowa� na przyk�adzie pomiaru. Za��my, �e chcesz zmierzy� d�ugi kawa�ek sznurka (powiedzmy oko�o 100 m), u�ywaj�c miernika metrycznego oznaczonego w milimetrach. Musisz umie�ci� kij wzd�u� sznurka w k�ko, oko�o 100 razy. Je�li tw�j b��d wynosi do � 2 mm przy ka�dym pomiarze, to po 100 powt�rzeniach mo�liwy b��d wynosi do � 200 mm. Cyfrowa akumulacja b��d�w wyst�puje, gdy bity s� �le odczytywane w obwodzie komunikacyjnym, niepoprawnie zapisywane na dysku lub niepoprawnie przechowywane w pami�ci. Maszyna mo�e widzie� nisk� logik�, kiedy powinna widzie� wysok� warto��, lub odwrotnie. Za��my, �e dla konkretnego pliku cyfrowego za ka�dym razem, gdy plik jest przenoszony z jednego w�z�a do drugiego w obwodzie komunikacyjnym, wprowadzane s� �rednio trzy b��dy. Je�eli sygna� przechodzi przez n w�z��w, wyst�pi �rednio 3n b��d�w (3 + 3 + 3 + + 3, n razy). W systemach robotycznych b��dy kinematyczne lub b��dy ruchu mog� si� kumulowa� w czasie, co powoduje ewentualne b��dy pozycjonowania lub przesuni�cia.

ERROR CORRECTION [KOREKCJA B��D�W]

Korekta b��d�w jest form� programowania komputerowego, w kt�rej niekt�re rodzaje b��d�w s� korygowane automatycznie. Przyk�adem jest program, kt�ry utrzymuje du�y s�ownik angielskich s��w. Operator komputera pod��czonego do robota syntezuj�cego mow� mo�e �le pisa� s�owa lub pope�nia� b��dy typograficzne. Uruchomienie programu korekcji b��d�w spowoduje, �e komputer wyodr�bni wszystkie osobliwie wygl�daj�ce s�owa, zwracaj�c na nie uwag� operatora. Operator mo�e wtedy zdecydowa�, czy s�owo jest poprawne. W nowoczesnych komputerach mo�na �atwo przechowywa� ogromne s�owniki. Gdy roboty musz� �ledzi� zmienne, takie jak pozycja i pr�dko��, mo�na zastosowa� korekcj� b��d�w, gdy wiadomo, �e przyrz�d jest nieprecyzyjny lub gdy warto�ci odbiegaj� od rozs�dnego zakresu. Komputer mo�e �ledzi� gromadzenie si� b��d�w, okresowo sprawdzaj�c, czy rozbie�no�ci nie sumuj� si� powy�ej okre�lonego maksimum. Korekcja b��d�w jest wa�na w systemach robotycznych podlegaj�cych obci��eniu grawitacyjnemu. Aby zapewni�, �e efektor ko�cowy w ramieniu robota nie zboczy z zamierzonego po�o�enia z powodu si�y grawitacji na sam zesp�, mo�na zastosowa� urz�dzenia wykrywaj�ce po�o�enie i system sprz�enia zwrotnego zastosowany do przeciwdzia�ania ruchowi ramienia robota, a� sygna� b��du z czujnika wynosi zero. W robotycznych systemach nawigacyjnych korekcja b��d�w odnosi si� do zestawu proces�w, kt�re utrzymuj� urz�dzenie na zamierzonym kursie. W serwomechanizmie korekcja b��d�w odbywa si� za pomoc� sprz�enia zwrotnego.

ERROR-SENSING CIRCUIT [OBW�D WYKRYWANIA B��D�W]

Obw�d wykrywaj�cy b��d wytwarza sygna�, gdy dwa wej�cia s� r�ne lub gdy zmienna odbiega od wybranej warto�ci. Je�li dwa wej�cia s� takie same lub je�li zmienna ma wybran� warto��, wyj�cie wynosi zero. Ten typ obwodu jest czasami nazywany komparatorem. Za��my, �e chcesz, aby robot wprowadzi� si� na jaki� obiekt. Obiekt ma nadajnik radiowy, kt�ry wysy�a sygna� nawigacyjny. Robot ma wbudowane urz�dzenie radiowego wyszukiwania kierunku (RDF). Gdy robot zmierza we w�a�ciwym kierunku, sygna� nawigacyjny znajduje si� w polu RDF zerowym, a si�a odbieranego sygna�u wynosi zero, jak pokazano na towarzysz�cym wykresie wsp�rz�dnych biegunowych. Je�li robot zboczy z kursu, sygna� nawigacyjny nie znajduje si� ju� w warto�ci zerowej, a odbiornik RDF odbiera sygna�. Ten sygna� trafia do kontrolera robota, kt�ry steruje robotem w lewo i prawo, dop�ki sygna� nawigacyjny ponownie nie spadnie do zera.

ERROR SIGNAL [SYGNA� B��DU]

Sygna� b��du to napi�cie generowane przez obw�d wykrywaj�cy b��d. Sygna� ten pojawia si�, gdy wyj�cie urz�dzenia r�ni si� od warto�ci odniesienia. Sygna�y b��du mog� by� stosowane w systemach czysto elektronicznych, a tak�e w systemach elektromechanicznych. W urz�dzeniu RDF, dane wyj�ciowe mog� wygl�da� jak wykres wsp�rz�dnych biegunowych pokazany na ilustracji. Je�li robot jest skierowany na kurs, sygna� b��du wynosi zero. Je�li jest on zboczony z kursu, w lewo lub w prawo, generowane jest dodatnie napi�cie sygna�u b��du, jak pokazano na do��czonym wykresie wsp�rz�dnych prostok�tnych. Napi�cie zale�y od tego, jak daleko biegnie robot. Zasadniczo wraz ze wzrostem b��du kursu ro�nie si�a sygna�u b��du. Obw�d szukania kierunku jest zaprojektowany do wyszukiwania i utrzymywania kursu tak, aby sygna� b��du zawsze wynosi� zero. Aby to zrobi�, sygna� b��du jest wykorzystywany przez sterownik robota do zmiany kursu. Jest to ta sama zasada, na kt�rej znajduje si� ukryty nadajnik radiowy.

EGZOSZKIELET

Egzoszkielet to rami� robota, kt�re wykorzystuje geometri� przegubow� do na�ladowania ruch�w ludzkiego ramienia, i kt�rego ruchy s� kontrolowane bezpo�rednio przez ruchy ramienia ludzkiego operatora. Takie urz�dzenia mog� by� u�ywane podczas pracy z materia�ami niebezpiecznymi. Przydaj� si� r�wnie� jako protezy (sztuczne ko�czyny). Termin egzoszkielet odnosi si� r�wnie� do wyspecjalizowanego robota, kt�ry jest jak garnitur-zbroja, kt�r� cz�owiek mo�e nosi�, i kt�ra mo�e zwi�kszy� przemieszczenie i / lub si�� ruchu, co skutkuje si�� fizyczn� znacznie przekraczaj�c� si�� zwyk�ego m�czyzny lub kobiety. Kobieta mo�e na przyk�ad podnie�� samoch�d nad g�ow�; stalowa rama egzoszkieletu uniesie ci�ar i nacisk. M�czyzna mo�e rzuci� baseball na kilometr. Pancerz mo�e chroni� przed uderzeniami, ogniem, a mo�e nawet kulami. Do tej pory pe�ne egzoszkielety by�y wdra�ane g��wnie w opowiadaniach science fiction. Pe�ny egzoszkielet r�ni si� od systemu teleobecno�ci. W teleobecno�ci ludzki operator nie znajduje si� w tym samym miejscu co robot. Ale kiedy cz�owiek nosi egzoszkielet, jest na miejscu z maszyn�. Jest to zar�wno atut, jak i zobowi�zanie: pozwala na wi�ksz� kontrol� i lepsze wyczucie �rodowiska pracy, ale w niekt�rych przypadkach mo�e narazi� operatora na niebezpiecze�stwo.

EKSPERCKI SYSTEM

System ekspercki to schemat rozumowania komputerowego, znany r�wnie� jako system oparty na regu�ach. W sterowaniu inteligentnymi robotami wykorzystywane s� systemy eksperckie. Mo�na je r�wnie� stosowa� w komputerach autonomicznych. Rysunek jest schematem blokowym typowego systemu eksperckiego. Sercem urz�dzenia jest zestaw fakt�w i zasad. W przypadku systemu robotycznego fakty sk�adaj� si� z danych o �rodowisku robota, takim jak fabryka, biuro lub kuchnia. Regu�y to instrukcje w postaci logicznej "Je�li X, to Y", podobne do instrukcji w j�zykach programowania wysokiego poziomu. Mechanizm wnioskowania decyduje, kt�re regu�y logiczne nale�y zastosowa� w r�nych sytuacjach. Nast�pnie instruuje robota (robot�w), aby wykona� okre�lone zadania. Jednak dzia�anie systemu mo�e by� tak wyrafinowane, jak dane dostarczane przez ludzkich programist�w.

Systemy komputerowe mog� by� u�ywane w komputerach, aby pom�c ludziom w badaniach, podejmowaniu decyzji i generowaniu prognoz. Dobrym przyk�adem jest program, kt�ry pomaga lekarzowi w postawieniu diagnozy. Komputer zadaje pytania i dochodzi do wniosku opartego na odpowiedziach udzielonych przez pacjenta i lekarza. Jedn� z najwi�kszych zalet system�w eksperckich jest �atwo�� przeprogramowania. W miar� zmiany �rodowiska robot mo�e nauczy� si� nowych zasad i otrzymywa� nowe fakty

EXTENSIBILITY [ROZCI�GLIWO��]

Rozci�galno��, zwana tak�e rozszerzalno�ci�, odnosi si� do �atwo�ci, z jak� system robotyczny mo�e by� modyfikowany w celu wykonania wi�kszej liczby lub wi�kszej r�norodno�ci zada� ni� te dozwolone w pierwotnym projekcie. Rozszerzalno�� systemu zrobotyzowanego zale�y od r�nych czynnik�w, w tym od rodzaju sprz�tu, pami�ci sterownika, miejsca przechowywania danych sterownika oraz szybko�ci przetwarzania sterownika. Rozszerzalno�� jest zwi�kszona dzi�ki zastosowaniu modu�owej konstrukcji i znormalizowanych cz�ci.

EKSTRAPOLACJA

Gdy dane s� dost�pne w okre�lonym zakresie, mo�na oszacowa� warto�ci poza tym zakresem za pomoc� techniki zwanej ekstrapolacj�. Mo�na to nauczy� zgadywania, ale mo�na to r�wnie� zrobi� za pomoc� komputera. Im bardziej wyrafinowane oprogramowanie komputerowe, tym dok�adniej mo�e ono ekstrapolowa�. Przyk�adem ekstrapolacji jest przewidywana �cie�ka huraganu zbli�aj�cego si� do linii brzegowej. Znaj�c swoj� �cie�k� do chwili obecnej, komputer opracowuje szereg mo�liwych przysz�ych �cie�ek. Czynniki, kt�re mo�na zaprogramowa� w komputerze, aby pom�c mu dokona� dok�adnej ekstrapolacji, obejmuj�:

• �cie�ki huragan�w w poprzednich latach, kt�re zbli�a�y si� w podobny spos�b

• Pr�dy steruj�ce w g�rnej atmosferze

• Warunki pogodowe na og�lnej �cie�ce burzy

Im dalej (w przysz�o��) dokonywana jest ekstrapolacja, tym mniej dok�adne s� wyniki. Podczas gdy komputer pogodowy mo�e zrobi� dobr� robot� przewiduj�c �cie�k� huraganu 24 godziny wcze�niej, �adna jeszcze maszyna nie jest w stanie dok�adnie okre�li�, gdzie b�dzie burza w ci�gu tygodnia.

EYE-IN-HAND SYSTEM

Aby chwytak robota znalaz� drog�, w mechanizmie chwytaka mo�na umie�ci� kamer�. Aparat musi by� przystosowany do pracy z bliskiej odleg�o�ci, od oko�o 1 m do kilku milimetr�w. B��d pozycjonowania musi by� jak najmniejszy, najlepiej mniejszy ni� 0,5 mm. Aby mie� pewno��, �e kamera uzyska dobry obraz, lampa wraz z kamer� znajduje si� w chwytaku (patrz rysunek). Tak zwany system oko w r�k� mo�e by� u�yty do dok�adnego zmierzenia, jak blisko chwytak jest do szukanego obiektu. Mo�e r�wnie� dokona� pozytywnej identyfikacji obiektu, aby chwytak nie poszed� za niew�a�ciw� rzecz�. System oko w r�k� wykorzystuje serwomechanizm. Robot jest wyposa�ony lub ma dost�p do kontrolera, kt�ry przetwarza dane z kamery i wysy�a instrukcje z powrotem do chwytaka

S�ownik Robotyki : "F"

FA�SZ NEGATYWNY LUB POZYTYWNY

Czujniki nie zawsze reaguj� zgodnie z przeznaczeniem na bod�ce lub percepcje w otoczeniu. Mo�e si� to zdarzy� z r�nych powod�w i jest znane jako fa�szywie negatywne. I odwrotnie, czujniki czasami wytwarzaj� sygna� wyj�ciowy, gdy nie ma uzasadnionego postrzegania; to jest fa�szywie pozytywne. Rozwa� czujnik na podczerwie� (IR). Za��my, �e jest on najbardziej czu�y przy d�ugo�ci fali 1350 nm (nanometr�w). Fa�szywie ujemne s� najmniej prawdopodobne dla percepcji przy tej d�ugo�ci fali. Gdy d�ugo�� fali odbiega od 1350 nm, czu�o�� maleje, a promieniowanie musi by� bardziej intensywne, aby czujnik wytworzy� sygna� wyj�ciowy. Prawdopodobie�stwo fa�szywych negatyw�w wzrasta, gdy d�ugo�� fali staje si� d�u�sza lub kr�tsza ni� 1350 nm. Poza pewnym zakresem d�ugo�ci fal czujnik jest wzgl�dnie niewra�liwy, a zatem fa�szywe negatywy s� raczej regu�� ni� wyj�tkiem. fa�szywie ujemny zale�y jednak od zakresu d�ugo�ci fal, kt�re s� zdefiniowane jako "uzasadnione" postrzeganie. Za��my, �e czujnik w powy�szym przyk�adzie jest cz�ci� urz�dzenia detekcji zbli�eniowej w robocie mobilnym. Laser na robocie, dzia�aj�cy przy d�ugo�ci fali 1350 nm, odbija si� od pobliskich obiekt�w w �rodowisku pracy. Odbicia s� wychwytywane przez czujnik, kt�ry jest przykryty filtrem IR, kt�ry z �atwo�ci� przepuszcza promieniowanie w zakresie od 1300 do 1400 nm, ale blokuje wi�kszo�� energii poza tym zakresem. Je�li sygna� wyj�ciowy czujnika przekroczy okre�lony poziom, kontroler robota otrzymuje polecenie zmiany kierunku, aby unikn�� uderzenia w mo�liw� przeszkod�. Zewn�trzne �r�d�a podczerwieni mog� powodowa� fa�szywie dodatnie wyniki. Jest to najbardziej prawdopodobne, je�li zewn�trzna podczerwie� ma d�ugo�� fali w pobli�u obszaru czu�o�ci szczytowej czujnika / filtra, tj. Od 1300 do 1400 m. Je�li jednak postrzeganie zewn�trzne jest wystarczaj�co intensywne, mo�e powodowa� fa�szywie dodatni nawet je�eli jego d�ugo�� fali jest znacznie mniejsza ni� 1300 nm lub wi�ksza ni� 1400 nm. Kontrolery robot�w mo�na zaprogramowa� w taki spos�b, aby ignorowa�y fa�szywe negatywy lub pozytywy, o ile istnieje jaki� spos�b na odr�nienie ich od "uzasadnionych" pogl�d�w. Jednak w �le zaprojektowanym systemie fa�szywe negatywy lub pozytywy mog� powodowa� nieprawid�owe dzia�anie.

FAULT RESILIENCE [ODPORNO�� NA AWARIE]

Termin "odporno�� na awarie" mo�e odnosi� si� do jednej z dw�ch r�nych cech skomputeryzowanego systemu robotycznego. Pierwszy rodzaj systemu odpornego na uszkodzenia mo�na r�wnie� nazwa� odpornym na sabota�. Za��my, �e wszystkie strategiczne (nuklearne) mechanizmy obronne Stan�w Zjednoczonych znajduj� si� pod kontrol� komputera. Konieczne jest, aby by�o to niemo�liwe dla os�b nieupowa�nionych, aby go wy��czy�. Systemy tworzenia kopii zapasowych s� konieczne. Bez wzgl�du na to, co kto� pr�buje zrobi�, aby spowodowa� awari� systemu lub przesta� dzia�a�, system musi by� w stanie oprze� si� lub pokona� taki atak. Niekt�rzy in�ynierowie maj� w�tpliwo�ci, czy mo�na zbudowa� komputer ca�kowicie sabota�owy. Cytuj� powiedzenie: "Zbuduj system bardziej odporny na przest�pstwa, a dostaniesz m�drzejszych przest�pc�w". Ponadto ka�dy taki system musia�by by� zaprojektowany i zbudowany przez ludzi. Co najmniej jedna z tych os�b mo�e zosta� przekupiona lub szanta�owana w celu ujawnienia informacji na temat tego, jak pokona� przepisy bezpiecze�stwa. I oczywi�cie nikt nie jest w stanie przewidzie� wszystkich rzeczy, kt�re mog� p�j�� nie tak z systemem. Zgodnie z prawem Murphy'ego, kt�re jest zwykle wypowiadane z przymru�eniem oka, ale kt�re cz�sto mo�e objawia� si� jako prawda: "Je�li co� p�jdzie nie tak, to zrobi to". Nast�pstwem, rzadziej s�yszanym, ale by� mo�e r�wnie prawdziwym, jest "Je�li co� nie mo�e p�j�� nie tak. Drugi rodzaj odporno�ci na uszkodzenia znany jest r�wnie� jako pe�na wdzi�ku degradacja. Wiele komputer�w, a tak�e sterowane komputerowo systemy robotyczne s� zaprojektowane tak, �e je�li niekt�re cz�ci ulegn� awarii, system nadal dzia�a, chocia� by� mo�e przy zmniejszonej wydajno�ci i pr�dko�ci.

FEEDBACK [SPRZʯENIE ZWROTNE]

Sprz�enie zwrotne jest �rodkiem, za pomoc� kt�rego system zamkni�tej p�tli sam si� reguluje. Informacje zwrotne s� szeroko stosowane w robotyce. Przyk�ad sprz�enia zwrotnego mo�na znale�� w prostym mechanizmie termostatu, pod��czonym do urz�dzenia grzewczego / ch�odz�cego. Za��my, �e termostat jest ustawiony na 20 stopni Celsjusza (20^o C). Je�li temperatura wzro�nie znacznie powy�ej 20^o C, do urz�dzenia grzewczego / ch�odz�cego wysy�any jest sygna� informuj�cy o och�odzeniu powietrza w pomieszczeniu. Je�li temperatura spadnie znacznie poni�ej 20^o C, sygna� nakazuje urz�dzeniu ogrzanie pomieszczenia. Proces ten ilustruje schemat blokowy. W systemie, kt�ry wykorzystuje sprz�enie zwrotne do stabilizacji, musi istnie� pewna swoboda mi�dzy przeciwnymi funkcjami. W przypadku termostatu kontrolowany system ogrzewania / ch�odzenia, je�li oba progi s� ustawione na dok�adnie 20^oC, system b�dzie stale i szybko prze��cza� si� mi�dzy grzaniem i ch�odzeniem. Typowy zakres mo�e wynosi� od 18 do 22^o C. Swoboda nie powinna by� jednak zbyt szeroka.

FIBER-OPTIC CABLE [�WIAT�OW�D]

Kabel �wiat�owodowy to pakiet przezroczystych, pe�nych pasm zaprojektowanych do przenoszenia modulowanego �wiat�a lub podczerwieni (IR). Ten typ kabla mo�e przenosi� miliony sygna��w przy du�ej przepustowo�ci.

Produkcja

W��kna �wiat�owodowe s� wykonane ze szk�a, do kt�rego dodano zanieczyszczenia, aby zmaksymalizowa� przezroczysto�� przy pewnych d�ugo�ciach fal. Zanieczyszczenia optymalizuj� r�wnie� wsp�czynnik za�amania szk�a lub stopie�, w jakim spowalnia i zgina �wiat�o. �wiat�ow�d ma rdze� otoczony rurowym p�aszczem, jak pokazano na ilustracjach. Ok�adzina ma ni�szy wsp�czynnik za�amania �wiat�a ni� rdze�. W �wiat�owodzie o indeksie skokowym (rysunek od g�ry) rdze� ma jednolity wsp�czynnik za�amania �wiat�a, a ok�adzina ma ni�szy wska�nik, r�wnie� jednolity. Przej�cie na granicy jest nag�e. W �wiat�owodzie o stopniowanym wsp�czynniku (rysunek ni�szy) rdze� ma wsp�czynnik za�amania �wiat�a, kt�ry jest najwi�kszy wzd�u� osi �rodkowej i stale maleje na zewn�trz od �rodka. Na granicy nast�puje gwa�towny spadek wsp�czynnika za�amania �wiat�a.

Operacja

Na g�rnej ilustracji, pokazuj�c w��kno o wska�niku krokowym, promie� X wchodzi do rdzenia r�wnolegle do osi w��kna i przemieszcza si� bez uderzania w granic�, chyba �e we w��knie jest wygi�cie. Je�li jest zakr�t, promie� X odchyla si� od �rodka i zachowuje si� jak Y. Ray Y wielokrotnie uderza w granic�. Za ka�dym razem, gdy promie� Y napotyka granic�, nast�puje ca�kowite odbicie wewn�trzne, wi�c promie� Y pozostaje w rdzeniu. Na dolnym rysunku, pokazuj�c w��kno o stopniowanym indeksie, promie� X wchodzi do rdzenia r�wnolegle do osi w��kna i przemieszcza si� bez uderzania w granic�, chyba �e we w��knie jest wygi�cie. Je�li jest zakr�t, promie� X odchyla si� od �rodka i zachowuje si� jak promie� Y. Gdy promie� Y przesuwa si� dalej od �rodka rdzenia, wsp�czynnik za�amania zmniejsza si�, zginaj�c promie� z powrotem w kierunku �rodka. Je�li promie� Y wejdzie pod wystarczaj�co ostrym k�tem, mo�e uderzy� w granic�, w kt�rym to przypadku nast�pi ca�kowite odbicie wewn�trzne. Dlatego promie� Y pozostaje w rdzeniu.

Wi�zanie

�wiat�owody mog� by� wi�zane w kabel w taki sam spos�b, jak przewody w wi�zce. Poszczeg�lne w��kna s� chronione przed uszkodzeniem przez plastikow� otoczk� . Powszechnymi pokryciami s� polietylen i poliuretan. Stal , druty lub inne mocne materia�y s� cz�sto stosowane w celu zwi�kszenia wytrzyma�o�ci kabla. Ca�y pakiet jest zamkni�ty w zewn�trznej kurtce. To pokrycie zewn�trzne mo�na wzmocni� siatk� drucian� i / lub pokry� materia�ami odpornymi na korozj�. Ka�de w��kno w wi�zce mo�e przenosi� kilka promieni �wiat�a widzialnego i / lub podczerwieni (IR), przy czym ka�dy promie� ma inn� d�ugo�� fali. Ka�dy promie� mo�e z kolei zawiera� du�� liczb� sygna��w. Poniewa� cz�stotliwo�ci �wiat�a widzialnego i IR s� znacznie wy�sze ni� cz�stotliwo�ci pr�d�w o cz�stotliwo�ci radiowej (RF), szeroko�� pasma ��cza kablowego optycznego / IR mo�e by� znacznie wi�ksza ni� dowolnego ��cza kablowego RF. Pozwala to na znacznie wi�ksz� pr�dko�� danych.

FIELD OF VIEW [POLE WIDZENIA ](FOV)

Pole widzenia (FOV) czujnika kierunkowego jest ilo�ciowym wyra�eniem zakresu k�towego, w kt�rym prawid�owo reaguje na bod�ce lub postrzega. FOV jest zdefiniowany w kategoriach k�t�w x i y (g��wnych i mniejszych) i dotyczy przede wszystkim czujnik�w jednokierunkowych (to znaczy urz�dze� przeznaczonych do pobierania energii z jednego kierunku). K�ty te mo�na zdefiniowa� jako promieniowe w stosunku do osi, na kt�rej czujnik reaguje najbardziej, lub �rednicowe (dwukrotno�� warto�ci promieniowej). Pozioma FOV czujnika przyjmuje kszta�t sto�ka w przestrzeni tr�jwymiarowej (3-D), z wierzcho�kiem na czujniku, jak pokazano na ilustracji. Sto�ek ten niekoniecznie ma taki sam k�t pochylenia we wszystkich p�aszczyznach przechodz�cych przez jego o�. Jak "widziany" z punktu widzenia samego czujnika, sto�ek pojawia si� jako okr�g lub elipsa na obrazie �rodowiska pracy. Je�li sto�ek FOV jest okr�g�y, w�wczas k�ty xiy s� takie same. Je�li sto�ek FOV jest eliptyczny, w�wczas k�ty x i y s� r�ne.

FINE MOTION PLANNING [PLANOWANIE PRECYZYJNEGO RUCHU]

Planowanie precyzyjnego ruchu odnosi si� do schematu zastosowanego przez robota w celu uzyskania dok�adnie w�a�ciwej pozycji. Za��my, �e osobistemu robotowi nakazuje si� w��czy� �wiat�o na korytarzu. W��cznik �wiat�a znajduje si� na �cianie. Kontroler robota ma komputerow� map� domu, kt�ra obejmuje lokalizacj� w��cznika �wiat�a na korytarzu. Robot przechodzi do og�lnej lokalizacji prze��cznika i si�ga do �ciany. Sk�d dok�adnie wie, gdzie znale�� prze��cznik i jak dok�adnie ustawi� chwytak, aby przesun�� prze��cznik na prze��czniku? Jedn� z metod jest w��czenie widzenia robota, takiego jak system oko w r�k�. Dzi�ki temu robot rozpoznaje kszta�t prze��cznika i odpowiednio si� prowadzi. Inna metoda polega na zastosowaniu wyczuwania dotykowego, aby efektor ko�cowy m�g� "wyczu�" wzd�u� �ciany w spos�b podobny do tego, w jaki cz�owiek znalaz�by i uruchomi� prze��cznik z zamkni�tymi oczami. Jeszcze inny schemat mo�e obejmowa� wysoce precyzyjny, pomniejszony epipolarny schemat nawigacji.

FIRE-PROTECTION ROBOT [ROBOT OCHRONY PRZECIWPO�AROWEJ]

Jedn� z r�l, do kt�rej szczeg�lnie dobrze nadaj� si� roboty, jest gaszenie po�ar�w. Gdyby wszyscy stra�acy byli robotami, w tym zawodzie nie by�oby ryzyka dla �ycia ludzkiego. Roboty mo�na zbudowa� tak, aby by�y odporne na znacznie wy�sze temperatury ni� ludzie mog� tolerowa�. Roboty nie cierpi� z powodu wdychania dymu. G��wnym wyzwaniem jest zaprogramowanie robot�w do wykonywania os�du tak samo bystrego, jak u ludzi, w wielu r�nych sytuacjach. Jednym ze sposob�w obs�ugi robot�w przeciwpo�arowych jest umieszczenie ludzi w odleg�ych punktach i wyposa�enie maszyn w teleobecno��. Operator siedzi przy zestawie element�w steruj�cych lub nosi kombinezon ca�ego cia�a z wbudowanymi elementami steruj�cymi. Gdy operator porusza si� w okre�lony spos�b, robot porusza si� dok�adnie w ten sam spos�b. Kamery telewizyjne robota przesy�aj� obrazy do operatora. Operator mo�e "wirtualnie" i�� tam, gdzie idzie robot, bez �adnego ryzyka z tym zwi�zanego. Jednym z podstawowych obowi�zk�w domowych robot�w jest zapewnienie bezpiecze�stwa pasa�erom. Musi to obejmowa� eskortowanie ludzi z domu, je�li si� zapali, a nast�pnie zgaszenie ognia i / lub wezwanie stra�y po�arnej. Mo�e to r�wnie� wymaga� wykonania niekt�rych zada� pierwszej pomocy.

FIRMWARE

Oprogramowanie uk�adowe to termin odnosz�cy si� do program�w komputerowych zainstalowanych na sta�e w systemie. Zwykle odbywa si� to w pami�ci tylko do odczytu (ROM). Oprogramowanie wewn�trzne komputera mo�na zmieni�, ale wymaga to zmiany sprz�towej. Mo�e to oznacza� fizyczn� wymian� uk�adu scalonego (IC), ale istniej� urz�dzenia, kt�rych oprogramowanie wewn�trzne mo�na usun��, a nast�pnie przeprogramowa�. S� to tak zwane kasowalne programowalne uk�ady pami�ci tylko do odczytu (EPROM). Potrzebny jest specjalny sprz�t do zmiany zawarto�ci EPROM. Programowanie oprogramowania uk�adowego jest powszechne w urz�dzeniach i maszynach kontrolowanych przez mikrokomputer, takich jak roboty o sta�ej sekwencji, kt�re wielokrotnie wykonuj� dane zadanie.

FIXED-SEQUENCE ROBOT [ROBOT O STA�EJ SEKWENCJI]

Robot o sta�ej sekwencji to robot, kt�ry wykonuje jedno, wst�pnie zaprogramowane zadanie lub zestaw zada�, wykonuj�c dok�adnie takie same ruchy za ka�dym razem. Nie ma wyj�tku ani zmiany w procedurze. Roboty o sta�ej sekwencji idealnie nadaj� si� do pracy na linii monta�owej. Zabawnym przyk�adem robota o sta�ej sekwencji jest zabawka, kt�ra przechodzi pewn� rutyn� po ka�dym naci�ni�ciu przycisku. Te maszyny s� szczeg�lnie popularne w Japonii. W niekt�rych przypadkach takie zabawkowe roboty wygl�daj� na wyrafinowane.

FLEXIBLE AUTOMATION [ELASTYCZNA AUTOMATYZACJA]

Elastyczna automatyzacja odnosi si� do zdolno�ci robota lub systemu do wykonywania r�nych zada�. Aby przej�� z jednego zadania do drugiego, wystarczy prosta zmiana oprogramowania lub zmiana polece� wprowadzanych do kontrolera. Prostym przyk�adem elastycznej automatyzacji jest rami� robota, kt�re mo�na zaprogramowa� do wstawiania �rub, wiercenia otwor�w, piasku, spawania, wk�adania nit�w i natryskiwania farb na przedmioty na linii monta�owej. W miar� ewolucji robot�w osobistych staj� si� one w stanie robi� wiele rzeczy na podstawie jednego, wyrafinowanego programu. Jest to najwy�szy poziom elastycznej automatyzacji i mo�na go uzna� za form� sztucznej inteligencji (AI). Odpowiednie dzia�ania wynikaj� z polece� s�ownych. Wymaga to mo�liwo�ci rozpoznawania mowy, a tak�e znacznej pami�ci kontrolera, szybko�ci i mocy przetwarzania

FLIGHT TELEROBOTIC SERVICER [LOTNICZY SERWIS TELEROBOTYCZNY]

W misjach kosmicznych cz�sto konieczne jest wykonywanie napraw i og�lnej konserwacji w statku kosmicznym i wok� niego. Nie zawsze op�acalne jest, aby astronauci wykonywali t� prac�. Z tego powodu rozwa�ano r�ne konstrukcje robota zwanego lotniczym telerobotycznym serwis (FTS). FTS to zdalnie sterowany robot. Zakres, w jakim jest kontrolowany, zale�y od projektu. Najprostsze maszyny FTS s� programowalne z g��wnego komputera statku kosmicznego. Bardziej z�o�one urz�dzenia FTS wykorzystuj� teleobecno��. Ze wzgl�du na ryzyko zwi�zane z wysy�aniem ludzi w kosmos naukowcy rozwa�ali pomys� uruchomienia prom�w kosmicznych pilotowanych przez FTS w celu ich rozmieszczenia lub napraw satelity. FTS b�d� kontrolowane przez komputery na ziemi i w statku kosmicznym. Jeden projekt FTS ma wygl�d jednonogiego, bezg�owego Androida, jak pokazano na ilustracji.

FLOWCHART

Schemat blokowy to schemat ilustruj�cy logiczny proces lub program komputerowy. To jest schemat blokowy. Ramki wskazuj� warunki, diamenty wskazuj� punkty decyzyjne, a strza�ki pokazuj� kroki proceduralne. Schematy blokowe s�u�� do opracowywania oprogramowania komputerowego. S�u�� r�wnie� do rozwi�zywania problem�w ze z�o�onym sprz�tem. Schematy blokowe dobrze nadaj� si� do aplikacji robotycznych, poniewa� wskazuj� wybory, kt�rych musi dokona� robot podczas wykonywania zadania. Schemat blokowy musi zawsze reprezentowa� pe�ny proces. Nie powinno by� miejsc, w kt�rych technik, komputer lub robot zostanie pozostawiony bez podj�cia jakiejkolwiek decyzji. Nie mog� istnie� niesko�czone p�tle, w kt�rych proces przebiega w niesko�czonych kr�gach, nie osi�gaj�c niczego.

FLUXGATE MAGNETOMETR

Magnetometr fluxgate to skomputeryzowany system prowadzenia robota, kt�ry wykorzystuje pola magnetyczne do uzyskiwania danych o po�o�eniu i orientacji. Urz�dzenie wykorzystuje cewki do wykrywania zmian w polu geomagnetycznym (ziemskim polu magnetycznym) lub w sztucznie generowanym polu odniesienia. Nawigacja w obr�bie okre�lonego obszaru mo�e odbywa� si� poprzez ci�g�� analiz� orientacji i intensywno�ci pola strumienia magnetycznego generowanego przez strategicznie rozmieszczone elektromagnesy. Komputerowa mapa pola strumienia, pokazuj�ca dwa elektromagnesy i hipotetycznego robota w polu, pokazano na ilustracji. W tym przypadku przeciwne bieguny magnetyczne (p�noc i po�udnie) s� skierowane ku sobie, nadaj�c polu strumienia charakterystyczny kszta�t pr�ta-magnesu. Dla ka�dego punktu w �rodowisku pracy strumie� magnetyczny ma unikaln� orientacj� i intensywno��. Dlatego istnieje zgodno�� jeden do jednego mi�dzy warunkami strumienia magnetycznego a ka�dym punktem w otoczeniu. Sterownik robota jest zaprogramowany do "znajomo�ci" tej relacji dok�adnie dla wszystkich punkt�w w otoczeniu. Pozwala to robotowi wskaza� swoje po�o�enie w przestrzeni tr�jwymiarowej (3-D), pod warunkiem ustalenia zestawu wsp�rz�dnych odniesienia.

FLYING EYEBALL [LATAJ�CA GA�KA OCZNA]

Lataj�ca ga�ka oczna jest prost� form� robota podwodnego. Ten robot mo�e rozwi�zywa� szczeg�y pod wod�, a tak�e mo�e si� porusza�. Nie mo�e niczego manipulowa�; nie ma ramion robota ani efektor�w ko�cowych. Lataj�ce ga�ki oczne s� u�ywane w zastosowaniach naukowych i wojskowych. Kabel zawieraj�cy robota w specjalnej obudowie wyrzutni jest zrzucany z �odzi. Gdy wyrzutnia osi�gnie ��dan� g��boko��, wypuszcza robota, kt�ry jest po��czony z wyrzutni� za pomoc� paska, jak pokazano na ilustracji. Tether i kabel upuszczaj�cy przekazuj� dane z powrotem do �odzi. Robot zawiera kamer� wideo i jedn� lub wi�cej lamp do o�wietlania podwodnego �rodowiska. Ma r�wnie� zestaw p�dnik�w lub �migie�, kt�re pozwalaj� mu porusza� si� zgodnie z poleceniami steruj�cymi przesy�anymi przez kabel i kabel. Ludzcy operatorzy na pok�adzie �odzi mog� ogl�da� obrazy z kamery telewizyjnej i poprowadzi� robota podczas badania obiekt�w na dnie morza. W niekt�rych przypadkach uwi�zi mo�na wyeliminowa�, a do przesy�ania danych z robota do wyrzutni mo�na u�y� wi�zek radiowych (RF), podczerwieni (IR) lub widzialnych. Dzi�ki temu robot ma wi�ksz� swobod� ruchu, bez obawy, �e uwi�zi mog� si� w co� zapl�ta�. Jednak zasi�g RF, IR lub ��cza jest ograniczony, poniewa� woda nie rozprzestrzenia tych form energii na du�e odleg�o�ci.

FOOD-SERVICE ROBOT [ROBOT SPO�YWCZY]

Roboty mog� s�u�y� do przygotowywania i serwowania jedzenia. G��wne zastosowania to powtarzalne prace, takie jak umieszczanie odmierzonych porcji na talerzach, styl linii monta�owej, aby s�u�y� du�ej liczbie os�b. Roboty gastronomiczne s� r�wnie� wykorzystywane w zak�adach konserwuj�cych i butelkuj�cych, poniewa� te zadania s� proste, powtarzalne, przyziemne i �atwe do zaprogramowania. W miar� up�ywu rz�du butelek na przyk�ad jeden robot nape�nia ka�d� butelk�. Nast�pnie maszyna sprawdza, czy ka�da butelka jest nape�niona do odpowiedniego poziomu. Odrzuty s� wyrzucane przez innego robota. Jeszcze inny robot umieszcza nakr�tki na butelkach Roboty osobiste, gdy s� zaprogramowane do przygotowywania lub serwowania �ywno�ci, wymagaj� wi�kszej autonomii ni� roboty w du�ych ilo�ciach �ywno�ci. Domowego robota mo�na zaprogramowa� do przygotowywania posi�ku z mi�sa, warzyw i napoj�w. Robot zadaje takie pytania:

• Ile os�b b�dzie na ten posi�ek?

• Jakiego rodzaju mi�so ma by� podawane?

• Jaki rodzaj warzyw ma by� podawany?

• Jak chcia�by� zrobi� ziemniaki? A mo�e wolisz ry�?

• Jakie napoje chcia�by�?

Po otrzymaniu wszystkich odpowiedzi robot wykona zadanie przygotowania posi�ku. Robot mo�e r�wnie� poda� posi�ek, a nast�pnie posprz�ta� st� i umy� naczynia p�niej.

FORESHORTENING

W zrobotyzowanym systemie pomiaru odleg�o�ci skr�cenie czasu jest fa�szywym wska�nikiem odleg�o�ci mi�dzy robotem a barier�, mierzonej wzd�u� okre�lonej linii prostej przez przestrze� tr�jwymiarow� (3D). Zjawisko to mo�e wyst�pi�, gdy bariera jest ustawiona pod ostrym k�tem w stosunku do kierunku, w kt�rym ma zosta� osi�gni�te namiar zasi�gu. Sonar jest szczeg�lnie podatny na problem, poniewa� trudno jest skupi� fale akustyczne na w�skich wi�zkach. Ilustracja pokazuje wymiarowo zredukowany przyk�ad tego, w jaki spos�b mo�e nast�pi� skr�cenie. Robot jest pokazany jako zacieniony okr�g po lewej stronie. Jego kierunek podr�y i preferowany kierunek (o�) urz�dzenia sonarowego s� skierowane bezpo�rednio od lewej do prawej (poziomo na tym rysunku). Sonar powinien idealnie wytwarza� wskazanie zasi�gu, kt�re jest takie samo jak rzeczywisty zasi�g lub odleg�o��, kt�r� robot musi przeby�, zanim wpadnie na barier�. Jednak pole widzenia (FOV) sonaru wynosi 30 � lub 15 � po obu stronach osi. Skrajna prawa kraw�d� wi�zki sonaru uderza w barier� przed �rodkow� cz�ci� wi�zki. Zak�adaj�c, �e bariera ma powierzchni� wystarczaj�co nieregularn�, aby rozprasza� fale akustyczne we wszystkich kierunkach, wi�c robot odbiera echo ze wszystkich cz�ci wi�zki sonaru, pozorny zasi�g jest znacznie mniejszy ni� rzeczywisty zasi�g. Jedynym rozwi�zaniem tego rodzaju problem�w w zakresie skr�cenia jest zminimalizowanie pola widzenia sprz�tu dystansowego. W �rodowisku pracy, takim jak to pokazane na rysunku, lepiej by�oby sporz�dzi� komputerow� map� otoczenia, u�ywaj�c systemu bardziej zaawansowanego ni� sonar.

FORWARD CHAINING [��CZENIE DO PRZODU]

Komputer mo�e dzia�a� jako osoba znaj�ca pewne dziedziny, na przyk�ad in�ynieria, prognozy pogody, medycyna, a nawet gie�da. Programy, dzi�ki kt�rym komputery zachowuj� si� jak specjali�ci, nazywane s� systemami ekspertowymi. Podczas uruchamiania systemu eksperckiego dostarczasz komputerowi informacje, a komputer rozwi�zuje problem na podstawie tych informacji. Istniej� dwa sposoby dostarczenia danych podczas korzystania z systemu eksperckiego. Mo�esz wprowadza� fakty pojedynczo, na ��danie komputera; lub mo�esz wprowadzi� wszystkie dane jednocze�nie, zanim program zacznie pracowa� nad rozwi�zaniem. Druga metoda to ��czenie w prz�d. �a�cuch rozumowania rozpoczyna si� od jednego zestawu fakt�w i dzia�a do momentu rozwi�zania problemu lub wyci�gni�cia wniosku. Po tym, jak komputer otrzyma dane w systemie eksperckim z �a�cuchem do przodu, silnik wnioskowania korzysta z regu� zapisanych w oprogramowaniu, aby wnioskowa� o rozwi�zaniu lub konkluzji. Je�li konieczne s� dodatkowe informacje, komputer poinformuje operatora, zwykle zadaj�c okre�lone pytania.

FRAME [RAMA]

Rama jest mentalnym symbolem, �rodkiem do reprezentowania zestawu rzeczy. Ramy mo�na wyobrazi� sobie jako "okna w umy�le". W sztucznej inteligencji (AI) obiekty i procesy mo�na podzieli� na kategorie w ramkach. Za��my, �e robotowi wydano polecenie: "Id� do kuchni i nalej troch� wody do papierowego kubka". Robot przechodzi szereg dedukcji dotycz�cych tego, jak zdoby� ten nap�j i jak zdoby� przedmiot, w kt�rym ma by� zawarty

Najpierw robot idzie do kuchni. Nast�pnie rozpoczyna wyszukiwanie okre�lonego rodzaju pojemnika na nap�j, kt�ry zosta� okre�lony, w tym przypadku kubka papierowego. Ilustracja przedstawia ten proces. Pierwsza ramka reprezentuje wszystkie przedmioty w kuchni. W tej ramce wybiera si� ramk� pomocnicz�: naczynia do jedzenia i picia. W tej ramie odpowiednia ramka zawiera kubki i szklanki; w ramach tej ramki po��dan� kategori� s� papierowe kubki. Nawet ten podzbi�r mo�na dalej rozbi�. Mo�na okre�li� 12-uncjowe kubki papierowe, w kolorze bia�ym, zaprojektowane tak, aby wytrzymywa�y gor�ce i zimne napoje. Ramki mog� mie� zastosowanie zar�wno do procedur, jak i do wyboru obiekt�w. Gdy robot ma ju� odpowiednie narz�dzie, co nale�y zrobi�? Czy u�ytkownik robota (cz�owiek) chcia� wody z kranu, czy te� w lod�wce jest woda butelkowana? Co powiesz na wod� sodow� w puszkach? Mo�e u�ytkownik chce troch� wody mineralnej, kt�rej zabrak�o jej w zesz�ym tygodniu, w takim przypadku robot albo musi wr�ci� i poprosi� o dalsze instrukcje, albo zgadywa�, jaki substytut mo�e zaakceptowa� u�ytkownik.

FRANKENSTEINA SCENARIUSZ

Science fiction pe�ne jest historii, w kt�rych niekt�re postacie to roboty lub inteligentne komputery. Roboty science-fiction to cz�sto androidy. Takie maszyny s� niezmiennie zaprojektowane z my�l� o pomaganiu ludzko�ci, chocia� cz�sto wydaje si�, �e maszyny odgrywaj� role, w kt�rych niekt�rym ludziom "pomaga si�" kosztem innych. Powtarzaj�cy si� temat w science fiction wi��e si� z konsekwencjami robot�w lub inteligentnych maszyn, kt�re zwracaj� si� przeciwko swoim tw�rcom lub dochodz� do logicznych wniosk�w niemo�liwych do zaakceptowania przez ludzko��. Temat ten nazywa si� scenariuszem Frankensteina, po s�ynnym fikcyjnym Androidzie. �ywy przyk�ad scenariusza Frankensteina dostarcza powie�� 2001: Kosmiczna Odyseja, w kt�rej Hal, sztucznie inteligentny komputer na statku kosmicznym, pr�buje zabi� astronaut�. Hal jako� dzia�a nieprawid�owo, staje si� paranoikiem i uwa�a, �e Dave, astronauta, chce zniszczy� komputer. Jak na ironi�, paranoja Hala wywo�uje bardzo niefortunne obawy Hala, poniewa� Dave jest zmuszony wy��czy� Hala, aby uratowa� mu �ycie. Maszyna mo�e logicznie zareagowa�, aby zachowa� swoje istnienie, gdy ludzie pr�buj� "wyci�gn�� wtyczk�". Mo�e to przybra� form� pozornie wrogiego zachowania, w kt�rym kontrolery robot�w wsp�lnie decyduj�, �e nale�y wyeliminowa� ludzi. Poniewa� roboty maj� si� zachowywa� zgodnie z trzema prawami Asimova, instynkt przetrwania robot�w mo�e by� u�yteczny, ale tylko do pewnego momentu. Robot nigdy nie mo�e skrzywdzi� cz�owieka; to kolejne z praw Asimova. Innym przyk�adem scenariusza Frankensteina jest zesp� komputer�w w Colossus: The Forbin Project. W takim przypadku maszyny maj� na uwadze najlepszy interes ludzko�ci. Wojna, decyduj� komputery, nie mo�e by� dozwolona. Ludzie, twierdz� komputery, wymagaj� struktury w swoim �yciu, a zatem ich zachowanie musi by� �ci�le regulowane. Wynik to pa�stwo totalitarne zarz�dzane przez maszyn�.

FRONT LIGHTING [O�WIETLENIE PRZEDNIE]

W robotycznym systemie wizyjnym termin o�wietlenie przednie odnosi si� do o�wietlenia obiekt�w w �rodowisku pracy za pomoc� �r�d�a �wiat�a umieszczonego w pobli�u czujnik�w obrazowania robota lub w jego pobli�u. �wiat�o ze �r�d�a odbija si� zatem od powierzchni obserwowanych obiekt�w przed dotarciem do czujnik�w. Poniewa� po�o�enie lampy znajduje si� w pobli�u czujnik�w, robot widzi minimalny lub �aden efekt cienia w swoim �rodowisku pracy. O�wietlenie przednie stosuje si� w sytuacjach, w kt�rych detale powierzchni, a zw�aszcza r�nice w kolorze lub cieniowaniu obserwowanych obiekt�w, s� interesuj�ce lub istotne. Aby jednak pojawi�a si� tekstura, najlepiej dzia�a o�wietlenie boczne. O�wietlenie przednie nie dzia�a szczeg�lnie dobrze w sytuacjach z p�przezroczystymi lub p�przezroczystymi obiektami, je�li ich struktura wewn�trzna musi zosta� przeanalizowana. W takich przypadkach najlepsze jest o�wietlenie tylne. .

FUNKCJA

Funkcja to mapowanie mi�dzy zbiorem obiekt�w lub liczb. Funkcje s� wa�ne w matematyce, a tak�e w logice. Nie wszystkie elementy w zestawie po lewej stronie (niekt�re z nich s� oznaczone czarnymi kropkami) koniecznie maj� odpowiedniki w zestawie po prawej stronie. Podobnie, nie wszystkie elementy w zestawie po prawej stronie (niekt�re z nich s� oznaczone bia�ymi kropkami) koniecznie maj� odpowiedniki w zestawie po lewej stronie. Je�li mapowanie ma zosta� zakwalifikowane jako funkcja, mo�liwe jest mapowanie wi�cej ni� jednego elementu z zestawu po lewej stronie na pojedynczy element w zestawie po prawej stronie, ale �aden element w zestawie po lewej stronie nie mo�e mie� wi�cej ni� jeden partner w zestawie po prawej stronie. Funkcja nigdy nie mapuje pojedynczego elementu na wi�cej ni� jeden odpowiednik.

Jak pokazano na ilustracji, zestaw wszystkich element�w po lewej stronie, kt�re maj� wi�zania po prawej stronie, nazywany jest domen� funkcji. Zakres funkcji to zestaw wszystkich element�w po prawej stronie z odpowiednimi elementami w zestawie po lewej stronie. W logice funkcja, a dok�adniej nazywana funkcj� logiczn�, jest operacj�, kt�ra pobiera jedn� lub wi�cej zmiennych wej�ciowych, takich jak X, Y i Z, i generuje okre�lone dane wyj�ciowe dla ka�dej kombinacji danych wej�ciowych. Funkcje logiczne s� na og� prostsze ni� matematyczne, poniewa� zmienne wej�ciowe mog� mie� tylko dwie warto�ci: 0 (fa�sz) lub 1 (prawda). Przyk�ad funkcji logicznej w trzech zmiennych pokazano w tabeli. Najpierw operacja logiczna AND wykonywana jest na X i Y. Nast�pnie operacja logiczna OR wykonywana jest mi�dzy (X AND Y) a zmienn� Z. Niekt�re funkcje logiczne maj� dziesi�tki zmiennych wej�ciowych; istnieje jednak tylko jedna warto�� wyj�ciowa dla ka�dej kombinacji danych wej�ciowych. X: Y: Z: f (X, Y, Z) 0: 0: 0: 0 0: 0: 1: 1 0: 1: 0: 0 0: 1: 1: 1 1: 0: 0: 0 1: 0: 1: 1 1: 1: 0: 1 1: 1: 1: 1 Funkcje logiczne s� wa�ne dla in�ynier�w przy projektowaniu uk�ad�w cyfrowych, w tym komputer�w. Cz�sto istnieje kilka r�nych mo�liwych kombinacji bramek logicznych, kt�re wygeneruj� dan� funkcj� logiczn�. Zadaniem in�yniera jest znalezienie najprostszego i najbardziej wydajnego projektu. Termin funkcja, a �ci�lej funkcja zamierzona, jest cz�sto u�ywany w odniesieniu do zestawu zada� lub procedur, kt�re urz�dzenie lub kontroler ma za zadanie wykona� lub wykona�. Ta definicja jest ca�kowicie niezale�na od definicji matematycznych i logicznych. R�wnanie matematyczne lub zestaw r�wna�, kt�re reprezentuj� kszta�t fali sygna�u, jest czasem nazywane funkcj�. Generator funkcji to wyspecjalizowany obw�d, kt�ry generuje przebiegi, kt�rych krzywe s� wykresami okre�lonych funkcji matematycznych

FUTURYSTA

Futurysta to osoba, kt�ra na podstawie obecnych technologii i trend�w pr�buje przewidzie�, co zostanie osi�gni�te w danej dziedzinie naukowej za 5, 10, 50, 100 lub wi�cej lat. W robotyce i sztucznej inteligencji (AI) jest mn�stwo pracy dla futuryst�w. Wi�kszo�� futuryst�w zgadza si�, �e roboty z czasem stan� si� bardziej wyrafinowane i bardziej powszechne. Jest pewne pytanie, co dok�adnie , w jakiej formie przyb�d� roboty. Cho� marzenie o androidach jest fajne, cz�sto nie s� to najbardziej praktyczne i funkcjonalne roboty. Teoretycznie AI ma teoretycznie nieograniczony potencja�. W praktyce jednak sprawy potoczy�y si� wolniej ni� futury�ci XX wieku mia� nadziej� Procesy uzasadnienia s� niezwykle z�o�one. Niekt�rzy futury�ci uwa�aj�, �e wszystkie ludzkie procesy my�lowe mo�na rozbi� na interakcje mi�dzy cz�steczkami materii. Je�li to prawda, to technicznie mo�liwe (cho� trudne) jest zbudowanie komputera tak inteligentnego lub inteligentnego jak cz�owiek. Inni naukowcy s� przekonani, �e my�l ludzka wi��e si� z czynnikami, kt�rych nie mo�na zdefiniowa� ani odtworzy� w materiale czysto materialnym warunki. W takim przypadku zbudowanie komputera z nadludzk� inteligencj� mo�e by� niemo�liwe. Autorzy science-fiction historycznie opowiadali historie o maszynach i scenariuszach, z kt�rych wiele p�niej sta�o si� rzeczywisto�ci� w wi�kszym lub mniejszym stopniu. Z tego powodu pisarze science fiction nazywani s� futurystami

S�ownik Robotyki : "G"

GANTRY ROBOT

Robot gantry sk�ada si� z ramienia robota i efektora ko�cowego, kt�ry wykorzystuje tr�jwymiarow� (3-D) geometri� wsp�rz�dnych kartezja�skich do precyzyjnego pozycjonowania. W jednej wersji systemu gantry ruch w osi Z (g�ra / d�) zapewnia pionowy wa�, po kt�rym zesp� mo�e si� �lizga�. Zesp� ten sk�ada si� z poziomego wa�u, wzd�u� kt�rego poziome rami� pod k�tem prostym do wa�u mo�e �lizga� si� na osi y (do przodu / do ty�u). Nap�d kablowy u�atwia wysuwanie i chowanie ramienia poziomego dla ruchu osi x (lewy / prawy) efektora ko�cowego. Roboty takie s� u�ywane w robotyce przemys�owej do ustawiania efektor�w ko�cowych nad okre�lonymi punktami na poziomej powierzchni p�askiej. Efektor ko�cowy mo�e by� chwytakiem, kt�ry podnosi lub zwalnia przedmioty, jak w przypadku dostarczania kropli. Alternatywnie mo�na zastosowa� efektor ko�cowy wa�u obrotowego, jak w robocie zaprojektowanym do dokr�cania �rub.

GAS STATION ROBOT [ROBOT STACJI BEZNYNOWEJ]

Pomimo wzrostu popularno�ci samoobs�ugowych stacji benzynowych, nadal istniej� ludzie, kt�rzy wol� siedzie� w samochodach i zleci� komu� - lub czemu� - brudn� robot�. Roboty s� w stanie nape�ni� zbiornik paliwa i umy� przedni� szyb�. Rysunek pokazuje, jak mo�e wygl�da� typowy zrobotyzowany przejazd przez stacj� paliw lub robot stacji benzynowej. Osoba podje�d�a samochodem do stacji p�atniczej i wk�ada kart� kredytow�. Ta karta zawiera informacje dotycz�ce marki i roku samochodu, a tak�e dane konta kredytowego. To informuje robota, gdzie mo�e znale�� otw�r do nape�niania zbiornika gazu (prawa lub lewa strona samochodu) i czy na koncie kredytowym jest wystarczaj�ca ilo�� rodk�w, aby zap�aci� za pe�ny zbiornik paliwa. Inn� metod� identyfikacji samochodu mo�e by� zastosowanie kodu kreskowego lub pasywnego transpondera, podobnego do metek z cenami towar�w konsumpcyjnych. Robot musi zna� pozycj� samochodu z dok�adno�ci� do milimetra. W przeciwnym razie dysza mo�e nie trafi� w rurk� nape�niaj�c� i rozla� benzyn� na chodnik lub, co gorsza, umie�ci� go w samochodzie przez okno. Rozpoznanie obiektu pomaga zapobiec problemom takim jak to. Alternatywnie mo�na zastosowa� wyszukiwanie stronnicze, pozwalaj�ce dyszy na wyszukiwanie otworu do nape�niania zbiornika gazu. Sam otw�r ma tak� konstrukcj�, �e robot mo�e go otworzy� i w�o�y� dysz� bez pomocy cz�owieka prowadz�cego samoch�d. Zrobotyzowane stacje benzynowe, je�li stan� si� norm�, pozwol� ludziom pozosta� w samochodach bez brudzenia si�, zimna, wilgoci lub gor�ca. Obs�uga dobrze zaprojektowanej, zrobotyzowanej stacji benzynowej powinna by� szybka i wydajna. Roboty b�d� musia�y zosta� zaprogramowane tak, aby nie "uzupe�nia�y" zbiornika gazu, aby uzyska� okr�g�� liczb� za t� cen�. (Mo�e to spowodowa� przepe�nienie zbiornika i zajmuje niepotrzebny czas.) Robot nie zapomni wymieni� korka gazu, a odwieczny problem dla niekt�rych os�b korzystaj�cych z "samoobs�ugowych" stacji benzynowych.

GATEWAY

Brama jest punktem decyzyjnym w wyspecjalizowanym procesie nawigacji robotycznej znanym jako planowanie �cie�ki topologicznej. Gdy robot napotyka bram�, nale�y podj�� decyzj�, kt�ra wp�ynie na przysz�� cie�k� maszyny. Przyk�adem bramy jest skrzy�owanie dw�ch ulic. Na typowym skrzy�owaniu, gdzie dwie proste drogi przecinaj� si� pod k�tem prostym, zrobotyzowany pojazd mo�e wykona� jedn� z czterech czynno�ci:

• Kontynuuj prosto

• Skr�� w lewo

• Skr�� w prawo

• Cofnij

Gdy robot mobilny jest zaprogramowany na podr�owanie z jednego punktu do drugiego, z bramami cz�sto trzeba si� upora�. Je�li urz�dzenie ma kompletn� map� komputerowa �rodowiska pracy, a je�li �rodowisko nie jest zbyt skomplikowane, ka�da mo�liwo�� bramy mo�e znajdowa� si� w pami�ci kontrolera lub na no�niku pami�ci. Je�li �rodowisko pracy jest z�o�one lub zmienia si� z czasem, decyzje musz� opiera� si� na programowaniu, a nie na przechowywaniu danych metod� "brute force".

GENERATOR

Poj�cie generator mo�e odnosi� si� do jednego z dw�ch urz�dze�. Generator sygna�u jest �r�d�em pr�du, napi�cia lub mocy pr�du przemiennego (AC) w obwodzie elektronicznym. Oscylator jest cz�stym przyk�adem. Generator elektryczny to urz�dzenie wytwarzaj�ce pr�d przemienny z energii mechanicznej.

Generator sygna�u

Generator sygna�u s�u�y do testowania komunikacji, wykrywania, monitorowania, bezpiecze�stwa, nawigacji, rozrywki i sprz�tu audio-cz�stotliwo�ci (AF) lub cz�stotliwo�ci radiowej (RF). Obejmuje to r�ne typy robotycznych system�w wykrywania. W najprostszej postaci generator sygna�u sk�ada si� z prostego elektronicznego oscylatora, kt�ry wytwarza fal� sinusoidaln� o pewnej amplitudzie w mikrowoltach (μV) lub miliwoltach (mV) i pewnej cz�stotliwo�ci w hercach (Hz), kilohercach (kHz), megaherc (MHz) lub gigaherc (GHz). Niekt�re generatory sygna��w AF mog� wytwarza� r�ne typy przebieg�w

Bardziej zaawansowane generatory sygna��w do testowania RF maj� modulatory amplitudy i / lub modulatory cz�stotliwo�ci. Generator funkcyjny to generator sygna�u, kt�ry mo�e wytwarza� wyspecjalizowane przebiegi wybrane przez u�ytkownika. Wszystkie przebiegi elektryczne mo�na wyrazi� jako matematyczne funkcje czasu. Na przyk�ad chwilowa amplituda fali sinusoidalnej mo�e by� wyra�ona w postaci f (t) = sin bt, gdzie a jest sta��, kt�ra okre�la amplitud� szczytow�, a b jest sta��, kt�ra okre�la cz�stotliwo��. Fale kwadratowe, fale pi�okszta�tne i wszystkie inne okresowe zaburzenia mog� by� wyra�one jako matematyczne funkcje czasu, chocia� funkcje te s� w niekt�rych przypadkach skomplikowane. Wi�kszo�� generator�w funkcyjnych mo�e wytwarza� fale sinusoidalne, pi�y z�bate i fale prostok�tne. Niekt�re mog� r�wnie� generowa� sekwencje impuls�w. Bardziej zaawansowane generatory funkcji, kt�re mog� tworzy� wiele r�nych kszta�t�w fali, s� wykorzystywane do cel�w testowych w projektowaniu, rozwi�zywaniu problem�w i ustawianiu aparatury elektronicznej

Generator elektryczny

Generator elektryczny jest skonstruowany podobnie do konwencjonalnego silnika elektrycznego, chocia� dzia�a w przeciwnym kierunku. Niekt�re generatory mog� r�wnie� dzia�a� jako silniki; nazywane s� silnikami / generatorami. Generatory, podobnie jak silniki, s� przetwornikami energii specjalnego rodzaju. Typowy generator wytwarza pr�d przemienny, gdy cewka jest szybko obracana w silnym polu magnetycznym. Pole magnetyczne mo�e by� zapewnione przez par� magnes�w trwa�ych (ryc. 2). Wa� obrotowy nap�dzany jest silnikiem benzynowym, turbin� lub innym �r�d�em energii mechanicznej. Komutator mo�e by� u�ywany z generatorem do generowania pulsuj�cego pr�du sta�ego (DC), kt�ry mo�e by� filtrowany w celu uzyskania czystego pr�du sta�ego do u�ycia z precyzyjnym sprz�tem.

GLOBALNY SYSTEM POZYCJONOWANIA (GPS)

Global Positioning System (GPS) to sie� bezprzewodowych urz�dze� lokalizacyjnych i nawigacyjnych, kt�re dzia�aj� na ca�ym �wiecie. G PS wykorzystuje kilka satelit�w i pozwala na okre�lenie szeroko�ci, d�ugo�ci i wysoko�ci. Jest stosowany w niekt�rych mobilnych systemach robotycznych do prowadzenia, gdy ekstremalna, zlokalizowana precyzja nie jest konieczna. Wszystkie satelity GPS przesy�aj� sygna�y w widmie radiowym o ultrawysokiej cz�stotliwo�ci (UHF). Sygna�y s� modulowane za pomoc� kod�w zawieraj�cych taktowanie informacji wykorzystywane przez aparat odbiorczy do wykonywania pomiar�w. Odbiornik GPS okre�la swoj� lokalizacj�, mierz�c odleg�o�ci do cztery lub wi�cej r�nych satelit�w i wykorzystanie komputera do przetwarzania informacji otrzymanych z satelit�w. Na podstawie tych informacji odbiornik mo�e da� u�ytkownikowi wskazanie pozycji z dok�adno�ci� do kilku metr�w.

GRACEFUL DEGRADATION [�AGODNA DEGRADACJA]

Gdy cz�� systemu komputerowego dzia�a nieprawid�owo, po��dane jest, aby komputer nadal dzia�a�, nawet je�li wydajno�� spadnie. Je�li pojedynczy komponent powoduje awari� ca�ego komputera, nazywa si� to katastrofaln� awari�. Zasadniczo mo�na temu zapobiec dzi�ki dobrej in�ynierii, w tym zastosowaniu system�w tworzenia kopii zapasowych. W �agodnej degradacji wraz ze wzrostem liczby awarii komponent�w wydajno�� i / lub pr�dko�� systemu stopniowo spada, ale nie spada natychmiast do zera. Ilustracja jest wykresem zachowania hipotetycznego systemu robotycznego z p�ynn� degradacj�. W przypadku awarii podsystemu zaawansowany komputer lub sterownik robota mo�e wykorzysta� inne obwody do wykonania zada� miejsca awarii tymczasowo cz�� systemu. Operator lub osoba obs�uguj�ca jest powiadamiana, �e co� jest nie tak, a technicy mog� to naprawi�, cz�sto z niewielkim przestojem lub bez przestoju.

GRAFICZNE PLANOWANIE �CIE�KI

Graficzne planowanie �cie�ki jest metod� nawigacji stosowan� przez roboty mobilne. Jest to specjalistyczny schemat lub zestaw schemat�w do wykonywania planowania �cie�ki metrycznej. W graficznym planowaniu �cie�ek wszystkie mo�liwe trasy s� wykre�lane na komputerowej mapie �rodowiska pracy. Trasy te mo�na wybiera� na r�ne sposoby, stosuj�c okre�lone algorytmy. W otwartym �rodowisku pracy (czyli takim, w kt�rym nie ma �adnych zagro�e� ani przeszk�d), najlepsze trasy to zwykle proste linie mi�dzy w�z�ami lub punkty zatrzymania . Algorytm okre�lania tych �cie�ek jest stosunkowo prosty; mo�e by� reprezentowany przez zestaw r�wna� liniowych w sterowniku robota. Przeszkoda, bariera lub zagro�enie mog� skomplikowa� ten scenariusz, ale tylko wtedy, gdy przecina lub prawie przecina jedn� z linii wyznaczonych przez r�wnania liniowe. Aby unikn�� wpadek, algorytm mo�na zmodyfikowa�, aby zawiera� stwierdzenie, �e maszyna nigdy nie mo�e zbli�a� si� do przeszkody, bariery lub niebezpiecze�stwa w pewnej odleg�o�ci. W celu wykrycia takich sytuacji mo�na zastosowa� czujniki zbli�eniowe. W �rodowisku pracy, w kt�rym wyst�puj� liczne przeszkody lub zagro�enia, lub gdy istniej� bariery, takie jak �ciany oddzielaj�ce pokoje i korytarze, algorytm linii prostej nie jest zadowalaj�cy, nawet w zmienionej formie, poniewa� konieczne jest zbyt wiele modyfikacji. Jednym ze schemat�w, kt�ry dzia�a ca�kiem dobrze w tego rodzaju �rodowisku, jest wykres Voronoi. �cie�ki s� zdefiniowane jako zestawy punkt�w w jak najwi�kszej odleg�o�ci od przeszk�d, barier lub zagro�e�. Na przyk�ad w korytarzu �cie�ka prowadzi w d� do �rodka. To samo dotyczy robota przechodz�cego przez drzwi. �cie�ki w innych miejscach zale�� od lokalizacji w�z��w i rozmieszczenia przeszk�d w pokojach lub otwartych przestrzeniach

GRASPING PLANNING [PLANOWANIE CHWYTU

Planowanie chwytania odnosi si� do schematu u�ywanego przez rami� robota i chwytak do chwytania wybranego obiektu. Za��my, �e kto� m�wi robotowi, aby poszed� do kuchni i wzi�� y�k�. Robot wykorzystuje og�lne planowanie ruchu , aby znale�� kuchni�, oraz planowanie ruchu w celu zlokalizowania w�a�ciwej szuflady i ustalenia, kt�re przedmioty w szufladzie s� �y�kami. Nast�pnie chwytak musi chwyci� �y�k�, najlepiej za uchwyt, a nie za koniec do jedzenia. Robot nie mo�e dosta� widelca, dw�ch �y�ek ani �y�ki wraz z czym� innym, takim jak otwieracz do puszek. Mamy nadziej�, �e sztu�ce s� u�o�one logicznie w szufladzie, wi�c �y�ki nie s� losowo mieszane z widelcami, no�ami, otwieraczami do puszek i innymi przyborami. Mo�na to zapewni� przez programowanie, o ile robot (ale tylko robot) ma dost�p do szuflady. Je�li w domu s� dzieci i je�li dostan� si� do szuflady ze srebrnymi naczyniami, robot lepiej poradzi sobie z pomieszanymi naczyniami. Nast�pnie zdobycie �y�ki staje si� rodzajem problemu z pobieraniem pojemnik�w. Zbli�enie, szczeg�owe widzenie maszynowe, takie jak system oko w r�k�, mo�e zapewni�, �e chwytak dostanie w�a�ciwe naczynie we w�a�ciwy spos�b. Mo�na r�wnie� zastosowa� wyczuwanie dotykowe, poniewa� �y�ka "czuje si�" inaczej ni� jakikolwiek inny przyrz�d.

GRAWITACYJNE �ADOWANIE

�adowanie grawitacyjne jest zjawiskiem, kt�re wprowadza b��d pozycjonowania ramiona robota pod wp�ywem si�y grawitacji. Wszystkie ramiona robota sk�adaj� si� z materia��w, kt�re do pewnego stopnia wyginaj� si� lub rozci�gaj�; �adna znana substancja nie jest idealnie sztywna. Ponadto wszystkie materia�y maj� pewn� mas�; dlatego w polu grawitacyjnym maj� r�wnie� wag�. Ci�ar ramienia robota i efektora ko�cowego zawsze powoduje pewne zginanie i / lub rozci�ganie materia��w, z kt�rych wykonany jest zesp�. Efekt mo�e by� wyj�tkowo ma�y, jak w teleskopie, zorientowane pionowo rami� robota; lub mo�e by� wi�kszy, jak w d�ugim, przegubowym ramieniu robota. Jednak efekt nigdy nie jest ca�kowicie nieobecny. B��d spowodowany obci��eniem grawitacyjnym nie zawsze jest znacz�cy. W sytuacjach, w kt�rych obci��enie grawitacyjne powoduje znaczne b��dy pozycjonowania, konieczny jest schemat korekty.

GRAYSCALE
Skala szaro�ci to metoda tworzenia i wy�wietlania cyfrowych obraz�w wideo. Jak sama nazwa wskazuje, system wizyjny w skali szaro�ci jest �lepy na kolory. Ka�de zdj�cie sk�ada si� z pikseli. Jeden piksel jest elementem pojedynczego obrazu (pix). Piksele to ma�e kwadraty, ka�dy z odcieniem szaro�ci, kt�remu przypisano kod cyfrowy. Istniej� trzy powszechnie stosowane schematy renderowania pikseli w skali szaro�ci: procent czerni, 16 odcieni szaro�ci i 256 odcieni szaro�ci. W schemacie procentowym jest zwykle 11 poziom�w zgodnie z nast�puj�c� sekwencj�: {czarny, 90 procent czarnych, 80 procent czarnych,�, 20 procent czarnych, 10 procent czarnych, bia�ych}. Czasami jasno�� jest dalej dzielona, w krokach co 5 procent lub nawet 1 procent zamiast 10 procent; takie gradacje bywaj� nieprecyzyjne, poniewa� cyfrowe kody komputerowe s� binarne (pot�ga-2), a nie dziesi�tne (pot�ga-10). W schemacie 16 odcieni cztery cyfry binarne lub bity s� potrzebne do przedstawienia ka�dego poziomu jasno�ci od czerni = 0000 do bieli = 1111. W schemacie 256 odcieni u�ywa si� o�miu cyfr binarnych, od czerni = 00000000 do bieli = 11111111.

GROSS MOTION PLANNING [PLANOWANIE RUCHU OG�LNEGO]

Planowanie ruch�w og�lnych to schemat, w kt�rym robot mobilny stosuje si� do nawigacji w swoim �rodowisku pracy bez wpadania na rzeczy, spadania ze schod�w lub przewracania si�. Termin ten mo�e r�wnie� odnosi� si� do og�lnej, zaprogramowanej sekwencji ruch�w, kt�re wykonuje rami� robota w przemys�owym systemie robotycznym. Planowanie ruchu brutto mo�na wykona� za pomoc� komputerowej mapy �rodowiska. To m�wi, gdzie znajduj� si� sto�y, krzes�a, meble i inne przeszkody oraz w jaki spos�b s� one ustawione. Inn� metod� jest u�ycie czujnika zbli�eniowego lub systemu wizyjnego. Urz�dzenia te mog� pracowa� w �rodowiskach nieznanych robotowi, dla kt�rych nie ma mapy komputera. Jeszcze inn� metod� jest u�ycie sygna��w nawigacyjnych. Za��my, �e osobistemu robotowi powiedziano, aby poszed� do kuchni i wzi�� jab�ko z kosza na stole. Robot mo�e zastosowa� og�lne planowanie ruchu, aby zeskanowa� swoj� map� komputerow� i zlokalizowa� kuchni�. W kuchni potrzebny jest spos�b, aby ustali�, gdzie znajduje si� st�. Odnalezienie kosza i wybranie z niego jab�ka (szczeg�lnie je�li w koszyku s� te� inne rodzaje owoc�w), wymaga dok�adnego planowania ruchu.

GROUNDSKEEPING ROBOT [ROBOT - OGRODNIK]

Istnieje wiele miejsc pracy dla robot�w osobistych na podw�rku w domu, a tak�e w domu. Dwa oczywiste zastosowania robota do utrzymywania zieleni obejmuj� koszenie trawnika i usuwanie �niegu. Ponadto taka maszyna mo�e podlewa� i odchwaszcza� ogr�d. Jazda kosiarkami i od�nie�arkami jest �atwa w u�yciu dla wyrafinowanych robot�w mobilnych. Robot nie musi by� dwuno�ny; musi tylko mie� form� odpowiedni do jazdy na maszynie i obs�ugi element�w steruj�cych. Alternatywnie kosiarki do trawy lub od�nie�arki mog� by� urz�dzeniami zrobotyzowanymi, zaprojektowanymi z my�l� o jednym zadaniu. G��wnym wyzwaniem po rozpocz�ciu pracy robota kosz�cego lub od�nie�aj�cego jest wykonywanie pracy wsz�dzie tam, gdzie powinno, ale nigdzie indziej. W�a�ciciel robota nie chce kosiarki do ogrodu i nie ma sensu dmucha� �niegu z trawnika (zwykle). Taki robot powinien zatem by� zautomatyzowanym pojazdem kierowanym (AGV). Przewody pr�dowe mo�na zakopa� na obwodzie podw�rza, wzd�u� kraw�dzi podjazdu i chodnik�w, ustanawiaj�c granice, w kt�rych robot musi pracowa�. W obszarze roboczym wykrywanie kraw�dzi mo�e by� u�ywane do pod��ania za lini� mi�dzy skoszon� traw� a niewykoszon� traw� lub mi�dzy oczyszczon� i nieutwardzon� nawierzchni�. Ta linia jest �atwo dostrzegalna ze wzgl�du na r�nice w jasno�ci i / lub kolorze. Alternatywnie mo�na zastosowa� map� komputerow�, a robot mo�e matkowa� z kontrolowanymi i zaprogramowanymi paskami z matematyczn� precyzj�. Istnieje ju� sprz�t umo�liwiaj�cy robotom utrzymuj�cym kontrol� nad ziemi� wytrzymanie wszystkich temperatur cz�sto spotykanych zar�wno latem, jak i zim�, od Alaski po dolin� �mierci. Oprogramowanie jest bardziej ni� wystarczaj�co zaawansowane, by wykonywa� zwyk�e prace konserwacyjne i od�nie�aj�ce. Jedynym wyzwaniem, jakie pozosta�o, jest obni�enie koszt�w do poziomu, w kt�rym przeci�tnego konsumenta sta� na robota.

GUIDANCE SYSTEM [SYSTEM PROWADZENIA]

W robotyce system prowadzenia odnosi si� do sprz�tu i oprogramowania, kt�re pozwalaj� robotowi odnale�� drog� w swoim �rodowisku pracy. W szczeg�lno�ci dotyczy to ruchu og�lnego.

GYROSCOPE [�YROSKOP]

�yroskop lub �yro to urz�dzenie przydatne w nawigacji robot�w. Stanowi serce bezw�adno�ciowego systemu prowadzenia, dzia�aj�cego w oparciu o fakt, �e obracaj�cy si�, ci�ki dysk ma tendencj� do utrzymywania swojej orientacji w przestrzeni. Ilustracja pokazuje budow� prostego �yroskopu. Tarcza wykonana z masywnego materia�u, takiego jak lita stal lub wolfram, jest zamontowana w przegubie kulistym, kt�ry jest zestawem �o�ysk, kt�re umo�liwiaj� obracanie tarczy w g�r� i w d� lub z boku na bok; przeciwnie, �o�yska umo�liwiaj� przechodzenie ca�ego zespo�u (z wyj�tkiem tarczy) pod k�tem, przechy�u i odchylenia, podczas gdy tarcza pozostaje nieruchoma w orientacji przestrzennej. Tarcza jest zwykle nap�dzana silnikiem elektrycznym. �yroskop mo�na wykorzysta� do �ledzenia kierunku ruchu robota lub jego po�o�enia w tr�jwymiarowej (3-D) przestrzeni bez polegania na obiektach zewn�trznych, sygna�ach nawigacyjnych lub polach si�owych. �yroskopy umo�liwiaj� dok�adne dzia�anie system�w naprowadzania przez ograniczony czas , poniewa� maj� tendencj� do zmiany orientacji powoli przez d�ugi czas. Ponadto �yroskopy s� podatne na niewsp�osiowo�� w przypadku szoku fizycznego

S�ownik Robotyki : "H"

"HACKER" PROGRAM

Jeden z najwcze�niejszych eksperyment�w ze sztuczn� inteligencj� (AI) przeprowadzono z wyimaginowanym robotem, ca�kowicie zawartym w "umy�le" komputera. Ucze� Gerry Sussman napisa� program o nazwie "Hacker" w j�zyku komputerowym znanym jako LISP. W rezultacie powsta� ma�y wszech�wiat, w kt�rym robot m�g� uk�ada� na sobie bloki. Sussman stworzy� prawa fizyki w wyimaginowanym wszech�wiecie. Po�r�d nich by�y to takie rzeczy jak

• Bloki X, Y i Z wa�� po 5 funt�w.

• Bloki V i W wa�� po 50 funt�w.

• Robot mo�e podnie�� nie wi�cej ni� 10 funt�w.

• Tylko jeden obiekt mo�e zajmowa� dane miejsce w danym czasie.

• Robot wie, ile jest blok�w.

• Robot mo�e znale�� bloki, je�li nie s� bezpo�rednio widoczne.

Ilustracja 1 pokazuje pi�� le��cych wok� blok�w, kt�re mog� pojawi� si� na monitorze komputera wraz z robotem. Sussman wyda� robotowi polecenia, takie jak: "Uk�adaj klocki jeden na drugim, jeden na drugim". Jak wspomniano, polecenie to jest niemo�liwe, poniewa� wymaga od robota podniesienia bloku o wadze 50 funt�w (V lub W ), a robot mo�e unie�� tylko 10 funt�w (patrz rysunek 2). Co by si� sta�o? Czy robot b�dzie pr�bowa� wiecznie podnie�� blok ponad granic� wytrzyma�o�ci? A mo�e powie Sussmanowi co� w rodzaju "Nie mo�na tego zrobi�"? Czy p�jdzie najpierw za blokiem V lub W, pr�buj�c dosta� si� na jeden z ja�niejszych blok�w, czy na drugi ci�ki blok? Czy podni�s�by wszystkie l�ejsze bloki X, Y i Z w jakiej� sekwencji, uk�adaj�c je pionowo na V lub W? Czy umie�ci�by dwa lekkie bloki na V, a pozosta�y jasny blok na W, a nast�pnie si� podda�? W ko�cu robot wpad�by w niemo�no�� wykonania polecenia. Ale jak d�ugo spr�buje i co spr�buje, zanim odejdzie?

Innym poleceniem mo�e by�: "Uk�adaj klocki tak, aby by�y l�ejsze na ci�szych. " Mo�na to zrobi� zgodnie z powy�szymi zasadami. Istnieje jednak kilka r�nych mo�liwych sposob�w (dwa z nich pokazano na ilustracjach 3 i 4). Czy robot zawaha�by si�, nie podejmuj�c decyzji? A mo�e wykona to zadanie w jaki� spos�b? Gdyby powt�rzy� eksperyment, czy wynik by�by zawsze taki sam, czy te� za ka�dym razem robot rozwi�za�by problem w inny spos�b? Wielu badaczy AI napisa�o programy podobne do "Hackera", tworz�c "wszech�wiaty komputerowe", aby zmusi� maszyny do my�lenia i uczenia si�. Wyniki cz�sto by�y fascynuj�ce i nieoczekiwane.

HALUCYNACJA

U cz�owieka halucynacja ma miejsce, gdy zmys�y dostarczaj� fantomowe wiadomo�ci. Mo�e si� to zdarzy� w przypadku chor�b psychicznych lub pod wp�ywem niekt�rych lek�w. Halucynacje mog� by� i cz�sto s� ��czone z urojeniami lub b��dnymi interpretacjami rzeczywisto�ci. Przyk�adem jest osoba, kt�ra uwa�a, �e szpiedzy j� �cigaj�, i kt�ra widzi z�owrogie postacie czaj�ce si� za drzewami lub w ciemnych zau�kach. Zaawansowane komputery mog� wydawa� si� mie� halucynacje i z�udzenia. Prawdopodobie�stwo takich awarii, kt�re maj� miejsce w dziwny i cz�sto niewyt�umaczalny spos�b, wzrasta, gdy systemy staj� si� bardziej z�o�one. Wynika to z faktu, �e w miar� jak komputery staj� si� m�drzejsze, liczba komponent�w, �cie�ek i w�z��w ro�nie w proporcji wyk�adniczej, a zatem prawdopodobie�stwo awarii komponentu lub sygna�u b��dz�cego "ro�nie". Komponenty komputerowe s� na og� wyj�tkowo niezawodne; jednak�e, bior�c pod uwag� ich wystarczaj�co du�� liczb�, mog� si� zdarzy� dziwne rzeczy i tak si� sta�o. Do�wiadczeni u�ytkownicy komputer�w osobistych i technicy wiedz� o tym. Niekt�rzy badacze sztucznej inteligencji (AI) uwa�aj�, �e halucynacje elektroniczne lub urojenia mog� kiedy� wynika� z niew�a�ciwego projektowania i piel�gnacji maszyn. Ci badacze podejrzewaj�, �e maszyny, w miar� ewolucji i staj� si� bardziej inteligentne, mog� rozwija� si� "zawieszanie si�", tak jak robi� to ludzie. W chwili obecnej z�o�liwi ludzcy operatorzy powoduj� bezpo�rednio wi�cej problem�w za pomoc� takich program�w, jak hakowanie i pisanie wirus�w komputerowych, ni� "komputery oszala�y". Jednak w ci�gu kilku dziesi�cioleci autonomiczne roboty mog� sta� si� w stanie programowa� i utrzymywa� si� w du�ym stopniu, a sytuacja mo�e si� zmieni�.

HANDSHAKING [U�cisk d�oni]

W cyfrowym systemie ��czno�ci dok�adno�� mo�na zoptymalizowa�, sprawdzaj�c, czy odbiornik poprawnie odebra� dane. Odbywa si� to okresowo - powiedzmy co trzy znaki - za pomoc� procesu zwanego handshaking. Proces przebiega nast�puj�co, jak pokazano na rysunku. Najpierw nadajnik wysy�a trzy znaki danych. Nast�pnie zatrzymuje si� i oczekuje na sygna� z odbiornika, kt�ry m�wi jedno z poni�szych:

• (a) Wszystkie trzy znaki maj� znane formaty.

• (b) Jeden lub wi�cej znak�w ma nieznany format.

Je�li sygna�em zwrotnym jest (a), nadajnik wysy�a kolejne trzy znaki. Je�li sygna�em zwrotnym jest (b), nadajnik powtarza trzy znaki. W systemach komputerowych termin uzgadnianie odnosi si� do metody kontrolowania lub synchronizacji przep�ywu danych szeregowych mi�dzy urz�dzeniami lub mi�dzy nimi. Synchronizacja odbywa si� za pomoc� przewodu steruj�cego w sprz�cie lub kodu steruj�cego w programowaniu. Sprz�towe uzgadnianie jest stosowane, gdy mo�liwe s� bezpo�rednie po��czenia drutowe lub kablowe, na przyk�ad mi�dzy komputerem osobistym a drukark� szeregow�. Uzgadnianie oprogramowania jest podobne do procesu stosowanego w systemach komunikacyjnych.

HARD WIRING [TWARDE OKABLOWANIE]

W komputerze lub autonomicznym robocie poj�cie twardego okablowania odnosi si� do funkcji wbudowanych bezpo�rednio w sprz�t maszyny. Nie mo�na zmieni� okablowania twardego bez zmiany uk�adu element�w fizycznych lub zmiany przewod�w ��cz�cych. Czasami oprogramowanie do wyra�ania jest u�ywane do oznaczania twardego okablowania, chocia� technicznie jest to niew�a�ciwe u�ycie tego terminu. Idealny komputer (tj. komputer o niesko�czonej mocy obliczeniowej i zerowym poziomie b��du, kt�ry mo�e istnie� tylko teoretycznie) m�g�by zosta� zaprogramowany do robienia czegokolwiek bez konieczno�ci przenoszenia pojedynczego elementu fizycznego. Oczywi�cie elementy musz� by� jako� ze sob� po��czone, ale w idealnym przypadku funkcje mo�na zmieni� po prostu przez przeprogramowanie maszyny. Zosta�o to w du�ej mierze zrealizowane w ostatnich latach dzi�ki zastosowaniu szybkich no�nik�w danych o du�ej pojemno�ci. Okablowanie twarde ma pewne zalety w stosunku do sterowania programowego. Najwa�niejszy jest fakt, �e funkcje przewodowe mo�na wykonywa� z wi�ksz� pr�dko�ci� ni� procesy wymagaj�ce dost�pu do mechanicznych no�nik�w danych. Poniewa� jednak nieulotne no�niki danych bez ruchomych cz�ci staj� si� coraz bardziej dost�pne, ta zaleta twardego okablowania b�dzie stopniowo zanika�.

HERTZ

Hertz, w skr�cie Hz, jest podstawow� miar� cz�stotliwo�ci pr�du przemiennego (AC). Cz�stotliwo�� 1 Hz odpowiada jednemu cyklowi na sekund�. W rzeczywisto�ci s�owo "herc" jest wymienne z wyra�eniem "cykli na sekund�". Cz�stotliwo�� jest cz�sto wyra�ana w jednostkach kiloherc�w (kHz), megaherc�w (MHz) i gigaherc�w (GHz). Cz�stotliwo�� 1 kHz jest r�wna 1000 Hz; cz�stotliwo�� 1 MHz jest r�wna 1000 kHz lub 106 Hz; cz�stotliwo�� 1 GHz jest r�wna 1000 MHz lub 109 Hz. Szybko�� dzia�ania komputer�w cyfrowych jest cz�sto okre�lana pod wzgl�dem cz�stotliwo�ci. Im wy�sza cz�stotliwo��, tym szybciej mikroprocesor mo�e dzia�a�, a mocniejszy mo�e by� komputer, kt�ry korzysta z uk�adu - je�li wszystkie pozosta�e czynniki pozostan� niezmienione. Powodem, dla kt�rego wy�sza cz�stotliwo�� przek�ada si� na mocniejszy uk�ad, jest to, �e wraz ze wzrostem cz�stotliwo�ci mo�na wykonywa� coraz wi�cej instrukcji, a tym samym wykonywa� wi�cej operacji, na jednostk� czasu. Cz�stotliwo�� taktowania mikroprocesora jest jednak tylko jednym z kilku czynnik�w determinuj�cych szybko�� przetwarzania komputera.

HEURISTYCZNA WIEDZA

Czy komputery i roboty mog� uczy� si� na b��dach i poprawia� swoj� wiedz� metod� pr�b i b��d�w? Czy mo�liwa jest ewolucja maszyny lub sieci maszyn? Niekt�rzy badacze sztucznej inteligencji (AI) tak uwa�aj�. Istnienie heurystycznej wiedzy lub zdolno�� maszyny do stania si� m�drzejszym w oparciu o rzeczywiste do�wiadczenia - dos�ownie ucz�c si� na w�asnych b��dach - jest klasyczn� cech� prawdziwej sztucznej inteligencji. Za��my, �e opracowano pot�ny komputer, kt�ry mo�e ewoluowa� do coraz wy�szych poziom�w wiedzy. Wyobra� sobie, �e jeden dzie� po uruchomieniu maszyny ma inteligencj� r�wnowa�n� inteligencji 10-letniego cz�owieka; a po dw�ch dniach jest r�wnie m�dry (w szcz�tkowym sensie) jak 20-latek. Za��my, �e po trzech dniach maszyna ma wiedz� r�wnowa�n� wiedzy 30-letniego in�yniera bada�. Za��my, �e dodaje si� coraz wi�cej pami�ci, aby o ograniczeniu wiedzy decydowa�a tylko szybko�� mikroprocesora. Jaki b�dzie taki komputer po miesi�cu? Czy b�dzie mia� wiedz� 300-letniej osoby (gdyby ludzie �yli tak d�ugo)? Co wi�cej, czy stale rosn�cy poziom inteligencji oznacza, �e maszyna mo�e r�wnie� sta� si� "m�dra"? Wiedza o maszynie staje si� znacznie pot�niejsza, gdy komputery bior� pod uwag� mo�liwo�� sterowania urz�dzeniami mechanicznymi, jak ma to miejsce w przypadku robot�w autonomicznych. Inteligencja i sama wiedza nie s� w stanie budowa� samochod�w, most�w, samolot�w i rakiet. By� mo�e delfiny s� tak inteligentne jak ludzie, ale te ssaki morskie nie maj� r�k i palc�w do manipulowania rzeczami. Skomputeryzowany robot jest skierowany do komputera, podobnie jak cz�owiek do delfina. Czy komputery mog� kiedykolwiek sta� si� m�drzejsze od swoich tw�rc�w, a mo�e nawet pot�niejsze? Niekt�rzy naukowcy obawiaj� si�, �e sztuczna inteligencja b�dzie niew�a�ciwie wykorzystywana lub �e mo�e ewoluowa� samodzielnie z niezamierzonymi, nieoczekiwanymi i nieprzyjemnymi skutkami. Inni badacze uwa�aj�, �e potencjalne korzy�ci wynikaj�ce z ci�gle rosn�cej wiedzy na temat maszyn zawsze b�d� przewa�a� nad potencjalnymi zagro�eniami i �e zawsze mo�emy wyci�gn�� wtyczk�, je�li sprawy wymkn� si� spod kontroli.

HIERARCHICZNY PARADYGM

Termin paradygmat hierarchiczny odnosi si� do najstarszego z trzech g��wnych podej�� do programowania robot�w. Robot, kt�ry stosuje paradygmat hierarchiczny, polega w du�ej mierze na wcze�niejszym planowaniu w celu wykonania przydzielonych mu zada�. W najbardziej wyrafinowanych systemach robot�w istniej� trzy podstawowe funkcje, znane jako planowanie / sens / dzia�anie. Hierarchiczny paradygmat upraszcza to do planowania / dzia�ania. Oryginalny pomys� tego paradygmatu opiera� si� na pr�bie zmuszenia inteligentnego robota do na�ladowania ludzkich proces�w my�lowych. Robot najpierw wykrywa natur� swojego �rodowiska pracy, planuje akcj� lub sekwencj� akcji, a nast�pnie wykonuje te czynno�ci. W niekt�rych systemach proces ten wyst�puje tylko raz, na pocz�tku zadania; w innych systemach etap planowania powtarza si� w odst�pach czasu podczas wykonywania zadania. Hierarchiczny paradygmat zosta� r�wnie� nazwany paradygmatem deliberatywnym, poniewa� opiera si� na tworzeniu sta�ych modeli �rodowiska pracy. Kontroler robota dzia�a w pewnym sensie, jakby "zastanawia� si�" lub "rozwa�a�" strategi� przed jej wykonaniem. Ten schemat okaza� si� zbyt uproszczony dla wielu praktycznych scenariuszy, a oko�o roku 1990 zosta� zast�piony przez bardziej zaawansowane metody programowania.

HIGH-LEVEL LANGUAGE [J�ZYK WYSOKOPOZIOMOWY]

Termin j�zyk wysokiego poziomu odnosi si� do j�zyk�w programowania u�ywanych przez ludzi w interakcjach z komputerami. R�ne j�zyki wysokiego poziomu i maj� zalety w niekt�rych rodzajach pracy, a wady w innych. J�zyk wysokiego poziomu sk�ada si� z wyra�e� w j�zyku angielskim (lub innym pisanym j�zyku ludzkim). Dzi�ki temu ludzie mog� pracowa� z komputerami na poziomie konwersacji. Wi�kszo�� uczni�w uwa�a, �e j�zyki wysokiego poziomu s� �atwe do nauczenia. Najlepszym sposobem na nauk� tych j�zyk�w jest "granie na komputerze", my�l�c �ci�le wed�ug zasad logiki. Ze wzgl�du na czyst� logik� programowania, komputery mog� kiedy� zosta� wykorzystane do opracowania nowych program�w dla innych komputery.

HOBBY ROBOT

Robot hobby to robot przeznaczony g��wnie do rozrywki i eksperymentowania. Taka maszyna jest zwykle autonomiczna i zawiera w�asny kontroler. Jest to w rzeczywisto�ci wyrafinowana zabawka. Roboty hobby cz�sto przyjmuj� form� humanoidaln�; to s� androidy. Mo�na je zaprogramowa� do prowadzenia wyk�ad�w, obs�ugi wind, a nawet gry na instrumentach muzycznych. Nap�dy k� s� powszechnie stosowane zamiast konstrukcji dwuno�nych (dwurz�dowych), poniewa� ko�a dzia�aj� lepiej ni� nogi, s� �atwiejsze do zaprojektowania i kosztuj� mniej. Jednak niekt�re roboty hobby nap�dzane s� przez nap�dy g�sienicowe; inne maj� cztery lub sze�� n�g. Niekt�re roboty hobby to adaptacje robot�w przemys�owych. Ramiona robota mo�na przymocowa� do g��wnego korpusu. W g�owie robota mo�na zainstalowa� systemy wizyjne, kt�re mo�na wyposa�y� do skr�tu w prawo i w lewo oraz do kiwania g�ow� w g�r� iw d�. Rozpoznawanie mowy i synteza mowy mog� pozwoli� robotowi hobbystycznemu na rozmow� z w�a�cicielem w prostym j�zyku, a nie za pomoc� klawiatury i monitora. Dzi�ki temu maszyna jest bardziej przyjazna dla cz�owieka i przyjazna dla u�ytkownika. By� mo�e najwa�niejsz� cech� robota hobbystycznego jest sztuczna inteligencja (AI). Im "m�drzejszy" jest robot, tym przyjemniej jest go mie�. Jest to szczeg�lnie interesuj�ce, gdy maszyna mo�e uczy� si� na swoich b��dach lub zosta� nauczonym przez w�a�ciciela. Stowarzyszenia robot�w Hobby istniej� w Stanach Zjednoczonych i kilku innych krajach rozwini�tych. Cz�sto ewoluuj� i zmieniaj� swoje imiona. Je�li mieszkasz w du�ym mie�cie, by� mo�e znajdujesz si� w pobli�u takiej organizacji.

HOLD [TRZYMANIE]

Trzymanie, jest stanem, w kt�rym ruchy cz�ci lub ca�o�ci manipulatora robota zostaj� tymczasowo zatrzymane. Gdy to nast�pi, si�a hamowania zostaje zachowana, wi�c zatrzymane cz�ci s� odporne na ruch, je�li zastosowane zostanie ci�nienie zewn�trzne. Typowe metody zapewniania si�y hamowania obejmuj� u�ycie nap�du hydraulicznego lub krokowego silnik. Trzymanie mo�e by� cz�ci� zaprogramowanej sekwencji ruchu ramienia robota i efektora ko�cowego. Dobrym przyk�adem jest sytuacja, w kt�rej robot portalowy jest u�ywany do pozycjonowania komponentu do dostarczania kropli.

HOME POSITION [POZYCJA WYJ�CIOWA]

W manipulatorze robota pozycja pocz�tkowa to punkt, w kt�rym efektor ko�cowy zwykle zatrzymuje si�. Gdy robot jest wy��czany lub trzeba go zresetowa�, maszyna powraca do pozycji wyj�ciowej. Gdy do zdefiniowania po�o�enia efektora ko�cowego u�ywany jest uk�ad wsp�rz�dnych, po�o�enie pocz�tkowe jest cz�sto przypisywane do punktu pocz�tkowego. Zatem na przyk�ad w ramieniu robota i efektorze ko�cowym za pomoc� dwuwymiarowej (2-D) . Geometria wsp�rz�dnych kartezja�skich, pozycji pocz�tkowej mo�na przypisa� warto�� (x, y) = (0, 0).

HUMAN ENGINEERING [IN�YNIERIA LUDZKA]

In�ynieria ludzka odnosi si� do sztuki tworzenia maszyn, zw�aszcza komputer�w i robot�w, �atwych w u�yciu. Czasami nazywa si� to r�wnie� przyjazno�ci� dla u�ytkownika. Przyjazny dla u�ytkownika program komputerowy pozwala na obs�ug� maszyny przez osob�, kt�ra nic nie wie o komputerach. Bankomaty (bankomaty) s� dobrym przyk�adem urz�dze� wykorzystuj�cych programowanie przyjazne dla u�ytkownika. Biblioteki coraz cz�ciej komputeryzuj� swoje katalogi kart i wa�ne jest, aby programy by�y przyjazne dla u�ytkownika, aby ludzie mogli znale�� ksi��ki, kt�rych chc�. Istnieje wiele innych przyk�ad�w. Przyjazny dla u�ytkownika robot mo�e skutecznie, niezawodnie i rozs�dnie szybko realizowa� zam�wienia. Idealnie, operator mo�e powiedzie� co� w stylu: "Id� do kuchni i przynie� mi jab�ko" i (zak�adaj�c, �e w kuchni s� jakie� jab�ka) robot wr�ci za minut� lub dwie, trzymaj�c jab�ko. Jak odkryli naukowcy, takie pozornie proste zadanie jest trudne do zaprogramowania w maszynie. Nawet najbardziej podstawowe zadania s� z�o�one pod wzgl�dem liczby i kombinacji operacji logiki cyfrowej. Jednym z najwa�niejszych zagadnie� w in�ynierii ludzkiej jest sztuczna inteligencja (AI). O wiele �atwiej jest komunikowa� si� z maszyn� "inteligentn�" w por�wnaniu z maszyn� "g�upi�". Jest to szczeg�lnie przyjemne, gdy maszyna mo�e uczy� si� na b��dach lub wykazywa� zdolno�� rozumowania. Rozpoznawanie mowy i synteza mowy pomagaj� r�wnie� uczyni� komputery i roboty przyjaznymi dla u�ytkownika.

HUNTING

Hunting jest wynikiem nadmiernej kompensacji w serwomechanizmie. Jest to szczeg�lnie prawdopodobne, gdy w odpowiedzi systemu nie ma wystarczaj�cej histerezy lub powolno�ci. Ka�dy obw�d lub urz�dzenie zaprojektowane do blokowania si� na czym�, za pomoc� korekcji b��d�w, podlega polowaniu. Przybiera posta� oscylacji w obie strony mi�dzy dwoma warunkami. Je�li jest powa�ny, mo�e trwa� w niesko�czono��. W mniej powa�nych przypadkach system ostatecznie ustala si� na w�a�ciwym poziomie lub pozycji. Hunting eliminuje si� dzi�ki starannemu zaprojektowaniu system�w sprz�enia zwrotnego, wi�c istnieje odpowiednia ilo�� histerezy.

HYBRYDOWY DELIBERACYJNY / REAKTYWNY PARADYGM

Hybrydowy paradygmat celowy / reaktywny to podej�cie do programowania inteligentnego robota, kt�re ��czy atrybuty dw�ch prostszych schemat�w, znanych jako paradygmat hierarchiczny i paradygmat reaktywny. Hybrydowy paradygmat zyska� uznanie w latach 90. Dzia�a zgodnie z podstawowym planem / zmys�em / dzia�aniem. Dzia�ania opieraj� si� na wcze�niejszym planowaniu, a tak�e na wynikach czujnik�w z chwili na chwil�. Przed rozpocz�ciem zadania robot generuje plan pracy. Nazywa si� to planowaniem misji i jest form� rozwa�a�. Z�o�one zadanie jest podzielone na kilka komponent�w lub podzada�. Ka�da podzadanie ma sw�j w�asny plan. Gdy robot zacznie wykonywa� zadanie, wykonuje plan, a podplany podlegaj� modyfikacjom, kt�re mog� by� konieczne w przypadku zmiany �rodowiska pracy. Zmiany te s� wynikiem sygna��w z czujnik�w. W typowym robocie wykorzystuj�cym paradygmat hybrydowy narady odbywaj� si� w odst�pach kilku sekund, a reakcje zachodz� z cz�stotliwo�ci� wiele razy na sekund�.

HYDRAULICZNY NAP�D

Nap�d hydrauliczny to metoda zapewniania ruchu manipulatora robota.. U�ywa specjalnego p�ynu hydraulicznego, zwykle na bazie oleju, do przenoszenia si� na r�ne stawy, sekcje teleskopowe i efektory ko�cowe. Nap�d hydrauliczny sk�ada si� z zasilacza, jednego lub wi�cej silnik�w, zestawu t�ok�w i zawor�w oraz p�tli sprz�enia zwrotnego. Zawory i t�oki kontroluj� ruch p�ynu hydraulicznego. Poniewa� p�yn hydrauliczny jest praktycznie nie�ci�liwy, mo�liwe jest generowanie du�ych si� mechanicznych na ma�ych powierzchniach lub, przeciwnie, ustawianie t�ok�w o du�ych powierzchniach z wyj�tkow� dok�adno�ci�. P�tla sprz�enia zwrotnego sk�ada si� z jednego lub wi�cej czujnik�w si�y, kt�re zapewniaj� korekcj� b��d�w i zapewniaj�, �e manipulator pod��a zamierzon� �cie�k�. Hydraulicznie sterowane manipulatory s� u�ywane, gdy ruchy musz� by� szybkie, precyzyjne i powtarzane wiele razy. Znane s� r�wnie� uk�ady hydrauliczne ze wzgl�du na zdolno�� do przenoszenia znacznej si�y, dlatego s� one dobre do zastosowa� wymagaj�cych du�ego podnoszenia lub przy�o�enia du�ych warto�ci ci�nienia lub momentu obrotowego. Ponadto hydraulicznie sterowane manipulatory robot�w s� odporne na niepo��dane ruchy w obecno�ci si� zewn�trznych.

Powr�t

S�ownik Robotyki : "I"

IF / THEN / ELSE

W komputerach i inteligentnych robotach cz�sto trzeba dokonywa� wybor�w podczas wykonywania programu. Jednym z najcz�stszych proces�w decyzyjnych dotycz�cych programowania jest IF / THEN / ELSE. Mo�na to wyrazi� jako zdanie: "Je�li A, to B; inaczej (lub inaczej) C. " Przyk�ad procesu IF / THEN / ELSE pokazano na ilustracji. Celem jest okre�lenie warto�ci bezwzgl�dnej liczby rzeczywistej. Za��my, �e komputer pracuje z numerem wej�ciowym oznaczonym x. Je�li x jest ujemne (to znaczy, je�li x < 0), to x nale�y pomno�y� przez 1, aby uzyska� warto�� bezwzgl�dn� | x |. Je�li x jest r�wne zero lub dodatnie, to x jest r�wne jego warto�ci bezwzgl�dnej. Komputer musi por�wna� warto�� liczbow� x z zerem. Maszyna wy�wietli nast�pnie warto�� bezwzgl�dn� liczby, mno��c x przez 1 lub pozostawiaj�c x w spokoju. Procesy IF / THEN / ELSE s� szczeg�lnie u�ytecznymi strukturami polece� dla robot�w. Mo�esz powiedzie� robotowi: "Id� do kuchni i przynie� mi papierow� serwetk�". Sterownik robota ma struktur� polece� zapisan� na dysku twardym lub w pami�ci. Potrzebuje alternatywy na wypadek, gdyby w kuchni nie by�o papierowych serwetek. Programowanie mo�e przyj�� posta�: "Je�li to polecenie mo�na wykona�, wykonaj zadanie. W przeciwnym razie wy�lij komunikat audio "Twoje zam�wienie nie mo�e zosta� zrealizowane, poniewa� w kuchni nie ma papierowych serwetek". "

IMAGE ORTHICON [ORTIKON OBRAZOWY]

Ortikon obrazowy to rura kamery wideo, podobna do vidicon. Przydaje si� w umiarkowanym i s�abym �wietle. Ilustracja jest uproszczonym schematem funkcjonalnym ortikonu obrazu. W�ska wi�zka elektron�w emitowana z dzia�a elektronowego skanuje elektrod� docelow�. Cz�� tej wi�zki jest odbijana. Chwilowa ilo�� odbitej energii wi�zki elektron�w zale�y od emisji elektron�w wt�rnych z elektrody docelowej. Liczba elektron�w wt�rnych zale�y od tego, ile �wiat�a uderza w elektrod� docelow� w danym miejscu. Najwi�ksza intensywno�� wi�zki powrotnej odpowiada najja�niejszym cz�ciom obrazu wideo. W zwi�zku z tym wi�zka zwrotna jest modulowana amplitudowo, skanuj�c elektrod� docelow� wed�ug wzoru odpowiadaj�cego wzorowi skanowania w kineskopie telewizyjnym (telewizyjnym). Wi�zka zwrotna uderza w czujnik zwany fotoreceptorem. Wyj�cie fotoreceptora jest podawane do wzmacniacza, takiego jak fotopowielacz. Stamt�d dane wyj�ciowe s� przetwarzane przez komputer lub sterownik robota. G��wnym ograniczeniem ortikonu obrazu jest to, �e wytwarza on znaczny szum opr�cz wyj�cia sygna�u. Jednak gdy potrzebna jest szybka reakcja (na przyk�ad, gdy na scenie wyst�puje du�o akcji), a intensywno�� o�wietlenia zmienia si� w szerokim zakresie, przydatna jest orteza obrazu. Mo�na go stosowa� w systemach wizyjnych robot�w, kt�re szybko przetwarzaj� obrazy, i / lub kt�re dzia�aj� w �rodowisku pracy, w kt�rym nat�enie �wiat�a otoczenia mo�e si� dramatycznie zmieni�.

IMMORTAL KNOWLEDGE [NIE�MIERTELNA WIEDZA]

W krajach rozwini�tych i rozwijaj�cych si� komputery spowodowa�y transformacje w kulturze ludzkiej. Jedyn� rol�, jak� musz� odgrywa� ludzie, w gromadzeniu wiedzy w og�lnej elektronicznej bazie danych, jest wprowadzanie danych do system�w. Zanim zaistnia�y komputery (przed oko�o 1950 r.), historia przekazywana by�a z pokolenia na pokolenie w formie ksi��ek i opowiada� s�ownych. Je�li czytasz ksi��k� napisan� 200 lat temu, interpretujesz wydarzenia nieco inaczej ni� my�la� o nich pierwotny autor. Jest tak, poniewa� spo�ecze�stwo nie jest takie samo, jak dwa wieki temu. Warto�ci si� zmieni�y. Ludzie maj� r�ne priorytety i przekonania. Kiedy historia jest zapisywana w ksi��kach lub opowiadana jako historie, wi�kszo�� informacji jest po prostu tracona, nigdy nie do odzyskania. Komputery mog� jednak przechowywa� dane w niesko�czono��. W pewnym stopniu komputery mog� interpretowa� i przechowywa� dane. Niekt�rzy naukowcy uwa�aj�, �e zmniejszy to tempo zmian ludzkich tryb�w my�lowych w d�u�szych okresach czasu. Mo�e r�wnie� powodowa�, �e ludzie w r�nych cz�ciach �wiata i r�nych kultur b�d� my�le� podobnie. Komputery wprowadz� ma�e szczeg�y w informacjach (i b��dnych informacjach) bardziej trwa�e. Je�li zostan� doprowadzone do skrajno�ci, komputery dadz� ludzko�ci wiedz�, kt�ra trwa zasadniczo wiecznie. Nazywa si� to nie�mierteln� wiedz�. Kopi� zapasow� danych przechowywanych na dowolnym no�niku mo�na zapobiec, aby zapobiec utracie z powodu awarii komputera, sabota�u i starzenia si� dysk�w i ta�m. Ka�dy fakt, ka�dy szczeg�, a by� mo�e tak�e wszelkie subtelne znaczenie, mog� by� przekazywane niezmienione przez stulecie. Niekt�rzy in�ynierowie twierdz�, �e komputeryzacja mo�e mie� szkodliwy wp�yw na zachowanie i gromadzenie ludzkiej wiedzy. Dane komputerowe s� �atwiejsze ni� kopie papierowe (takie jak ksi��ki, zwoje i inne pisemne dokumenty) do manipulowania na du�� skal�. Nie jest wykluczone, �e kilku genialnych ludzi o nikczemnych zamiarach mog�o dos�ownie przepisa� histori� i nikt, pokolenia p�niej, nie by�by m�drzejszy.

INCOMPLETENESS THEOREM [TEORIA NIEKOMPLETNO�CI]

W 1931 roku m�ody matematyk o nazwisku Kurt G�del odkry� co� o logice, kt�ra zmieni�a spos�b my�lenia ludzi o rzeczywisto�ci. Twierdzenie o niekompletno�ci wykaza�o, �e niemo�liwe jest udowodnienie wszystkich prawdziwych stwierdze� w systemie logicznym pierwszego rz�du. W ka�dym takim systemie my�lenia istniej� nierozstrzygalne zdania. W systemach matematycznych poczyniono pewne za�o�enia. S� to tak zwane aksjomaty lub postulaty. Do udowodnienia twierdze� opartych na aksjomatach stosowane s� regu�y logiczne. Idealnie by�oby, gdyby nie by�o sprzeczno�ci; mamy sp�jny zestaw aksjomat�w. Je�li zostanie znaleziona sprzeczno��, mamy niesp�jny zestaw aksjomat�w. Og�lnie rzecz bior�c, im silniejszy zestaw aksjomat�w - to znaczy, im wi�ksza jest liczba implikowanych stwierdze� opartych na nich - tym wi�ksza jest szansa na uzyskanie sprzeczno�ci. System logiczny z zestawem zbyt silnych aksjomat�w dos�ownie si� rozpada, poniewa� po znalezieniu sprzeczno�ci ka�de stwierdzenie, bez wzgl�du na to, jak absurdalne, staje si� mo�liwe do udowodnienia. Je�li zestaw aksjomat�w jest zbyt s�aby, to nie wytwarza wiele nic znacz�cego. Przez stulecia matematycy starali si� budowa� "wszech�wiaty my�lowe" z elegancj� i tre�ci�, ale bez sprzeczno�ci. G�del wykaza�, �e dla ka�dego sp�jnego zestawu aksjomat�w istnieje wi�cej prawdziwych stwierdze� ni� twierdze� mo�liwych do udowodnienia. Zbi�r instrukcji, kt�re mo�na udowodni�, jest w�a�ciwym podzbiorem zbioru wszystkich prawdziwych instrukcji, kt�ry z kolei jest w�a�ciwym podzbiorem zbioru wszystkich mo�liwych instrukcji (patrz ilustracja). Wynika z tego, �e w ka�dym systemie logicznym bez sprzeczno�ci nie mo�na ustali� "ca�ej prawdy". Twierdzenie o niekompletno�ci ma wp�yw na zaanga�owanych in�ynier�w ze sztuczn� inteligencj� (AI). M�wi�c og�lnie, niemo�liwe jest zbudowanie "uniwersalnej maszyny prawdy", komputera, kt�ry bez �adnych w�tpliwo�ci mo�e ustali� matematycznie, czy dane stwierdzenie jest prawdziwe, czy fa�szywe.

INDUKCYJNY CZUJNIK ZBLI�ENIOWY

Indukcyjny czujnik zbli�eniowy wykorzystuje interakcje elektromagnetyczne zachodz�ce mi�dzy metalowymi przedmiotami lub mi�dzy nimi, gdy znajduj� si� one blisko siebie. Indukcyjny czujnik zbli�eniowy wykorzystuje oscylator o cz�stotliwo�ci radiowej (RF), detektor cz�stotliwo�ci oraz cewk� z rdzeniem ze sproszkowanego �elaza pod��czon� do obwodu oscylatora, jak pokazano na schemacie. Oscylator jest zaprojektowany w taki spos�b, �e zmiana pola strumienia magnetycznego w rdzeniu cewki indukcyjnej powoduje zmian� cz�stotliwo�ci. Ta zmiana jest wykrywana przez detektor cz�stotliwo�ci, kt�ry wysy�a sygna� do urz�dzenia steruj�cego robotem. W ten spos�b, je�li system jest odpowiednio zaprojektowany, robot mo�e unikn�� wpadania na metalowe przedmioty. W niekt�rych detektorach zmiana strumienia powoduje ca�kowite zatrzymanie oscylacji. Tak zwane wykrywacze metalu, kt�rych ludzie u�ywaj� do wyszukiwania monet i bi�uterii na pla�y, s� typowymi przyk�adami urz�dze� wykorzystuj�cych indukcyjne czujniki zbli�eniowe

Przedmioty, kt�re nie przewodz� pr�du, takie jak drewno i plastik, nie mog� zosta� wykryte przez indukcyjne czujniki zbli�eniowe. Dlatego te� inne rodzaje czujnik�w zbli�eniowych s� niezb�dne, aby robot dobrze nawigowa� w z�o�onym �rodowisku, takim jak dom lub biuro.

INDUSTRIAL ROBOT [ROBOT PRZEMYS�OWY]

Robot przemys�owy, jak sama nazwa wskazuje, jest robotem stosowanym w przemy�le. Takie roboty mog� by� sta�e lub mobilne i mog� pracowa� w budownictwie, produkcji, pakowaniu i kontroli jako�ci. Mo�na je r�wnie� stosowa� w laboratoriach. W�r�d konkretnych zastosowa� robot�w przemys�owych s�: spawanie, lutowanie, wiercenie, ci�cie, kucie, malowanie natryskowe, przenoszenie szk�a, obr�bka cieplna, za�adunek i roz�adunek, formowanie tworzyw sztucznych, butelkowanie, konserwowanie, odlewanie, zbieranie owoc�w, kontrola i cechowanie. Dwaj in�ynierowie, George Devol i Joseph Engelberger, byli w du�ej mierze odpowiedzialni za zainteresowanie kierownictwa przemys�u robotami. Pocz�tkowo trudno by�o przekona� ludzi biznesu, ale Devol i Engelberger t�umaczyli rzeczy na j�zyk, kt�ry rozumieli ludzie biznesu: zysk. Robotyzacja przemys�u nie zosta�a przyj�ta przez wszystkich. W niekt�rych bran�ach ludzie zostali wysiedleni przez roboty, co pozbawia ludzi pracy. Jednak rozs�dne u�ycie robot�w w przemy�le mo�e poprawi� bezpiecze�stwo pracownik�w, poniewa� maszyny mog� wykonywa� zadania, kt�re by�yby niebezpieczne lub �miertelnie niebezpieczne, je�li zrobi� to ludzie.

INFERENCYJNY SILNIK

Silnik wnioskowania to obw�d, kt�ry przekazuje instrukcje robotowi. Robi to poprzez zastosowanie zaprogramowanych regu� do polece� wydawanych przez cz�owieka. Mechanizm wnioskowania przypomina komputer, kt�ry wykonuje operacje IF / THEN / ELSE na bazie danych fakt�w. Silnik wnioskowania jest funkcjonaln� cz�ci� systemu eksperckiego.

INFINITE REGRESS [NIESKO�CZONY REGRES]

Niesko�czony regres jest hipotetycznym scenariuszem, w kt�rym logiczny proces lub sekwencja transferu danych rozci�ga si� w czasie w niesko�czono��, nie maj�c w ten spos�b oryginalnego �r�d�a. Pozorne istnienie niesko�czonego regresu jest czasem traktowane jako wskaz�wka, �e co� jest nie tak z logicznym argumentem. Wi�kszo�� in�ynier�w i naukowc�w uwa�a, �e komputery nie mog� tworzy� oryginalnych informacji. Za�o�ono, �e istotne dane musz� pochodzi� spoza maszyny. Pomys� przechowywany na komputerze mo�e pochodzi� z innego komputera, ale je�li tak, to sk�d go wzi�� poprzedni komputer? Od cz�owieka, czy z innego komputera? Opieraj�c si� na za�o�eniu, �e komputer nie jest w stanie wygenerowa� oryginalnej my�li, wynika, �e ka�dy pomys� musi pochodzi� albo z niesko�czonej serii komputer�w, jednego przed drugim, bez pocz�tku, albo od jakiego� cz�owieka. �atwiej jest zrozumie� ten drugi scenariusz. Poza tym komputery istniej� ju� od kilku dziesi�cioleci, wi�c w prawdziwym �wiecie niesko�czony regres wiedzy opartej wy��cznie na komputerach jest niemo�liwy. Niekt�rzy naukowcy nie maj� problemu z pogl�dem, �e maszyna mo�e "wymy�li�" wiedz�. Sugeruj�, �e je�li cz�owiek mo�e wymy�li� oryginaln� my�l, w�wczas wystarczaj�co z�o�ona maszyna powinna by� w stanie zrobi� to samo. Jeszcze inni naukowcy sugeruj�, �e nie ma czego� takiego jak oryginalna my�l. Zgodnie z t� teori� nawet najbardziej b�yskotliwi i wnikliwi ludzie s� niczym wi�cej ni� wyrafinowanymi procesorami informacji, a ca�a wiedza jest wynikiem proces�w atomowych i chemicznych w ludzkim m�zgu.

INPUT/OUTPUT MODULE [MODU� WEJ�CIA / WYJ�CIA]

Modu� wej�cia / wyj�cia, symbolizowane przez I/O, to ��cze danych mi�dzy mikroprocesorem a urz�dzeniami peryferyjnymi komputera. W systemach robotycznych modu�y we / wy przesy�aj� dane ze sterownika do cz�ci mechanicznych i odwrotnie. Modu�y we / wy mog� r�wnie� ��czy� ze sob� sterowniki robot�w lub ��czy� wiele robot�w z komputerem centralnym. Ilustracja pokazuje hipotetyczny przyk�ad sytuacji, w kt�rej u�ywane s� modu�y I / O. Tr�jk�ty oznaczone "R" to roboty; okr�gi oznaczone "I / O" to modu�y I / O. W tym przyk�adzie s� dwa osobne systemy robot�w, a ich kontrolery s� po��czone przez modu� I / O, umo�liwiaj�c komunikacj� mi�dzy systemami. Jak sama nazwa wskazuje, obw�d we / wy przenosi dane w dw�ch kierunkach: do i z mikroprocesora. Robi to jednocze�nie, wi�c jest to modu� fullduplex.

INSECT ROBOT

Robot owadowy jest cz�onkiem zespo�u identycznych robot�w, kt�re dzia�aj� pod kontrol� jednego kontrolera, zwykle w celu wykonania jednego zadania lub zestawu zada�. Taki robot jest r�wnie� znany jako robot roju. Ca�a grupa takich robot�w nazywana jest spo�ecze�stwem, zespo�em wieloagentowym lub rojem. W szczeg�lno�ci termin robot owadowy jest u�ywany w odniesieniu do system�w zaprojektowanych przez in�yniera Rodneya Brooksa. Zacz�� rozwija� swoje pomys�y w Massachusetts Institute of Technology (MIT) na pocz�tku lat dziewi��dziesi�tych. Roboty owadowe maj� sze�� n�g, a niekt�re z nich faktycznie wygl�daj� jak chrz�szcze lub karaluchy. Maj� d�ugo�� od mniej ni� 1 mm do wi�cej ni� 300 mm. Najwa�niejszy jest fakt, �e pracuj� raczej wsp�lnie ni� jako jednostki. Autonomiczne roboty z niezale�nymi kontrolerami s� "inteligentne", ale niekoniecznie pracuj� w zespole. Ludzie daj� dobry przyk�ad. Profesjonalne dru�yny sportowe zosta�y zgromadzone poprzez zakup us�ug najlepszych zawodnik�w w bran�y, ale zesp� taki rzadko osi�ga status mistrzowski, chyba �e gracze wsp�pracuj�. Owady natomiast s� "g�upie w cz�owieku". Mr�wki i pszczo�y s� jak idioty, ale mrowisko lub ul to wydajny system, zarz�dzany przez zbiorowy umys� wszystkich jego cz�onk�w. Rodney Brooks zauwa�y� t� zasadnicz� r�nic� mi�dzy inteligencj� autonomiczn� a zbiorow�, a tak�e, �e wi�kszo�� jego koleg�w pr�bowa�a budowa� autonomiczne roboty, by� mo�e z powodu naturalnej sk�onno�ci ludzi do wyobra�ania sobie robot�w jako humanoidalnych. Dla Brooksa by�o oczywiste, �e zaniedbano g��wn� drog� technologii. W ten spos�b zacz�� projektowa� zespo�y robot�w, sk�adaj�ce si� z wielu jednostek z jednym kontrolerem. Brooks jest futuryst�, kt�ry przewiduje mikroskopijne roboty owadowe, kt�re mog� mieszka� w twoim domu, wychodz�c w nocy, aby wyczy�ci� pod�ogi i blaty. za pomoc� centralnego mikroprocesora mogliby znale�� bakterie lub wirusy i po�kn�� je.

INTEGRAL [CA�KA]

Termin ca�ka odnosi si� do obszaru pod krzyw� funkcji matematycznej. Na przyk�ad przemieszczenie jest ca�k� pr�dko�ci lub pr�dko�ci, kt�ra z kolei jest ca�k� przyspieszenia. Rysunek 1 pokazuje og�lny wykres pr�dko�ci w funkcji czasu. Krzywa tej funkcji jest lini� prost�. Mo�e to oznacza� sta�y wzrost pr�dko�ci przyspieszaj�cego robota mobilnego. Podczas gdy pr�dko�� stale wzrasta, przemieszczenie wskazane przez obszar pod krzyw� ro�nie w szybszym tempie.

W elektronice cyfrowej obw�d, kt�ry stale przyjmuje ca�k� fali wej�ciowej, nazywa si� integratorem. Przyk�ad dzia�ania integratora pokazano na wykresie na rysunku 2. Sygna� wej�ciowy jest fal� sinusoidaln�. Wyj�cie jest matematycznie fal� cosinus ujemn�, ale pojawia si� jako fala sinusoidalna, kt�ra zosta�a przesuni�ta o 90 � lub jedn� czwart� cyklu.

INTEGRATED CIRCUIT [UK�AD SCALONY]

Uk�ad scalony (IC) to urz�dzenie elektroniczne zawieraj�ce wiele diod, tranzystor�w, rezystor�w i / lub kondensator�w wykonanych na p�ytce lub chipie z materia�u p�przewodnikowego. Uk�ad jest zamkni�ty w ma�ej paczce ze stykami do po��czenia z komponentami zewn�trznymi. Uk�ady scalone s� szeroko stosowane w robotach i ich kontrolerach.

Aktywa i ograniczenia

Urz�dzenia i uk�ady z uk�adami scalonymi s� znacznie bardziej kompaktowe ni� r�wnowa�ne obwody wykonane z element�w dyskretnych. Bardziej z�o�one obwody mo�na budowa� i utrzymywa� na rozs�dnym poziomie, stosuj�c uk�ady scalone w por�wnaniu z elementami dyskretnymi. Na przyk�ad istniej� notebooki o bardziej zaawansowanych mo�liwo�ciach ni� wczesne komputery, kt�re zajmowa�y ca�e pokoje. W uk�adzie scalonym po��czenia mi�dzy komponentami s� fizycznie niewielkie, co umo�liwia wysokie pr�dko�ci prze��czania. Pr�dy elektryczne przemieszczaj� si� szybko, ale nie natychmiastowo. Im szybciej no�niki �adunku przemieszczaj� si� z jednego komponentu na drugi, tym wi�cej operacji mo�na wykona� w jednostce czasu i tym mniej czasu potrzeba na z�o�one operacje. Uk�ady scalone zu�ywaj� mniej energii ni� r�wnowa�ne uk�ady dyskretne. Jest to wa�ne, je�li u�ywane s� baterie. Poniewa� uk�ady scalone pobieraj� tak ma�o pr�du, wytwarzaj� mniej ciep�a ni� ich dyskretne odpowiedniki. Powoduje to lepsz� wydajno�� i minimalizuje problemy, kt�re n�kaj� sprz�t, kt�ry si� nagrzewa podczas u�ytkowania, takie jak przesuni�cie cz�stotliwo�ci i generowanie wewn�trznego ha�asu. Systemy wykorzystuj�ce uk�ady scalone zawodz� rzadziej, na godzin� u�ytkowania komponentu, ni� systemy wykorzystuj�ce komponenty dyskretne. Wynika to g��wnie z tego, �e wszystkie po��czenia s� uszczelnione w obudowie uk�adu scalonego, zapobiegaj�c korozji lub przedostawaniu si� py�u. Zmniejszony wska�nik awarii przek�ada si� na mniej przestoj�w. Technologia uk�ad�w scalonych obni�a koszty serwisu, poniewa� procedury naprawcze s� proste w przypadku awarii. Wiele system�w u�ywa gniazd do uk�ad�w scalonych, a wymiana polega jedynie na znalezieniu wadliwego uk�adu scalonego, od��czeniu go i pod��czeniu nowego. Specjalny sprz�t do rozlutowywania s�u�y do serwisowania p�ytek drukowanych, kt�rych uk�ady scalone s� przylutowane bezpo�rednio do folii. Nowoczesne urz�dzenia IC wykorzystuj� budow� modu�ow�. Poszczeg�lne uk�ady scalone wykonuj� okre�lone funkcje w obr�bie p�ytki drukowanej; p�ytka drukowana lub karta z kolei pasuje do gniazda i ma okre�lony cel. Komputery, zaprogramowane z dostosowanym oprogramowaniem, s� u�ywane przez technik�w do zlokalizowania wadliwej karty w systemie. Kart� mo�na wyci�gn�� i wymieni�, dzi�ki czemu system wr�ci do u�ytkownika w najkr�tszym mo�liwym czasie.

Liniowe uk�ady scalone

Liniowy uk�ad scalony s�u�y do przetwarzania sygna��w analogowych, takich jak g�osy, muzyka i wi�kszo�� transmisji radiowych. Termin "liniowy" wynika z faktu, �e chwilowa moc wyj�ciowa jest liniow� funkcj� chwilowej mocy wej�ciowej. Wzmacniacz operacyjny (zwany tak�e wzmacniaczem operacyjnym) sk�ada si� z kilku tranzystor�w, rezystor�w, diod i kondensator�w po��czonych ze sob� w celu uzyskania du�ego wzmocnienia w szerokim zakresie cz�stotliwo�ci. Wzmacniacz operacyjny ma dwa wej�cia i jedno wyj�cie. wej�cie nieodwracaj�ce, wyj�cie jest z nim w fazie; gdy sygna� jest podawany na wej�cie odwracaj�ce, wyj�cie jest z nim o 180 � poza faz�. Wzmacniacz operacyjny ma dwa po��czenia zasilania, jedno dla emiter�w tranzystor�w (Vee) i jedno dla kolektor�w (Vcc). Symbolem wzmacniacza operacyjnego jest tr�jk�t. Po��czenia wej�ciowe, wyj�ciowe i zasilaj�ce s� rysowane jako linie wychodz�ce z tr�jk�ta. Charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego s� okre�lone przez rezystory zewn�trzne. Zwykle rezystor jest pod��czony mi�dzy wyj�ciem a wej�ciem odwracaj�cym. Jest to konfiguracja w p�tli zamkni�tej. Sprz�enie zwrotne jest ujemne, co powoduje, �e wzmocnienie jest mniejsze ni� by�oby, gdyby nie by�o sprz�enia zwrotnego (konfiguracja w otwartej p�tli). Wzmacniacz z zamkni�t� p�tl� wykorzystuj�cy wzmacniacz operacyjny pokazano poni�ej

Gdy kombinacja rezystor-kondensator (RC) jest u�ywana w p�tli sprz�enia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego, wsp�czynnik wzmocnienia zmienia si� wraz z cz�stotliwo�ci�. Mo�liwe jest uzyskanie odpowiedzi dolnoprzepustowej, odpowiedzi g�rnoprzepustowej, piku rezonansowego lub wyci�cia rezonansowego za pomoc� wzmacniacza operacyjnego i r�nych uk�ad�w sprz�enia zwrotnego RC. Regulator napi�cia IC dzia�a w celu kontrolowania napi�cia wyj�ciowego zasilacza. Jest to wa�ne w przypadku precyzyjnego sprz�tu elektronicznego. Te uk�ady scalone s� dost�pne w r�nych r�nych warto�ciach napi�cia i pr�du. Typowe uk�ady scalone regulatora napi�cia maj� trzy zaciski. Wygl�daj� jak tranzystory mocy. Uk�ad czasowy IC jest form� oscylatora. Daje op�nione wyj�cie, przy czym op�nienie jest zmienne w zale�no�ci od potrzeb konkretnego urz�dzenia. Op�nienie jest generowane przez zliczenie liczby impuls�w oscylatora. D�ugo�� op�nienia jest regulowana za pomoc� zewn�trznych rezystor�w i kondensator�w. Multiplekser IC umo�liwia po��czenie kilku r�nych sygna��w w jednym kanale za pomoc� multipleksowania z podzia�em czasu, w spos�b podobny do tego stosowanego w modulacji impulsowej.

Analogowy multiplekser mo�e by� r�wnie� u�ywany w odwrotnej kolejno�ci; wtedy dzia�a jako demultiplekser. Podobnie jak wzmacniacz operacyjny, komparator ma dwa wej�cia. Urz�dzenie por�wnuje napi�cia na dw�ch wej�ciach (zwanych A i B). Je�li sygna� wej�ciowy w punkcie A jest znacznie wi�kszy ni� sygna� wej�ciowy w punkcie B, sygna� wyj�ciowy wynosi oko�o +5 V. Jest to logiczne 1 lub wysokie. Je�li wej�cie w punkcie A nie jest wi�ksze ni� wej�cie w punkcie B, napi�cie wyj�ciowe wynosi oko�o +2 V. Jest to oznaczone jako logiczne 0 lub niskie. Komparatory s� stosowane do uruchamiania lub wyzwalania innych urz�dze�, takich jak przeka�niki i elektroniczne obwody prze��czaj�ce. Maj� r�ne zastosowania w systemach robotycznych.

Cyfrowe uk�ady scalone

Cyfrowe uk�ady scalone sk�adaj� si� z bramek, kt�re wykonuj� operacje logiczne przy du�ych pr�dko�ciach. Istnieje kilka r�nych technologii, z kt�rych ka�da ma unikalne cechy. Technologia cyfrowo-logiczna mo�e wykorzystywa� dwubiegunowe i / lub tlenkowo-metalowe urz�dzenia p�przewodnikowe. W logice tranzystor-tranzystor (TTL) uk�ady tranzystor�w bipolarnych, niekt�re z wieloma emiterami, dzia�aj� na impulsach pr�du sta�ego. Bramka TTL jest zilustrowana tu

Tranzystory s� odci�te lub nasycone; nie ma "pomi�dzy".

Z tego powodu obw�d TTL jest stosunkowo odporny na zak��cenia zewn�trzne. Inna posta� logiczna tranzystora bipolarnego jest znana jako logika sprz�ona z emiterem (ECL). W ECL tranzystory nie dzia�aj� przy nasyceniu, podobnie jak w TTL. Zwi�ksza to szybko�� dzia�ania ECL w por�wnaniu z TTL. Jednak impulsy szumowe maj� wi�kszy wp�yw na ECL, poniewa� nienasycone tranzystory wzmacniaj�, a tak�e sygna�y prze��czaj�ce. Schemat z ryc. 3 pokazuje prost� bramk� ECL.

Logika N-kana�owa metal-tlenek-p�przewodnik (NMOS) oferuje prostot� projektu wraz z du�� pr�dko�ci� robocz�. Logika P-kana�owego tlenku metalu (PMOS) jest podobna do NMOS, ale pr�dko�� jest mniejsza. Cyfrowy uk�ad scalony NMOS lub PMOS jest jak obw�d, kt�ry wykorzystuje tylko tranzystory polowe z tranzystorami polowymi (FET) lub tylko FET z kana�em P. Logika komplementarnego tlenku metalu-p�przewodnika (CMOS) wykorzystuje zar�wno krzem typu N, jak i P na jednym uk�adzie. Jest to analogiczne do korzystania z FET Nchannel i kana�u P w obwodzie. G��wnymi zaletami CMOS s� wyj�tkowo niski pob�r pr�du, du�a pr�dko�� robocza i odporno�� na ha�as.

INTEREST OPERATOR [OPERATORA ZAINTERESOWANIA]

W wizji maszynowej operator zainteresowania to algorytm, kt�ry wybiera "interesuj�ce" piksele (elementy obrazu) na obrazie. "Interesuj�ce" w tym kontek�cie odnosi si� do pikseli r�ni�cych si� od wi�kszo�ci znajduj�cych si� w ich pobli�u. Przyk�ady obejmuj� ciemne lub jasne punkty, r�ne kolory, ostre kraw�dzie, linie i krzywe. Zainteresowani operatorzy mog� s�u�y� do r�nych cel�w w zrobotyzowanym systemie wizyjnym. Jedn� z funkcji jest wyeliminowanie korespondencji, niepo��danego stanu, kt�ry mo�e wyst�pi� w lornetkowym obrazie maszynowym, gdy wzory myl� poczucie g��bi maszyny. Operatory zainteresowania zapewniaj� punkty odniesienia niezale�nie od og�lnych wzorc�w. Inn� funkcj� operatora zainteresowania jest ustalanie granic, jak w przypadku wykrywania kraw�dzi. Takie algorytmy te� s� przydatne w systemach wizyjnych, kt�re obejmuj� lokalne skupianie si� na cechach.

INTERFEJS

Interfejs to urz�dzenie, kt�re przenosi dane mi�dzy komputerem a jego urz�dzeniami peryferyjnymi lub mi�dzy komputerem a cz�owiekiem. Interfejs sk�ada si� zar�wno ze sprz�tu, jak i oprogramowania. Termin ten jest r�wnie� u�ywany jako czasownik; kiedy ��czysz ze sob� dwa urz�dzenia i czynisz je kompatybilnymi, ��czysz je. Za��my, �e chcesz u�ywa� komputera do sterowania robotem. Musisz upewni� si�, �e b�d� one wsp�pracowa�. Oznacza to, �e musisz po��czy� komputer z robotem. Wymaga to odpowiedniego no�nika do przesy�ania danych (po��czenie kablowe lub bezprzewodowe), u�ycia odpowiedniego typu portu danych (r�wnoleg�ego lub szeregowego) oraz w�a�ciwego programu do sterowania robotem. W systemie robotycznym wszystkie ruchome cz�ci s� w rzeczywisto�ci urz�dzeniami peryferyjnymi kontrolera, w taki sam spos�b, jak drukarki, skanery i nap�dy zewn�trzne s� urz�dzeniami peryferyjnymi w osobistym systemie komputerowym.

INTERPOLACJA

Kiedy wyst�puje luka w danych, ale dane s� dost�pne po obu stronach luki, oszacowanie warto�ci w luce mo�e czasem by� dokonane za pomoc� procesu matematycznego zwanego interpolacj�. Ryc. 1 pokazuje g�adk� krzyw� z przerw� w wykre�lonych lub znanych warto�ciach.

Najprostszym sposobem interpolacji warto�ci w nieznanym obszarze jest po��czenie "lu�nych ko�c�w" krzywej lini� prost� (pokazan� w tym przyk�adzie lini� przerywan�). Nazywa si� to interpolacj� liniow�. Bardziej wyrafinowane schematy pr�buj� uzyska� funkcj�, kt�ra definiuje krzyw� w pobli�u szczeliny, a nast�pnie wype�ni� nieznane warto�ci na podstawie tej funkcji. Proste metody interpolacji niekoniecznie dzia�aj� w przypadku z�o�onych przebieg�w, zw�aszcza gdy przerwa jest du�a

O ile nie mo�na ustali� wzoru dla krzywej, umo�liwiaj�c w ten spos�b uzyskanie funkcji matematycznej, kt�ra reprezentuje krzyw�, nie mo�na ustali� dok�adnych punkt�w w szczelinie. Nawet je�li wydaje si�, �e funkcja zosta�a znaleziona aby zdefiniowa� krzyw� z�o�on� lub nieregularn�, interpolacja mo�e nie dzia�a�, poniewa� pochodna funkcja opiera si� na niewystarczaj�cym pr�bkowaniu danych

S�ownik Robotyki : "J"

JAW [SZCZ�KA]

Szcz�ka to wyspecjalizowany chwytak robota, sk�adaj�cy si� z pojedynczych cz�ci, kt�re mo�e zacisn�� si�, aby przytrzyma� obiekt, i otworzy�, aby go uwolni�. Nazwa urz�dzenia pochodzi od jego funkcjonalnego podobie�stwa do ludzkiej szcz�ki lub szcz�ki r�nych zwierz�t i owad�w. Typowa robotyczna szcz�ka ma dwie cz�ci, kt�re s� po��czone zawiasowo na wsp�lnym ko�cu. Jedna lub obie cz�ci mog� si� porusza� wzgl�dem ramienia robota. Niekt�re szcz�ki maj� trzy lub cztery ruchome cz�ci, kt�re ��cz� si�, aby chwyci� przedmiot i rozszerzy� go i uwolni� to.

JOIN

Termin join jest u�ywany w odniesieniu do funkcji programowania sterownika, kt�ra pozwala robotowi wznowi� zadanie w miejscu, w kt�rym zosta�o przerwane, w przypadku zak��cenia, takiego jak awaria zasilania lub wypadek. Ta funkcja jest podobna, cho� og�lnie bardziej wyrafinowana, ni� zdolno�� drukarki komputerowej do rozpocz�cia drukowania na stronie, na kt�rej zosta�a przerwana, je�li taca papieru opr�ni si� w trakcie zadania i musi zosta� ponownie nape�niona. Skuteczny program ��czenia wymaga nieulotnej pami�ci, takiej jak pami�� o dost�pie swobodnym (RAM) z podtrzymaniem bateryjnym, do przechowywania informacji dotycz�cych dzia�a� w zadaniu, kt�re zosta�y ju� wykonane, i tych, kt�re jeszcze nie zosta�y wykonane. Chwila obecna lub chwila w czasie musi by� wyra�nie znana sterownikowi robota i aktualizowana w cz�stych odst�pach czasu (na przyk�ad u�amek sekundy). Informacje te s� stale przechowywane i od�wie�ane w nieulotnej pami�ci RAM. W przypadku przerwy w dostawie pr�du, wypadku lub innego zdarzenia losowego robot jest zaprogramowany do przej�cia przez okre�lon� sekwencj� w celu ustalenia, gdzie i jak zacz�� od nowa, na podstawie danych przechowywanych w pami�ci RAM. Wraz z sekwencj� wcze�niej wykonanych ruch�w i ruchami, kt�re nale�y wykona� w ramach danego zadania, mog� by� wymagane dodatkowe informacje, takie jak to, czy fizyczna lokalizacja lub orientacja robota uleg�a zmianie w �rodowisku pracy

JOINT-FORCE SENSING [WYKRYWANIE SI�Y PO��CZENIA]

Wykrywanie si�y po��czenia zapobiega wywieraniu przez z��cze robota zbyt du�ej si�y. U�ywany jest system informacji zwrotnej. Czujnik dzia�a, wykrywaj�c op�r napotkany przez rami� robota. Wraz ze wzrostem przy�o�onej si�y ro�nie r�wnie� op�r. Czujnik jest zaprogramowany tak, aby zmniejsza� lub zatrzymywa� po��czenie, je�li zostanie przekroczona ustawiona warto�� rezystancji.

JOINT-INTERPOLATED MOTION [RUCH Z INTERPOLACJ� PO��CZENIA]

W ramieniu robota maj�cym wi�cej ni� jedno z��cze, najbardziej wydajny tryb operacjia nazywana jest ruchem z interpolacj� po��czenia. W tym schemacie po��czenia poruszaj� si� w taki spos�b, �e efektor ko�cowy osi�ga wymagany punkt dok�adnie w momencie, gdy ka�de ze staw�w wykona�o przypisany ruch. Aby wielopunktowe rami� robota ustawi�o efektor ko�cowy w wyznaczonym miejscu, ka�de z��cze musi obr�ci� si� o okre�lony k�t. (W przypadku niekt�rych po��cze� k�t ten mo�e wynosi� zero, co oznacza brak obrotu.) Do wyznaczonego po�o�enia mo�na dotrze� za pomoc� dowolnej sekwencji zdarze�, tak �e ka�de z��cze obraca si� o przypisany k�t; ten sam punkt ko�cowy spowoduje, czy po��czenia poruszaj� si� w tym samym czasie. Na przyk�ad ka�de z��cze mo�e obraca� si� o przypisany k�t, podczas gdy wszystkie pozosta�e pozostaj� nieruchome, ale jest to proces czasoch�onny i nieefektywny. Najszybsze i najbardziej wydajne wyniki uzyskuje si�, gdy wszystkie po��czenia zaczynaj� si� obraca� w okre�lonym momencie natychmiast w czasie t ₀ i wszystkie przestaj� si� obraca� w pewnym momencie t₁, czyli (t₁ - t₀) p�niej ni� t₀. Za��my, �e rami� robota wykorzystuj�ce geometri� przegubow� ma trzy z��cza, kt�re obracaj� si� o k�ty X = 39 stopni, Y = 75 stopni i Z = 51 stopni, jak pokazano na ilustracji. Za��my, �e efektor ko�cowy jest zaprogramowany tak, aby osi�ga� punkt ko�cowy dok�adnie 3 sekundy po tym, jak po��czenia zaczn� si� obraca�. Je�li z��cza obracaj� si� z pokazanymi pr�dko�ciami k�towymi (odpowiednio 13, 15 i 17 stopni na sekund�), efektor ko�cowy dociera do wyznaczonego punktu zatrzymania dok�adnie wtedy, gdy ka�de z��cze obraca si� pod wymaganym k�tem. To jest przyk�ad ruchu z interpolacj� po��czon�.

JOINT PARAMETERS [WSP�LNE PARAMETRY]

Wsp�lnymi parametrami ramienia robota lub efektora ko�cowego s� warto�ci skalarne, zwykle mierzone w liniowych jednostkach przemieszczenia i jednostkach k�towych, z kt�rych wszystkie razem okre�laj� zestaw wszystkich mo�liwych pozycji, jakie mo�e osi�gn�� urz�dzenie. Za��my na przyk�ad, �e rami� robota ma trzy z��cza, z kt�rych ka�de mo�e obraca� si� o 180 �, wraz z obrotow� podstaw�, kt�ra mo�e obraca� si� o 360 �. To rami� robota ma cztery parametry po��czenia, przy za�o�eniu, �e podstaw� obrotow� uwa�a si� za z��cze.

JOYSTICK [DR��EK STEROWY]

Joystick to urz�dzenie steruj�ce zdolne do poruszania si� w dw�ch lub trzech wymiarach. Urz�dzenie sk�ada si� z ruchomej d�wigni lub uchwytu oraz �o�yska kulkowego w skrzynce kontrolnej. Kij jest poruszany r�cznie. Joystick ma swoj� nazw� od podobie�stwa do joysticka w samolocie. Niekt�re joysticki mo�na obraca� zgodnie z ruchem wskaz�wek zegara i przeciwnie do ruchu wskaz�wek zegara, opr�cz zwyk�ych dw�ch wsp�rz�dnych, umo�liwiaj�c sterowanie w trzech wymiarach, oznaczonych x, y i z. Ilustracja pokazuje przyk�ad takiego urz�dzenia. Prze��cznik przyciskowy mo�e by� umieszczony na g�rnym ko�cu ruchomej d�wigni, umo�liwiaj�c ograniczon� kontrol� w czwartym wymiarze (w).

Joysticki s� u�ywane w grach komputerowych do wprowadzania wsp�rz�dnych w komputerze i do zdalnego sterowania robotami. Wiele z nich jest bardziej wyrafinowanych ni� pokazane tutaj podstawowe urz�dzenie; niekt�re wymagaj� chwytania jedn� lub obiema r�kami.

JUNGA TEORIA �WIATA

Ciekaw� motywacj� do bada� nad sztuczn� inteligencj� (AI) jest teoria �wiata Junga. Zgodnie z t� hipotez� istoty ludzkie pope�niaj� te same b��dy w ka�dym pokoleniu. Wydaje si�, �e ludzie nie mog� uczy� si� na podstawie historii. Ludzko�� jako jednostka kolektywna wydaje si� nie by� w stanie przewidzie� ani nie przejmowa� si� potencjalnymi konsekwencjami rzeczy, kt�re robi�. To tak, jakby rasa ludzka by�a �lepa na czas. "Historia si� powtarza". Teori� t� wykazano wiele razy. Ludzie wci�� tocz� wojny z tych samych powod�w: wojny rzadko rozwi�zuj� problemy, cho� w niekt�rych przypadkach wydaje si�, �e nie ma innego wyj�cia ni� p�j�� na wojn�. Dzia�alno�� cz�owieka staje si� coraz bardziej destrukcyjna dla ekosystemu Ziemi. Najbardziej pesymistyczne interpretacje teorii �wiata Junga sugeruj�, �e ludzko�� jest skazana na samozatarcie. Co ludzko�� mo�e zrobi�, aby powstrzyma� samob�jcze b��dne ko�o? Wed�ug badacza Charlesa Lechta jedna odpowied� mo�e polega� na rozwoju sztucznej inteligencji do tego stopnia, �e maszyny zyskuj� wi�ksz� inteligencj� ni� ludzie. By� mo�e genialny komputer lub system maszyn mo�e pom�c ludzko�ci w kontrolowaniu jej przeznaczenia, tak aby ludzie nie musieli prze�ywa� tych samych starych kl�sk. Wielu badaczy w�tpi, �e maszyny stan� si� lub mog� sta� si� m�drzejsze od ludzi, ale argumentowano, �e AI mo�na i nale�y wykorzystywa� do pom�c ludzko�ci znale�� rozwi�zania trudnych problem�w spo�ecznych.

S�ownik Robotyki : "K"

KINEMATYCZNY B��D

B��d kinematyczny odnosi si� do niedok�adno�ci ruchu robota, kt�ra zachodzi niezale�nie od si�y i masy. Ostateczny efekt b��du kinematycznego mo�na zmierzy� w warto�ciach bezwzgl�dnych, takich jak liniowe jednostki przemieszczenia lub stopnie �uku. Ostateczny efekt mo�na r�wnie� zmierzy� jako procent ca�kowitego ruchu. Jako przyk�ad za��my, �e robot mobilny jest zaprogramowany do dzia�ania z pr�dko�ci� 1.500 m / s przy azymutalnym �o�ysku 90,00 � (na wsch�d) na p�askiej powierzchni. Je�li robot napotka nachylenie w g�r�, mo�na oczekiwa�, �e pr�dko�� do przodu nieznacznie spadnie. Natomiast w przypadku napotkania zbocza robota mo�na oczekiwa�, �e pr�dko�� jazdy wzro�nie. Je�li powierzchnia przechyla si� w lewo lub w prawo, mo�na oczekiwa�, �e kierunek ruchu odpowiednio si� zmieni. W idealnym scenariuszu nieregularno�� terenu nie wp�ynie na pr�dko�� ani kierunek maszyny; b��d kinematyczny wynosi�by zatem zero. B��dy kinematyczne, je�li wyst�puj� trwale w danym sensie i przez pewien czas, mog� powodowa� akumulacj� przesuni�cia lub po�o�enia robota po zako�czeniu zadania.

K-LINE PROGRAMOWANIE

Programowanie K-line to metoda, dzi�ki kt�rej inteligentny robot mo�e si� uczy� jak wykonywa� prac�, aby w przysz�o�ci �atwiej by�o wykonywa� t� sam� lub podobn� prac�. Za��my, �e masz osobistego robota, kt�rego u�ywasz do prac domowych w domu. Podgrzewacz wody psuje si� i instruujesz robota, aby go naprawi�. Robot musi u�y� pewnych narz�dzi do wykonania naprawy. Przy pierwszej naprawie podgrzewacza robot musi znale�� narz�dzia metod� pr�b i b��d�w. Koduje ka�de narz�dzie w swojej pami�ci, by� mo�e wed�ug kszta�tu. Koduje r�wnie� sekwencj�, w kt�rej narz�dzia s� u�ywane do naprawy podgrzewacza wody. Lista u�ywanych wcze�niej narz�dzi i kolejno�� ich u�ywania nazywa si� lini� K. Nast�pnym razem, gdy podgrzewacz wody wymaga naprawy, robot mo�e odwo�a� si� do linii K, aby usprawni� proces wykonywania zadania. Oczywi�cie istnieje wiele r�nych rzeczy, kt�re mog� p�j�� nie tak z podgrzewaczem wody. Za drugim razem, gdy podgrzewacz wody zepsuje si�, linia K dla pierwszej naprawy mo�e nie dzia�a�. W takim przypadku robot musi udoskonali� swoj� wiedz�, opracowuj�c drug� lini� K dla nowego problemu. Z czasem robot nauczy si� kilku r�nych schemat�w mocowania podgrzewacza wody, z kt�rych ka�dy b�dzie dostosowany do konkretnego problemu. Ilustracja jest schematem blokowym pokazuj�cym, jak mo�na opracowa� repertuar linii K, aby robot uczy� si� przez do�wiadczenie.

KLUDGE

Surowe, bezu�yteczne lub ra��co nieefektywne urz�dzenie lub proces nazywa si� kludge (wymawiane jako "kloodge"). Termin ten jest r�wnie� u�ywany w odniesieniu do tymczasowej poprawki lub poprawki. Mo�esz powiedzie�: "To urz�dzenie jest robotem kludge" lub "To kludge, kt�re sprawi, �e program b�dzie dzia�a� p�ynniej". Kludges s� cz�sto przydatne, poniewa� mog� przetestowa� pomys� bez wi�kszych problem�w i koszt�w. Czasami jednak okre�lenie urz�dzenia lub schematu jako "kludge" jest przeprosinami (w przypadku w�asnej pracy) lub dobroduszn� zniewag� (w przypadku pracy innej osoby). Wi�kszo�� do�wiadczonych in�ynier�w od czasu do czasu buduje lub pisze urz�dzenia lub programy kludge. Ka�dego roku Uniwersytet Purdue organizuje konkurs "Rube Goldberg" dla student�w, aby zbudowa� lub zaprojektowa� absurdalnie nieefektywne maszyny i oprogramowanie komputerowe. Konkurs jest sponsorowany przez Theta Tau, wsp�lnot� in�ynieryjn�. W ko�cu prawie ka�dy in�ynier staje si� ekspertem w dziedzinie kludge. Ale pr�ba sprzeda�y kludge jako produktu gotowego jest b��dem przemys�owym - chyba �e oczywi�cie chodzi o �art.

KNOWLEDGE [WIEDZA, UMIEJ�TNO�CI]

Termin wiedza odnosi si� do danych przechowywanych w systemie komputerowym, sterowniku robota lub ludzkim umy�le. Termin ten odnosi si� r�wnie� do tego, jak dobrze m�zg, elektroniczny lub biologiczny, wykorzystuje dane, kt�re posiada. Ludzie, indywidualnie i zbiorowo, maj� wiedz�, kt�ra zmienia si� z pokolenia na pokolenie. Niekt�rzy badacze sugeruj�, �e komputery wraz z elektronicznymi, optycznymi i magnetycznymi no�nikami danych wyeliminuj� utrat� lub degradacj� wiedzy ludzkiej w przysz�ych pokoleniach. To da ludzko�ci stale powi�kszaj�cy si� magazyn nie�miertelnej wiedzy. W systemach eksperckich in�ynierowie komputerowi definiuj� nabywanie wiedzy jako proces, w kt�rym maszyny uzyskuj� dane. Og�lnie rzecz bior�c, zgadza si�, �e ca�a wiedza komputerowa musi pochodzi� od ludzi, chocia� kilku naukowc�w uwa�a, �e maszyny mog� generowa� oryginaln�, prawdziw� wiedz�. Chocia� istniej� kontrowersje dotycz�ce zdolno�ci maszyn do tworzenia oryginalnej wiedzy, ostatecznie udowodniono, �e komputery wysokiego poziomu mog� uczy� si� na swoich b��dach. To nie jest oryginalna my�l, ale wywodzi si� z istniej�cej wiedzy poprzez programowanie. Zdolno�� maszyny do lepszego wykorzystania danych nazywa si� wiedz� heurystyczn�. Komputery mog� przechowywa� i przetwarza� informacje w spos�b, kt�ry ludzie uwa�aj� za trudny lub niemo�liwy. Dobrym przyk�adem jest dodanie szeregu 5 milion�w liczb. Istniej� jednak problemy, kt�re ludzie mog� rozwi�za�, kt�rych maszyna nie mo�e i by� mo�e nigdy nie b�dzie w stanie zrozumie�. Jednym z przyk�ad�w jest regulacja ilo�ci lek�w potrzebnych do znieczulenia pacjenta w szpitalu podczas operacji, bez wyrz�dzania mu szkody.

S�ownik Robotyki : "L"

LADAR

Ladar to akronim oznaczaj�cy detekcj� laserow� i okre�lanie odleg�o�ci. Jest r�wnie� znany jako radar laserowy lub lidar (skr�t od wykrywania �wiat�a i okre�lania odleg�o�ci). W robotyce system ladarowy wykorzystuje strumie� �wiat�a widzialnego lub energii w podczerwieni (IR) zamiast fal radiowych (jak w radarach) lub fal akustycznych (jak w sonarach) do wykonywania wykrywania zasi�gu i kre�lenia otoczenia. Urz�dzenie dzia�a, mierz�c czas, w kt�rym wi�zka lasera dociera do punktu docelowego, odbija si� od niego, a nast�pnie propaguje z powrotem do punktu transmisji. Podstawowym atutem ladaru w por�wnaniu z innymi metodami ustalania odleg�o�ci jest fakt, �e wi�zka laserowa jest wyj�tkowo w�ska. Zapewnia to znacznie lepsz� rozdzielczo�� kierunkow� w por�wnaniu ze schematami radar�w i sonar�w, kt�rych wi�zki nie mog� by� skupionymi z tak� precyzj�. Ladar ma ograniczenia. Nie mo�e dobrze dzia�a� przez mg�� lub opady, podobnie jak radar. Niekt�re typy obiekt�w, takie jak zwierciad�a zorientowane uko�nie, nie zwracaj� energii ladaru i nie wytwarzaj� echa. Wysokopoziomowy system ladarowy skanuje zar�wno poziomo, jak i pionowo, tworz�c w ten spos�b tr�jwymiarow� (3-D) komputerow� map� �rodowiska. Ten typ systemu jest niezwykle drogi. Mniej wyrafinowane urz�dzenia ladarowe pracuj� w jednej p�aszczy�nie, zwykle poziomej, w celu utworzenia dwuwymiarowej (2-D) komputerowej mapy �rodowiska na okre�lonym poziomie powy�ej pod�ogi lub p�askiego pod�o�a.

LADLE GRIPPER [CHWYTAK DO KADZI]

Chwytak do kadzi to zrobotyzowany efektor ko�cowy, kt�ry mo�e by� u�ywany do przemieszczania cieczy. Mo�e by� r�wnie� u�ywany do przenoszenia proszk�w i �wiru. Nazwa urz�dzenia pochodzi od czerpakowego kszta�tu fizycznego i sposobu, w jaki dzia�a. Efektor ko�cowy mo�e mie� kszta�t p�kuli, pude�ka lub dowolnego innego pojemnika, kt�ry mo�e pomie�ci� ciecze. Chwytaki do kadzi s� u�ywane w przemy�le do przenoszenia stopionych metali z kadzi do form. Mog� by� r�wnie� u�ywane do obs�ugi niekt�rych rodzaj�w materia��w niebezpiecznych. Chwytaki kadzi wymagaj� do dzia�ania znacznej si�y grawitacji lub przyspieszenia. Z tego powodu na og� nie nadaj� si� do u�ytku w przestrzeni kosmicznej. Ponadto przenoszony materia� musi mie� znacznie wi�ksz� g�sto�� ni� medium, w kt�rym odbywa si� ruch. Na przyk�ad chwytak do kadzi mo�e by� u�ywany do przenoszenia etanolu z jednego pojemnika do drugiego w powietrzu na poziomie morza, ale nie pod wod�.

LANDMARK [PUNKT ORIENTACYJNY]

W robotyce punkt orientacyjny jest specyficzn� cech� �rodowiska pracy robota, zauwa�aln� ze wzgl�du na jego przydatno�� w nawigacji i ustalaniu odleg�o�ci. Punkty orientacyjne s� zazwyczaj ustalane wzgl�dem czasu. Przyk�ady obejmuj� biurko, drzwi lub zestaw obiekt�w, takich jak budynki lub znaki. Punkty orientacyjne mog� by� naturalne lub sztuczne. Czasami s� one celowo ustawione w celu pomocy robotom w nawigacji w regionie. Wyimaginowana linia mi�dzy dwoma punktami orientacyjnymi zwana granic� pary punkt�w orientacyjnych. O ile nie wyst�puj� przeszkody lub zagro�enia, granice par punkt�w orientacyjnych s� zwykle proste. W z�o�onym �rodowisku pracy granice par punkt�w orientacyjnych tworz� kraw�dzie tr�jk�t�w zwanych regionami orientacji. Przyk�ad pokazano na ilustracji.

LASEROWYCH DANYH TRANSMISJA

Wi�zki laserowe mo�na modulowa� w celu przekazywania informacji, w taki sam spos�b jak fale radiowe. Laserowa transmisja danych umo�liwia przes�anie kilku sygna��w szerokopasmowych lub wielu sygna��w w�skopasmowych za pomoc� pojedynczej wi�zki �wiat�a. Ta metoda transmisji danych jest stosowana w niekt�rych mobilnych systemach robotycznych. Nadajnik komunikacji laserowej ma procesor lub wzmacniacz sygna�u, modulator i laser (g�rna cz�� ilustracji). Odbiornik wykorzystuje fotokom�rk�, wzmacniacz i procesor sygna�u (dolna cz�� ilustracji). Mo�na przesy�a� dowolne dane, w tym sygna�y g�osowe, telewizyjne i cyfrowe. Systemy komunikacji laserowej mog� by� liniowe lub �wiat�owodowe. W systemie widoczno�ci wi�zka przemieszcza si� w linii prostej przez przestrze� lub czyste powietrze. Poniewa� wi�zki laserowe pozostaj� w�skie na du�e odleg�o�ci, mo�liwa jest komunikacja na du�e odleg�o�ci. Jednak ten schemat nie dzia�a dobrze przez chmury, mg��, deszcz, �nieg lub inne przeszkody. Ustawienie lasera i fotodetektora musi by� dok�adne. W �wiat�owodowym systemie komunikacji laserowej wi�zka jest prowadzona przez w��kno szklane lub z tworzywa sztucznego. Jest to podobne do komunikacji przewodowej lub kablowej, ale z du�o wi�ksz� wszechstronno�ci�. Uk�ady optyczne nie s� podatne na dzia�anie zak��ce� elektromagnetycznych (EMI), podobnie jak niekt�re przewody i sieci kablowe. Systemy �wiat�owodowe dobrze nadaj� si� do sterowania robotami, szczeg�lnie w nieprzyjaznych �rodowiskach, takich jak g��bokie morze.

LINIOWE PROGRAMOWANIE

Programowanie liniowe to proces optymalizacji dw�ch lub wi�cej zmiennych, kt�re zmieniaj� si� niezale�nie od siebie. Prosty przyk�ad programowania liniowego pokazano na ilustracji. Dwie zmienne to wsp�rz�dne po�o�enia x i y w p�aszczy�nie kartezja�skiej (prostok�tnej). Zmienne reprezentuj� pozycje dw�ch robot�w poruszaj�cych si� po liniach prostych w obr�bie obszaru roboczego. �cie�ka robota A jest pokazana lini� ci�g��; �cie�ka robota B jest pokazana lini� przerywan�. Za��my, �e robot A porusza si� z pr�dko�ci� 1.150 m / s, a robot B porusza si� z pr�dko�ci� 0,755 m / s. Punkty pocz�tkowe s� oznaczone grubymi kropkami. Programowanie liniowe mo�e odpowiedzie� na nast�puj�ce pytania:

• Jak d�ugo po uruchomieniu roboty b�d� najbli�ej siebie?

• Czy roboty zderz� si�, chyba �e zmieni� kurs lub pr�dko��?

• Jakie b�d� wsp�rz�dne robota A w momencie najbli�szego podej�cia?

• Jakie b�d� wsp�rz�dne robota B w czasie najbli�szego podej�cia?

Komputery mo�na zaprogramowa� w celu szybkiego i �atwego rozwi�zania tych problem�w. Inteligentne roboty rozwi�zuj� takie problemy w razie potrzeby, bez nadzoru ze strony operatora. Obliczenia te s� wa�ne, je�li w ma�ym obszarze roboczym znajduje si� wiele robot�w, a robotom brakuje wyrafinowanych czujnik�w unikania kolizji.

LOAD / HAUL / DUMP

Load / Haul / Dump, w skr�cie LHD, jest rodzajem robota mobilnego stosowanego w g�rnictwie i budownictwie. Robi dok�adnie to, co sugeruje jego nazwa. Z pomoc� operatora LHD �aduj� �adunek, przewo�� go z jednego miejsca do drugiego i zrzucaj� w wyznaczone miejsce. W g�rnictwie LHD maj� �atwiejszy czas ni� w budownictwie og�lnym. Geometria kopalni jest �atwo zaprogramowana w sterowniku robota; uk�ad zmienia si� powoli. Ponowne programowanie nie musi by� cz�sto wykonywane. Jednak w budownictwie krajobraz jest bardziej skomplikowany i zmienia si� szybko w miar� post�pu prac. Dlatego mapy komputerowe musz� by� cz�sto aktualizowane. W g�rnictwie wszystkie �adunki s� zwykle takie same pod wzgl�dem masy i obj�to�ci, poniewa� ka�dy �adunek sk�ada si� z okre�lonej ilo�ci jednej substancji, takiej jak w�giel lub ruda �elaza. Na budowie, charakter, a co za tym idzie ci�ar i obj�to�� adunku mo�e si� r�ni�. Pojazdy LHD u�ywaj� r�nych metod nawigacji, w tym sygna��w nawigacyjnych, map komputerowych, czujnik�w po�o�enia i system�w wizyjnych. LHD mog� by� autonomiczne, chocia� korzystanie z jednego kontrolera dla wielu robot�w ma zalety.

LOKALNEGO SKUPIENIA FUNKCJA

W robotycznym systemie wizyjnym zwykle nie jest konieczne u�ycie ca�ego obrazu do wykonania funkcji. Cz�sto potrzebna jest tylko jedna funkcja lub niewielki region na obrazie. Aby zminimalizowa� miejsce w pami�ci i zoptymalizowa� pr�dko��, mo�na u�y� funkcji lokalnego skupienia. Za��my, �e robot musi pobra� szczypce z przybornika. To narz�dzie ma charakterystyczny kszta�t przechowywany w pami�ci. Mo�na zapisa� kilka r�nych obraz�w, reprezentuj�cych szczypce widziane pod r�nymi k�tami. System wizyjny szybko skanuje przybornik, a� znajdzie obraz, kt�ry pasuje do jednego z jego obraz�w dla szczypiec. To oszcz�dza czas w por�wnaniu z metod� pr�b i b��d�w, w kt�rych robot podnosi narz�dzie po narz�dziu, a� znajdzie szczypce. System ludzkiego oka / m�zgu wykorzystuje lokalne skupienie bez �wiadomego wysi�ku. Je�li kto� jedzie w lesie i widzi znak "Uwa�aj na zwierz�ta przechodz�ce przez jezdni�", kierowca b�dzie szuka� zwierz�t na jezdni lub w jej pobli�u. System ludzkiego oka / m�zgu mo�e natychmiast odr�ni� animacj� od obiekt�w nieo�ywionych. Sterownik robota z wyrafinowanym lokalnym ukierunkowaniem funkcji, w po��czeniu ze sztuczn� inteligencj� (AI), mo�e zrobi� to samo.

LOGIKA

Logika mo�e odnosi� si� do jednej z dw�ch rzeczy w elektronice, informatyce i sztucznej inteligencji (AI). Algebra boolowska jest reprezentacj� instrukcji jako symboli, wraz z operacjami, generuj�cymi r�wnania. Ta forma logiki jest wa�na w projektowaniu uk�ad�w cyfrowych, w tym komputer�w. Algebra boolowska jest form� logiki dedukcyjnej, poniewa� wnioski s� wyprowadzane lub wywnioskowane w sko�czonej liczbie krok�w. W indukcji matematycznej udowodniono, �e stwierdzenie jest prawdziwe dla sekwencji przypadk�w. Po pierwsze, stwierdzenie to potwierdzi si� dedukcyjnie w jednym przypadku. Nast�pnie udowodniono, �e je�li stwierdzenie jest prawdziwe w przypadku dowolnego przypadku, jest prawdziwe w przypadku nast�pnego przypadku w sekwencji. To implikuje prawd� dla ca�ej sekwencji, nawet je�li sekwencja jest niesko�czona. Matematycy uwa�aj� to za ca�kowicie rygorystyczne i dopuszczalne. W celu dok�adnego om�wienia logiki dedukcyjnej i indukcji matematycznej zaleca si� tekst o logice symbolicznej.

Logika tr�jstronna dopuszcza stan neutralny, ani prawdziwy, ani fa�szywy, opr�cz zwyk�ych stan�w prawda / fa�sz (wysoki / niski). Te trzy warto�ci s� reprezentowane przez logik� -1 (fa�sz), 0 (neutralny) i +1 (prawda). Uk�ady tr�jstronne mog� by� �atwo reprezentowane w obwodach elektronicznych za pomoc� dodatnich, zerowych i ujemnych pr�d�w lub napi��. W logice rozmytej warto�ci obejmuj� ci�g�y zakres od "ca�kowicie fa�szywego", przez neutralny, do "ca�kowicie prawdziwego". Logika rozmyta dobrze nadaje si� do kontroli niekt�rych proces�w. Jego zastosowanie stanie si� bardziej rozpowszechnione w miar� post�pu technologii AI. Logika rozmyta mo�e by� reprezentowana cyfrowo w dyskretnych krokach; liczba krok�w to zwykle pot�ga 2.

LOGICZNA BRAMKA

Wszystkie cyfrowe urz�dzenia i systemy binarne wykorzystuj� prze��czniki elektroniczne, kt�re wykonuj� r�ne funkcje boolowskie. Prze��cznik tego typu nazywa si� bramk� logiczn�. Zwykle cyfra binarna 1 oznacza "prawda" i jest reprezentowana przez oko�o +5 V. Cyfra binarna 0 oznacza "fa�sz" i jest reprezentowana przez napi�cie bliskie 0 V. Ten schemat jest znany jako logika dodatnia. Istniej� inne formy logiczne, z kt�rych najcz�stsz� jest logika ujemna (w kt�rej cyfra 1 jest reprezentowana przez bardziej ujemne napi�cie ni� cyfra 0). Pozosta�a cz�� tej dyskusji dotyczy logiki pozytywnej. Falownik, zwany tak�e bramk� NOT, ma jedno wej�cie i jedno wyj�cie. Odwraca stan wej�cia. Bramka OR mo�e mie� dwa lub wi�cej wej��. Je�li oba lub wszystkie z wej�� maj� warto�� 0, w�wczas wyj�cie wynosi 0. Je�li kt�rekolwiek z wej�� ma warto�� 1, w�wczas wyj�cie ma warto�� 1. I ORAZ bramka mo�e mie� dwa lub wi�cej wej��. Je�li oba lub wszystkie wej�cia maj� warto�� 1, w�wczas wyj�cie wynosi 1. W przeciwnym razie wyj�cie wynosi 0. Czasami falownik i bramka OR s� po��czone. Powoduje to powstanie bramki NOR. Je�li falownik i bramka AND s� po��czone, wynikiem jest bramka NAND. Ekskluzywna bramka OR, zwana tak�e bramk� XOR, ma dwa wej�cia i jedno wyj�cie. Je�li dwa wej�cia s� takie same (oba 1 lub oba 0), w�wczas warto�� wyj�ciowa wynosi 0. Je�li dwa dane wej�ciowe s� r�ne, w�wczas dane wyj�ciowe wynosz� 1. Funkcje bramek logicznych s� podsumowane w towarzysz�cej tabeli i ich schemat symbole pokazano na ilustracji.

Typ bramy: Liczba wej��: Uwagi

INWERTER (NIE): 1: Zmienia stan wej�cia

OR : 2 lub wi�cej: Wyj�cie wysokie, je�li jakiekolwiek wej�cia s� wysokie, Wyj�cie niskie, je�li wszystkie wej�cia s� niskie

AND : 2 lub wi�cej: Niska moc wyj�ciowa, je�li jakie� sygna�y wej�ciowe s� niskie, Wysoka moc wyj�ciowa, je�li wszystkie sygna�y wej�ciowe s� wysokie

NOR: 2 lub wi�cej: Niski poziom wyj�ciowy, je�li jakie� dane wej�ciowe s� wysokie; ,, Wysoki poziom wyj�ciowy, je�li wszystkie dane wej�ciowe s� niskie

NAND: 2 lub wi�cej: Wyj�cie wysokie, je�li jakie� wej�cia s� niskie, Wyj�cie niskie, je�li wszystkie wej�cia s� wysokie

XOR: 2: Wyj�cie wysokie, je�li wej�cia r�ni� si�, Wyj�cie niskie, je�li wej�cia s� takie same

LOG-POLAR TRANSFORMACJA

Podczas mapowania obrazu do u�ycia w zrobotyzowanym systemie wizyjnym czasami pomaga transformacja obrazu z jednego rodzaju uk�adu wsp�rz�dnych na inny. W logarytmicznej transformacji biegunowo komputer przekszta�ca obraz o wsp�rz�dnych biegunowych w obraz o wsp�rz�dnych prostok�tnych. Zasada przetwarzania obrazu logarytmiczno-polarnego pokazano na ilustracji. Uk�ad biegunowy z wykre�lonymi dwiema �cie�kami obiekt�w jest przedstawiony na g�rnym wykresie. Prostok�tny odpowiednik, z tymi samymi pokazanymi �cie�kami, znajduje si� na dolnym wykresie. Promie� biegunowy jest odwzorowany na pionowej prostok�tnej osi; k�t biegunowy jest odwzorowany na poziomej prostok�tnej osi. Wsp�rz�dne promieniowe s� nier�wnomiernie rozmieszczone na mapie biegunowej, ale s� jednorodne na mapie prostok�tnej. Podczas transformacji brany jest logarytm promienia. Powoduje to peryferyjne zniekszta�cenie obrazu. Rozdzielczo�� jest zmniejszona dla odleg�ych obiekt�w, ale poprawiona dla pobliskich cel�w. W robotycznej nawigacji zbli�enia s� zwykle wa�niejsze ni� odleg�e, wi�c jest to dobry kompromis. Logarytmiczna transformacja znacznie zniekszta�ca wygl�d sceny dla ludzi. Komputer nie ma z tym �adnych problem�w, poniewa� ka�dy punkt na obrazie odpowiada jednemu punktowi w prawdziwej przestrzeni. Oznacza to, �e mapowanie punktowe jest korespondencj� jeden do jednego. W robotycznych systemach wizyjnych stosuje si� kamery telewizyjne, kt�re skanuj� w prostok�tnych wsp�rz�dnych, ale zdarzenia w prawdziwej przestrzeni maj� charakter lepiej reprezentowany przez wsp�rz�dne biegunowe. Logarytmiczna transformacja mo�e zatem zmienia� rzeczywiste ruchy i postrzeganie w obrazy, kt�re mo�na skutecznie rozwi�za� za pomoc� zrobotyzowanego systemu wizyjnego.

LOOP [P�TLA]

P�tla jest powtarzaj�c� si� sekwencj� operacji w programie komputerowym. Liczba powt�rze� mo�e wynosi� od dw�ch do tysi�cy, milion�w lub miliard�w. Cz�sto liczba iteracji zale�y od wprowadzanych danych. W niekt�rych programach p�tle znajduj� si� w p�tlach. Nazywa si� to zagnie�d�aniem p�tli. P�tle s� przydatne w obliczeniach matematycznych, kt�re obejmuj� powtarzalne operacje. Do czasu opracowania komputer�w wielu takich problem�w nie mo�na by�o rozwi�za�. Problemy nie wi�za�y si� z ezoterycznymi zasadami, ale tryliony na tryliony krok�w zaj�yby jednej osobie, nawet wyposa�onej w pot�ny kalkulator (lub liczyd�o), wi�cej ni� ca�e �ycie. Czasami pope�niane s� b��dy w programowaniu i komputer przechodzi przez p�tl�, nie osi�gaj�c stanu, w kt�rym mo�e wyj�� z p�tli. Nazywa si� to p�tl� niesko�czon� lub niesko�czon�. Zawsze powoduje to, �e program nie mo�e doj�� do satysfakcjonuj�cego zako�czenia. W skrajnych przypadkach mo�e to spowodowa� awari� komputera. W ka�dym systemie wykorzystuj�cym sprz�enie zwrotne �cie�ka sygna�u sprz�enia zwrotnego nazywana jest p�tl�. Termin "p�tla" mo�e r�wnie� odnosi� si� do graficznego przedstawienia dzia�ania systemu wykorzystuj�cego sprz�enie zwrotne.

LUDDITE [TECHNOFOB]

Za ka�dym razem, gdy pojawia si� nowa wa�na innowacja technologiczna, niekt�rzy ludzie obawiaj� si�, �e strac� prac�. Utrata pracy mo�e wyst�pi� z co najmniej dw�ch powod�w. Po pierwsze, wi�ksza efektywno�� zmniejsza liczb� os�b potrzebnych do funkcjonowania korporacji lub agencji. Po drugie, ludzcy pracownicy byli czasami zast�powani maszynami, poniewa� nie choruj�, nie robi� przerw na kaw� i nie wymagaj� wakacji. Ludzie, kt�rzy z jakiegokolwiek powodu maj� przesadny l�k przed technologi�, nazywani s� technofobami. Podczas rewolucji przemys�owej w Anglii technofobowie szaleje i niszcz� nowy sprz�t, kt�ry, jak obawiali si�, odbierze im prac�. Ich przyw�dc� by� cz�owiek o imieniu Ned Ludd, wi�c ludzie ci stali si� znani jako Luddyci. Robotyzacja nie wywo�a�a reakcji typu Luddite w dniach ostatnich w Stanach Zjednoczonych, Japonii lub Europie. Przyczyny tego nie s� ca�kowicie znane. Niekt�rzy roboty�ci sugeruj�, �e brak du�ego ruchu luddyjskiego wynika dzi� z faktu, �e standard �ycia jest obecnie wy�szy ni� w czasach Neda Ludda. Zgodnie z wszelkimi wskazaniami spo�ecze�stwo jest zale�ne od komputer�w, robot�w i innych zaawansowanych technicznie urz�dze�, a wszyscy - nawet technofobowie - wiedz�, �e zniszczenie tych maszyn wyrz�dzi�oby wi�cej szkody ni� po�ytku.

S�ownik Robotyki : "M"

MASZYNOWY J�ZYK

Komputer nie dzia�a ze s�owami ani nawet ze znanymi liczbami o podstawowie 10. Zamiast tego maszyna u�ywa kombinacji zer i jedynek. S� to dwa stany binarne, reprezentowane r�wnie� przez on / off, high / low lub true / false. Zapisane dane w j�zyku maszynowym wygl�daj� jak ci�g zer i jedynek, na przyk�ad 0110100100. Mo�na to przedstawi� graficznie za pomoc� wykresu, jak pokazano na ilustracji. Kiedy operator komputera pisze program lub osoba wydaje polecenie kontrolerowi robota, odbywa si� to w j�zyku wysokiego poziomu. Musi to zosta� przekonwertowane na j�zyk maszynowy komputera. Dane wyj�ciowe komputera s� r�wnie� t�umaczone z j�zyka maszynowego na dowolny j�zyk wysokiego poziomu u�ywany przez programist� lub operatora.

MACHINING [OBR�BKA]

W robotyce przemys�owej obr�bka to modyfikacja cz�ci podczas monta�u. Przyk�adami obr�bki s� wiercenie, usuwanie zadzior�w w wierconych otworach, spawanie, szlifowanie i polerowanie. Na linii monta�owej wiele identycznych cz�ci przechodzi szybko przez ka�d� stacj� robocz�, a pracownik lub robot wielokrotnie wykonuje te same zadania. Istniej� dwie metody, za pomoc� kt�rych roboty wykonuj� obr�bk�. Robot mo�e przytrzyma� narz�dzie, gdy cz�� pozostaje nieruchoma, lub robot mo�e przytrzyma� cz��, gdy narz�dzie pozostaje w po�o�eniu.

Robot trzyma narz�dzie

Ta metoda ma nast�puj�ce zalety:

o Ma�e roboty mog� by� u�ywane, je�li narz�dzie nie jest ci�kie.

o Cz�ci mog� by� du�e i ci�kie, poniewa� nie musz� by� przenoszone robot.

o Robot mo�e si� �atwo regulowa� w miar� zu�ycia narz�dzia.

Robot trzyma cz��

Zalet� tej metody s�:

o Cz�� mo�na przenie�� do dowolnego z kilku r�nych narz�dzi, bez konieczno�ci zmiany narz�dzia na ramieniu robota.

o Narz�dzia mog� by� du�e i ci�kie, poniewa� nie trzeba ich przenosi�.

o Narz�dzia mog� mie� masywne, mocne silniki, poniewa� robot nie musi ich utrzymywa�.

Niekt�re sytuacje przemys�owe lepiej nadaj� si� do pierwszej metody, podczas gdy niekt�re procesy s� wykonywane wydajniej przy u�yciu drugiej metody. Niekt�re procesy nie nadaj� si� do obr�bki robotycznej. Obejmuj� one zadania wymagaj�ce subiektywnych decyzji. Niekt�re produkty prawdopodobnie nigdy nie zostan� wyprodukowane przy u�yciu robot�w, poniewa� nie b�d� op�acalne. Przyk�adem jest samoch�d zbudowany na zam�wienie, sk�adany cz�� po cz�ci, a nie na linii monta�owej.

MACROKNOWLEDGE

Macroknowledge jest terminem u�ywanym w sztucznej inteligencji (AI), co oznacza "wiedz� w szerokim znaczeniu tego s�owa". Przyk�adem macroknowledge jest zestaw definicji r�nych klas istot �ywych. Dwie g��wne klasy to ro�liny i zwierz�ta (chocia� niekt�re formy �ycia maj� cechy wsp�lne dla obu klas). W klasie zwierz�t mo�emy skupi� si� na ciep�okrwistych i zimnokrwistych stworzeniach. Wiedza o �ywych istotach mo�e zosta� wykorzystana przez inteligentnego robota do ustalenia, na przyk�ad, czy dwuno�ny cz�owiek zbli�aj�cy si� do niego to cz�owiek, inny robot czy goryl

MAGNITUDE PROFIL [PROFIL WIELKO�CI]

Termin profil wielko�ci odnosi si� do sposobu, w jaki robot zachowuje si� w pobli�u obiektu b�d�cego przedmiotem zainteresowania. W szczeg�lno�ci termin ten odnosi si� do zmiany d�ugo�ci (wielko�ci) wektora, w zale�no�ci od odleg�o�ci (promienia) od obiektu b�d�cego przedmiotem zainteresowania. Wielko�� wektora mo�e reprezentowa� poziom wyj�ciowy z czujnika zbli�eniowego lub urz�dzenia do pomiaru odleg�o�ci lub pr�dko�� lub przyspieszenie robota w okre�lonym kierunku w stosunku do obiektu b�d�cego przedmiotem zainteresowania. Na przyk�ad za��my, �e robot jest wyposa�ony w czujnik zbli�eniowy zaprojektowany w celu ostrzegania go, gdy w pobli�u znajduj� si� przeszkody. Wyj�cie z czujnika wzrasta wraz ze zmniejszaniem si� odleg�o�ci mi�dzy robotem a obiektem. Mo�e to mie� miejsce w zale�no�ci od r�nych profili wielko�ci. Na ilustracji przedstawiono trzy najcz�ciej wyst�puj�ce.

W systemie o profilu sta�ego zrzutu, kt�ry mo�na r�wnie� nazwa� profilem wykrywania progu, sygna� wyj�ciowy czujnika wynosi zero, dop�ki robot nie znajdzie si� w okre�lonej odleg�o�ci od obiektu (w tym przypadku oko�o 7,5 jednostek, jak pokazano na wykresie Gdy robot znajduje si� bli�ej ni� promie� krytyczny, sygna� wyj�ciowy czujnika jest wysoki i sta�y i nie zmienia si� wraz z odleg�o�ci�. W systemie o liniowym profilu odpadania sygna� wyj�ciowy czujnika wynosi zero, dop�ki robot nie znajdzie si� w okre�lonej odleg�o�ci od obiektu (w tym przypadku oko�o 6,5 jednostek, jak pokazano na wykresie). Gdy robot znajduje si� bli�ej ni� promie� krytyczny, sygna� wyj�ciowy czujnika zmienia si� w zale�no�ci od funkcji prostej o nachyleniu ujemnym, jak pokazano, osi�gaj�c maksimum, gdy robot ma zamiar uderzy� w obiekt. W systemie z wyk�adniczym profilem odpadania moc wyj�ciowa czujnika zmienia si� odwrotnie w zale�no�ci od odleg�o�ci od promienia. Nie ma nag�ych przej�� ani zagi�� na krzywej, jak w przypadku pozosta�ych dw�ch schemat�w profili. Sygna� wyj�ciowy czujnika spada do zera w znacznej odleg�o�ci od obiektu; gdy robot ma zamiar uderzy� w obiekt, moc wyj�ciowa czujnika jest maksymalna.

MANIPULATOR

Manipulator sk�ada si� z ramienia robota i chwytaka lub efektora ko�cowego na ko�cu ramienia. Termin ten mo�e r�wnie� odnosi� si� do zdalnie sterowanego robota.

MEAN TIME BEFORE FAILURE/MEAN TIME BETWEEN FAILURES [OZNACZ CZAS PRZED AWARI� / OZNACZ CZAS MI�DZY AWARIAMI (MTBF)]

Wydajno�� robota, komputera lub innej maszyny mo�na okre�li� na r�ne sposoby. Dwa najcz�stsze to �redni czas przed awari� i �redni czas mi�dzy awariami, oba w skr�cie MTBF.

Sk�adnik

W przypadku pojedynczego elementu, takiego jak uk�ad scalony, MTBF (�redni czas przed awari�) to czas, przez kt�ry mo�na oczekiwa�, aby urz�dzenie dzia�a�o, zanim ulegnie awarii. Mo�na to stwierdzi�, testuj�c szereg komponent�w i u�redniaj�c czas ich dzia�ania. Uproszczony przyk�ad MTBF, obliczony w godzinach na podstawie dzia�ania pi�ciu identycznych, hipotetycznych �ar�wek, pokazano na rysunku. Czas �ycia jest u�redniany, aby uzyska� wynik. Aby wyniki by�y znacz�ce, liczba pr�bek musi by� znacznie wi�ksza ni� pi��. Testowanie du�ej liczby sk�adnik�w, takich jak 1000, a nawet 10.000, eliminuje przypadkowo wypaczone wyniki.

System

W przypadku systemu, takiego jak robot lub komputer, �redni czas mi�dzy awariami jest okre�lany na podstawie cz�stotliwo�ci awarii maszyny. Podobnie jak w przypadku metody testowania komponent�w, do tego testu najlepiej jest u�ywa� wielu identycznych maszyn. Warunki testu powinny by� jak najbardziej realne. Przy du�ym systemie jest wiele komponent�w, z kt�rych ka�dy mo�e dzia�a� nieprawid�owo. Og�lnie rzecz bior�c, im bardziej z�o�ony system, tym kr�tszy jest MTBF, je�li wszystkie inne czynniki s� utrzymywane na sta�ym poziomie. Nie oznacza to oczywi�cie, �e proste systemy s� lepsze ni� systemy wyrafinowane. Dlatego w przypadku robot�w i komputer�w MTBF nie jest bezpo�rednim ani og�lnym wska�nikiem jako�ci maszyny.

MECHATRONIKA

Mechatronika to termin, kt�ry po raz pierwszy pojawi� si� w Japonii. Jest to po��czenie s��w "mechanika" i "elektronika" i odnosi si� do technologii stosowanej w robotyce. Termin ma takie samo dos�owne znaczenie jak elektromechanika. W Japonii mechatronika sta�a si� synonimem pot�gi przemys�owej i ekonomicznej w drugiej po�owie XX wieku. Po II wojnie �wiatowej Japo�czycy przyj�li motto: "Z�ap i wyprzed� Zach�d". Mieli nadziej�, �e zrobi� to ci�ka praca, innowacje i przywi�zanie do jako�ci: rzeczy, kt�re sprawi�y, �e Stany Zjednoczone by�y zamo�ne. Japonia eksportuje dzi� sprz�t mechatroniczny. Czasami nazywa si� to "Japan, Inc." Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji (AI) w systemach robotycznych znaczenie mechaniki mo�e si� zmniejszy�, a znaczenie elektroniki mo�na si� spodziewa� wzrostu.

MEDYCZNY ROBOT

Nauki medyczne sta�y si� jedn� z najwi�kszych ga��zi przemys�u w cywilizowanym �wiecie. Istnieje wiele mo�liwych sposob�w wykorzystania robot�w w tej bran�y. Najbardziej prawdopodobny scenariusz dotyczy mobilnego asystenta robota lub piel�gniarki.

Paranurse

Robot paranurystyczny (asystent piel�gniarki) mo�e toczy� si� na trzech lub czterech ko�ach zamontowanych w podstawie. Dzia�anie robota mo�e by� nadzorowane ze stanowiska piel�gniarek. Ten robot dzia�a bardzo podobnie do robota osobistego. Mo�e dostarcza� posi�ki, zbiera� tace i wydawa� leki w postaci tabletek. Zrobotyzowana paranura mo�e r�wnie�, przynajmniej teoretycznie, dokonywa� pomiar�w parametr�w �yciowych pacjenta (temperatura, t�tno, ci�nienie krwi i cz�sto�� oddech�w).

W ciele

Roboty mog� by� u�ywane jako sztuczne ko�czyny. Pozwala to osobom po amputacji i paraplegikom dzia�a� tak, jakby nigdy nie zosta�y ranne. Bardziej radykalne poj�cie wymy�lone przez niekt�rych badaczy robotyki dotyczy produkcji przeciwcia� robot�w. Te mikroskopijne stworzenia mog�yby zosta� wstrzykni�te do krwiobiegu pacjenta i kr��y�y woko�o w poszukiwaniu wirus�w lub bakterii i niszcz�c je. Sterownik robota mo�na zaprogramowa� tak, aby powodowa�, �e ma�e maszyny �ciga�y tylko okre�lony rodzaj mikroorganizmu. Niekt�rzy badacze sugeruj�, �e zwi�zki organiczne mog� by� ��czone cz�steczka po cz�steczce w celu stworzenia robot�w biologicznych.

Zabawa

Jednym z bardziej interesuj�cych zastosowa� robot�w w medycynie jest rozrywka pacjenta. W tym miejscu wa�na staje si� sztuczna inteligencja (AI). Dla dzieci roboty mog� gra� w proste gry i czyta� historie. W przypadku doros�ych roboty mog� czyta� na g�os i prowadzi� rozmowy. G��wny argument u�yty przeciwko robotom medycznym utrzymuje, �e chorzy potrzebuj� ludzkiego dotyku, kt�rego maszyna nie jest w stanie zapewni�. Kontrargument twierdzi, �e roboty medyczne nie maj� na celu zast�pienia ludzkich lekarzy i piel�gniarek, ale jedynie po to, aby odrobi� luz, pomagaj�c z�agodzi� nud� pacjent�w, uwalniaj�c ludzi do opieki nad bardziej krytycznymi sprawami. Niekt�rzy pacjenci, zw�aszcza dzieci, uwa�aj� roboty za niezmiernie zabawne. Ka�dy, kto przebywa w szpitalu od kilku dni, wie, jak nudne mo�e by�. Robot, kt�ry potrafi opowiedzie� kilka dobrych �art�w, mo�e rozja�ni� dzie� ka�dego pacjenta.

MEMORY [PAMI��]

Pami�� odnosi si� do przechowywania danych binarnych w postaci wysokiego i niskiego poziomu (logiczne jedynki i zera). Istnieje kilka form pami�ci. Wielko�� pami�ci jest czynnikiem decyduj�cym o tym, jak "inteligentny" jest komputer. Jest r�wnie� pomocny w wyborze odpowiedniego poziomu kontrolera dla systemu robotycznego. Pami�� jest mierzona w bajtach, kilobajtach (kB), megabajtach (MB), gigabajtach (GB) i terabajtach (TB).

Pami�� o dost�pie swobodnym (RAM)

Uk�ady pami�ci o dost�pie swobodnym (RAM) przechowuj� dane w macierzach zwanych macierzami. Dane mog� by� adresowane (wybrane) z dowolnego miejsca w matrycy. Dane mo�na �atwo zmienia� i przechowywa� z powrotem w pami�ci RAM, w ca�o�ci lub w cz�ci. Pami�� RAM jest czasami nazywana pami�ci� do odczytu / zapisu. Przyk�adem pami�ci RAM jest plik komputerowy do edycji tekstu. Ta definicja zosta�a zapisana w p�przewodnikowej pami�ci RAM, wraz ze wszystkimi definicjami termin�w zaczynaj�cymi si� na liter� M, zanim zosta�a zapisana na dysku, przetworzona i ostatecznie wydrukowana. Istniej� dwa rodzaje pami�ci RAM: dynamiczna pami�� RAM (DRAM) i statyczna pami�� RAM (SRAM). DRAM wykorzystuje tranzystory i kondensatory z uk�adami scalonymi (IC); dane s� przechowywane jako kondensatory na kondensatorach. Op�ata musi zosta� uzupe�niona cz�sto, albo zostanie utracony do roz�adowania. Uzupe�nianie odbywa si� sto razy na sekund�. SRAM u�ywa obwodu zwanego flip-flop do przechowywania danych. Pozbywa si� to konieczno�ci ci�g�ego uzupe�niania �adunku, ale kompromis polega na tym, �e uk�ady SRAM wymagaj� wi�cej element�w do przechowywania okre�lonej ilo�ci danych.

Zmienna i nieulotna pami�� RAM

W przypadku dowolnej pami�ci RAM dane s� usuwane po wy��czeniu urz�dzenia, chyba �e przewidziano pewne mo�liwo�ci tworzenia kopii zapasowych pami�ci. Najcz�stszym sposobem tworzenia kopii zapasowej pami�ci jest u�ycie ogniwa lub baterii. Nowoczesne pami�ci IC potrzebuj� tak ma�o pr�du do przechowywania swoich danych, �e bateria zapasowa wytrzyma tak d�ugo w obwodzie, jak na p�ce. Nowa forma nieulotnej pami�ci RAM, znana jako pami�� flash, mo�e przechowywa� du�e ilo�ci danych w niesko�czono��, nawet po od��czeniu zasilania. Pami��, kt�ra znika po od��czeniu zasilania, nazywana jest ulotn� pami�ci�. Je�li pami�� zostanie zachowana po od��czeniu zasilania, jest nieulotna.

Pami�� tylko do odczytu (ROM i PROM)

W przeciwie�stwie do pami�ci RAM, pami�� tylko do odczytu (ROM) jest dost�pna w ca�o�ci lub w cz�ci, ale nie jest nadpisywana. Standardowa pami�� ROM jest programowana fabrycznie. To sta�e programowanie jest znane jako oprogramowanie uk�adowe. Istniej� r�wnie� uk�ady pami�ci ROM, kt�re u�ytkownik mo�e zaprogramowa� i przeprogramowa�. Ten typ pami�ci jest znany jako programowalna pami�� tylko do odczytu (PROM).

Kasowalna PROM

Wymazywalnym, programowalnym uk�adem pami�ci tylko do odczytu (EPROM) jest uk�ad scalony kt�rych pami�� jest typu tylko do odczytu, ale kt�re mo�na przeprogramowa� za pomoc� okre�lonej procedury. Trudniej jest przepisa� dane w pami�ci EPROM ni� w pami�ci RAM; zwyk�y proces usuwania polega na ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe (UV). Uk�ad EPROM mo�na rozpozna� po obecno�ci przezroczystego okna ze zdejmowan� pokryw�, przez kt�r� promienie UV s� usuwane w celu usuni�cia danych. Chip nale�y pobra� z obwodu, w kt�rym jest u�ywany, wystawi� na dzia�anie promieni UV przez kilka minut, a nast�pnie przeprogramowa� w specjalnym procesie. Istniej� pami�ci EPROM, kt�re mo�na usun�� za pomoc� �rodk�w elektrycznych. Taki uk�ad scalony nazywany jest elektrycznie kasowaln� programowaln� pami�ci� tylko do odczytu (EEPROM). Chip�w tych nie trzeba wyjmowa� z obwodu w celu przeprogramowania.

MEMORY ORGANIZATION PACKET [PAKIET ORGANIZACJI PAMI�CI]

Jednym z najbardziej obiecuj�cych aspekt�w sztucznej inteligencji (AI) jest jej wykorzystanie jako narz�dzia do przewidywania przysz�ych wydarze� na podstawie tego, co wydarzy�o si� w przesz�o�ci. Procesowi temu pomaga uporz�dkowanie pami�ci komputera w uog�lnienia zwane pakietami organizacji pami�ci (MOP). Niekt�re prymitywne przyk�ady MOP to nast�puj�ce stwierdzenia:

• Je�li wiatr przesunie si� na wsch�d i spadnie barometr, zwykle b�dzie pada� deszcz (lub �nieg w zimie) w ci�gu 24 godzin.

• Je�li wiatr przesunie si� na zach�d, a barometr si� podniesie, czyszczenie zwykle nast�puje w ci�gu kilku godzin.

• Lekkie wiatry i sta�e wysokie ci�nienie barometryczne zwykle oznaczaj� niewielk� zmian� pogody przez co najmniej 24 godziny.

• Z�a pogoda przy sta�ym, niskim ci�nieniu barometrycznym zwykle oznacza z�� pogod� przez co najmniej 24 godziny.

S� to szerokie uog�lnienia i maj� zastosowanie tylko w niekt�rych cz�ciach �wiata (umiarkowane szeroko�ci geograficzne nad l�dem), ale s� to MOP oparte na do�wiadczeniach meteorolog�w z ostatnich kilku stuleci. W sztucznej inteligencji system mo�na zaprogramowa� tak, aby znajdowa� najbardziej aktualne MOP na podstawie dost�pnych danych. Nast�pnie mo�e zastosowa� te MOP w najbardziej efektywny mo�liwy spos�b, aby dokona� prognozy w danej sytuacji.

MESSAGE PASSING [PRZEKAZYWANIE WIADOMO�CI]

Przekazywanie wiadomo�ci odnosi si� do powtarzaj�cego si� przesy�ania z�o�onych danych mi�dzy komputerami w sztucznie inteligentnym systemie. Gdy wiadomo�� jest przekazywana wiele razy, mog� si� zdarzy� r�ne rzeczy aby zmieni� tre�� (patrz ilustracja). Czy opowiada�e� kiedy� komu� histori�, ale tylko po to, aby us�ysze� j� p�niej w zupe�nie innej formie? To samo mo�e si� zdarzy� w systemach komputerowych. Ha�as i zniekszta�cenia mog� zmienia� sygna�y, ale w du�ej mierze uda�o si� to rozwi�za� dzi�ki nowoczesnym cyfrowym metodom transmisji. W przypadku wyrafinowanych komputer�w pojawia si� kolejny bugaboo. Sztucznie inteligentny system, zaprojektowany do subiektywnej oceny danych, a nie tylko ich przetwarzania, mo�e �le interpretowa� komunikat, a nawet upi�kszy� go w spos�b, kt�rego u�ytkownicy nie zamierzali i nie mog� przewidzie�.

METAL-OXIDE SEMICONDUCTOR (MOS)

Tlenki niekt�rych metali wykazuj� w�a�ciwo�ci izolacyjne i dielektryczne. Tak zwane komponenty elektroniczne z tlenku metalu p�przewodnika (MOS) s� szeroko stosowane od lat. Materia�y MOS obejmuj� zwi�zki takie jak tlenek glinu i dwutlenek krzemu. Urz�dzenia MOS s� znane z niskiego zapotrzebowania na energi�. Uk�ady scalone MOS (IC) maj� wysok� g�sto�� komponent�w i du�� pr�dko�� robocz�. Wszystkie urz�dzenia MOS podlegaj� uszkodzeniom w wyniku wy�adowania elektrostatycznego. Dlatego nale�y zachowa� ostro�no�� podczas pracy z komponentami MOS. Uk�ady scalone i tranzystory MOS powinny by� przechowywane z wyprowadzeniami wprowadzonymi do pianki przewodz�cej, wi�c nie mog� tego dokona� du�e r�nice potencja��w rozwija� si�. Podczas budowania, testowania i serwisowania sprz�tu elektronicznego w kt�re urz�dzenia MOS s� obecne, cia�o technika i ca�y sprz�t testowy powinny by� utrzymywane na potencjale pr�du sta�ego (DC). Technologia metal-tlenek-p�przewodnik dobrze nadaje si� do wytwarzania cyfrowych uk�ad�w scalonych. Opracowano kilka rodzin logicznych MOS. S� one szczeg�lnie przydatne w aplikacjach pami�ci o du�ej g�sto�ci. Wiele mikrokomputer�w wykorzystuje technologi� MOS.

METRIC PATH PLANNING [PLANOWANIE METRYCZNEJ �CIE�KI]

Metryczne planowanie �cie�ki to schemat automatycznej nawigacji, w kt�rym maszyna pr�buje znale�� optymaln� �cie�k� mi�dzy dwoma punktami. Zasadniczo wymaga to komputerowej mapy �rodowiska, zawieraj�cej wszystkie mo�liwe (lub prawdopodobne) trasy, kt�re robot mo�e pokona� od punktu pocz�tkowego do celu. Typowym przyk�adem planowania �cie�ki metrycznej jest wyb�r trasy wzd�u� systemu autostrad mi�dzy dwoma miastami. Za��my, �e podr�ny zamierza odby� podr� z miasta X do miasta Y. S� to odpowiednio w�ze� pocz�tkowy i cel. Wymagana jest mapa pokazuj�ca wszystkie autostrady i drogi mi�dzy dwoma miastami, kt�re stanowi� mo�liwe lub rozs�dne trasy. Ta mapa stanowi reprezentacj�. Im wi�cej szczeg��w pokazuje mapa, tym lepiej. Mapa powinna by� jak najbardziej aktualna i powinna zawiera� takie informacje, jak to, czy droga jest dwupasmowa czy czteropasmowa, strefy, w kt�rych prowadzona jest konserwacja dr�g, nieregularno�� terenu i og�lne nat�enie ruchu, kt�re mo�e wyst�pi� na ka�dym odcinku drogi. Korzystaj�c z tych informacji, podr�ny planuje podr�; ten proces planowania stanowi algorytm. Postoje mog� by� planowane, w zale�no�ci od d�ugo�ci podr�y; s� to w�z�y po�rednie lub punkty trasy. Robot mo�e zaplanowa� swoj� tras� dok�adnie w taki sam spos�b, jak podr�uj�cy jad�cy z miasta X do miasta Y. Idealnie maszyna wybierze jedn� i tylko jedn� optymaln� �cie�k� mi�dzy punktem pocz�tkowym a celem. Ta optymalna �cie�ka mo�e zaj�� najmniej czasu; alternatywnie mo�e to by� ten, kt�ry wymaga najmniejszych nak�ad�w energii. �cie�ka najbardziej wydajna czasowo mo�e pokrywa� si� z �cie�k� najbardziej wydajn� energetycznie, ale nie zawsze tak jest.

MIKROKOMPUTER

Mikrokomputer to ma�y komputer z jednostk� centraln� (CPU) zamkni�t� w jednym pakiecie z uk�adem scalonym (IC). Procesor mikrokomputera jest czasem nazywany mikroprocesorem. Mikrokomputery r�ni� si� wyrafinowaniem i pojemno�ci� pami�ci, w zale�no�ci od zamierzonego zastosowania. Niekt�re osobiste mikrokomputery s� dost�pne za mniej ni� 100 USD. Takie urz�dzenia wykorzystuj� wy�wietlacze ciek�okrystaliczne (LCD) i maj� klawiatury podobne do maszyn do pisania. Wi�ksze mikrokomputery s� u�ywane przez powa�niejszych hobbyst�w komputerowych i ma�e firmy. Takie mikrokomputery kosztuj� zwykle od kilkuset do kilku tysi�cy dolar�w. Mikrokomputery s� cz�sto u�ywane do regulacji pracy urz�dze� elektrycznych i elektromechanicznych. Jest to znane jako sterowanie mikrokomputerowe. Sterowanie mikrokomputerem umo�liwia wykonywanie z�o�onych zada� przy minimalnym stopniu trudno�ci. Sterowanie mikrokomputerem jest szeroko stosowane w takich urz�dzeniach jak roboty, samochody i samoloty. Na przyk�ad mo�na zaprogramowa� mikrokomputer, aby w��cza� piekarnik, podgrzewa� �ywno�� do okre�lonej temperatury przez okre�lony czas, a nast�pnie ponownie wy��cza� piekarnik. Mikrokomputer�w mo�na u�ywa� do sterowania silnikami samochodowymi w celu zwi�kszenia wydajno�ci i przebiegu benzyny . Mikrokomputery mog� nawigowa� i lata� samolotami. M�wi si�, �e nowoczesny samolot odrzutowy jest naprawd� gigantycznym robotem, poniewa� mo�e (przynajmniej teoretycznie) wykona� lot sam, bez jednego cz�owieka na pok�adzie. Jednym z najnowszych i ekscytuj�cych zastosowa� sterowania mikrokomputerami jest elektronika medyczna. Mikrokomputery mo�na zaprogramowa� w taki spos�b, aby dostarcza�y impulsy elektryczne do kontrolowania nieprawid�owo funkcjonuj�cych narz�d�w cia�a, do poruszania mi�niami sparali�owanych os�b i do r�nych innych cel�w.

MIKROWIEDZA

Mikrokowiedza to szczeg�owa wiedza na temat maszyn. W inteligentnym robocie lub systemie komputerowym mikrowiedza obejmuje regu�y logiczne, programy i dane przechowywane w pami�ci. Przyk�adem mikrozwiedzy jest dok�adny opis osoby. W osobistym inteligentnym robocie mikrokowiedza pozwala maszynie rozpozna� w�a�ciciela (w�a�cicieli). Ta mikrozwiedza idealnie mo�e r�wnie� poinformowa� robota, je�li osoba, kt�ra si� do niego zbli�a, to osoba, kt�rej nigdy wcze�niej nie spotka�a. Innym przyk�adem mikrozwiedzy jest komputerowa mapa �rodowiska pracy.

MIKROFALOWA TRANSMISJA DANYCH

Mikrofalowa transmisja danych odnosi si� do wysy�ania i odbierania danych bezprzewodowych na bardzo wysokich cz�stotliwo�ciach radiowych. Mikrofale s� bardzo kr�tkimi falami elektromagnetycznymi, ale maj� d�u�sze fale ni� energia podczerwieni (IR). Mikrofale przemieszczaj� si� w atmosferze w zasadzie liniami prostymi i jonosfera nie ma na nie wp�ywu. W ten spos�b mog� �atwo przenosi� si� z powierzchni Ziemi w kosmos i z kosmosu na powierzchni�. Mikrofale s� przydatne w przypadku ��czy danych o kr�tkim zasi�gu i wysokiej niezawodno�ci. ��czno�� satelitarna i kontrola odbywaj� si� zwykle na cz�stotliwo�ciach mikrofalowych. Region mikrofalowy zawiera ogromn� ilo�� przestrzeni widmowej i mo�e pomie�ci� wiele sygna��w szerokopasmowych. Promieniowanie mikrofalowe mo�e powodowa� nagrzewanie niekt�rych materia��w. To ogrzewanie mo�e by� niebezpieczne dla ludzi, gdy promieniowanie mikrofalowe jest intensywne. Podczas pracy ze sprz�tem mikrofalowym nale�y zachowa� ostro�no��, aby unikn�� nara�enia na promieniowanie. Ilustracja pokazuje uproszczony schemat blokowy nadajnika i odbiornika mikrofalowego, w tym anten. Anteny s� bardzo kierunkowe i musz� by� skierowane do siebie w linii widzenia mi�dzy nimi. Transmisja danych mikrofalowych jest przydatna w robotycznych systemach, w kt�rych mo�na utrzymywa� lini� wzroku mi�dzy maszynami podczas ich komunikacji.

MILITARY ROBOT [ROBOT WOJSKOWY]

Za ka�dym razem, gdy opracowywane s� nowe technologie, eksperci wojskowi szukaj� sposob�w, w jakie urz�dzenia i systemy mog� by� u�ywane podczas dzia�a� wojennych. Szczeg�ln� uwag� zwr�cono na roboty wojskowe, poniewa� gdyby maszyny mog�y zaj�� miejsce ludzi w walce, liczba ofiar by�aby mniejsza. Na przyk�ad androidy mog� by� u�ywane jako �o�nierze robot�w, technicy i do wielu innych zada�, kt�re ludzie musieliby wykonywa� w innym przypadku. Roboty medyczne mog�yby pom�c w szpitalach rannym ludziom. Zrobotyzowane samoloty i czo�gi istniej� od jakiego� czasu. Sztuczna inteligencja (AI) wzbudzi�a tak�e zainteresowanie umys��w wojskowych. Za pomoc� superkomputer�w strategia wojenna mo�e zosta� zoptymalizowana. Komputery mog� podejmowa� decyzje bez wp�ywu emocji.

MODEM

Termin modem jest skr�tem modulatora / demodulatora. Modem ��czy komputer z ��czem komunikacyjnym, umo�liwiaj�c robotom komunikacj� ze sob� i / lub z centralnym sterownikiem. Komputer pracuje z binarnymi sygna�ami cyfrowymi, kt�re szybko zmieniaj� si� w pr�dach sta�ych. Aby dane cyfrowe by�y przesy�ane przez obw�d komunikacyjny, dane musz� zwykle zosta� przekonwertowane na posta� analogow�. Odbywa si� to poprzez zmian� cyfry 1 na ton audio, a cyfry 0 na inny ton o innej wysoko�ci. Rezultatem jest niezwykle szybka naprzemienna zmiana dw�ch ton�w. W modulacji dane cyfrowe zamieniane s� na dane analogowe. Jest to rodzaj konwersji cyfrowo-analogowej (D / A). Demodulacja zmienia sygna�y analogowe z powrotem na cyfrowe; jest to konwersja analogowo-cyfrowa (A / D). Modemy pracuj� z r�nymi pr�dko�ciami, zwykle mierzonymi w bitach na sekund� (bps). Cz�sto s�yszysz o kilobitach na sekund� (kb / s), gdzie 1 kb / s = 1000 b / s, lub megabit�w na sekund� (Mb / s), gdzie 1 Mb / s = 1000 kb / s. Im wy�sza warto�� bps, tym szybciej dane s� wysy�ane i odbierane przez modem. Modemy s� oceniane wed�ug najwy�szej pr�dko�ci danych, jak� mog� obs�u�y�. Ilustracja jest funkcjonalnym schematem blokowym modemu. Modulator lub przetwornik cyfrowo-analogowy zmienia cyfrowe dane komputera na d�wi�ki. Demodulator lub konwerter A / D zamienia przychodz�ce tony audio na sygna�y cyfrowe do komputera.

MODU�OWA KONSTRUKCJA

Kilka dekad temu sprz�t elektroniczny by� w du�ej mierze zbudowany inaczej ni� dzisiaj. Komponenty zosta�y zamontowane na listwach ��cz�cych, a okablowanie zosta�o wykonane punkt-punkt. Tego rodzaju okablowanie jest nadal stosowane w niekt�rych nadajnikach radiowych du�ej mocy, ale w ostatnich latach modularna konstrukcja sta�a si� regu��. W modu�owej metodzie budowy stosowane s� pojedyncze p�ytki drukowane, a ka�da p�ytka (zwana tak�e kart�) ma okre�lon� funkcj�. Czasami kilka kart ��czy si� w modu�. Karty lub modu�y mo�na ca�kowicie usun��, zwykle za pomoc� prostego narz�dzia przypominaj�cego szczypce. Z��cza kraw�dziowe u�atwiaj� wymian�. Z��cza brzegowe s� po��czone ze sob� w celu po��czenia mi�dzy kartami i modu�ami. Modu�owa konstrukcja upro�ci�a utrzymanie skomplikowanej aparatury. Naprawa w terenie polega na identyfikacji, usuni�ciu i wymianie wadliwej karty lub modu�u. Wadliwa jednostka jest wysy�ana do centralnej plac�wki, gdzie jest naprawiana przy u�yciu wyrafinowanego sprz�tu. Po naprawieniu karty lub modu�u mo�e ona s�u�y� jako jednostka zast�pcza, gdy zajdzie taka potrzeba.

MOTOR [SILNIK]

Silnik przekszta�ca energi� elektryczn� lub chemiczn� w energi� mechaniczn�. Silniki elektryczne s� powszechnie stosowane w robotach. Mog� dzia�a� z pr�du przemiennego (AC) lub pr�du sta�ego (DC) i mog� obraca� si� w szerokim zakresie pr�dko�ci, zwykle mierzonych w obrotach na minut� (rpm) lub obrotach na sekund� (rps). Silniki wahaj� si� od ma�ych urz�dze� w zegarku na r�k� po ogromne, pot�ne maszyny, kt�re mog� ci�gn�� poci�g. Wszystkie silniki dzia�aj� za pomoc� efekt�w elektromagnetycznych. Pr�d elektryczny przep�ywa przez zestaw cewek, wytwarzaj�c pola magnetyczne. Si�y magnetyczne powoduj� obr�t. Im wi�kszy pr�d w cewkach, tym wi�ksza jest si�a obrotowa. Gdy silnik jest pod��czony do obci��enia, si�a potrzebna do obr�cenia wa�u wzrasta. Im wi�ksza si�a, tym wi�kszy przep�yw pr�du i tym wi�ksza moc pobierana jest ze �r�d�a zasilania. Ilustracja jest schematem dzia�ania typowego silnika elektrycznego. Jeden zestaw cewek obraca si� wraz z wa�em silnika. Nazywa si� to cewk� twornika. Drugi zestaw cewek jest sta�y i nazywa si� cewk� polow�. Komutator odwraca pr�d przy ka�dym p�obrotu silnika, dzi�ki czemu wa� obraca si� w tym samym kierunku. Silnik elektryczny dzia�a na tej samej zasadzie co generator elektryczny. W rzeczywisto�ci niekt�re silniki mog� by� u�ywane jako generatory.

MULTIPLEKS

Multipleks oznacza transmisj� dw�ch lub wi�cej wiadomo�ci za po�rednictwem tej samej linii lub kana�u w tym samym czasie. Transmisja multipleksowa odbywa si� na r�ne sposoby. Najpopularniejsze metody to multipleks z podzia�em cz�stotliwo�ci (FDM) i multipleks z podzia�em czasu (TDM). W FDM kana� komunikacyjny jest podzielony na podkana�y. Za��my, �e kana� ma szeroko�� 24 kHz (kiloherc�w). Wtedy teoretycznie mo�e pomie�ci� osiem sygna��w o szeroko�ci 3 kHz. Cz�stotliwo�ci sygna��w musz� by� odpowiednie, aby si� nie nak�ada�y. Zwykle po obu stronach ka�dego podkana�u jest troch� wi�cej miejsca, aby nie dopu�ci� do nak�adania si�. W FDM dane s� przesy�ane r�wnolegle. Oznacza to, �e informacje we wszystkich kana�ach s� wysy�ane jednocze�nie. Czasami dane s� niepor�czne w r�wnoleg�ym przesy�aniu. Takie dane mog� by� konwertowane do postaci szeregowej za pomoc� TDM. W tym trybie sygna�y s� dzielone na kawa�ki "w czasie", a nast�pnie kawa�ki s� wysy�ane w kolejno�ci obrotowej. Spowalnia to szybko�� przesy�ania danych o wsp�czynnik r�wny liczbie sygna��w. Na przyk�ad, je�li ka�dy z sze�ciu komunikat�w ma d�ugo�� 1 s, je�li jest wysy�any sam z pe�n� pr�dko�ci�, sygna� multipleksowany z podzia�em czasu zajmie 6 s.

S�ownik Robotyki : "N"

NANOCHIP

Naukowcy zawsze d�� do uzyskania wi�kszej "mocy komputera" w mniejszej przestrzeni fizycznej. Oznacza to superminiaturyzacj� element�w elektronicznych. Jest to szczeg�lnie wa�ne dla rozwoju sztucznej inteligencji (AI). Istnieje praktyczny limit liczby bramek logicznych lub prze��cznik�w, kt�re mo�na wytrawi� w uk�adzie scalonym (IC) lub uk�adzie scalonym o danym rozmiarze. Limit ten zale�y od precyzji procesu produkcyjnego. Poniewa� metody uleg�y poprawie, g�sto�� bramek logicznych na pojedynczym chipie wzros�a. Mo�e to jednak p�j�� tylko do tej pory. Sugerowano, �e zamiast wytrawiania bramek logicznych w krzem w celu wytworzenia uk�ad�w komputerowych, in�ynierowie mog� podej�� do problemu z przeciwnego punktu widzenia. Czy mo�na budowa� uk�ady atom po atomie? Ten proces spowodowa�by jak najwi�ksz� liczb� bramek logicznych lub prze��cznik�w w danej obj�to�ci przestrzeni. Ten hipotetyczny czip nazwano nanochipem, poniewa� poszczeg�lne prze��czniki maj� wymiary rz�du kilku nanometr�w. Jeden nanometr (1 nm) to 0,000000001 metra (10-⁹ m) lub milionowej cz�ci milimetra.

NANOROBOTYKA

Roboty superminiaturowe, zwane nanorobotami, mog� znale�� wszelkiego rodzaju egzotyczne zastosowania. Robotyka Eric Drexler zasugerowa�, �e takie maszyny mog� s�u�y� jako programowalne przeciwcia�a, wyszukuj�c i niszcz�c szkodliwe bakterie i wirusy w ludzkim ciele. W ten spos�b mo�na wyleczy� choroby. Maszyny mog�yby r�wnie� naprawia� uszkodzone kom�rki. Plagi, kt�re ludzie kiedy� uwa�ali za zlikwidowane na dobre, takie jak gru�lica i malaria, rozwijaj� nowe szczepy, kt�re s� odporne na konwencjonalne leczenie. Badania biologiczne s� w du�ej mierze procesem pr�b i b��d�w. Za��my, �e ludzie mogliby budowa� miliony inteligentnych robot�w o wymiarach nanometrycznych, zaprogramowanych tak, aby �ciga�y niekt�re bakterie i wirusy i zabija�y je? Futury�ci uwa�aj�, �e jest to mo�liwe. Przewiduj� budow� komputer�w molekularnych z pojedynczych atom�w w�gla, podstawowego sk�adnika wszelkiej �ywej materii. Komputery te przechowuj� dane w podobny spos�b jak DNA, ale komputery by�yby programowane przez ludzi, a nie przez natur�. Komputery te mog� by� tak ma�e, jak 100 nm (10^-7 m lub 0,0001 mm). Nawet tak ma�y obiekt ma wystarczaj�c� ilo�� atom�w w�gla, aby utworzy� uk�ad o mocy obliczeniowej r�wnej mocy typowego komputera osobistego. Nanorobotyka ma ciemn� stron�. Wszystko, co mo�na konstruktywnie wykorzysta�, mo�e by� r�wnie� u�yte w spos�b niszcz�cy. Programowalne przeciwcia�a mog�, je�li dostan� si� w r�ce niew�a�ciwych rodzaj�w ludzi, zosta� wykorzystane jako biologiczne

NATURALNY J�ZYK

J�zyk naturalny to j�zyk m�wiony lub pisany powszechnie u�ywany przez ludzi. Przyk�adami s� angielski, hiszpa�ski, rosyjski i chi�ski. W przyjaznych dla u�ytkownika systemach komputerowych i robotycznych wa�ne jest, aby maszyna potrafi�a m�wi� i / lub pisa�, a tak�e rozumie� jak najwi�cej naturalnego j�zyka. Im bardziej naturalny j�zyk mo�e zaakceptowa� i wygenerowa� maszyna, tym wi�cej os�b b�dzie mog�o korzysta� z maszyny, po�wi�caj�c mniej czasu na nauk�, jak to zrobi�. J�zyk naturalny b�dzie niezwykle wa�ny w przysz�o�ci hobby i robotyki osobistej. Na przyk�ad, je�li chcesz, aby tw�j robot Cyberius poda� fili�ank� wody, chcia�by� powiedzie�: "Cyberius, prosz�, podaj mi fili�ank�". Nie musisz wpisywa� wielu cyfr, liter i znak�w interpunkcyjnych na terminalu ani m�wi� tajemnym �argonem, kt�ry nie przypomina zwyk�ego m�wienia.

NESTED LOOPS [P�TLE ZAGNIE�D�ONE]

W schematach lub programach wnioskowania cz�sto wyst�puj� p�tle logiczne. P�tla to zestaw operacji lub krok�w, kt�ry jest powtarzany dwa razy lub wi�cej. Czasami p�tle wyst�puj� wewn�trz innych p�tli. M�wi si� wtedy, �e s� to zagnie�d�one p�tle. Mniejsza p�tla w gnie�dzie zwykle wymaga mniejszej liczby krok�w na powt�rzenie ni� wi�ksza p�tla. Liczba przypadk�w wykonania p�tli jest niezale�na od liczby zawartych w niej krok�w. Ma�a, wt�rna p�tla mo�e by� powtarzana 1 milion razy, podczas gdy otaczaj�ca j� wi�ksza p�tla jest powtarzana tylko 100 razy. Ilustracja jest schematem blokowym pokazuj�cym prosty przyk�ad zagnie�d�enia. Kwadraty wskazuj� kroki proceduralne, takie jak "Pomn� przez 3, a nast�pnie dodaj 2." Diamenty to kroki IF / THEN / ELSE, kt�re s� kluczowe dla ka�dej p�tli. Znaki zapytania wewn�trz diament�w wskazuj�, �e nale�y dokona� wyboru tak / nie, na przyk�ad "Czy x jest wi�kszy ni� 587?" Znak minus (-) jest jak "nie" w pytaniu, w kt�rym to przypadku proces musi wr�ci� do wcze�niejszego punktu. Znak plus (+) jest jak "Tak", informuj�cy o tym, aby proces by� kontynuowany. Zagnie�d�one p�tle s� powszechne w programach komputerowych, zw�aszcza gdy wyst�puj� skomplikowane obliczenia matematyczne. Prawdopodobnie r�wnie� zachodzi zagnie�d�anie si� p�tli my�lowych w ludzkim umy�le. Ka�da pr�ba mapowania ludzkich proces�w my�lowych ujawnia fantastyczne, niezliczone zwroty akcji. Ka�da pr�ba modelowania ludzkiej my�li wymaga u�ycia zagnie�d�onych p�tli. Jest to rozwa�ane w badaniach nad sztuczn� inteligencj� (AI).

NEURONOWA SIE�

Termin sie� neuronowa odnosi si� do dowolnej z kilku form alternatywnej technologii komputerowej. Podstawow� ide� wszystkich sieci neuronowych jest na�ladowanie dzia�ania ludzkiego m�zgu.

Zasoby

W por�wnaniu z komputerami cyfrowymi sieci neuronowe s� szybkie. Mog� wyci�ga� wnioski szybciej ni� maszyny cyfrowe. Sieci neuronowe s� dobre w zadaniach takich jak rozpoznawanie obiekt�w i rozpoznanie mowy. Sieci neuronowe mog� pobiera� ma�e fragmenty informacji o obiekcie, d�wi�ku lub innej z�o�onej rzeczy i wype�nia� luki, aby uzyska� ca�o��. Zosta�o to wyra�nie pokazane, gdy wczesna wersja sieci neuronowej wykona�a niepe�ny (20 procent) obraz radarowy samolotu odrzutowego i, na podstawie tych danych, stworzy�a pe�n� grafik� typu samolotu, kt�ry spowodowa� echa. Sieci neuronowe mog� uczy� si� na b��dach, poprawiaj�c wydajno�� po wielokrotnym powtarzaniu zadania. Wykazuj� r�wnie� pe�n� wdzi�ku degradacj�, wi�c je�li cz�� systemu zostanie zniszczona, reszta mo�e utrzyma� bieg, cho� z mniejsz� pr�dko�ci� i / lub z mniejsz� dok�adno�ci�.

Ograniczenia

Sieci neuronowe s� nieprecyzyjne. Je�li poprosisz kogo� o zr�wnowa�enie ksi��eczki czekowej zbli�y si� ona, ale nie da dok�adnej odpowiedzi. Sieci neuronowe nie s� przeznaczone do wykonywania oblicze�, kt�re mo�e przeprowadzi� komputer cyfrowy. Kalkulator 5,00 $ przewy�szy nawet najbardziej z�o�on� sie� neuronow� w podstawowej arytmetyce. W tym sensie technologia sieci neuronowej przypomina analogow� technologi� komputerow�. Kolejna s�abo�� sieci neuronowych wynika z faktu, �e one nieuchronnie pope�niaj� b��dy, gdy zbli�aj� si� do swoich wniosk�w. Cyfrowe maszyny rozk�adaj� problemy na ma�e cz�ci, drobiazgowo rozdrabniaj�c rozwi�zanie do poziomu dok�adno�ci ograniczonego jedynie liczb� tranzystor�w, kt�re mo�na wytworzy� na chipie krzemu. Sieci neuronowe rozwi�zuj� problemy jako ca�o��, modyfikuj�c ich perspektywy, a� wyniki spe�ni� okre�lone warunki. Mo�na uog�lni�, �e komputery cyfrowe s� analityczne, podczas gdy sieci neuronowe s� intuicyjne.

Logika rozmyta

Maszyny cyfrowe rozpoznaj� na poziomie podstawowym dwa warunki lub stany: logik� 1 i logik� 0. Te dwa stany logiczne mo�na okre�li� w kategoriach wysokiej / niskiej, prawdziwej / fa�szywej, plus / minus, tak / nie, czerwony / zielony, g�ra / d�, prz�d / ty� lub jakakolwiek inna wyra�na dychotomia. Ludzki m�zg sk�ada si� z neuron�w i synaps w ogromnej sieci, z kt�rych wszystkie mog� komunikowa� si� z wieloma innymi. W sieci neuronowej "neurony" i "synapsy" s� elementami przetwarzaj�cymi i �cie�kami danych mi�dzy nimi. Pierwsi entuzja�ci sieci neuronowych postulowali, �e ludzki m�zg dzia�a jak wielka cyfrowa maszyna, kt�rej neurony i synapsy "strzelaj�" lub "milcz�". P�niej okaza�o si�, �e sprawy s� bardziej skomplikowane. W niekt�rych sieciach neuronowych neurony mog� wysy�a� tylko dwa r�ne typy sygna��w i reprezentuj� m�zg zgodnie z teori� z lat 50. XX wieku. Jednak wyniki mo�na modyfikowa�, nadaj�c niekt�rym neuronom i / lub synapsom wi�ksze znaczenie ni� inne. To tworzy logik� rozmyt�, w kt�rej prawda i fa�sz istnieje z r�n� wa�no�ci�.

Sieci neuronowe i sztuczna inteligencja

Niekt�rzy badacze sugeruj�, �e ostateczny cel sztucznej inteligencji mo�na osi�gn�� poprzez "po��czenie" technologii cyfrowych i sieci neuronowych. Inni uwa�aj�, �e sieci neuronowe stanowi� �lepy zau�ek, a technologia cyfrowa wyra�nie udowodni�a, �e jest najlepszym sposobem na zbudowanie komputera. Badania sieci neuronowej przesz�y cykle boomu i upadku, cz�ciowo w wyniku r�nic zda�. Psychologowie s� zainteresowani t� technologi�, poniewa� mo�e pom�c im odpowiedzie� na pytania dotycz�ce ludzkiego m�zgu. Jednak �adna sie� neuronowa nie zbli�y�a si� do takiej z�o�ono�ci. Nawet najwi�ksze wymy�lone sieci neuronowe, z miliardami neuron�w i trylionami synaps, by�yby mniej inteligentny ni� kot czy pies.

NODE [W�ZE�]

W�ze� jest konkretnym, wa�nym punktem na �cie�ce robota mobilnego lub efektora ko�cowego, kt�ry porusza si� po swoim otoczeniu. Punkt pocz�tkowy nazywa si� w�z�em pocz�tkowym; punkt docelowy nazywany jest w�z�em celu. Punkty decyzyjne, je�li wyst�puj�, mi�dzy w�z�em pocz�tkowym a docelowym, s� w�z�ami po�rednimi. Na przyk�ad w planowaniu �cie�ek metrycznych robot mobilny w z�o�onym �rodowisku z wieloma przeszkodami nawiguje mi�dzy w�z�ami pocz�tkowym i docelowym, najpierw okre�laj�c zestaw w�z��w po�rednich lub punkt�w po�rednich, a nast�pnie pod��aj�c �cie�kami mi�dzy tymi w�z�ami. W sieci komunikacyjnej termin w�ze� odnosi si� do okre�lonej lokalizacji, w kt�rej dane s� przetwarzane lub przesy�ane. Przyk�ady obejmuj� stacje robocze, serwery, drukarki i aparaty fotograficzne. W systemie robotycznym pojedyncze roboty stanowi� w�z�y komunikacyjne, je�li mog� komunikowa� si� z innymi robotami lub ze sterownikiem centralnym. Centralnym kontrolerem floty robot�w owadowych jest w�ze� komunikacyjny.

NOISE [SZUM]

Szum to szerokopasmowe pole pr�du przemiennego (AC) lub elektromagnetyczne (EM). W przeciwie�stwie do sygna��w szum nie przenosi informacji. Ha�as mo�e by� naturalny lub wytwarzany przez cz�owieka. Ha�as zawsze obni�a jako�� komunikacji. Jest to powa�ny problem w ka�dym urz�dzeniu lub systemie, w kt�rym dane s� przesy�ane z jednego miejsca do drugiego, np. Flota robot�w mobilnych, kt�re musz� wymienia� dane, lub r�j robot�w owadowych pod nadzorem centralnego kontrolera. Im wy�szy poziom ha�asu, tym silniejszy musi by� sygna�, je�li ma by� odbierany bezb��dnie. Przy danym poziomie mocy sygna�u wy�sze poziomy ha�asu przek�adaj� si� na wi�cej b��d�w i zmniejszony zasi�g komunikacji. Ilustracja jest widmowym wy�wietlaniem sygna��w i szumu, z amplitud� jako funkcj� cz�stotliwo�ci. Poziom ha�asu w tle nazywany jest poziomem szumu. Pionowe linie lub piki wskazuj� sygna�y silniejsze ni� szum. Sygna�y poni�ej poziomu szumu nie pojawiaj� si� na wy�wietlaczu i nie mo�na ich odebra�, chyba �e zostan� znalezione jakie� �rodki obni�aj�ce poziom ha�asu (to znaczy obni�enie poziomu ha�asu). Poziom ha�asu w systemie mo�na zminimalizowa�, stosuj�c komponenty, kt�re pobieraj� mo�liwie najmniejszy pr�d. Ha�as mo�na r�wnie� ograniczy�, obni�aj�c temperatur� wszystkich komponent�w systemu. Niekt�re eksperymenty przeprowadzono w ekstremalnie niskich temperaturach; nazywa si� to technologi� kriogeniczn�. Og�lnie im w�sze pasmo sygna�u, tym lepszy b�dzie mo�liwy do uzyskania stosunek sygna�u do szumu, jednak poprawa ta odbywa si� kosztem szybko�ci danych. Systemy �wiat�owodowe s� stosunkowo odporne na wp�yw ha�asu. Metody transmisji cyfrowej przewy�szaj� metody analogowe pod wzgl�dem odporno�ci na zak��cenia. Niezale�nie od wszystkich tych czynnik�w istnieje ograniczenie, o ile poziom ha�asu mo�na zmniejszy�. Pewny ha�as b�dzie istnia� bez wzgl�du na zastosowan� technologi�.

NUCLEAR SERVICE ROBOT [ROBOT SERWISOWY J�DROWY]

Roboty dobrze nadaj� si� do przenoszenia niebezpiecznych materia��w. Wynika to z faktu, �e je�li dojdzie do wypadku w �rodowisku zamieszka�ym tylko przez maszyny, �ycie ludzkie nie zostanie utracone. W przypadku substancji radioaktywnych roboty mog� by� u�ywane i obs�ugiwane za pomoc� zdalnego sterowania, dzi�ki czemu ludzie nie b�d� nara�eni na promieniowanie. Zdalne sterowanie odbywa si� za pomoc� teleoperacji i / lub teleobecno�ci. Roboty us�ug j�drowych s� u�ywane od pewnego czasu do konserwacji elektrowni atomowych. Jedna z takich maszyn, zwana ROSA, zosta�a zaprojektowana i zbudowana przez Westinghouse Corporation. S�u�y do naprawy i wymiany rur wymiennika ciep�a w kot�ach. Poziom promieniowania jest niezwykle wysoki w tym �rodowisku. Ludziom trudno jest wykonywa� te zadania bez nara�ania zdrowia. Je�li ludzie sp�dzaj� w pracy wi�cej ni� kilka minut miesi�cznie, skumulowana dawka promieniowania przekracza granice bezpiecze�stwa. D�ugotrwa�e nadmierne nara�enie na promieniowanie zwi�ksza cz�sto�� wyst�powania raka i wad wrodzonych. Kr�tkotrwa�e, ekstremalne nara�enie mo�e spowodowa� chorob� popromienn� lub �mier�. Roboty rozbroj� g�owice j�drowe. Je�li b��dny pocisk zostanie znaleziony z niewybuch�� g�owic�, lepiej jest u�y� maszyn, aby wyeliminowa� niebezpiecze�stwo, ni� nara�a� ludzi na ryzyko (i stres psychiczny) w pracy.

NUMERACJA

Kilka system�w liczbowych jest u�ywanych w informatyce, elektronice cyfrowej i robotyce. Schemat najcz�ciej u�ywany przez ludzi to modu� 10, zwany tak�e systemem liczb dziesi�tnych.

Liczby dziesi�tne

System liczb dziesi�tnych jest r�wnie� nazywany modulo 10, podstawa 10 lub podstawa 10. Cyfry s� elementami zestawu {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}. Cyfra znajduj�ca si� bezpo�rednio po lewej stronie punktu (dziesi�tnego) jest mno�ona przez 100 lub 1. Kolejna cyfra po lewej jest mno�ona przez 10 ¹ lub 10. Moc 10 ro�nie wraz z przesu� si� dalej w lewo. Pierwsza cyfra po prawej stronie punktu podstawy jest mno�ona przez wsp�czynnik 10 ^-1 lub 1/10. Nast�pna cyfra po prawej stronie jest mno�ona przez 10 ^-2 lub 1/100. Trwa to, gdy idziesz dalej w prawo. Po zako�czeniu procesu pomno�enia ka�dej cyfry warto�ci wynikowe s� dodawane. To jest reprezentowane, gdy piszesz liczb� dziesi�tn�. Na przyk�ad,

Liczby binarne

System liczb binarnych to metoda wyra�ania liczb za pomoc� tylko cyfry 0 i 1. Czasami nazywa si� to podstaw� 2, lub modulo 2. Cyfra znajduj�ca si� bezpo�rednio po lewej stronie jest cyfr� "jeden". Nast�pna cyfra po lewej to cyfra "dwa"; po tym nast�puje cyfra "czw�rki". Przesuwaj�c si� bardziej w lewo, cyfry oznaczaj� 8, 16, 32, 64 itd., Podwajaj�c si� za ka�dym razem. Po prawej stronie punktu podstawnika warto�� ka�dej cyfry jest przecinana raz po raz, czyli 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 i tak dalej. Rozwa� przyk�ad z liczb� dziesi�tn� 94:

94 = (4 x 10⁰) + (9 x 10¹)

W systemie liczb binarnych podzia� jest nast�puj�cy

1011110 = (0 x 2⁰) + (1 x 2¹) + (1 x 2²) + (1 x 2³) + (1 x 2⁴ + (0 x 2⁵) + (1 x 2⁶)

Podczas pracy z komputerem lub kalkulatorem podajesz liczb� dziesi�tn�, kt�ra jest konwertowana na posta� binarn�. Komputer lub kalkulator wykonuje swoje operacje na zerach i zerach. Po zako�czeniu procesu urz�dzenie konwertuje wynik z powrotem do postaci dziesi�tnej w celu wy�wietlenia.

Liczby �semkowe i szesnastkowe

Innym schematem numeracji jest system liczb �semkowych, kt�ry ma osiem symboli lub 23. Ka�da cyfra jest elementem zestawu {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}. Liczenie przebiega zatem od 7 bezpo�rednio do 10, od 77 bezpo�rednio do 100, od 777 bezpo�rednio do 1000 i tak dalej. Jeszcze innym schematem, powszechnie stosowanym w praktyce komputerowej, jest szesnastkowy system liczbowy, tak nazwany, poniewa� ma 16 symboli lub 24. Te cyfry to zwykle 0 do 9 plus sze�� kolejnych, reprezentowanych przez A do F, pierwsze sze�� liter Alfabet. Zestaw cyfr to {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F}.

S�ownik Robotyki : "O"

OBJECT-ORIENTED GRAPHICS [GRAFIKA ZORIENTOWANA OBIEKTOWO]

Jedn� z metod, dzi�ki kt�rej robotyczny system wizyjny mo�e definiowa� rzeczy, jest nazywana grafik� obiektow�, znan� r�wnie� jako grafika wektorowa. Jest to pot�na technika wykorzystuj�ca reprezentacje analogowe, a nie cyfrowe, do przedstawiania r�nych kszta�t�w. Przyk�adem zorientowanej obiektowo grafiki jest okr�g w kartezja�skiej p�aszczy�nie wsp�rz�dnych, zdefiniowany zgodnie z jego r�wnaniem algebraicznym. Rozwa� okr�g reprezentowany przez r�wnanie x ² + y ² = 1. Nazywa si� to k�kiem jednostkowym, poniewa� ma promie� jednej jednostki, jak pokazano poni�ej .

R�wnanie jest �atwe do zapisania przez komputer w pami�ci. Innym, jeszcze prostszym odwzorowaniem tego ko�a jest jego r�wnanie we wsp�rz�dnych biegunowych

W tym uk�adzie okr�g jednostkowy jest reprezentowany przez r = 1. Oba r�wnania s� matematycznie dok�adnymi reprezentacjami ko�a, a nie cyfrowymi przybli�eniami. Cyfrowe lub odwzorowane bitowo odwzorowanie ko�a jednostkowego wymaga przybli�enia. Precyzja zale�y od rozdzielczo�ci obrazu. Reprezentacja obiektowa jest cz�sto bardziej precyzyjna i pozwala unikn�� problemu jaggies, zwanego tak�e aliasingiem, kt�ry zawsze jest artefaktem obrazu odwzorowanego bitowo.

OBIEKT�W ROZPOZNAWANIE

Rozpoznawanie obiekt�w odnosi si� do dowolnej metody u�ywanej przez robota do wybierania czego� spo�r�d innych rzeczy. Przyk�adem jest zdobycie kubka z szafki. Mo�e to wymaga� wybrania przez robota okre�lonego obiektu, takiego jak "kubek Jane". Za��my, �e poprosisz swojego osobistego robota, aby poszed� do kuchni i przyni�s� ci szklank� pe�n� soku pomara�czowego. Pierwsz� rzecz�, kt�r� musi zrobi� robot, jest znalezienie kuchni. Nast�pnie musi zlokalizowa� szafk� z zastawkami. W jaki spos�b robot wybierze z szafki kubek, a nie talerz czy misk�? Jest to forma problemu pobierania bin. Jednym ze sposob�w znalezienia kubka przez robota jest system wizyjny, kt�ry identyfikuje go po kszta�cie. Inn� metod� jest wyczucie dotykowe. Robot mo�e dwukrotnie sprawdzi�, po z�apaniu obiektu my�li, �e jest to kubek, aby sprawdzi�, czy jest on cylindryczny (charakterystyczny kszta�t kubka). Je�li wszystkie kubki w Twojej szafce wa�� to samo, a je�li ta waga r�ni si� od ci�aru talerzy lub misek, robot mo�e u�y� ci�aru, aby dwukrotnie sprawdzi�, czy ma w�a�ciwy przedmiot. Je�li wymagany jest konkretny kubek, konieczne b�dzie jego oznaczenie w jaki� spos�b. Kodowanie pask�w jest powszechnym schematem stosowanym w tym celu. Og�lnie rzecz bior�c, im wi�ksza liczba cech, kt�re mo�na oceni�, tym dok�adniejsze jest rozpoznawanie obiektu. Rozmiar, kszta�t, masa (lub waga), wsp�czynnik odbicia �wiat�a, przepuszczalno�� wiat�a, tekstura i temperatura to przyk�ady zmiennych cech charakterystycznych dla przedmiot�w codziennego u�ytku.

OCCUPANCY GRID [SIATKA OB�O�ENIA]

Siatka zaj�to�ci jest graficznym odwzorowaniem zrobotyzowanego systemu sonaru lub radaru. Obszar obj�ty radarem lub sonarem jest podzielony na kwadraty, na wz�r prostok�tnego uk�adu wsp�rz�dnych. Nast�pnie ka�demu kwadratowi przypisuje si� warto�� liczbow� zgodnie z prawdopodobie�stwem jego zaj�cia. Warto�ci te mog� wynosi� od -1 (100 procent pewno�ci, �e kwadrat nie jest zaj�ty przez obiekt) przez 0 (r�wne szanse, �e kwadrat jest zaj�ty lub niezaj�ty) do +1 (100 procent pewno�ci, �e kwadrat jest zaj�ty). Alternatywnie mo�na okre�li� procentowe prawdopodobie�stwo zaj�to�ci, od 0 (zdecydowanie nie zaj�te) do 100 (zdecydowanie zaj�te). Renderowana jako dwuwymiarowa (2-D) figura siatka zaj�to�ci sk�ada si� z zestawu kwadrat�w lub prostok�t�w, z kt�rych ka�dy zawiera cyfr� w �rodku, reprezentuj�c� prawdopodobie�stwo zaj�cia kwadratu. Jednak siatk� zaj�to�ci mo�na renderowa� przy u�yciu kolor�w zamiast liczb, je�li wymagana jest mniejsza dok�adno��. Technik� t� cz�sto stosuje si� w radarach meteorologicznych lub wy�wietlaczach satelitarnych pokazuj�cych intensywno�� opad�w, pr�dko�� wiatru, temperatury szczyt�w chmur lub inne zmienne. Prawdopodobie�stwa ob�o�enia mo�na przypisa� w nast�puj�cy spos�b: fioletowy = 0-17%; niebieski = 18-33%; zielony = 34-50%; ��ty = 51-67%; pomara�czowy = 68-83%; czerwony = 84-100%. Mo�liwe s� dwukierunkowe odwzorowanie siatki ob�o�enia w skali szaro�ci. Przyk�ad pokazano na ilustracji, kt�ra przedstawia hipotetyczne �rodowisko pracy, w kt�rym znajduje si� kilka gniazd ptak�w. To wykonanie ma osiem odcieni szaro�ci. Najciemniejsze odcienie reprezentuj� najwy�sze prawdopodobie�stwo, �e ptak jest w danym sektorze w danym momencie w czasie. Bia�e regiony reprezentuj� prawdopodobie�stwo mniejsze ni� 1/8 (12,5 procent). Siatk� zaj�to�ci mo�na renderowa� w trzech wymiarach (3-D), przypisuj�c prawdopodobie�stwa warto�ciom na osi prostopad�ej do p�aszczyzny samej siatki. Regiony o najwy�szym prawdopodobie�stwie pojawiaj� si� zatem jako "wzg�rza" lub "g�ry", za� regiony o najni�szym prawdopodobie�stwie jako "doliny" lub "kaniony".

ODOMETRIA

Odometria jest sposobem wykrywania pozycji. Pozwala robotowi ustali�, gdzie jest, na podstawie dw�ch rzeczy: (1) punktu pocz�tkowego i (2) ruch�w, kt�re wykona� po odej�ciu z tego punktu. Wzd�u� linii prostej lub w jednym wymiarze odometri� wykonuje wska�nik przebiegu w samochodzie. Przemieszczenie lub przebyt� odleg�o�� okre�la si� poprzez zliczenie liczby obrot�w ko�a w oparciu o okre�lony promie� ko�a. (W przypadku zmiany opon na wi�ksze lub mniejsze, nale�y ponownie ustawi� licznik kilometr�w w samochodzie, aby uzyska� dok�adne odczyty.) Przejechana odleg�o�� jest r�wna ca�ce pr�dko�ci w czasie. Graficznie mo�e to by� reprezentowane przez obszar pod krzyw�, jak pokazano

Przemieszczenie zmienia si� z pr�dko�ci� zale�n� od pr�dko�ci. Dop�ki poruszasz si� do przodu, przemieszczenie wzrasta. Je�li cofniesz si�, przemieszczenie maleje. Przemieszczenie mo�e by� dodatnie lub ujemne w odniesieniu do punktu pocz�tkowego. W dw�ch wymiarach, powiedzmy w pokoju lub nad powierzchni� Ziemi, odometria odbywa si� poprzez utrzymywanie sta�ej �cie�ki pr�dko�ci, kt�ra ma sk�adniki zar�wno pr�dko�ci, jak i kierunku. Wyobra� sobie p�ywanie ��dk� na otwartym morzu, zaczynaj�c od wyspy. Znasz szeroko�� i d�ugo�� geograficzn� wyspy; mo�esz stale mierzy� pr�dko�� i kierunek. Tw�j komputer �ledzi Twoj� pr�dko�� i kierunek od momentu do momentu. Nast�pnie, po jakimkolwiek czasie, komputer mo�e dowiedzie� si�, gdzie jeste�, na podstawie wcze�niejszych ruch�w. Odbywa si� to poprzez integracj� obu sk�adnik�w pr�dko�ci (pr�dko�ci i kierunku) jednocze�nie w czasie. �eglarze znaj� to jako obliczanie ded (skr�t od dedukcji i obliczanie) pozycji. Robot mo�e korzysta� z funkcji obliczania ded, poniewa� mikrokomputer niezale�nie integruje pr�dko�� do przodu i kierunek kompasu. Nazywa si� to podw�jn� integracj�. Jest to do�� wyrafinowana forma rachunku r�niczkowego, ale mikrokomputer mo�na tak zaprogramowa�, aby robi� to �atwo. Ryc. 2 pokazuje dwuwymiarow� odometri� opart� na pr�dko�ci i kierunku kompasu.

Wektory pr�dko�ci (V ₁, V ₂, V ₃ i V ₄ w tym przyk�adzie) s� stale wej�cie do mikrokomputera. Na podstawie tych informacji mikrokomputer "zna" wsp�rz�dne robota w dowolnym momencie.

ODCI��ENIE

M�wi si�, �e maszyna jest czym�, co u�atwia ludziom prac�. Dotyczy to szczeg�lnie robot�w i inteligentnych komputer�w. Urz�dzenia te mog� wykonywa� wiele �mudnych lub niebezpiecznych prac wykonywanych przez ludzi w przesz�o�ci. W miar� post�pu technologii robotycznej mo�na oczekiwa�, �e proces ten b�dzie kontynuowany. Zast�pienie pracownik�w przez roboty i / lub inteligentne komputery nazywa si� robotyzacj�, automatyzacj� lub komputeryzacj�. Na poziomie osobistym u�ycie robot�w i inteligentnych komputer�w do codziennych obowi�zk�w nazywa si� odci��eniem, terminem wymy�lonym przez futurysty Charlesa Lechta. Wed�ug Lechta w naszym �yciu jest jeszcze wiele do zrobienia. Nawet w naszym zaawansowanym, wysoce technologicznym spo�ecze�stwie sp�dzamy czas na zakupach, praniu ubra� i odkurzaniu pod�ogi. Zw�aszcza kreatywni ludzie cz�sto uwa�aj� te rzeczy za strat� czasu. Ale je�li prace nie zostan� wykonane, ludzie g�oduj�, nosz� brudne ubrania, cierpi� z powodu niehigienicznych warunk�w �ycia. Niekt�rzy zatrudniaj� s�u��cych do wykonywania swoich przyziemnych obowi�zk�w, ale niewielu mo�e sobie pozwoli� na kamerdynera lub pokoj�wk�. Roboty mog� przej�� codzienne obowi�zki. Lecht wierzy, �e w ko�cu to zrobi i b�d� dost�pne dla prawie wszystkich. To pozwoli ludziom robi� wi�cej zabawnych i kreatywnych rzeczy, m�wi Lecht, malowa� obrazy, pisa� ksi��ki, komponowa� muzyk� lub gra� w golfa.

OPEN-LOOP SYSTEM

Poj�cie systemu otwartej p�tli odnosi si� do ka�dej maszyny, kt�ra nie zawiera serwomechanizmu. Z tego powodu roboty z otwart� p�tl� s� cz�sto nazywane robotami bezobs�ugowymi. Ten typ robota zale�y od dok�adno�ci pozycjonowania od wyr�wnania i precyzji jego cz�ci. Nie ma sposobu na poprawienie b��d�w pozycjonowania. Robot dzia�a na �lepo; nie mo�e por�wna� swojej lokalizacji ani orientacji z otoczeniem. Systemy z otwart� p�tl� mog� dzia�a� szybciej ni� systemy z robotami w zamkni�tej p�tli lub serwo. Wynika to z faktu, �e w systemie z otwart� p�tl� nie ma sprz�enia zwrotnego, a zatem nie jest potrzebny czas na przetwarzanie sygna��w sprz�enia zwrotnego i dokonywanie poprawek pozycjonowania. Systemy z p�tl� otwart� s� r�wnie� ta�sze ni� systemy z p�tl� zamkni�t�. Jednak w zadaniach wymagaj�cych ekstremalnej dok�adno�ci systemy z otwart� p�tl� nie s� wystarczaj�co precyzyjne. Jest to szczeg�lnie prawdziwe, gdy robot musi wykona� wiele zaprogramowanych ruch�w, jeden po drugim. W niekt�rych typach system�w robotycznych b��dy pozycjonowania kumuluj� si�, chyba �e s� od czasu do czasu korygowane.

OPTYCZNE ROZPOZNAWANIE ZNAK�W (OCR)

Komputery mog� t�umaczy� materia�y drukowane, takie jak tekst na tej stronie, na dane cyfrowe. Dane mo�na nast�pnie wykorzysta� w taki sam spos�b, jakby kto� wpisa� je na klawiaturze. Odbywa si� to za pomoc� optycznego rozpoznawania znak�w (OCR), specjalistycznej formy skanowania optycznego. W OCR materia��w drukowanych cienka wi�zka laserowa przesuwa si� po stronie. Bia�y papier odbija �wiat�o; czarny tusz nie. Wi�zka laserowa porusza si� w taki sam spos�b, jak wi�zka elektronowa w kamerze telewizyjnej lub lampie. Odbita wi�zka jest modulowana; to znaczy zmienia si� jego intensywno��. Ta modulacja jest t�umaczona przez oprogramowanie OCR na kod cyfrowy do u�ytku przez komputer. W ten spos�b komputer mo�e "czyta�" czasopismo lub ksi��k�. OCR jest powszechnie u�ywany przez pisarzy, redaktor�w i wydawc�w do przesy�ania drukowanych danych na no�niki cyfrowe, takie jak dysk twardy komputera lub CDROM (p�yta kompaktowa, pami�� tylko do odczytu). Zaawansowane oprogramowanie OCR rozpoznaje symbole matematyczne i inne egzotyczne notacje, a tak�e du�e i ma�e litery, cyfry i znaki interpunkcyjne. Inteligentne roboty mog� w��czy� technologi� OCR do swoich system�w wizyjnych, umo�liwiaj�c im odczytywanie etykiet i znak�w. Istnieje na przyk�ad technologia budowy inteligentnego robota z OCR, kt�ry mo�e wsi�� do samochodu i prowadzi� go w dowolnym miejscu. By� mo�e kiedy� zostanie to zrobione powszechnie. W�a�ciciel robota mo�e przekaza� robotowi list� zakup�w i powiedzie�: "Prosz�, we� te rzeczy w supermarkecie", a robot wr�ci godzin� p�niej z zam�wionymi przedmiotami. Aby robot m�g� odczyta� co� na odleg�o��, na przyk�ad znak drogowy, obraz jest obserwowany za pomoc� kamery wideo, a nie przez odbijanie zeskanowanej wi�zki laserowej od powierzchni. Ten obraz wideo jest nast�pnie przetwarzany przez oprogramowanie OCR na dane cyfrowe.

OPTYCZNY ENKODER

Enkoder optyczny to urz�dzenie elektroniczne, kt�re mierzy stopie�, w jakim obraca si� wa�ek mechaniczny. Mo�e tak�e mierzy� pr�dko�� obrotow� (pr�dko�� k�tow�). Koder optyczny sk�ada si� z pary diod elektroluminescencyjnych (LED), fotodetektora i tarczy do ci�cia. Diody LED �wiec� na fotodetektorze przez ko�o tn�ce. Ko�o ma pasma promieniowe, na przemian przezroczyste i nieprzezroczyste (patrz ilustracja). Ko�o jest przymocowane do wa�u. Gdy wa� si� obraca, wi�zka �wiat�a zostaje przerwana. Ka�de przerwanie uruchamia obw�d zliczaj�cy. Liczba impuls�w jest bezpo�redni� funkcj� stopnia, w jakim wa� si� obr�ci�. Cz�stotliwo�� impuls�w jest bezpo�redni� funkcj� pr�dko�ci obrotowej. Dwie diody LED, umieszczone we w�a�ciwych pozycjach, pozwalaj� enkoderowi wskazywa� kierunek (w prawo lub w lewo), w kt�rym obraca si� wa�. Enkodery optyczne s� u�ywane w r�nych aplikacjach robotycznych. W szczeg�lno�ci s� one stosowane w manipulatorach do pomiaru zakresu obrotu z��cza.

S�ownik Robotyki : "P"

PALETYZACJA I DEPALETYZACJA

W procesach produkcyjnych cz�sto konieczne jest zdejmowanie przedmiot�w z przeno�nika ta�mowego i umieszczanie ich na specjalnie zaprojektowanej do nich tacy. Taca nazywana jest palet�, a proces jej nape�niania nazywany jest paletyzacj�. Odwrotny proces, w kt�rym przedmioty s� zdejmowane z palety i umieszczane na przeno�niku, nazywa si� depaletyzacj�. Aby co� usun��, konieczna jest z�o�ona sekwencja ruch�w z przeno�nika, znajd� puste miejsce na palecie i prawid�owo umie�� przedmiot w wolnym miejscu. Rozwa�my palet� z otworami na osiem kwadratowych ko�k�w. Jedna dziura jest wype�niona; pozosta�e siedem jest wolnych. Za��my, �e zaprogramowano robota, aby paletyzowa� ko�ki, a� taca b�dzie pe�na, a nast�pnie we� kolejn� tac� i nape�ni j�, i tak dalej. Jego instrukcje mo�na prymitywnie przedstawi� mniej wi�cej tak:

1. Rozpocznij procedur� paletyzacji.

2. Czy ko�ki przechodz� wzd�u� przeno�nika?

a. Je�li nie, przejd� do kroku 7.

b. Je�li tak, przejd� do kroku 3.

3. Czy paleta jest pe�na?

a. Je�li nie, zatrzymaj to.

b. Je�li tak, za�aduj j� na ci�ar�wk�, we� now� palet� i umie�� j� na miejscu aby wype�ni�

4. We� pierwszy dost�pny ko�ek z przeno�nika.

5. Umie�� ko�ek w pustym otworze palety o najni�szym numerze.

6. Przejd� do kroku 2.

7. Oczekuj dalszych instrukcji

PARALAKSA

Paralaksa to efekt, kt�ry pozwala oceni� odleg�o�ci do obiekt�w i dostrzec g��bi�. Roboty z dwuocznym widzeniem maszynowym u�ywaj� paralaksy w tym samym celu. Ilustracja przedstawia podstawow� zasad�. Pobliskie obiekty wydaj� si� przesuni�te w stosunku do odleg�ego t�a, gdy s� ogl�dane lewym okiem w por�wnaniu z widokiem widzianym prawym okiem. Zakres przemieszczenia zale�y od proporcjonalnej r�nicy mi�dzy odleg�o�ci� do pobliskiego obiektu a odleg�� skal� odniesienia, a tak�e od odleg�o�ci mi�dzy okiem lewym a okiem prawym. Do nawigacji i wskaz�wek mo�na u�y� paralaksy. Je�li zmierzasz w kierunku punktu, punkt ten wydaje si� nieruchomy, podczas gdy inne obiekty wydaj� si� oddala� od niego, co wida� podczas jazdy p�ask�, prost� autostrad�. Znaki, drzewa i inne obiekty przydro�ne wydaj� si� przemieszcza� promieni�cie na zewn�trz z odleg�ego punktu na drodze. System wizyjny robota mo�e wykorzysta� ten efekt do wykrywania kierunku, w kt�rym si� porusza, jego pr�dko�ci i po�o�enia.

PASYWNY TRANSPONDER

Transponder pasywny to urz�dzenie, kt�re umo�liwia robotowi identyfikacj� obiektu. Przyk�adem jest kod kreskowy. Innym przyk�adem s� etykiety magnetyczne, takie jak te na kartach kredytowych, kartach bankowych w bankomatach i towarach detalicznych. Wszystkie transpondery pasywne wymagaj� zastosowania czujnika w robocie. Czujnik dekoduje informacje z transpondera. Dane mog� by� z�o�one, a transponder niewielki. W niekt�rych systemach informacje mo�na odczyta� z odleg�o�ci wi�kszej ni� metr. Za��my, �e robot musi wybra� wiert�o do okre�lonego zastosowania, a na tacy znajduje si� 150 bit�w, z kt�rych ka�dy zawiera pasywny transponder z informacjami o jego �rednicy, twardo�ci, zalecanych pr�dko�ciach roboczych i po�o�eniu w tacy. Robot mo�e szybko wybra� najlepszy bit, zainstalowa� go i u�ywa�, a po zako�czeniu pracy mo�na go od�o�y� na w�a�ciwe miejsce.

PATTERN RECOGNITION [ROZPOZNAWANIE WZORC�W]

W systemie wizyjnym robota jednym ze sposob�w identyfikacji obiektu lub dekodowania danych jest kszta�t. Kod kreskowy jest typowym przyk�adem. Skanowanie optyczne to kolejny. Maszyna rozpoznaje kombinacje kszta�t�w i wydedukuje ich znaczenie za pomoc� mikrokomputera. W robotach inteligentnych technologia rozpoznawania wzorc�w zyskuje na znaczeniu. Naukowcy czasami wykorzystuj� problemy Bongarda do udoskonalania system�w rozpoznawania wzorc�w. Wyobra� sobie osobistego robota, kt�rego trzymasz w domu. Mo�e Ci� zidentyfikowa� na podstawie kombinacji cech, takich jak wzrost, kolor w�os�w, kolor oczu, modulacja g�osu i akcent g�osu. By� mo�e Tw�j osobisty robot mo�e natychmiast rozpozna� Twoj� twarz, tak jak robi� to Twoi znajomi. Ta technologia istnieje, ale wymaga znacznej mocy obliczeniowej, a koszt jest wysoki. Istniej� prostsze sposoby identyfikacji ludzi. Za��my, �e Tw�j robot jest zaprogramowany tak, aby u�cisn�� d�o� ka�demu, kto wejdzie do domu. W ten spos�b robot pobiera odciski palc�w osoby. Przechowuje zbi�r autoryzowanych odcisk�w palc�w. Je�li kto� odm�wi podania r�ki, robot mo�e uruchomi� cichy alarm, aby wezwa� policyjne roboty. To samo mo�e si� zdarzy�, je�li robot rozpozna odcisk osoby, kt�ra potrz�sa r�k�. To hipotetyczny i raczej orwellowski scenariusz; wiele os�b wola�oby nie wchodzi� do tak wyposa�onego domu. Jednak sam ten fakt m�g�by prawdopodobnie s�u�y� jako wzmocnienie bezpiecze�stwa.

PERSONAL ROBOT

Od wiek�w ludzie wyobra�ali sobie posiadanie osobistego robota. Taka maszyna mog�a by� czym� w rodzaju niewolnika, nie ��daj�cego zap�aty (z wyj�tkiem koszt�w utrzymania). Jednak a� do eksplozji technologii elektronicznej pr�by budowania robot�w przez ludzi ko�czy�y si� niezgrabnymi masami metalu, kt�re niewiele lub wcale nie mia�y �adnego rzeczywistego zastosowania.

Cechy

Roboty osobiste mog� wykonywa� wszelkiego rodzaju przyziemne prace domowe. Takie roboty nazywane s� czasami robotami domowymi. W biurze mo�na u�ywa� robot�w osobistych; nazywane s� robotami us�ugowymi. Aby by� efektywnym, roboty osobiste musz� zawiera� takie funkcje, jak rozpoznawanie mowy, synteza mowy, rozpoznawanie obiekt�w i system wizyjny. Obowi�zki robota domowego mog� obejmowa�:

• Myjnia samochodowa

• Generalne sprz�tanie

• Towarzystwo

• Gotowanie

• Zmywanie naczy�

• Ochrona przeciwpo�arowa

• Czyszczenie pod��g

• Zakupy spo�ywcze

• Wykrywanie wtargni��

• Pralnia

• Koszenie trawnika

• Konserwacja

• Podawanie posi�k�w

• towarzysz zabaw dziecka

• Usuwanie �niegu

• Czyszczenie toalet

• Mycie okien

W biurze robot us�ugowy mo�e wykonywa� takie czynno�ci, jak: • Ksi�gowo��

• Generalne sprz�tanie

• Przygotowanie i podawanie kawy

• Dostawa

• Dyktowanie

• Konserwacji sprz�tu

• Wype�nianie dokument�w

• Ochrona przeciwpo�arowa

• Czyszczenie pod��g

• Powitanie go�ci

• Wykrywanie wtargni��

• Przygotowanie posi�ku

• Ksero

• Odpowiadanie na telefon

• Czyszczenie toalet

• Pisanie

• Mycie okien

Praktyczne roboty kontra zabawki

Niekt�re roboty osobiste zosta�y zaprojektowane i sprzedane, ale do niedawna nie by�y na tyle wyrafinowane, aby przynosi� jakiekolwiek praktyczne korzy�ci. Wi�kszo�� takich robot�w bardziej trafnie nazywa si� robotami hobbystycznymi. Dobry robot domowy, zdolny do sprawnego i niezawodnego wykonania nawet kilku z powy�szych prac, przekracza mo�liwo�ci finansowe zwyk�ych ludzi. Wraz z popraw� technologii i jej obni�eniem koszt (w kategoriach rzeczywistych mo�liwo�ci zarobkowych danej osoby) b�dzie spada�. Prostsze maszyny to dobre zabawki dla dzieci. Co ciekawe, je�li robot jest zaprojektowany i przeznaczony jako zabawka, cz�sto sprzedaje si� lepiej, ni� gdyby by� reklamowany jako praktyczna maszyna.

Pytania i obawy

Roboty musz� by� bezpieczne do �ycia w pobli�u i nie mog� stanowi� dla nich �adnego zagro�enia w�a�ciciela, zw�aszcza dzieci. Mo�na to zapewni� dzi�ki dobremu projektowi. Wszystkie roboty powinny dzia�a� zgodnie z trzema prawami Asimova. Za��my, �e dost�pny jest praktyczny robot osobisty za mniej wi�cej tak� sam� cen�, jak dobry samoch�d. Czy wielu ludzi by to kupi�o? Trudno to przewidzie�. Cho� niekt�re z wy�ej wymienionych zada� mog� si� wydawa� nudne, wiele os�b lubi je wykonywa�. Koszenie trawnika i od�nie�anie mo�e by� dobrym �wiczeniem. Wiele os�b lubi gotowa�. Niekt�rzy ludzie nigdy nie powierz� robotowi prawid�owego wykonania zada�, bez wzgl�du na to, jak wydajne i wyrafinowane mog� by� te maszyny. Niekt�rzy ludzie wol� oszcz�dza� lub inwestowa� pieni�dze, kt�re mogliby wyda� na osobistego robota.

PHONEME [FONEM]

Fonem to indywidualny d�wi�k lub sylaba, kt�r� wydajesz podczas m�wienia. Przyk�ady to "ssss", "oooo" i "ffff". G�os mo�na wy�wietli� na ekranie oscyloskopu. Sprz�t jest prosty: mikrofon, wzmacniacz audio i oscyloskop. Kiedy kto� m�wi do mikrofonu, na ekranie ta�czy pl�tanina. Wygl�d fonem�w jest prostszy ni� zwyk�a mowa. Ka�dy przebieg, bez wzgl�du na to, jak z�o�ony, mo�e zosta� rozpoznany lub wygenerowany przez obwody elektroniczne. Teoretycznie syntezator mowy mo�e brzmie� dok�adnie tak, jak czyje� g�os, m�wi�c cokolwiek, z dowoln� modulacj�. Sygna� wyj�ciowy takiej maszyny ma dok�adnie taki sam kszta�t fali, jak widziany na oscyloskopie, co g�os konkretnej osoby m�wi�cej. Odbite �wiat�o mo�e pom�c robotowi stwierdzi�, czy si� do czego� zbli�a. Fotoelektryczny czujnik zbli�eniowy wykorzystuje modulowany generator wi�zki �wiat�a, fotodetektor, wzmacniacz czu�y na cz�stotliwo�� i mikrokomputer. Ilustracja przedstawia zasad� dzia�ania tego urz�dzenia. Wi�zka �wiat�a odbija si� od obiektu i jest wychwytywana przez fotodetektor. Wi�zka �wiat�a jest modulowana z pewn� cz�stotliwo�ci�, powiedzmy 1000 Hz (herc�w), a detektor posiada wzmacniacz, kt�ry reaguje tylko na �wiat�o modulowane przy tej cz�stotliwo�ci. Zapobiega to fa�szywym obrazom, kt�re w przeciwnym razie mog�yby by� spowodowane rozproszonym o�wietleniem, takim jak lampy lub �wiat�o s�oneczne. Je�li robot zbli�a si� do obiektu, mikrokomputer wyczuwa, �e odbita wi�zka jest coraz silniejsza. Robot mo�e wtedy omija� obiekt. Ta metoda wykrywania blisko�ci nie dzia�a w przypadku czarnych lub bardzo ciemnych obiekt�w lub p�askich okien lub luster ustawionych pod ostrym k�tem. Tego rodzaju obiekty zwodz� ten system, poniewa� wi�zka �wiat�a nie jest odbijana z powrotem w kierunku fotodetektora.

PHOTOELECTRIC PROXIMITY SENSOR [FOTOELEKTRYCZNY CZUJNIK ZBLI�ENIOWY]

Odbite �wiat�o mo�e pom�c robotowi stwierdzi�, czy si� zbli�a do czego�. Fotoelektryczny czujnik zbli�eniowy wykorzystuje modulowany generator wi�zki �wiat�a, fotodetektor, wzmacniacz czu�y na cz�stotliwo�� i mikrokomputer. Ilustracja przedstawia zasad� dzia�ania tego urz�dzenia. Wi�zka �wiat�a odbija si� od obiektu i jest wychwytywana przez fotodetektor. Wi�zka �wiat�a jest modulowana z pewn� cz�stotliwo�ci�, powiedzmy 1000 Hz (herc�w), a detektor posiada wzmacniacz, kt�ry reaguje tylko na �wiat�o modulowane przy tej cz�stotliwo�ci. Zapobiega to fa�szywym obrazom, kt�re w przeciwnym razie mog�yby by� spowodowane rozproszonym o�wietleniem, takim jak lampy lub �wiat�o s�oneczne. Je�li robot zbli�a si� do obiektu, mikrokomputer wyczuwa, �e odbita wi�zka jest coraz silniejsza. Robot mo�e wtedy omija� obiekt. Ta metoda wykrywania blisko�ci nie dzia�a w przypadku czarnych lub bardzo ciemnych obiekt�w lub p�askich okien lub luster ustawionych pod ostrym k�tem. Tego rodzaju obiekty zwodz� ten system, poniewa� wi�zka �wiat�a nie jest odbijana z powrotem w kierunku fotodetektora.

PRZETWORNIK PIEZOELEKTRYCZNY

Przetwornik piezoelektryczny to urz�dzenie, kt�re mo�e przekszta�ci� fale akustyczne w impulsy elektryczne i odwrotnie. Sk�ada si� z kryszta�u, takiego jak kwarc lub materia� ceramiczny, umieszczonego pomi�dzy dwiema metalowymi p�ytami, jak pokazano na ilustracji na stronie 226. Kiedy fala akustyczna uderza w jedn� lub obie p�ytki, metal wibruje. Ta wibracja jest przenoszona na kryszta�. Kryszta� wytwarza s�abe pr�dy elektryczne, gdy jest poddawany napr�eniom mechanicznym. Dlatego mi�dzy dwiema metalowymi p�ytami powstaje napi�cie pr�du przemiennego (AC) o przebiegu podobnym do fal d�wi�kowych. Je�li do p�ytek zostanie przy�o�ony sygna� pr�du przemiennego, kryszta� wibruje "w synchronizacji" z pr�dem. W rezultacie metalowe p�ytki r�wnie� wibruj�, powoduj�c zak��cenia akustyczne. Przetworniki piezoelektryczne s� powszechne w zastosowaniach ultrad�wi�kowych, takich jak czujniki wtargni�cia i alarmy. S� przydatne w robotach, poniewa� s� ma�e, lekkie i wymagaj� niewielkiego pr�du do swojej pracy. S� wra�liwe i mog� funkcjonowa� pod wod�

PITCH [SKOK]

Skok jest jednym z trzech rodzaj�w ruchu, jakie mo�e wykona� robotyczny efektor. Dotyczy to tak�e zmian postawy (orientacji) robota mobilnego w trzech wymiarach. Wysoko�� d�wi�ku jest zwykle zmienn� w g�r� iw d�. Wyci�gnij r�k� prosto i wska� co� palcem wskazuj�cym, a nast�pnie przesu� nadgarstek tak, aby palec wskazuj�cy wskazywa� w g�r� iw d� wzd�u� pionowej linii. Ten ruch to skok w twoim nadgarstku.

PIKSEL

Piksel to akronim oznaczaj�cy "picture (pix) element". Piksel to najmniejszy region na dwuwymiarowym (2-D) obrazie wideo lub wy�wietlaczu. W z�o�onym sygnale wideo piksel jest najmniejsz� jednostk� przekazuj�c� informacje. Te piksele czasami, ale nie zawsze, pokrywaj� si� z pikselami na wy�wietlaczu po stronie odbiorczej obwodu. Je�li spojrzysz przez lup� z bliska na ekran telewizora lub monitor komputera, zobaczysz tysi�ce ma�ych kropek. S� to piksele samego ekranu telewizora lub monitora. (Uwaga: je�li spr�bujesz tego eksperymentu, za�� ltrafioletowe okulary przeciws�oneczne). Na obrazach w skali szaro�ci ka�demu pikselowi przypisany jest okre�lony blask. W obrazie kolorowym ka�demu pikselowi przypisany jest kolor podstawowy (czerwony, zielony lub niebieski) oraz okre�lony blask. Rozmiar piksela jest wa�ny w zrobotyzowanych systemach wizyjnych, poniewa� decyduje o ostatecznej rozdzielczo�ci obrazu, czyli o tym, ile szczeg��w mo�e zobaczy� robot. Im mniejsze piksele, tym lepsza rozdzielczo��. Wizja robota o wysokiej rozdzielczo�ci wymaga lepszych kamer, wi�kszej przepustowo�ci sygna�u i wi�kszej ilo�ci pami�ci ni� wizja robota o niskiej rozdzielczo�ci. Systemy o wysokiej rozdzielczo�ci r�wnie� kosztuj� wi�cej ni� systemy o niskiej rozdzielczo�ci.

PNEUMATYCZNY NAP�D

Nap�d pneumatyczny to metoda zapewniania ruchu manipulatorowi robota. Wykorzystuje spr�ony gaz, taki jak powietrze, do przenoszenia si� na r�ne przeguby, sekcje teleskopowe i efektory ko�cowe. Nap�d pneumatyczny sk�ada si� z zasilacza, co najmniej jednego silnika, zespo�u t�ok�w i zawor�w oraz p�tli sprz�enia zwrotnego. Zawory i t�oki kontroluj� ruch gazu. Poniewa� gaz jest �ci�liwy, nap�d nie mo�e przekazywa� du�ych si� bez znacznych b��d�w pozycjonowania. P�tla sprz�enia zwrotnego sk�ada si� z co najmniej jednego czujnika si�y, kt�ry mo�e zapewni� korekcj� b��d�w i pom�c manipulatorowi pod��a� wyznaczon� �cie�k�. Manipulatory nap�dzane pneumatycznie s� u�ywane, gdy precyzja i pr�dko�� nie s� krytyczne.

PUNKT DO PUNKTU RUCH

Niekt�re ramiona robot�w poruszaj� si� w spos�b ci�g�y i mog� si� zatrzyma� w dowolnym punkcie �cie�ki. Inni s� w stanie zatrzyma� si� tylko w okre�lonych miejscach. Kiedy efektor ko�cowy ramienia robota mo�e osi�gn�� tylko okre�lone pozycje, m�wi si�, �e manipulator wykonuje ruch punkt-punkt. Ilustracja przedstawia ruch punkt-punkt, w kt�rym mo�liwych jest sze�� punkt�w zatrzymania, nazywanych punktami przelotowymi (od A do F). W niekt�rych robotach, kt�re wykorzystuj� ruch punkt-punkt, kontroler przechowuje du�� liczb� punkt�w przelotowych w obwiedni roboczej manipulatora. Punkty te s� tak blisko siebie, �e wynikaj�cy z nich ruch jest ci�g�y ze wzgl�d�w praktycznych. Stosowane s� ma�e przyrosty czasu, takie jak 0,01 s lub 0,001 s. Ten schemat jest analogiem ruchu robota w grafice komputerowej z mapami bitowymi.

POLAR COORDINATE GEOMETRY [GEOMETRIA WSPӣRZ�DNYCH POLARNYCH]

Ramiona robot�w przemys�owych mog� porusza� si� na r�ne sposoby, w zale�no�ci od ich przeznaczenia. Geometria wsp�rz�dnych biegunowych to powszechny uk�ad dwuwymiarowy (2-D). Termin ten pochodzi z wykresu biegunowego funkcji matematycznych. Rysunki przedstawiaj� standardowe uk�ady wsp�rz�dnych biegunowych. Zmienna niezale�na to k�t w stopniach lub radianach wzgl�dem zdefiniowanej linii zerowej. Istniej� dwie popularne metody okre�lania k�ta. Je�li linia zerowa biegnie w prawo ("wsch�d"), w�wczas k�t jest mierzony od niej w kierunku przeciwnym do ruchu wskaz�wek zegara. Je�li linia zerowa biegnie w g�r� ("p�noc"), w�wczas k�t jest mierzony od niej zgodnie z ruchem wskaz�wek zegara. Pierwszy schemat jest wsp�lny dla wy�wietlaczy matematycznych i niekt�rych manipulator�w robot�w. Druga metoda jest u�ywana, gdy k�t jest namiarem kompasu lub azymutem, jak w systemach nawigacyjnych. Zmienn� zale�n� jest promie� lub odleg�o�� od �rodka wykresu. Jednostki maj� zwykle ten sam rozmiar na wykresie o podanych wsp�rz�dnych (na przyk�ad milimetry). W niekt�rych przypadkach u�ywana jest logarytmiczna skala promienia. Jest to cz�sto wykonywane podczas kre�lenia wzorc�w kierunkowych przetwornika.

POLICYJNY ROBOT

Czy mo�esz sobie wyobrazi� funkcjonariuszy policji z metalu i krzemu, o wysoko�ci 2 m, kt�rzy potrafi� podnosz�cych ca�ych samochod�w jednym ramieniem i jednoczesne strzelanie 100 pocisk�w na sekund� z efektora ko�cowego na drugim ramieniu? Te typy robot�w policyjnych zosta�y przedstawione w fikcji. Technologia pozwalaj�ca na zbudowanie takiej maszyny istnieje ju� teraz, jednak kiedy i je�li w rzeczywisto�ci powstanie na du�� skal� roboty policyjne, prawdopodobnie b�d� mniej rewelacyjne. Policjanci s� cz�sto nara�eni na niebezpiecze�stwo. Gdyby zdalnie sterowany robot m�g� zosta� u�yty do kt�regokolwiek z niebezpiecznych zada�, przed kt�rymi staj� gliniarze, mo�na by uratowa� �ycie. Takie jest uzasadnienie rozmieszczania robot�w w miejsce ludzkich oficer�w. Funkcjonariusz policji-robota mo�e dzia�a� jak robot-�o�nierz lub dron. To mog�oby by� teleoperowane, z cz�owiekiem stacjonuj�cym w centralnym miejscu, nie nara�onym na ryzyko. Z pewno�ci� mechaniczny policjant m�g�by by� znacznie silniejszym ni� jakikolwiek cz�owiek. Ponadto maszyna nie boi si� �mierci i mo�e podejmowa� ryzyko, od kt�rego ludzie mog� si� wycofa�. Ludzie mog� manewrowa� fizycznie w spos�b, kt�rego �adna maszyna nie mo�e dor�wna�. Sprytny z�odziejaszek prawdopodobnie umkn��by prawie ka�demu robotowi-policjantowi. Zwinno�� b�dzie kluczowym problemem, je�li policjant-robot ma kiedykolwiek kogo� zatrzyma�. Sama si�a liczb mo�e rozwi�za� ten problem. By� mo�e du�a r�jka ma�ych gliniarzy-robot�w-owad�w, rozmieszczonych strategicznie, mog�aby namierzy� i z�apa� uciekaj�cego podejrzanego. Wyrafinowani, autonomiczni funkcjonariusze policji robot�w mog� nie okaza� si� op�acalni. Cz�owiek-operator musi otrzymywa� wynagrodzenie za siedzenie i zdalne sterowanie robotem. Sam robot b�dzie kosztowa� koszty budowy i utrzymania, a je�li to konieczne, naprawy lub wymiany. Ludzie, kt�rzy zrobotyzuj� policj�, b�d� musieli por�wna� ratowanie �ycia ze zwi�kszonymi kosztami. By� mo�e koszt technologii robotycznej spadnie, a jako�� wzro�nie, a� pewnego dnia cz�� lub wi�kszo�� naszych metropolitalnych si� policyjnych b�dzie mog�a zosta� zrobotyzowana po rozs�dnych kosztach.

POLIMORFICZNY ROBOT

Robot polimorficzny, zwany tak�e robotem zmieniaj�cym kszta�t, jest zaprojektowany tak, aby dostosowywa� si� do otoczenia poprzez zmian� jego geometrii. Istnieje wiele projekt�w, kt�re mog� to osi�gn��. Prostym przyk�adem polimorficznego chwytaka robota jest aktywny mechanizm ci�ciwy, kt�ry dopasowuje si� do obiekt�w poprzez owijanie si� wok� nich. Specjalistyczne roboty g�sienicowe mog� zmienia� sw�j kszta�t, aby podr�owa� po nier�wnym terenie lub wspina� si� i schodzi� po schodach. Takie roboty mog� r�wnie� zmienia� orientacj� cia�a (poziom� lub pionow�). Niekt�re roboty maj� kszta�t w�y i maj� liczne przeguby, kt�re pozwalaj� im manewrowa� i si�ga� do z�o�onych przestrzeni roboczych.

POZYCJI WYKRYWANIE

Wykrywanie pozycji robota nale�y do jednej z dw�ch kategorii. W wi�kszym sensie, robot mo�e si� zlokalizowa�. Jest to wa�ne podczas prowadzenia i nawigacji. W mniejszym sensie cz�� robota mo�e przemie�ci� si� do miejsca w jego obszarze roboczym za pomoc� urz�dze�, kt�re m�wi� mu dok�adnie, gdzie si� znajduje.

POTENCJALNE POLE

Potencjalne pole to odwzorowanie zachowania lub charakterystyki robota w okre�lonym obszarze roboczym. Takie pola s� zwykle renderowane jako tablice wektorowe w dwuwymiarowym (2-D) uk�adzie wsp�rz�dnych. Wektory mog� reprezentowa� dowoln� wielko��, kt�ra ma wp�yw na robota lub jak� wykazuje robot, na przyk�ad si�a pola magnetycznego, pr�dko�� lub przyspieszenie. Bardziej z�o�one pola potencja��w istniej� w przestrzeni tr�jwymiarowej (3-D). Poni�sze przyk�ady i do��czone ilustracje dotycz� przestrzeni 2-D (p�askiej powierzchni) dla uproszczenia.

Jednolite pole

W jednolitym potencjalnym polu wszystkie wektory wskazuj� ten sam kierunek i maj� t� sam� wielko��, niezale�nie od lokalizacji robota. Wszystkie wektory s� skierowane r�wnolegle do powierzchni roboczej, czego przyk�adem jest sta�y wiatr dzia�aj�cy na robota. Innym przyk�adem jest pole magnetyczne Ziemi w przestrzeni roboczej, kt�ra obejmuje tylko niewielk� cz�� powierzchni planety (na przyk�ad kilka kilometr�w kwadratowych) i kt�ra znajduje si� w pobli�u r�wnika geomagnetycznego, gdzie linie strumienia s� r�wnoleg�e do powierzchni .

Atrakcyjne pole radialne

Atrakcyjne pole potencja�u radialnego zawiera wektory, kt�re wszystkie wskazuj� do wewn�trz w kierunku pocz�tku lub punktu �rodkowego, reprezentowanego przez (0, 0) w uk�adzie wsp�rz�dnych kartezja�skich. Wielko�� wektora mo�e zale�e� od odleg�o�ci od �r�d�a, ale niekoniecznie. Przyk�adem atrakcyjnego pola promieniowego jest odwzorowanie si�y, kt�ra istnieje, gdy robot przenosz�cy �adunek elektrycznie dodatni dzia�a w pobli�u obiektu nios�cego elektrycznie ujemny �adunek. op�ata. W tym przypadku intensywno�� wektora ro�nie wraz ze zmniejszaniem si� odleg�o�ci mi�dzy robotem a punktem pocz�tkowym.

Odpychaj�ce pole radialne

Odpychaj�ce promieniowe pole potencja�u zawiera wektory, kt�re wszystkie skierowane s� na zewn�trz od �r�d�a. Podobnie jak w przypadku pola przyci�gaj�cego wielko�� wektora mo�e zale�e� od odleg�o�ci od �r�d�a, ale niekoniecznie. Przyk�adem odpychaj�cego pola radialnego jest odwzorowanie si�y, kt�ra wyst�puje, gdy robot nios�cy dodatni �adunek elektryczny dzia�a w pobli�u obiektu posiadaj�cego dodatni �adunek elektryczny (czyli o takiej samej biegunowo�ci jak robot). W tym przypadku intensywno�� wektora ro�nie wraz ze zmniejszaniem si� odleg�o�ci mi�dzy robotem a punktem pocz�tkowym.

Pole styczne

Pole potencja�u stycznego zawiera wektory, kt�re wskazuj� zgodnie lub przeciwnie do ruchu wskaz�wek zegara w koncentrycznych okr�gach wok� pocz�tku. Wielko�� wektora mo�e si� r�ni� w zale�no�ci od odleg�o�ci od �r�d�a, ale niekoniecznie. Przyk�adem tego typu pola jest cyrkulacja wiatru wok� intensywnego tropikalnego huraganu. Innym przyk�adem jest strumie� magnetyczny otaczaj�cy prosty drut przewodz�cy sta�y, sta�y pr�d, gdy drut przechodzi przez dwuwymiarow� powierzchni� robocz� pod k�tem prostym. W obu tych przypadkach intensywno�� wektora ro�nie wraz ze zmniejszaniem si� odleg�o�ci mi�dzy robotem a punktem pocz�tkowym.

Pole prostopad�e

W prostopad�ym polu potencjalnym, zwanym tak�e ortogonalnym polem potencjalnym, wszystkie wektory wskazuj� ten sam kierunek i maj� t� sam� wielko��, niezale�nie od lokalizacji robota. Wszystkie wektory s� skierowane pod k�tem prostym do powierzchni roboczej. Przyk�adem tego rodzaju pola jest pole magnetyczne Ziemi w bezpo�rednim s�siedztwie kt�regokolwiek z biegun�w geomagnetycznych. Innym przyk�adem jest mapowanie si�y, kt�ra wyst�puje, gdy robot przenosz�cy �adunek elektryczny dzia�a na powierzchni roboczej, kt�ra r�wnie� przenosi �adunek elektryczny. Je�li robot i powierzchnia maj� podobne �adunki, si�a jest odpychaj�ca (wszystkie wektory s� skierowane prosto do g�ry); je�li robot i powierzchnia maj� przeciwne �adunki, si�a jest atrakcyjna (wszystkie wektory s� skierowane prosto w d�).

POWER SUPPLY [ZASILACZ]

Zasilacz to obw�d, kt�ry dostarcza urz�dzeniu elektronicznemu napi�cie i pr�d potrzebne do prawid�owego dzia�ania. Zasilanie z typowego gniazda sieciowego sk�ada si� z pr�du przemiennego (AC) o warto�ci oko�o 117 V. Wi�kszo�� urz�dze� elektronicznych wymaga pr�du sta�ego (DC). Rysunek 1 to schemat blokowy pokazuj�cy etapy w typowym zasilaczu DC. Stopnie obejmuj� transformator, prostownik, filtr i regulator napi�cia.

Transformator

Transformatory zasilaj�ce s� dost�pne w dw�ch typach: transformator obni�aj�cy napi�cie, kt�ry przekszta�ca pr�d przemienny na ni�sze napi�cie oraz transformator podwy�szaj�cy napi�cie, kt�ry przekszta�ca pr�d przemienny na wy�sze napi�cie. Zilustrowano je schematycznie na rys. 2. Wi�kszo�� elektronicznych urz�dze� p�przewodnikowych, takich jak sterowniki robot�w i ma�e silniki robot�w, potrzebuje tylko kilku wolt�w. W zasilaczach takich urz�dze� stosowane s� transformatory obni�aj�ce napi�cie. Fizyczny rozmiar transformatora zale�y od pr�du.

Niekt�re obwody wymagaj� wysokiego napi�cia (powy�ej 117 V DC). Wy�wietlacz wideo z lamp� elektronopromieniow� (CRT) potrzebuje kilkuset wolt�w. Transformatory w tych urz�dzeniach s� typu podwy�szanego.

Prostownik

Najprostszy obw�d prostownika, zwany prostownikiem p�falowym, wykorzystuje jedn� diod� do "odci�cia" po�owy cyklu wej�ciowego AC. Prostowanie p�falowe jest przydatne w zasilaniach, kt�re nie musz� dostarcza� du�ego pr�du lub kt�re nie wymagaj� szczeg�lnie dobrej regulacji. W przypadku urz�dze� wysokopr�dowych preferowany jest prostownik pe�nookresowy. Schemat pe�nofalowy jest r�wnie� lepszy, gdy potrzebna jest dobra regulacja napi�cia. Obw�d ten wykorzystuje obie po�owy cyklu pr�du przemiennego do wyprowadzenia pr�du sta�ego. Istniej� dwa podstawowe obwody zasilania pe�nookresowego. Jedna wersja wykorzystuje �rodkowy zaczep w transformatorze i wymaga dw�ch diod. Drugi obw�d wykorzystuje cztery diody i nie wymaga transformatora z centralnym zaczepem. Obwody p�falowe, pe�nookresowe centralne i prostownik mostkowy przedstawiono schematycznie tu.

Filtr

Sprz�t elektroniczny generalnie nie dzia�a dobrze z pulsuj�cym pr�dem sta�ym pochodz�cym bezpo�rednio z prostownika. T�tnienie przebiegu musi zosta� wyg�adzone, aby dostarczany by� czysty, podobny do baterii pr�d sta�y. Robi to obw�d filtra. Najprostszym mo�liwym filtrem jest jeden lub wi�cej kondensator�w o du�ej warto�ci, po��czonych r�wnolegle z wyj�ciem prostownika. Stosowane s� kondensatory elektrolityczne lub tantalowe. Czasami cewka o du�ej warto�ci, zwana d�awikiem filtruj�cym, jest po��czona szeregowo opr�cz kondensatora r�wnolegle. Zapewnia to p�ynniejsze wyj�cie DC ni� sam kondensator. Dwa przyk�ady filtr�w indukcyjno�ci / pojemno�ci pokazano tu.

Regulator napi�cia

Je�li specjalny rodzaj diody, zwany diod� Zenera, zostanie pod��czony r�wnolegle do wyj�cia zasilacza, dioda ograniczy napi�cie wyj�ciowe zasilacza tak d�ugo, jak d�ugo dioda b�dzie mia�a wystarczaj�co wysok� moc znamionow�. Napi�cie ograniczaj�ce zale�y od zastosowanej diody Zenera. Istniej� diody Zenera pasuj�ce do ka�dego rozs�dnego napi�cia zasilania. Kiedy zasilacz musi dostarcza� wysoki pr�d, tranzystor mocy jest u�ywany wraz z diod� Zenera w celu uzyskania regulacji. Schemat obwodu takiego schematu pokazano na ryc.5. W ostatnich latach regulatory napi�cia sta�y si� dost�pne w postaci uk�ad�w scalonych (IC). Taki uk�ad scalony, czasem wraz z zewn�trznymi komponentami, jest instalowany w obwodzie zasilaj�cym na wyj�ciu filtra. Zapewnia to doskona�� regulacj� przy niskich i �rednich napi�ciach.

Stany nieustalone i skoki

AC na linii zasilaj�cej nie ma czystego, idealnego, sta�ego kszta�tu fali. Czasami wyst�puj� "skoki" zwane przej�ciami. Trwaj� one tylko przez kilka mikrosekund, ale mog� osi�gn�� warto�ci szczytowe przekraczaj�ce 1000 V. Skoki napi�cia r�wnie� mog� stanowi� problem. W przypadku gwa�townego wzrostu napi�cie ro�nie nieco powy�ej normy na oko�o p� sekundy. Bez ochrony przed skutkami stan�w nieustalonych i przepi�� wra�liwy sprz�t elektroniczny, taki jak sterowniki robot�w, mo�e dzia�a� nieprawid�owo. Najprostszym sposobem na pozbycie si� wi�kszo�ci stan�w nieustalonych i przepi�� jest u�ycie komercyjnie produkowanego t�umika przej�ciowego, zwanego r�wnie� t�umikiem przepi��. Bardziej wyrafinowanym urz�dzeniem przetwarzaj�cym energi� jest zasilacz bezprzerwowy (UPS). S� one zalecane dla powa�nych u�ytkownik�w komputer�w, poniewa� mog� zapobiec problemom, kt�re w przeciwnym razie wynika�yby z zaniku napi�cia i przerw w zasilaniu, a tak�e wyeliminowa� skutki stan�w nieustalonych i przepi��.

Bezpieczniki i wy��czniki

Je�li przepali si� bezpiecznik, nale�y go wymieni� na inny o tej samej warto�ci. Je�li nowy bezpiecznik ma zbyt niski pr�d, prawdopodobnie przepali si� natychmiast lub wkr�tce po zainstalowaniu. Je�li nowy bezpiecznik ma zbyt wysoki pr�d znamionowy, mo�e nie chroni� sprz�tu. Wy��czniki automatyczne dzia�aj� tak samo, jak bezpieczniki, z tym wyj�tkiem, �e wy��cznik mo�na zresetowa�, wy��czaj�c zasilanie, odczekaj�c chwil�, a nast�pnie naciskaj�c przycisk lub przestawiaj�c prze��cznik. Niekt�re wy��czniki resetuj� si� automatycznie po wy��czeniu sprz�tu na okre�lony czas. Kwestie bezpiecze�stwa Zasilacze mog� by� niebezpieczne. Dotyczy to zw�aszcza obwod�w wysokiego napi�cia, ale wszystko powy�ej 12 V powinno by� traktowane jako potencjalnie �miertelne. We wszystkich urz�dzeniach elektronicznych zasilanych pr�dem przemiennym wyst�puje wysokie napi�cie na wej�ciu do �r�d�a zasilania (gdzie pojawia si� 117 V). Wy�wietlacz CRT ma wysokie napi�cie, kt�re steruje jego odchylaj�cymi cewkami. Zasilanie niekoniecznie jest bezpieczne po wy��czeniu. Kondensatory filtruj�ce utrzymuj� �adunek przez d�ugi czas. W dobrze zaprojektowanych zasilaczach wysokonapi�ciowych rezystory upustowe s� pod��czone do ka�dego kondensatora filtruj�cego, wi�c kondensatory roz�aduj� si� w ci�gu kilku minut po wy��czeniu zasilania. Ale nie zak�adaj �ycia na komponenty, kt�re mog� nie istnie� w cz�ci sprz�tu, a kt�re czasami mog� zawie��, nawet je�li s� dostarczone. Je�li masz jakiekolwiek w�tpliwo�ci co do mo�liwo�ci naprawy zasilacza, zostaw to profesjonali�cie.

PRESENCE SENSING [WYKRYWANIE OBECNO�CI]

Wykrywanie obecno�ci to zdolno�� robota lub innej maszyny do wykrywania wprowadzenia obiektu do otoczenia. Takie urz�dzenie mo�e wykorzystywa� zderzaki, w�sy, czujniki �wiat�a widzialnego, podczerwieni (IR) lub akustyczne.

Zderzaki i w�sy

Najprostsze czujniki obecno�ci dzia�aj� na zasadzie bezpo�redniego kontaktu fizycznego. Ich wyj�cie wynosi zero, dop�ki faktycznie w co� nie trafi�. Nast�pnie moc gwa�townie ro�nie. W ten spos�b dzia�aj� zderzaki i w�sy. Zderzak mo�e by� ca�kowicie pasywny, powoduj�c, �e robot odbija si� od rzeczy, w kt�re uderza. Cz�ciej zderzak ma prze��cznik, kt�ry zamyka si�, gdy zetknie si�, wysy�aj�c sygna� do sterownika, powoduj�c cofanie si� robota. Kiedy w�sy w co� uderzaj�, wibruj�. Mo�na to wykry� i wys�a� sygna� do kontrolera robota. Wiskery mog� wydawa� si� prymitywne, ale s� tani� i skuteczn� metod� zapobiegania zderzaniu si� maszyny z przeszkodami.

Oko elektryczne

Innym prostym schematem wykrywania obecno�ci jest oko elektryczne. Wi�zki podczerwieni lub �wiat�a widzialnego padaj� na wej�cia, takie jak drzwi i otwory okienne. Fotodetektory odbieraj� energi� z wi�zek. Je�li jakikolwiek fotodetektor przestaje odbiera� swoj� wi�zk�, generowany jest sygna�.

Czujnik odbiciowy optyczny, IR lub mikrofalowy.

Optyczny czujnik obecno�ci to urz�dzenie podobne do oka elektrycznego, z tym wyj�tkiem, �e wykrywa wi�zki �wiat�a odbijane od obiekt�w, a nie przerywane przez nie. Czujnik obecno�ci na podczerwie� wykorzystuje podczerwie� zamiast �wiat�a widzialnego; czujnik obecno�ci mikrofal wykorzystuje fale elektromagnetyczne o kr�tkich d�ugo�ciach fal (rz�du kilku centymetr�w lub mniej). Wi�zki energii widzialnej, podczerwonej lub mikrofalowej s� kierowane do �rodowiska pracy z r�nych strategicznych miejsc. Je�li wprowadzony zostanie jakikolwiek nowy obiekt i je�li ma on znaczny wsp�czynnik odbicia, fotodetektory wykryj� odbit� energi� i spowoduj� wygenerowanie sygna�u. System widzialny lub IR mo�e zosta� oszukany przez nieodblaskowe przedmioty. Dobrym przyk�adem jest robot pokryty jednolit�, p�ask� czarn� farb�. Systemy mikrofalowe mog� nie reagowa� na obiekty sk�adaj�ce si� wy��cznie z materia��w nieprzewodz�cych (dielektrycznych), takich jak plastik lub drewno.

Interferometr optyczny, IR lub mikrofalowy

Interferometr mo�e by� u�yty przez robota do wykrywania obecno�ci obiektu lub bariery z bliskiej odleg�o�ci. Dzia�a na zasadzie interferencji fal i mo�e dzia�a� przy dowolnej d�ugo�ci fali elektromagnetycznej (EM). Zwykle u�ywana jest energia EM w zakresie mikrofalowym, podczerwieni lub widzialnym. Kiedy obiekt zawieraj�cy wystarczaj�co odblaskowy materia� przenika do przestrzeni roboczej, fala odbita ��czy si� z fal� padaj�c�, tworz�c wz�r interferencyjny. T� interferencj� fal mo�na wykry� i przes�a� do sterownika robota. Skuteczno�� interferometru zale�y od tego, jak dobrze obiekt lub bariera odbija energi� przy d�ugo�ci fali u�ywanej przez urz�dzenie. Na przyk�ad pomalowana na bia�o �ciana jest �atwiejsza do wykrycia za pomoc� interferometru optycznego ni� podobna �ciana pomalowana na matow� czer�. Og�lnie rzecz bior�c, interferometr dzia�a lepiej, gdy odleg�o�� maleje, a gorzej, gdy odleg�o�� ro�nie. Wa�na jest r�wnie� ilo�� szum�w radiowych, podczerwonych lub optycznych w �rodowisku pracy robota. Im wy�szy poziom szum�w, tym bardziej ograniczony jest zakres dzia�ania czujnika i tym wi�ksze prawdopodobie�stwo wyst�pienia fa�szywych trafie� lub negatyw�w.

Czujnik ruchu na podczerwie�

Powszechny system wykrywania obecno�ci wykorzystuje czujnik ruchu na podczerwie�. Dwa lub trzy szerokok�tne impulsy podczerwieni s� przesy�ane w regularnych odst�pach czasu; impulsy te obejmuj� wi�kszo�� strefy, w kt�rej urz�dzenie jest zainstalowane. Przetwornik odbiorczy odbiera zwr�con� energi� IR, zwykle odbit� od �cian, pod��g, sufit�w i mebli. Intensywno�� odbieranych impuls�w jest rejestrowana przez mikroprocesor. Je�li co� w pomieszczeniu zmieni po�o�enie lub pojawi si� nowy obiekt, nast�puje zmiana intensywno�ci odbieranej energii. Mikroprocesor zauwa�a t� zmian� i generuje sygna�. Te urz�dzenia zu�ywaj� bardzo ma�o energii podczas normalnej pracy, wi�c baterie mog� s�u�y� jako �r�d�o zasilania.

Promiennikowa czujka ciep�a

Urz�dzenia na podczerwie� mog� wykrywa� zmiany w �rodowisku wewn�trznym poprzez bezpo�rednie wykrywanie energii IR (cz�sto nazywanej ciep�em promieniowania) emanuj�cej z obiekt�w. Ludzie i wszystkie zwierz�ta sta�ocieplne emituj� promieniowanie podczerwone. Ogie� te�. Prosty czujnik podczerwieni w po��czeniu z mikroprocesorem mo�e wykry� gwa�towny lub du�y wzrost ilo�ci promieniowania cieplnego w pomieszczeniu. Pr�g czasowy mo�na ustawi� tak, aby stopniowe lub niewielkie zmiany, na przyk�ad spowodowane promieniowaniem s�onecznym, nie wyzwoli�y sygna�u, natomiast znacz�ce zmiany, takie jak wej�cie osoby do pomieszczenia, tak. Pr�g zmiany (wzrostu) temperatury mo�na ustawi� tak, aby ma�e zwierz� nie uruchomi�o alarmu, a osoba doros�a. Tego typu urz�dzenie, podobnie jak czujnik ruchu na podczerwie�, mo�e dzia�a� na baterie. G��wnym ograniczeniem detektor�w promieniowania cieplnego jest to, �e mog� da� si� zwie��. Fa�szywe alarmy to ryzyko; s�o�ce mo�e nagle o�wietli� czujnik i wyzwoli� sygna� obecno�ci. Mo�liwe jest r�wnie�, �e osoba ubrana w zimow� kurtk�, buty, kaptur i mask� na twarz, kt�ra w�a�nie wchodzi ze �rodowiska zewn�trznego w temperaturze poni�ej zera, mo�e nie wygenerowa� sygna�u. Z tego powodu czujniki ciep�a promiennikowego s� cz�ciej u�ywane jako aktuatory alarmu po�arowego ni� jako czujniki obecno�ci.

Ultrad�wi�kowy czujnik ruchu

Ruch w pomieszczeniu mo�na wykry�, wykrywaj�c zmiany we wzgl�dnej fazie fal akustycznych. Ultrad�wi�kowy czujnik ruchu to interferometr akustyczny, kt�ry wykorzystuje zestaw przetwornik�w emituj�cych fale akustyczne o cz�stotliwo�ciach powy�ej zakresu ludzkiego s�uchu (powy�ej 20 kHz ). Inny zestaw przetwornik�w wychwytuje odbite fale akustyczne, kt�rych d�ugo�� wynosi u�amek cala. Je�li cokolwiek w pomieszczeniu zmieni po�o�enie, zmienia si� wzgl�dna faza fal odbieranych przez r�ne przetworniki akustyczne. Dane te s� przesy�ane do mikroprocesora, kt�ry wyzwala sygna� obecno�ci.

PRESSURE SENSING [CZUJNIK CI�NIENIA]

Zrobotyzowane czujniki ci�nienia wykrywaj� i mierz� si��, aw niekt�rych przypadkach mog� okre�li�, gdzie jest przy�o�ona. W podstawowym czujniku nacisku przetwornik wra�liwy na nacisk informuje robota o zderzeniu si� z czym�. Dwie metalowe p�ytki s� oddzielone warstw� nieprzewodz�cej pianki. To tworzy kondensator. Kondensator jest po��czony z cewk� (cewk�). Obw�d cewki / kondensatora ustawia cz�stotliwo�� oscylatora. Przetwornik jest pokryty tworzywem sztucznym, aby zapobiec zwarciu metalu do czegokolwiek. Je�li jaki� przedmiot uderzy w czujnik, zmieni si� odst�p mi�dzy p�ytami. Zmienia to pojemno��, a tym samym cz�stotliwo�� oscylatora. Gdy obiekt oddala si� od przetwornika, pianka odskakuje, a p�ytki wracaj� do swoich pierwotnych odst�p�w. To urz�dzenie mo�e zosta� oszukane przez metalowe przedmioty. Je�li dobry przewodnik elektryczny zbli�y si� do przetwornika, pojemno�� mo�e si� zmieni�, nawet je�li nie zostanie nawi�zany kontakt. Pomi�dzy p�ytami mo�na umie�ci� piank� przewodz�c� zamiast pianki dielektrycznej, tak �e op�r zmienia si� wraz z ci�nieniem. Przez urz�dzenie przep�ywa pr�d sta�y. Je�li co� uderzy w przetwornik, pr�d ro�nie, poniewa� op�r spada. Ten przetwornik nie b�dzie reagowa� na pobliskie obiekty przewodz�ce pr�d, chyba �e zostanie przy�o�ona si�a. Sygna� wyj�ciowy czujnika ci�nienia mo�na przekszta�ci� na dane cyfrowe za pomoc� przetwornika analogowo-cyfrowego. Sygna� ten mo�e by� u�ywany przez kontroler robota. Nacisk na przetwornik z przodu robota mo�e spowodowa� cofni�cie si� maszyny; nacisk po prawej stronie mo�e spowodowa� skr�cenie maszyny w lewo.

PRINTED CIRCUIT [OBW�D DRUKOWANY]

Obw�d drukowany to uk�ad okablowania wykonany z folii na p�ytce drukowanej. Obwody drukowane mo�na produkowa� masowo niedrogo i wydajnie. S� kompaktowe i niezawodne. Wi�kszo�� dzisiejszych urz�dze� elektronicznych jest zbudowana przy u�yciu technologii obwod�w drukowanych. Obwody drukowane s� wytwarzane poprzez najpierw narysowanie wzoru trawienia. Jest to fotografowane i reprodukowane na przezroczystym plastiku. Plastik nak�ada si� na pokryt� miedzi� p�yt� szklano-epoksydow� lub fenolow�, a monta� poddawany jest procesowi fotochemicznemu. Mied� rozpuszcza si� w pewnych obszarach, pozostawiaj�c po��dany obw�d jako wz�r przebieg�w folii. Zastosowanie obwod�w drukowanych znacznie zwi�kszy�o �atwo��, z jak� mo�na serwisowa� sprz�t elektroniczny. Obwody drukowane pozwalaj� na budow� modu�ow�, dzi�ki czemu ca�� p�ytk� mo�na wymieni� w terenie i naprawi� w pe�ni wyposa�onym laboratorium.

PROBLEM�W REDUKCJA

Z�o�one problemy mo�na �atwiej rozwi�za�, dziel�c je na ma�e etapy. Ten proces nazywa si� redukcj� problemu. To wa�na cz�� bada� nad sztuczn� inteligencj� (AI).

Dwie popularne formy

Dow�d twierdzenia matematycznego jest dobrym �wiczeniem w redukcji problemu. Innym sposobem rozwijania tej umiej�tno�ci jest pisanie program�w komputerowych w j�zyku wysokiego poziomu. Rozbijaj�c du�y, trudny problem na ma�e, �atwe kroki, mo�na straci� z oczu og�lny obraz. Utrzymywanie mentalnego obrazu celu, post�p�w i nadchodz�cych przeszk�d to umiej�tno��, kt�ra staje si� coraz lepsza wraz z praktyk�. Nie mo�esz usi�� i udowodni� g��bokich twierdze� matematycznych, dop�ki nie nauczysz si� najpierw udowodni� kilku prostych rzeczy. To samo dotyczy inteligentnych komputer�w i robot�w.

Maszyna do dowodzenia twierdze�

Za��my, �e budujesz maszyn� do potwierdzania twierdze� (TPM) i przypisujesz jej plik twierdzenie, kt�rego dow�d jest mo�liwy, ale trudny. Cz�sto matematyk, gdy chce co� udowodni�, nie wie, czy zdanie jest prawdziwe. W ten spos�b matematyk wie, czy mo�e rozwi�za� problem. W przyk�adzie pokazanym na ilustracji s� cztery �cie�ki pocz�tkowe: A, B, C i D. Dwie z nich, B i C, prowadz� do po��danego rezultatu; pozosta�e dwa nie. Ale nawet je�li TPM zaczyna si� wzd�u� B lub C, istnieje wiele mo�liwych �lepych zau�k�w. W tym przyk�adzie istnieje skrzy�owanie �cie�ek B i C. Jeden z bocznic ze �cie�ki B mo�e prowadzi� do po��danego rezultatu po�rednio, ko�cz�c przez �cie�k� C. R�wnie� bocznica ze �cie�ki C mo�e doprowadzi� TPM do pr�by, przesuwaj�c si� na �cie�k� B. Jednak te skrzy�owania mog� r�wnie� prowadzi� TPM z powrotem w kierunku punktu pocz�tkowego, a by� mo�e nawet do �lepych uliczek w drodze powrotnej tam.

�lepe zau�ki

Gdy TPM wpada w �lepy zau�ek, mo�e si� zatrzyma�, zawr�ci� i cofn��. Ale sk�d TPM mo�e wiedzie�, �e dosz�o do �lepego zau�ka? Mo�e pr�bowa� wielokrotnie przebi� si� przez barier� bez powodzenia. Jak wiesz z prawdziwego do�wiadczenia, czasami wytrwa�o�� mo�e pokona� trudn� przeszkod�, aw innych przypadkach �aden wysi�ek nie jest w stanie przebi� si� przez t� barier�. Po d�ugich pr�bach wyj�cia ze �lepego zau�ka od rozdra�nienia i zawr�ci�. w kt�rym momencie TPM powinien si� podda�? Odpowied� na ten dylemat le�y w zdolno�ci TPM do uczenia si� na podstawie do�wiadczenia. To jedna z najbardziej zaawansowanych koncepcji sztucznej inteligencji. Prawdziwy TPM, kt�ry zawsze mo�e rozwi�za� dowody prawdziwych twierdze�, nigdy nie zostanie, a w�a�ciwie nigdy, nie zostanie skonstruowany. Dzieje si� tak, poniewa� w ka�dym systemie logicznym istniej� instrukcje, kt�rych nie mo�na udowodni� prawdziwo�ci lub fa�szu w sko�czonej liczbie krok�w. Zosta�o to udowodnione przez logika Kurt G�del w 1930 roku i nazywa si� to twierdzeniem o niezupe�no�ci.

PROPRIOCEPTOR

Je�li zamkniesz oczy i poruszysz r�kami, zawsze mo�esz powiedzie�, gdzie s� twoje r�ce. Wiesz, czy masz podniesione r�ce, czy te� wisz� po bokach. Wiesz, jak mocno zgi�te s� �okcie, jak skr�cone s� nadgarstki i czy masz otwarte czy zamkni�te d�onie. Wiesz, kt�re palce s� zgi�te, a kt�re proste, wiesz o tym dzi�ki nerwom w ramionach i zdolno�ci m�zgu do interpretowania sygna��w wysy�anych przez nerwy. Robot posiadaj�cy podobny zmys� ma pewne zalety, poniewa� mo�e okre�la� swoje po�o�enie wzgl�dem siebie i post�powa� zgodnie z nim. Proprioceptor to system czujnik�w, kt�ry na to pozwala.

PROSODYCZNE CECHY

W mowie ludzkiej znaczenie jest przekazywane przez fleksj� (ton g�osu) jako ,a tak�e przez rzeczywiste wypowiadane d�wi�ki. By� mo�e s�ysza�e� prymitywne urz�dzenia do syntezy mowy o ich monotonnej, pozbawionej emocji jako�ci. Mo�na by�o doskonale zrozumie� s�owa, ale brakowa�o im zmian w tonacji, synchronizacji i g�o�no�ci, kt�re nadaj� g��bi wypowiadanym wypowiedziom. Te odmiany nazywane s� cechami prozodycznymi. Aby zilustrowa� znaczenie cech prozodycznych, rozwa� zdanie, "P�jdziesz do sklepu po p�nocy". Spr�buj podkre�li� ka�de s�owo po kolei:

o P�jdziesz do sklepu po p�nocy.

o P�jdziesz do sklepu po p�nocy.

o P�jdziesz do sklepu po p�nocy.

o P�jdziesz do sklepu po p�nocy.

o P�jdziesz do sklepu po p�nocy.

Teraz, zamiast sk�ada� o�wiadczenie, zadaj pytanie, ponownie podkre�laj�c po kolei ka�de s�owo. Po prostu zast�p kropk� znakiem zapytania. Masz 16 r�nych odmian prozodycznych tego jednego ci�gu s��w. Kilka z nich jest bez znaczenia lub g�upich, ale r�nice mi�dzy wi�kszo�ci� s� uderzaj�ce. W rozpoznawaniu mowy wa�ne s� odchylenia prozodyczne. Dzieje si� tak, poniewa� je�li powiesz co� w jeden spos�b, mo�esz mie� na my�li co� zupe�nie innego ni� gdyby� wypowiedzia� t� sam� seri� s��w w inny spos�b. Programowanie maszyny tak, aby wychwytywa�a te subtelne r�nice, jest jednym z najwi�kszych wyzwa� stoj�cych przed naukowcami zajmuj�cymi si� sztuczn� inteligencj�.

PROTEZA

Proteza to sztuczna ko�czyna lub cz�� cia�a ludzkiego. Robotyka umo�liwi�a zbudowanie elektromechanicznych ramion, r�k i n�g zast�puj�cych ko�czyny os�b po amputacji, wykonano r�wnie� sztuczne narz�dy oraz opracowano mechaniczne nogi w taki spos�b, aby umo�liwi� chodzenie. Sztuczne d�onie mog� chwyta�; protezy ramion mog� rzuca� pi�k�. Niekt�re narz�dy wewn�trzne mo�na zast�pi�, przynajmniej na kr�tki czas, maszynami. Jednym z przyk�ad�w jest dializa nerek. Inne jest sztuczne serce. Niekt�re urz�dzenia elektroniczne lub elektromechaniczne nie zast�puj� ca�kowicie cz�ci ludzkiego cia�a, ale pomagaj� �ywym organom robi� to, co powinny. Przyk�adem jest rozrusznik serca. Jednym z najwi�kszych problem�w zwi�zanych z protezami jest to, �e organizm czasami odrzuca je jako cia�a obce. Ludzki uk�ad odporno�ciowy, kt�ry chroni przed chorobami, traktuje maszyn� jak �mierciono�ny wirus lub bakteri� i pr�buje j� zniszczy�. To stwarza zagra�aj�cy �yciu stres na ciele. Aby temu zapobiec, lekarze czasami podaj� leki hamuj�ce dzia�anie uk�adu odporno�ciowego. Mo�e to jednak sprawi�, �e osoba b�dzie bardziej podatna na choroby, takie jak zapalenie p�uc i r�ne infekcje wirusowe. Nie opracowano jeszcze protez, kt�re mia�yby wyrafinowany zmys� dotyku. Mo�na by opracowa� prymitywne wyczuwanie tekstury, ale czy kiedykolwiek b�dzie ono tak samo wymagaj�ce, jak prawdziwy zmys� dotyku? Zale�y to od tego, czy obwody elektroniczne mog� powiela� z�o�one impulsy, kt�re przechodz� przez �ywe nerwy. W�� do kieszeni ani grosza i ani grosza. Si�gnij i za pomoc� samego dotyku dowiedz si�, kt�ry jest kt�ry. To jest �atwe; grosz ma pr��kowan� kraw�d�, ale brzeg grosza jest g�adki. Dane te przechodz� z palc�w do m�zgu jako impulsy nerwowe. Czy te impulsy mog� by� kopiowane przez przetworniki elektromechaniczne? Uwa�a tak wielu badaczy, podobnie jak Alexander Graham Bell uwa�a�, �e fale g�osowe mog� by� kopiowane przez urz�dzenia elektroniczne.

PROXIMITY SENSING [WYKRYWANIE ZBLI�ENIOWE]

Wykrywanie blisko�ci to zdolno�� robota do okre�lenia, kiedy znajduje si� w pobli�u obiektu lub kiedy co� jest w pobli�u. Ten zmys� zapobiega wpadaniu robota na rzeczy. Mo�e by� r�wnie� u�ywany do pomiaru odleg�o�ci od robota do obiektu.

Podstawowa zasada

Wi�kszo�� czujnik�w zbli�eniowych dzia�a w ten sam spos�b: sygna� wyj�ciowy przetwornika przemieszczenia zmienia si� wraz z odleg�o�ci� od jakiego� obiektu. Mo�e to przybiera� dwie formy, jak pokazano na wykresach: po lewej, sygna� wyj�ciowy czujnika maleje wraz ze wzrostem odleg�o�ci, po prawej, sygna� wyj�ciowy czujnika ro�nie wraz ze wzrostem odleg�o�ci. Teoretycznie ka�dy typ przetwornika przemieszczenia mo�e dzia�a� w dowolnej aplikacji, ale w danej sytuacji zwykle �atwiej jest pracowa� z jednym typem ni� z drugim.

Pojemno�� i indukcyjno��

Obecno�� pobliskich obiekt�w mo�e powodowa� wzajemne efekty pojemno�ciowe lub indukcyjne. Efekty te mo�na wykry� i przes�a� sygna�y do sterownika robota. Pojemno�ciowe czujniki zbli�eniowe dzia�aj� z wykorzystaniem efekt�w elektrostatycznych, podczas gdy indukcyjne czujniki zbli�eniowe wykorzystuj� sprz�enie ferromagnetyczne.

Ladar

Podczerwie� (IR) lub widzialna wi�zka laserowa mo�e zosta� odbita od wszystkiego, co si� tam znajduje odbija lub rozprasza energi�. Mo�na zmierzy� op�nienie sygna�u zwrotnego, a odleg�o�� do obiektu okre�li� przez uk�ad sterowania robota. Nazywa si� to ladar (skr�t od wykrywania laserowego i okre�lania odleg�o�ci). Ladar nie b�dzie dzia�a� w przypadku obiekt�w, kt�re nie odbijaj� podczerwieni ani energii widzialnej. Pomalowana na bia�o �ciana dobrze odbija tak� energi�; ta sama �ciana pomalowana na matow� czer� nie b�dzie. Ladar dzia�a lepiej na stosunkowo du�ych odleg�o�ciach ni� na kr�tkich dystansach, na kt�rych sonar lub interferometria zapewniaj� lepsze wyniki.

Radar i sonar

Wykrywanie blisko�ci mo�na przeprowadzi� za pomoc� radaru lub sonaru. Radar wsp�pracuje z sygna�ami ultrawysokiej cz�stotliwo�ci (UHF) lub mikrofalowymi sygna�ami radiowymi. Sonar u�ywa fale akustycznych. Impulsy s� przekazywane i odbierane po odbiciu od obiekt�w. Mierzony jest czas op�nienia, a wyniki wysy�ane do sterownika robota. Zasada jest w zasadzie podobna do zasady dzia�ania laserowego czujnika zbli�eniowego. Radar nie b�dzie dzia�a� w przypadku obiekt�w, kt�re nie odbijaj� energii UHF lub mikrofal. Obiekty metalowe dobrze odbijaj� t� energi�; s�ona woda jest sprawiedliwa; a drzewa i domy s� biedne. Radar, podobnie jak ladar, dzia�a lepiej na du�e odleg�o�ci ni� z bliska. Sonar mo�e dobrze funkcjonowa� na ma�ych odleg�o�ciach, poniewa� pr�dko�� d�wi�ku jest znacznie mniejsza ni� pr�dko�� fal elektromagnetycznych (EM) w wolnej przestrzeni.

S�ownik Robotyki : "Q"

QUADRUPED ROBOT [CZWORONO�NY ROBOT]

Historycznie rzecz bior�c, ludziom podoba� si� pomys� zbudowania robota na ludzki obraz. Taka maszyna ma dwie nogi. W praktyce robot dwuno�ny lub dwuno�ny jest trudny do zaprojektowania. Ma s�abe poczucie r�wnowagi; �atwo si� przewraca. Poczucie r�wnowagi, kt�re ludzie uwa�aj� za co� oczywistego, jest trudne do wbudowania w maszyn�. (Specjalistyczne roboty dwuko�owe zosta�y zaprojektowane z wyczuciem r�wnowagi, ale s� one wyrafinowane i kosztowne). Aby zagwarantowa� stabilno��, robot wykorzystuj�cy nogi do poruszania si� musi zawsze mie� co najmniej trzy stopy w kontakcie z powierzchni�. Czworono�na maszyna, zwana czworono�nym robotem, mo�e podnosi� jedn� nog� na raz podczas chodzenia i zachowa� stabilno��. Jedyny problem wyst�puje, gdy trzy nogi zwi�zane z powierzchni� le�� na wsp�lnej linii lub w jej pobli�u, jak pokazano po lewej stronie ilustracji. W takich warunkach czworono�ny przedmiot mo�e si� przewr�ci�. W najlepszym modelu czworok�tnym cztery stopy si�gaj� do ziemi w punktach, kt�re nie znajduj� si� w pobli�u wsp�lnej linii, jak pokazano po prawej stronie ilustracji. Nast�pnie, gdy jedna stopa jest podniesiona do nap�du, pozosta�e trzy znajduj� si� na powierzchni w wierzcho�kach dobrze zdefiniowanego tr�jk�ta. W tych przyk�adach pe�ne kropki oznaczaj� stopy na ziemi; otwarty okr�g przedstawia stop�, kt�ra jest w danym momencie podniesiona. Wielu in�ynier�w uwa�a, �e sze�� n�g jest optymalnym rozwi�zaniem dla robot�w zaprojektowanych do nap�dzania nogami, a nie toczeniem si� na ko�ach lub nap�dem g�sienicowym. Roboty z sze�cioma nogami mog� podnosi� jedn� lub dwie nogi na raz podczas chodzenia i zachowa� stabilno��. Im wi�cej n�g ma robot, tym lepsza jest jego stabilno��; ale istnieje praktyczny limit. Ruchy n�g robota musz� by� odpowiednio skoordynowane, aby maszyna mog�a si� porusza� bez marnowania ruchu i energii. Wraz ze wzrostem liczby n�g staje si� to coraz trudniejsze.

QUADTREE [DREWO CZW�RKOWE]

Czworok�t to schemat, w kt�rym dwuwymiarowy (2-D) prostok�t siatk� zaj�to�ci mo�na podzieli� na mniejsze i mniejsze podelementy, je�li jest to konieczne do zdefiniowania funkcji do po��danego poziomu rozdzielczo�ci. Ilustracja przedstawia prosty przyk�ad. W tym przypadku �rodowisko pracy robota (lub przestrze� �wiata) jest pokazane przez najwi�kszy kwadrat. Ten kwadrat jest podzielony na cztery kwadratowe podelementy. Lewy g�rny podelement jest z kolei podzielony na cztery kwadratowe podelementy (lub podelementy ²); prawy dolny element podrz�dny jest podzielony na cztery elementy podrz�dne ³; prawy dolny podrz�dny ³ - element jest podzielony na cztery podrz�dne ⁴ -elementy; lewy g�rny element podrz�dny jest podzielony na cztery kwadratowe elementy podrz�dne ⁵. Ten proces mo�e trwa� a� do osi�gni�cia granicy rozdzielczo�ci lub wymaganego poziomu dok�adno�ci. Je�li przestrze� �wiata nie ma kszta�tu kwadratu lub prostok�ta, sytuacja si� komplikuje. Jednak mapa bitowa element�w kwadratowych mo�e przybli�y� dwuwymiarow� przestrze� �wiata o dowolnym kszta�cie, pod warunkiem, �e elementy s� wystarczaj�co ma�e. Je�li przestrze� �wiata robota jest tr�jwymiarowa (3-D), mo�na j� podzieli� na kostki lub prostok�tne graniastos�upy (bloki). Ka�dy blok mo�na podzieli� na osiem podblok�w. Proces ten mo�na powt�rzy� w taki sam spos�b, jak w przypadku poczw�rnego drzewa 2D. Wynik nazywany jest oktree.

QUALITY ASSURANCE AND CONTROL [ZAPEWNIANIE I KONTROLA JAKO�CI (QA / QC)]

W pracy w fabryce roboty mog� wykonywa� powtarzalne zadania dok�adniej i szybciej ni� pracownicy. Robotyzacja poprawi�a jako��, a tak�e zwi�kszy�a wielko�� produkcji w wielu bran�ach.

Robi� to lepiej

Wa�ny, ale cz�sto pomijany aspekt zapewniania jako�ci i kontrola le�y w samym procesie produkcji. Jeden spos�b na zapewnienie doskona�o�ci i jako�ci to perfekcyjne wykonanie. Roboty s� do tego idealne. Nie wszystkie roboty dzia�aj� szybciej ni� ludzie, ale roboty s� prawie zawsze bardziej sp�jne i niezawodne. Gdy proces produkcji jest ulepszony, mniej wadliwych jednostek schodzi z linii monta�owej. To sprawia, �e zapewnienie i kontrola jako�ci (QA / QC) jest stosunkowo �atwe. Niekt�rzy in�ynierowie QA / QC twierdz�, �e w idealnym �wiecie ich praca nie by�aby konieczna. Wadliwe materia�y nale�y wyrzuci� przed umieszczeniem ich w cokolwiek. Roboty monta�owe powinny wykonywa� perfekcyjn� prac�. Ta filozofia zosta�a sformu�owana przez japo�skiego in�yniera QA / QC Hajime Karatsu: "Wykonaj tak dobr� robot�, �e kontrolery QA / QC nie s� konieczne". Jest to oczywi�cie idea� teoretyczny; procesy produkcyjne nie s� i nigdy nie b�d� doskona�e. Zawsze b�d� b��dy w monta�u lub wadliwe komponenty, kt�re dostan� si� do jednostek produkcyjnych. W zwi�zku z tym zawsze b�dzie potrzeba co najmniej jednej osoby odpowiedzialnej za kontrol� jako�ci / kontroli jako�ci, aby uniemo�liwi� z�ym jednostkom dotarcie do kupuj�cych.

Inspektorzy

Roboty mog� czasami pracowa� jako in�ynierowie QA / QC. Mog� to jednak zrobi� tylko w przypadku prostych inspekcji, poniewa� praca w zakresie zapewniania jako�ci / kontroli jako�ci cz�sto wymaga od inspektora wyostrzonego os�du. Jednym z prostych zada� QA / QC jest sprawdzanie wysoko�ci butelek podczas ruchu wzd�u� linii monta�owej. Po��czenie lasera i robota mo�e wykry� butelki, kt�re nie maj� odpowiedniej wysoko�ci. Zasada jest pokazana na ilustracji. Je�li butelka jest za kr�tka, obie wi�zki laserowe docieraj� do fotodetektor�w. Je�li butelka jest zbyt wysoka, �adna wi�zka lasera nie dociera do fotodetektor�w. W ka�dej z tych sytuacji rami� robota / chwytak podnosi wadliw� butelk� z linii i wyrzuca j�. Dopiero gdy butelka znajdzie si� w bardzo w�skim zakresie wysoko�ci (dopuszczalnym zakresie), jeden laser dotrze do swojego fotodetektora, podczas gdy drugi laser b�dzie zablokowany. Nast�pnie butelka mo�e przej��. Zrobotyzowane procesy QA / QC staj� si� coraz bardziej z�o�one i wyrafinowane wraz z rozwojem sztucznej inteligencji (AI). Ale niekt�re decyzje dotycz�ce kontroli jako�ci / kontroli jako�ci wymagaj� intuicji. To poczucie jest powszechne u ludzi, ale in�ynierowie zastanawiaj� si�, czy mo�na tak zaprogramowa� jak�kolwiek maszyn�. Niekt�re komputery mog� uczy� si� na swoich b��dach i podejmowa� �wiadome decyzje na podstawie du�ych ilo�ci danych, ale zdolno�� "pod��ania za przeczuciem" wydaje si� cech� charakterystyczn� tylko dla ludzi.

S�ownik Robotyki : "R"

RADAR

Fale elektromagnetyczne o cz�stotliwo�ciach radiowych (RF) odbijaj� si� od metalowych przedmiot�w. Termin radar jest skr�tem od radio detection and ranging. Radar mo�e by� u�ywany przez roboty jako pomoc w nawigacji, a tak�e do pomiaru pr�dko�ci. System radarowy przeznaczony do pomiaru odleg�o�ci i kierunku sk�ada si� z nadajnika, anteny kierunkowej, odbiornika i wska�nika pozycji. Nadajnik wytwarza intensywne impulsy mikrofal RF. Te fale uderzaj� w obiekty. Niekt�re rzeczy (takie jak samochody i ci�ar�wki) odbijaj� fale radarowe lepiej ni� inne (na przyk�ad drewno). Odbite sygna�y lub echa s� wychwytywane przez anten�. Im dalej odbijaj�cy si� obiekt, tym d�u�szy czas przed odebraniem echa. Antena nadawcza jest obracana tak, �e radar widzi we wszystkich kierunkach. Gdy antena radaru obraca si�, echa s� odbierane z r�nych kierunk�w. W robocie te echa s� przetwarzane przez mikrokomputer, kt�ry daje maszynie poczucie jej po�o�enia wzgl�dem �rodowiska pracy. Radar mo�e by� u�ywany przez zautomatyzowane samoloty i statki kosmiczne. Specjalna forma radaru, zwana radarem dopplerowskim, s�u�y do pomiaru pr�dko�ci zbli�aj�cego si� lub cofaj�cego celu lub pr�dko�ci robota wzgl�dem bariery. Ten rodzaj radaru dzia�a na zasadzie efektu Dopplera, jak pokazano na ilustracji. W ten spos�b radar policyjny mierzy pr�dko�� nadje�d�aj�cego pojazdu.

RADIOWEJ CZ�STOTLIWO�CI ZAK��CENIA (RFI)

Zak��cenia o cz�stotliwo�ci radiowej (RFI) to zjawisko, w kt�rym urz�dzenia elektroniczne zak��caj� wzajemnie dzia�anie. W ostatnich latach ten problem pog��bia� si�, poniewa� mno�� si� konsumenckie urz�dzenia elektroniczne i staj� si� one coraz bardziej podatne na RFI. Wiele RFI wynika z gorszej konstrukcji sprz�tu. Do pewnego stopnia wadliwe metody instalacji r�wnie� przyczyniaj� si� do problemu. Komputery wytwarzaj� energi� o szerokopasmowej cz�stotliwo�ci radiowej (RF), kt�ra jest wypromieniowywana, je�li komputer nie jest dobrze ekranowany. Komputery mog� dzia�a� nieprawid�owo z powodu silnych p�l RF, takich jak te z pobliskiego nadajnika. Mo�e si� to zdarzy� i cz�sto ma miejsce, gdy nadajnik telewizyjny dzia�a doskonale. W takich przypadkach, a tak�e w przypadkach dotycz�cych telefon�w kom�rkowych, radia pasmowego (CB) obywatelskiego i radia amatorskiego ("kr�tkofalowego"), sprz�t nadawczy prawie nigdy nie jest uszkodzony; problemem jest prawie zawsze niew�a�ciwe lub nieskuteczne ekranowanie systemu komputerowego. RFI jest cz�sto wychwytywane przez kable zasilaj�ce i ��cz�ce. Istniej� metody omijania lub d�awienia RF na tych kablach, zapobiegaj�c przedostaniu si� go do komputera, ale bypass lub d�awik nie mog� zak��ca� transmisji danych przez kable. Aby uzyska� porad�, skonsultuj si� ze sprzedawc� lub producentem komputera. Linie energetyczne mog� powodowa� RFI. Taka interferencja jest prawie zawsze spowodowana wy�adowaniem �ukowym. Przyczyn� mo�e by� uszkodzony transformator, z�a latarnia uliczna lub zaufany izolator. Cz�sto pomoc mo�na uzyska� dzwoni�c do przedsi�biorstwa u�yteczno�ci publicznej. W przewodzie zasilaj�cym znajduje si� t�umik przej�ciowy, zwany tak�e t�umikiem przepi�� niezb�dny do niezawodnej pracy komputera osobistego lub kontrolera robota pracuj�cego z sieci energetycznej. Filtr liniowy, sk�adaj�cy si� z kondensator�w mi�dzy ka�d� stron� linii zasilaj�cej a uziemieniem, mo�e pom�c w zapobieganiu przedostawaniu si� cz�stotliwo�ci radiowych do komputera przez linie zasilaj�ce. W miar� jak komputery staj� si� coraz bardziej przeno�ne i coraz powszechniejsze, pojawiaj� si� problemy z RFI mo�na spodziewa� si� pogorszenia sytuacji, chyba �e producenci zwr�c� wi�ksz� uwag� na ekranowanie elektromagnetyczne. Poniewa� komputery s� coraz cz�ciej u�ywane jako kontrolery robot�w, potencjalne problemy si� mno��. B��dny robot mo�e stworzy� zagro�enie i spowodowa� wypadki. Zagro�enie jest najwi�ksze w przypadku urz�dze� medycznych lub podtrzymuj�cych �ycie.

RANGE [ZASI�G]

Zasi�g to odleg�o�� mierzona wzd�u� linii prostej w okre�lonym kierunku w przestrzeni tr�jwymiarowej (3-D), mi�dzy robotem a obiektem lub barier� w �rodowisku pracy. W przypadku czujnika zasi�g to maksymalna odleg�o�� promieniowa, na kt�rej mo�na oczekiwa�, �e urz�dzenie b�dzie dzia�a� poprawnie. W matematyce i logice termin zakres odnosi si� do zbioru obiekt�w (zwykle liczb), na kt�re odwzorowywane s� obiekty z dziedziny funkcji matematycznej.

RANGE OF FUNCTION [ZAKRES FUNKCJI]

Zakres funkcji matematycznej to zbi�r rzeczy (zwykle liczb), na kt�re mapowane s� obiekty w domenie. Ka�dy x w dziedzinie funkcji f jest odwzorowywany na dok�adnie jedn� warto�� y. Mog� istnie� i cz�sto istniej� warto�ci y, kt�re nie maj� niczego odwzorowanego przez funkcj� f. Punkty te s� poza zakresem f. Za��my, �e otrzymujesz funkcj� f (x) = + x ^1/2 (czyli dodatni pierwiastek kwadratowy z x) dla x> 0. Wykres tej funkcji jest pokazany na ilustracji. Ta funkcja zawsze odwzorowuje x na dodatni� liczb� rzeczywist� y. Bez wzgl�du na to, jak� warto�� wybierzesz dla x w domenie w tym przyk�adzie, + x ^1/2 jest dodatnie. Komputery pracuj� intensywnie z funkcjami, zar�wno analogowymi, jak i cyfrowymi. Funkcje s� wa�ne w zrobotyzowanych systemach nawigacji, lokalizacji i pomiarach.

RANGE PLOTTING [WYKRE�LANIE ZAKRESU]

Rysowanie odleg�o�ci to proces, w kt�rym generowany jest wykres przedstawiaj�cy odleg�o�� (zakres) do obiekt�w w funkcji kierunku w dw�ch lub trzech wymiarach. Aby wykona� jednowymiarowe (1-D) wykre�lanie zakresu, wysy�any jest sygna�, a robot mierzy czas potrzebny na powr�t echa. Sygna� ten mo�e by� fal� akustyczn�, w kt�rym to przypadku urz�dzeniem jest sonar. Lub mo�e to by� fala radiowa; to jest radar. Je�li jest to �wiat�o widzialne w postaci wi�zki laserowej, to jest to ladar. Dwuwymiarowe (2-W) kre�lenie zakresu polega na odwzorowaniu odleg�o�ci do r�nych obiekt�w w funkcji ich kierunku w okre�lonej p�aszczy�nie. Na ilustracji przedstawiono jedn� metod�. Robot znajduje si� po�rodku dzia�ki, w pomieszczeniu zawieraj�cym trzy biurka (prostok�ty) i dwie lampy pod�ogowe (k�ka). Zasi�g jest mierzony co 10 ^o azymutu wok� pe�nego ko�a, w wyniku czego powstaje zestaw pokazanych punkt�w. Lepszy wykres uzyskano by, gdyby zakres by� wykre�lany co 5 ^o, co 2 ^o lub nawet co 1 ^o lub mniej. Ale bez wzgl�du na to, jak szczeg�owa jest rozdzielczo�� kierunku, wykres zakresu 2-D mo�e pokazywa� rzeczy tylko w jednej p�aszczy�nie, na przyk�ad poziom pod�ogi lub jak�� poziom� p�aszczyzn� nad pod�og�. Tr�jwymiarowe (3-W) wykre�lanie zakresu wymaga u�ycia wsp�rz�dnych sferycznych. Odleg�o�� nale�y mierzy� dla wielu kierunk�w we wszystkich po�o�eniach. Wykres zasi�gu 3-W w pomieszczeniu, takim jak przedstawiony na ilustracji, pokaza�by osprz�t sufitowy, obiekty na pod�odze, obiekty na biurkach i inne szczeg�y niewidoczne na wykresie zasi�gu 2-D.

REAKTYWNY PARADYGMAT

Paradygmat reaktywny to podej�cie do programowania robot�w, w kt�rym wszystkie dzia�ania s� bezpo�rednim wynikiem wyj�cia czujnika. Nie jest wymagane planowanie z wyprzedzeniem. Podej�cie to powsta�o z powodu ogranicze� nieod��cznie zwi�zanych z paradygmatem hierarchicznym, kt�ry polega na sztywnym przestrzeganiu okre�lonego planu w celu osi�gni�cia celu. Paradygmat reaktywny sta� si� popularny oko�o 1990 roku, a jego stosowanie by�o preferowane na pocz�tku lat dziewi��dziesi�tych. W najbardziej wyrafinowanych systemach robot�w istniej� trzy podstawowe funkcje, znane jako planowanie / wyczuwanie / dzia�anie. Paradygmat reaktywny upraszcza to, aby wyczu� / dzia�a�. Robot dzia�aj�cy w ten spos�b jest analogiczny do cz�owieka lub zwierz�cia, kt�re wykazuje odruchy, gdy pojawiaj� si� okre�lone bod�ce. G��wn� zalet� paradygmatu reaktywnego jest du�a pr�dko��. Tak jak ludzkie lub zwierz�ce odruchy zachodz� szybciej ni� zachowania wymagaj�ce �wiadomego my�lenia (rozwa�ania), roboty stosuj�ce paradygmat reaktywny mog� niemal natychmiast reagowa� na zmiany w swoim �rodowisku. Jednak podej�cie to ma wady. Proste podej�cie polegaj�ce na wyczuciu / dzia�aniu mo�e czasami skutkowa� cyklicznymi zmianami mi�dzy dwoma stanami, bez post�pu w kierunku zamierzonego celu. Mo�na to uzna� za robotyczny odpowiednik ludzkiej dezorientacji lub paniki

RZECZYWISTY CZAS

W komunikacji lub przetwarzaniu danych operacja wykonywana "na �ywo" jest nazywana dzia�aniem w czasie rzeczywistym. Termin odnosi si� szczeg�lnie do komputer�w. Wymiana danych w czasie rzeczywistym umo�liwia rozmow� mi�dzy komputerem a operatorem. Obs�uga w czasie rzeczywistym jest wygodna do przechowywania i weryfikowania danych w kr�tkim czasie. Dzieje si� tak np. Przy dokonywaniu rezerwacji lotniczych, sprawdzaniu karty kredytowej czy dokonywaniu transakcji bankowej, jednak operacja w czasie rzeczywistym nie zawsze jest konieczna. Pisanie d�ugiego programu na dzia�aj�cym terminalu jest strat� czasu na komputerze. D�ugie programy najlepiej pisa� w trybie offline, testowa� w czasie rzeczywistym (on-line) i debugowa� w trybie offline. We flocie robot�w-owad�w, kontrolowanych przez jeden komputer, wszystkie roboty mog� jednocze�nie dzia�a� w czasie rzeczywistym. Jedn� z metod osi�gni�cia tego jest dzielenie czasu. Sterownik zwraca uwag� na ka�dego robota przez niewielki okres czasu, stale obracaj�c si� mi�dzy robotami z du�� pr�dko�ci�.

REKURENCJA

Rekurencja to logiczny proces, w kt�rym jedno lub wi�cej zada� jest odk�adanych na bok podczas przedstawiania g��wnego argumentu. Rekursja jest powszechna w programach komputerowych, gdzie mo�e przybra� form� zagnie�d�onych p�tli. Rekursja jest r�wnie� przydatna w dowodzeniu twierdze� matematycznych i prawnych. To pot�ne narz�dzie w sztucznej inteligencji (AI).

Pami�taj o ostatecznym celu

Rekurencja mo�e by� skomplikowana i jest jedn� z najbardziej zaawansowanych form ludzkiego rozumowania. Aby rekursja zadzia�a�a, og�lny kierunek post�pu jest w kierunku ostatecznego celu. Mo�e si� wydawa�, �e �ledzenie boczne nie ma nic wsp�lnego z zamierzonym wynikiem, ale w przypadku rekurencji zawsze istnieje ku temu pow�d. Wszystkie subargumenty musz� ostatecznie zosta� wyci�gni�te i wykorzystane w g��wnym argumencie. Komputery idealnie nadaj� si� do argument�w rekurencyjnych. Podargumenty mo�na wykona�, a wyniki zapami�ta�. Ludzie s� zdezorientowani, gdy jest zbyt wiele bocznych tor�w; nie tak z komputerami. Zrobi� dok�adnie to, do czego s� zaprogramowani, i nie rozpraszaj� si�, bez wzgl�du na to, ile jest bocznych tor�w. W skomplikowanej, rekurencyjnej argumentacji, boczne tory mog� by� zabezpieczone jeden na drugim, tak jak samoloty czekaj�ce na l�dowanie na du�ym lotnisku. Podargumenty s� przechowywane w stosach przesuwaj�cych lub rejestrach pami�ci pierwszy na wej�ciu / wyj�ciu. W razie potrzeby wyniki z bocznego toru s� wyci�gane ze stos�w. Ilustracja przedstawia argument rekurencyjny z kilkoma stosami pushdown.

Roz��czenia

Je�li komputer u�ywa logiki rekurencyjnej i zbytnio zbacza z drogi, mo�e straci� z oczu ostateczny cel lub chodzi� w k�ko w logicznych kr�gach. Kiedy dzieje si� to w programie komputerowym, nazywa si� to niesko�czon� p�tl� lub niesko�czon� p�tl�. To uniemo�liwia rozwi�zanie �adnego problemu. Jest jeszcze jedna logiczna pu�apka, w kt�r� �atwo wpa�� cz�owiek, wykonuj�c argument rekurencyjny. Ma to na celu "udowodnienie" czego� przez nie�wiadome za�o�enie, �e to ju� prawda. Komputery odpowiednio zaprogramowane nie pope�niaj� tego b��du.

REDUKCJONIZM

Redukcjonizm to hipoteza, �e maszyny mog� powiela� ca�� ludzk� my�l. Czy ostatecznie wszystkie ludzkie my�li i emocje mo�na zredukowa� do logicznych jedynek i zer? Redukcjonista powiedzia�by, �e tak. M�zg ludzki jest znacznie bardziej skomplikowany ni� jakikolwiek inny komputer, ale jest zbudowany z sko�czonej liczby pojedynczych kom�rek. W przypadku dowolnej liczby sko�czonej, niewa�ne jak du�a, istnieje liczba wi�ksza. Je�li m�zg ma, powiedzmy, odpowiednik 1025 bramek logicznych, to przynajmniej w teorii mo�e istnie� chip komputerowy z 1025 bramkami logicznymi. Redukcjonista argumentuje, �e ca�a ludzka aktywno�� umys�owa to nic innego jak suma wielu bram dzia�aj�cych na wiele sposob�w. Chocia� liczba mo�e by� gigantyczna, niemniej jednak jest ograniczona. Redukcjonizm jest przedmiotem zainteresowania badaczy sztucznej inteligencji (AI). Je�li hipoteza redukcjonistyczna oka�e si� prawdziwa, w�wczas mo�na by stworzy� komputery w �ywe istoty. Niekt�rzy badacze s� entuzjastycznie nastawieni do tego i inni s� zaniepokojeni mo�liwymi negatywnymi konsekwencjami. Autorzy science fiction wykorzystali ten temat; by� mo�e najwcze�niejszym przyk�adem by�a sztuka Rossum's Universal Robots, napisana w 1920 roku przez Karela Capeka. W tej sztuce, kt�r� autor zamierzy� jako satyr�, o�ywaj� roboty i przejmuj� w�adz� nad �wiatem.

REGULARNA SIATKA

Siatka regularna to metoda podzia�u pracy dwuwymiarowej (2-D) �rodowiska w obszary kwadratowe lub prostok�tne. W tr�jwymiarowym (3-D), regiony maj� kszta�t sze�cianu lub pude�ka. Podstaw� siatki prostok�tnej jest kartezja�ski uk�ad wsp�rz�dnych, zwany tak�e prostok�tnym uk�adem wsp�rz�dnych. Jest to znana p�aszczyzna xy lub przestrze� xyz geometrii analitycznej

.

REINICJALIZACJA

. Czasami kontroler robota b�dzie dzia�a� nieprawid�owo z powodu zab��dzenia W takim przypadku mikrokomputer dzia�a nieprawid�owo lub przestaje dzia�a�. Ponowna inicjalizacja polega na ustawieniu wszystkich linii mikrokomputera na stan niski lub zerowy. Wi�kszo�� mikrokomputer�w jest automatycznie inicjowana ponownie po ka�dym od��czeniu i ponownym w��czeniu zasilania. Jednak nie wszystkie mikrokomputery maj� t� funkcj�; Aby ponownie zainicjowa� takie urz�dzenia, nale�y zastosowa� okre�lon� procedur�.

RELACYJNY WYKRES

Wykres relacyjny jest reprezentacj� �rodowiska pracy robota w postaci punkt�w zwanych w�z�ami i linii ��cz�cych te punkty, zwanych kraw�dziami. Na podstawie mapy komputerowej generowany jest wykres relacyjny. Rozwa� prosty plan pi�tra, taki jak przedstawiony na ilustracji. Podstawowy wykres relacyjny mo�na wygenerowa�, lokalizuj�c punkty �rodkowe wszystkich pokoi i punkty �rodkowe wszystkich przej�� i definiuj�c ka�dy taki punkt jako w�ze�. Je�li w korytarzu wyst�puje zakr�t, jako w�ze� definiuje si� punkt w po�owie odleg�o�ci od wystaj�cego naro�nika do przeciwleg�ej �ciany, obejmuj�cy k�t 135 ^o z dowoln� �cian� w rogu. W�z�y te s� nast�pnie ��czone prostymi kraw�dziami. Wykresy relacyjne umo�liwiaj� nawigacj� robota w �rodowiskach, kt�re nie zmieniaj� si� geometrycznie i nie s� umieszczane �adne nowe przeszkody, jednak ten typ wykresu nie reprezentuje na og� najbardziej wydajnej metody nawigacji i mo�e by� nieodpowiedni dla du�ych robot�w lub dla flot robot�w na ograniczonej przestrzeni.

RELIABILITY [NIEZAWODNO��]

Niezawodno�� jest wyrazem tego, jak dobrze i jak d�ugo maszyny pracuj�. Jest to odsetek jednostek, kt�re nadal dzia�aj� po u�ywaniu ich przez pewien czas. Za��my, �e 1 stycznia 2010 r. Zostanie uruchomionych 1 000 000 jednostek. Je�li 920 000 jednostek dzia�a prawid�owo 1 stycznia 2011 r., To niezawodno�� wynosi 0,92, czyli 92 procent rocznie. 1 stycznia 2012 r. Mo�na si� spodziewa�, �e 920 000 0,92 = 846 400 jednostek b�dzie dzia�a�. Liczba jednostek pracuj�cych spada z roku na rok zgodnie ze wsp�czynnikiem niezawodno�ci. Im wi�ksza niezawodno��, tym bardziej p�aska jest krzywa zaniku na wykresie jednostek roboczych w funkcji czasu. Jest to pokazane na ilustracji. Poj�cia "doskona�y", "dobry", "sprawiedliwy" i "z�y" s� wzgl�dne i zale�� od wielu czynnik�w. Idealna krzywa niezawodno�ci (100 procent) jest zawsze lini� poziom� na takim wykresie. Niezawodno�� jest funkcj� projektu, jak r�wnie� jako�ci cz�ci i precyzji procesu produkcyjnego. Nawet je�li maszyna jest dobrze wykonana, a komponenty s� dobrej jako�ci, prawdopodobie�stwo awarii jest wi�ksze przy z�ym projekcie ni� przy dobrym projekcie. Niezawodno�� mo�na zoptymalizowa� poprzez zapewnienie i kontrol� jako�ci.

REMOTE CONTROL [ZDALNE STEROWANIE]

Roboty mog� by� obs�ugiwane na odleg�o�� przez ludzi. Komputerami mo�na r�wnie� sterowa� z miejsc oddalonych od samych maszyn. Odbywa si� to za pomoc� pilota. Prostym przyk�adem systemu zdalnego sterowania jest skrzynka sterownicza telewizora (TV). Innym przyk�adem jest nadajnik u�ywany do pilotowania modelu samolotu. Sterowanie telewizorem wykorzystuje promieniowanie podczerwone (IR) do przenoszenia danych. Model samolotu odbiera polecenia za po�rednictwem sygna��w radiowych. W tym sensie zar�wno telewizor, jak i model samolotu to roboty.

Zdalne sterowanie mo�e odbywa� si� za pomoc� przewod�w, kabli lub �wiat�owod�w. W ten spos�b obs�ugiwane s� roboty podwodne. Osoba siedzi przy terminalu w zaciszu �odzi lub ba�ki podwodnej i obs�uguje robota, obserwuj�c ekran, kt�ry pokazuje, co "widzi" robot. Jest to prymitywna forma teleobecno�ci. Zasi�g pilota jest ograniczony, gdy u�ywane s� przewody lub �wiat�owody. Posiadanie kabla d�u�szego ni� kilka kilometr�w jest niepraktyczne. Szczeg�lny problem wyst�puje w przypadku zdalnego sterowania podmorskiego na du�e odleg�o�ci. Fale radiowe na konwencjonalnych cz�stotliwo�ciach radiowych nie mog� przenika� do ocean�w, ale wyj�tkowo d�ugie kable stwarzaj� problemy mechaniczne. Gdy stacja kontrolna i robot s� bardzo daleko od siebie, pokonanie odleg�o�ci nawet przez sygna�y radiowe, podczerwone lub widzialne zajmuje du�o czasu. Zdalnie sterowany robot na Ksi�ycu jest oddalony o oko�o 1,3 sekundy �wietlnej. Od chwili wys�ania polecenia do robota na Ksi�ycu do momentu, w kt�rym operator zobaczy wyniki polecenia, mija 2,6 s. Jednym z najbardziej dramatycznych przyk�ad�w zdalnego sterowania radiowego jest przekazywanie polece� do sond kosmicznych podczas przelotu przez Uk�ad S�oneczny. W takich przypadkach odleg�o�� separacji jest rz�du milion�w kilometr�w. Gdy sonda Voyager min�a Neptuna i wys�ano do niej polecenie, wynik�w nie obserwowano przez wiele godzin. Zdalne sterowanie tego typu to szczeg�lne wyzwanie. Istnieje absolutna granica praktycznej odleg�o�ci, jaka mo�e istnie� mi�dzy zdalnie sterowanym robotem a jego operatorem. Nie ma (jak dot�d) �adnego znanego sposobu przesy�ania danych szybciej ni� pr�dko�� energii elektromagnetycznej (EM) w wolnej przestrzeni.

ROZDZIELCZO��

Rozdzielczo�� to zdolno�� zrobotyzowanego systemu wizyjnego do rozr�niania rzeczy znajduj�cych si� blisko siebie. Wewn�trz obiekt�w rozdzielczo�� to stopie�, w jakim system mo�e wydoby� szczeg�y dotycz�ce obiektu. Jest to precyzyjna miara jako�ci obrazu. Czasami nazywa si� to definicj�. W zrobotyzowanym systemie wizyjnym rozdzielczo�� to "ostro��" obrazu. S�aba rozdzielczo�� mo�e wynika� ze s�abej ostro�ci, zbyt ma�ej liczby pikseli w obrazie lub zbyt ma�ej szeroko�ci pasma sygna�u. Ilustracja przedstawia dwa obiekty, kt�re s� daleko i blisko siebie, tak jak mog� wygl�da� na system wizyjny robota o czterech r�nych poziomach rozdzielczo�ci. Kiedy obraz analogowy jest konwertowany na posta� cyfrow�, rozdzielczo�� pr�bkowania to liczba r�nych poziom�w cyfrowych, kt�re s� mo�liwe. Liczba ta jest generalnie pot�g� 2. Sygna� analogowy ma niesko�czenie wiele r�nych poziom�w; mo�e zmienia� si� w ci�g�ym zakresie. Im wy�sza rozdzielczo�� pr�bkowania, tym dok�adniejsza jest cyfrowa reprezentacja sygna�u. W wykrywaniu pozycji, a tak�e w wykrywaniu i kre�leniu odleg�o�ci, terminy rozdzielczo�� kierunku i rozdzielczo�� odleg�o�ci odnosz� si� do zdolno�ci czujnika robota do rozr�niania mi�dzy dwoma obiektami, kt�re s� oddzielone ma�ym k�tem lub kt�re znajduj� si� prawie w tej samej odleg�o�ci. termin rozdzielczo�� przestrzenna odnosi si� do najmniejszego przemieszczenia liniowego, nad kt�rym robot mo�e zdefiniowa� swoje �rodowisko pracy i skorygowa� b��dy w swoim ruchu.

REVERSE ENGINEERING [IN�YNIERIA ODWROTNA]

Mo�liwe jest zbudowanie maszyny, kt�ra robi to samo, co inna maszyna, ale przy u�yciu innego projektu. Kiedy jest to robione z komputerami, nazywa si� to klonowaniem. Og�lnie rzecz bior�c, z�o�one lub wyrafinowane urz�dzenia lub systemy maj� bardziej r�wnowa�ne projekty ni� proste urz�dzenia lub systemy. In�ynieria odwrotna to proces, w kt�rym urz�dzenie lub system jest kopiowane funkcjonalnie, ale nie dos�ownie. In�ynieria odwrotna rodzi problemy prawne. Je�li mo�esz powieli� to, co zrobi opatentowana maszyna, ale zastosujesz nowe i odmienne podej�cie, o kt�rym my�la�e� niezale�nie, w wi�kszo�ci przypadk�w nie naruszysz patentu oryginalnej maszyny. Je�li wymy�lisz co� w rodzaju inteligentnego robota, a nast�pnie opatentujesz go, normalnie nie mo�esz uzyska� patentu na to, co robi. Na przyk�ad nie mo�na zaprojektowa� robota do woskowania rower�w, a nast�pnie oczekiwa� uzyskania patentu, kt�ry uniemo�liwi innym legalne budowanie i sprzedawanie robota, kt�ry mo�e woskowa� rowery. Ale przypu��my, �e kto� przeprowadzi in�ynieri� wsteczn� opatentowanego produktu, demontuj�c go, a nast�pnie przebudowuj�c prawie, ale nie do ko�ca, w ten sam spos�b. Ta osoba nie wymy�la nowego projektu. Praca jest u�ywana w nieco, ale nie znacz�co, zmienionej formie, a nast�pnie stwierdza si�, �e otrzymany produkt jest "nowy". Stanowi to naruszenie patentu. In�ynieria odwrotna, je�li jest wykonywana zgodnie z prawem, jest wa�na w ewolucji nowych i ulepszonych system�w robotycznych. W badaniach i rozwoju to mo�e by� cenn� technik� w projektowaniu sprz�tu, programowaniu i opracowywaniu system�w operacyjnych dla sterownik�w robot�w.

REVOLUTE GEOMETRY [GEOMETRIA OBROTOWA]

Ramiona robot�w przemys�owych mog� porusza� si� na r�ne sposoby, w zale�no�ci od ich przeznaczenia. Jeden spos�b ruchu jest znany jako geometria obrotowa. Na ilustracji przedstawiono rami� robota zdolne do poruszania si� w trzech wymiarach (3-wymiarowe) przy u�yciu geometrii obrotowej. Ca�y zesp� mo�e obraca� si� o pe�ny okr�g (360 �) u podstawy. Istnieje po��czenie podnosz�ce lub "rami�", kt�re mo�e przesuwa� rami� o 90 �, od poziomu do pionu. Jeden lub dwa przeguby w �rodku ramienia robota, zwane "�okciami", mog� porusza� si� o 180 �, od pozycji prostej do podw�jnego oparcia. Opcjonalnie mo�e by� "nadgarstek", kt�ry swobodnie obraca si� w prawo lub w lewo. Dobrze zaprojektowane obrotowe rami� robota mo�e dotrze� do dowolnego punktu w obr�bie p�kuli o kszta�cie odwr�conej miski. Promie� p�kuli to d�ugo�� ramienia, kiedy jego rami� i �okie� (�okcie) s� wyprostowane.

RAMI� ROBOTA

Istnieje wiele sposob�w projektowania ramienia robota. R�ne konfiguracje s� u�ywane do r�nych cel�w. Niekt�re roboty, zw�aszcza roboty przemys�owe, to nic innego jak wyrafinowane ramiona robot�w. Ramiona robot�w s� czasami nazywane manipulatorami, chocia� technicznie termin ten odnosi si� do ramienia i jego efektora ko�cowego, je�li taki istnieje.

Rami� robota mo�na podzieli� na kategorie wed�ug jego geometrii. Projekty dwuwymiarowe (2-W) maj� obwiednie robocze ograniczone do odcinka p�askiej p�aszczyzny Wi�kszo�� ramion robot�w mo�e pracowa� w obszarze przestrzeni tr�jwymiarowej (3-W). Niekt�re ramiona robot�w przypominaj� r�ce ludzkie. Po��czenia w tych maszynach maj� nazwy takie jak "rami�", "�okie�" i "nadgarstek". Jednak niekt�re ramiona robot�w tak bardzo r�ni� si� od ludzkich ramion, �e te nazwy nie maj� sensu. Rami�, kt�re wykorzystuje geometri� obrotow�, jest podobne do ludzkiego ramienia, ale rami�, kt�re wykorzystuje geometri� wsp�rz�dnych kartezja�skich, jest znacznie inne.

ROBOT�W KLASYFIKACJA

Pod koniec XX wieku Japan Industrial Robot Association (JIRA) sklasyfikowa�o roboty od prostych manipulator�w do zaawansowanych system�w wykorzystuj�cych sztuczn� inteligencj� (AI). Od low-end do high-end, schemat klasyfikacji robot�w JIRA przebiega w nast�puj�cy spos�b:

1. Manipulatory obs�ugiwane r�cznie: Maszyny, kt�re musz� by� obs�ugiwane bezpo�rednio przez cz�owieka.

2. Manipulatory sekwencyjne: Urz�dzenia, kt�re wykonuj� seri� zada� w tej samej kolejno�ci za ka�dym razem, gdy s� uruchamiane. Dobrym przyk�adem jest automatyczna sekretarka.

3. Programowalne manipulatory: Obejmuj� one prostsze typy robot�w przemys�owych, znane wi�kszo�ci ludzi.

4. Roboty sterowane numerycznie: Przyk�adami s� roboty serwo.

5. Roboty wyczuwaj�ce: roboty wyposa�one w czujniki dowolnego typu, takie jak przeciwci�nienie, blisko��, nacisk, dotyk lub si�a nadgarstka.

6. Roboty adaptacyjne: roboty, kt�re dostosowuj� sw�j spos�b pracy, aby kompensowa� zmiany w swoim �rodowisku.

7. Inteligentne roboty: roboty z zaawansowanymi kontrolerami, kt�re mo�na uzna� za posiadaj�ce sztuczn� inteligencj�.

8. Inteligentne systemy mechatroniczne: komputery steruj�ce flot� robot�w lub urz�dzeniami zrobotyzowanymi.

Niekt�rzy badacze i in�ynierowie dodaj� inn� kategori�: inteligentne systemy biomechatroniczne. Nale�� do nich takie urz�dzenia, jak cyborgi i niekt�re protezy.

ROBOT�W GENERACJE

In�ynierowie i naukowcy przeanalizowali ewolucj� robot�w, zaznaczaj�c post�p wed�ug generacji robot�w.

Pierwsza generacja : Robot pierwszej generacji to proste rami� mechaniczne. Maszyny te maj� zdolno�� wykonywania precyzyjnych ruch�w z du�� pr�dko�ci�, wielokrotnie, przez d�ugi czas. Takie roboty znajduj� dzi� szerokie zastosowanie w przemy�le. Roboty pierwszej generacji mog� pracowa� w grupach, na przyk�ad w zautomatyzowanym zintegrowanym systemie produkcyjnym (AIMS), je�li ich dzia�ania s� zsynchronizowane. Dzia�anie tych maszyn musi by� stale nadzorowane, poniewa� je�li wyjd� z ustawienia i pozwol� im dalej pracowa�, mo�e to skutkowa� seri� z�ych jednostek produkcyjnych.

Drugie pokolenie : Robot drugiej generacji ma podstawow� inteligencj� maszynow�. Taki robot jest wyposa�ony w czujniki, kt�re informuj� go o �wiecie zewn�trznym. Urz�dzenia te obejmuj� czujniki ci�nienia, czujniki zbli�eniowe, czujniki dotykowe, radar, sonar, ladar i systemy wizyjne. Sterownik przetwarza dane z tych czujnik�w i odpowiednio dostosowuje dzia�anie robota. Urz�dzenia te wesz�y do powszechnego u�ytku oko�o roku 1980. Roboty drugiej generacji mog� pozostawa� ze sob� zsynchronizowane, bez konieczno�ci ci�g�ego nadzorowania ich przez cz�owieka. Oczywi�cie okresowe sprawdzanie jest potrzebne w przypadku ka�dej maszyny, poniewa� zawsze co� mo�e p�j�� nie tak; im bardziej z�o�ony system, tym wi�cej sposob�w mo�e dzia�a� nieprawid�owo.

Trzecia generacja : Koncepcja robota trzeciej generacji obejmuje dwie g��wne �cie�ki rozwoju technologii inteligentnych robot�w: robota autonomicznego i robota-owada. Autonomiczny robot mo�e pracowa� samodzielnie. Zawiera kontroler i mo�e wykonywa� wiele czynno�ci bez nadzoru ze strony komputera zewn�trznego lub cz�owieka. Dobrym przyk�adem tego typu robota trzeciej generacji jest osobisty robot, o kt�rym niekt�rzy marz�. Istniej� sytuacje, w kt�rych autonomiczne roboty nie dzia�aj� wydajnie. W takich przypadkach mo�na u�y� floty prostych robot�w-owad�w, kontrolowanych przez jeden centralny komputer. Maszyny te dzia�aj� jak mr�wki w mrowisku lub jak pszczo�y w ulu. Podczas gdy poszczeg�lnym maszynom brakuje sztucznej inteligencji (AI), ca�a grupa jest inteligentna.

Czwarta generacja i nie tylko : Ka�dy robot, kt�ry dopiero zostanie powa�nie uruchomiony, to robot czwartej generacji. Przyk�adami mog� by� roboty, kt�re rozmna�aj� si� i ewoluuj� lub zawieraj� komponenty biologiczne i mechaniczne. Poza tym mo�emy powiedzie�, �e robot pi�tej generacji to co�, czego nikt jeszcze nie zaprojektowa� ani nie wymy�li�. Tabela podsumowuje generacje robot�w, czasy ich rozwoju i ich mo�liwo�ci.

Generacja: pierwsze u�ycie: mo�liwo�ci

Pierwsza: przed 1980 r .: mechaniczne, stacjonarne, dobra precyzja, du�a pr�dko��, wytrzyma�o�� fizyczna, stosowanie serwomechanizm�w, brak czujnik�w zewn�trznych, brak sztucznej inteligencji

Druga: 1980-1990: czujniki dotykowe, systemy wizyjne, czujniki po�o�enia, czujniki ci�nienia, sterowanie mikrokomputerem, programowalne

Trzecia: po�owa lat 90. i p�niej: mobilny autonomiczny, owadopodobny, sztuczna inteligencja, rozpoznawanie mowy, synteza mowy, systemy nawigacyjne, zdalne sterowanie

Czwarta: Przysz�o��: projekt jeszcze si� nie rozpocz��, Czy mo�na odtworzy�? , Potrafi ewoluowa�? , Sztucznie �ywy? , Tak m�dry jak cz�owiek? , Prawdziwe poczucie humoru?

Pi�ta:? : Jeszcze nie om�wione, Mo�liwo�ci nieznane

ROBOTA CHWYTAK

Chwytak robota to wyspecjalizowany efektor ko�cowy, kt�ry mo�e przybiera� jedn� z dw�ch og�lnych postaci: r�czn� i inn�. Te dwa g��wne schematy wynikaj� z r�nych filozofii in�ynierii. Niekt�rzy badacze twierdz�, �e ludzka r�ka jest zaawansowanym urz�dzeniem posiadaj�cym ewoluowa�y w wyniku doboru naturalnego. Dlatego m�wi�, �e in�ynierowie robotyki powinni na�ladowa� ludzkie r�ce podczas projektowania i budowy chwytak�w robot�w. Inni robotycy twierdz�, �e nale�y u�ywa� specjalistycznych chwytak�w, poniewa� roboty zwykle wykonuj� tylko kilka okre�lonych zada�. Ludzkie r�ce s� wykorzystywane do wielu rzeczy, ale taka wszechstronno�� mo�e by� niepotrzebna, a nawet szkodliwa w przypadku robota wykonanego do jednego zadania.

ROBOTIC SHIP [STATEK ZROBOTYZOWANY]

Wsp�czesny samolot pasa�erski mo�e by� i w du�ej mierze jest obs�ugiwany przez komputer. M�wi si�, �e taki samolot m�g�by wystartowa� z Nowego Jorku, polecie� do Sydney i wyl�dowa� bez ani jednego cz�owieka na pok�adzie. Taki samolot to w istocie robot. W podobny spos�b statkami oceanicznymi mo�na sterowa� za pomoc� komputer�w. Zautomatyzowany statek mo�e by� przeznaczony do walki i zbudowany wy��cznie w celu wygrywania bitew na morzu. Bez ludzi na pok�adzie nie by�oby zagro�enia dla �ycia ludzkiego. Statek nie wymaga�by �adnych udogodnie� dla ludzi, takich jak pomieszczenia do spania, us�ugi gastronomiczne i us�ugi medyczne. Jedyn� konieczno�ci� by�oby zabezpieczenie sterownika robota przed uszkodzeniem.

Wyobra� sobie, �e jeste� kapitanem niszczyciela i walczysz z innym niszczycielem, na kt�rego pok�adzie nie ma ludzi! Taki wr�g nie ba�by si� �mierci i dlatego by�by niezwykle niebezpieczny. Roboty odgrywaj� coraz wi�ksz� rol� w zastosowaniach wojskowych, ale wi�kszo�� ekspert�w w�tpi, czy transport pasa�erski kiedykolwiek zostanie w pe�ni zrobotyzowany.

ROBOTIC SPACE TRAVEL [PODRӯ KOSMICZNA Z ROBOTEM]

Ameryka�ski program kosmiczny osi�gn�� punkt kulminacyjny, gdy Apollo 11 wyl�dowa� na Ksi�ycu i po raz pierwszy istota z Ziemi przesz�a na inny �wiat. Niekt�rzy uwa�aj�, �e go�� z Ziemi r�wnie dobrze m�g� by� i powinien by� robotem. Niekt�re typy statk�w kosmicznych by�y zdalnie sterowane od dziesi�cioleci. Satelity komunikacyjne u�ywaj� polece� radiowych, aby dostosowa� swoje obwody i zmieni� orbity. Sondy kosmiczne, takie jak sfotografowany Voyager. Uran i Neptun w p�nych latach 80. by�y kontrolowane przez radio. Satelity i sondy kosmiczne to prymitywne roboty. Sondy kosmiczne dzia�aj� jak inne maszyny w wrogim �rodowisku. Roboty s� u�ywane wewn�trz reaktor�w j�drowych, w niebezpiecznych kopalniach i na g��bokim morzu. Wszystkie takie roboty dzia�aj� za pomoc� pilota. Systemy zdalnego sterowania staj� si� coraz bardziej wyrafinowane wraz z rozwojem technologii.

Prawie jak tam

Niekt�rzy twierdz�, �e roboty powinny by� u�ywane do eksploracji przestrzeni kosmicznej, podczas gdy ludzie bezpiecznie pozostaj� na Ziemi i pracuj� z robotami za pomoc� teleoperacji lub teleobecno�ci. Cz�owiek-operator mo�e nosi� specjalny kombinezon steruj�cy i mie� robota na�laduj�cego wszystkie ruchy. Teleoperacja to prosta operacja zdalnego sterowania robotem. Teleobecno�� obejmuje zdalne sterowanie z ci�g�ym sprz�eniem zwrotnym, kt�re daje operatorowi poczucie przebywania w miejscu robota. Niekt�rzy robotycy uwa�aj�, �e dzi�ki technologii zwanej wirtualn� rzeczywisto�ci� mo�liwe jest odtworzenie wra�enia przebywania w odleg�ej lokalizacji do tego stopnia, �e operator robota mo�e sobie wyobrazi�, �e naprawd� tam jest. Stereoskopowe systemy wizyjne, s�yszenie obuuszne i prymitywny zmys� dotyku mo�na powieli�. Wyobra� sobie, �e wchodzisz do cienkiego jak paj�czyna skafandra, wchodzisz do komory i w efekcie egzystujesz na Ksi�ycu lub Marsie, wolnym od niebezpiecze�stw zwi�zanych z ekstremalnymi temperaturami lub �miertelnym promieniowaniem.

G��wny problem

Je�li roboty s� u�ywane w podr�ach kosmicznych z zamiarem zast�pienia astronaut�w przez maszyny, odleg�o�� mi�dzy robotem a jego operatorem nie mo�e by� bardzo du�a. Powodem jest to, �e sygna�y steruj�ce nie mog� porusza� si� szybciej ni� 299 792 km / s (186 282 mil / s), czyli pr�dko�� wiat�a w wolnej przestrzeni. Ksi�yc znajduje si� oko�o 400 000 km, czyli 1,3 sekundy �wietlnej od Ziemi. Gdyby robot, a nie Neil Armstrong, wszed� na Ksi�yc tego letniego dnia 1969 roku, jego operator musia�by upora� si� z op�nieniem 2,6 s mi�dzy poleceniem a reakcj�. Ka�de polecenie potrzebowa�o 1,3 sekundy, aby dosta� si� na Ksi�yc, a ka�da odpowied� - 1,3 sekundy, aby wr�ci� na Ziemi�. Prawdziwa teleobecno�� jest niemo�liwa przy takim op�nieniu. Eksperci twierdz�, �e maksymalne op�nienie prawdziwej teleobecno�ci wynosi 0,1 s. Odleg�o�� mi�dzy robotem a jego kontrolerem nie mo�e wi�c by� wi�ksza ni� 0,5 lub 1/20 sekundy �wietlnej. To oko�o 15 000 km - nieco wi�cej ni� �rednica Ziemi.

Mo�liwy scenariusz

Za��my, �e astronauci znajduj� si� na orbicie wok� planety, kt�rej �rodowisko jest zbyt nieprzyjazne, aby umo�liwi� osobist� wizyt�. Nast�pnie mo�na wys�a� robota. Przyk�adem takiej planety jest Wenus, kt�rej ci�nienie powierzchniowe mia�d��ce zabi�oby astronaut� w ka�dym kombinezonie ci�nieniowym mo�liwym przy obecnej technologii. �atwo by�oby jednak utrzyma� orbit� mniejsz� ni� 9300 mil nad Wenus, wi�c teleobecno�� by�aby mo�liwa. Operator m�g� siedzie� w statku kosmicznym na orbicie nad planet� i mie� wra�enie chodzenia po powierzchni.

ROBOTA NOGA

Noga robota to wyrostek podobny do ramienia robota, ale przeznaczony raczej do podpierania i nap�dzania mobilnego robota ni� do manipulowania obiektami. Lokomocja na nogach ma zalety, gdy teren w przestrzeni �wiata robota jest nier�wny lub nier�wny. Nogi mog� r�wnie� umo�liwia� robotom skakanie, siadanie i kopanie przedmiot�w. Jednak nap�dy ko�owe lub g�sienicowe s� zwykle preferowane w �rodowiskach roboczych o g�adkich, stosunkowo r�wnych powierzchniach. Ludzie marzyli o budowaniu maszyn na sw�j w�asny obraz. W rzeczywisto�ci humanoidalne roboty prawie zawsze s� stworzone do rozrywki. Kiedy roboty maj� nogi, problemem jest stabilno��. Robot mo�e si� przewr�ci�, je�li musi stan�� na jednej lub dw�ch nogach lub je�li wszystkie nogi s� ustawione w jednej linii. Roboty z nogami maj� zwykle cztery lub sze�� n�g. Nogi mog� by� niezale�nie manewrowane lub mog� porusza� si� w grupach. Rzadko kiedy wymy�lano roboty z wi�cej ni� sze�cioma nogami

ROLL

Roll to jeden z trzech rodzaj�w ruchu, jakie mo�e wykona� robot efektorowy. Jest to rotacyjna forma ruchu, w przeciwie�stwie do pochylenia i odchylenia, kt�re s� ruchami do przodu i do ty�u (lub w g�r� iw d�). Wyci�gnij r�k� prosto i wska� co� palcem wskazuj�cym. Obr�� nadgarstek. Tw�j palec wskazuj�cy wci�� wskazuje w tym samym kierunku, ale obraca si� wraz z nadgarstkiem. Gdyby tw�j palec wskazuj�cy by� g��wk� �rubokr�ta, by�by w stanie obr�ci� �rub�. To jest przyk�ad roll

S�ownik Robotyki : "S"

SATELITARNA TRANSMISJA DANYCH
Satelitarna transmisja danych jest form� mikrofalowej transmisji danych, ale repeatery s� w kosmosie, a nie na ziemi. Sygna�y s� wysy�ane do satelity, odbierane i ponownie transmitowane na innej cz�stotliwo�ci w tym samym czasie. Dane z ziemi do satelity nazywane s� ��czem w g�r�; dane z satelity do ziemi to ��cze w d�. Satelitarna transmisja danych mo�e by� wykorzystywana do zdalnego sterowania robotami na du�e odleg�o�ci oraz w przestrzeni kosmicznej. Wiele satelit�w znajduje si� na orbitach geostacjonarnych w sta�ych punktach 36 000 km nad r�wnikiem Ziemi. Kiedy taki satelita jest u�ywany, ca�kowita d�ugo�� cie�ki jest zawsze co najmniej dwa razy wi�ksza. Najmniejsze mo�liwe op�nienie wynosi zatem oko�o 1?4 s. Dwukierunkowa transmisja danych z du�� pr�dko�ci� jest niemo�liwa przy tak d�ugim op�nieniu �cie�ki, jak w przypadku realistycznej teleobecno�ci. Jednak mo�liwe jest zdalne sterowanie (proste zdalne sterowanie) robotami. Ilustracja przedstawia system wykorzystuj�cy dwa satelity geostacjonarne do komunikacji danych mi�dzy dwoma lokalizacjami, kt�re znajduj� si� prawie w przeciwnych punktach na powierzchni Ziemi. Za stanowisko X mo�na uzna� lokalizacj� operatora steruj�cego, a za stacj� Y za lokalizacj� zdalnie sterowanego robota. Jednym z najwi�kszych wyzwa� stoj�cych przed badaczami zajmuj�cymi si� sztuczn� inteligencj� (AI) jest spos�b ��czenia komputer�w, kt�re s� oddalone od siebie na du�e odleg�o�ci. Tam nie spos�b przezwyci�y� faktu, �e pr�dko�� wiat�a jest niska na du�� skal�, a je�li rozpatruje si� j� w kategoriach czasu potrzebnego komputerowi na wykonanie cyklu zegara.

SKALOWANIE

Skalowanie to zasada znana in�ynierom budowlanym i fizykom. Gdy obiekt jest powi�kszany w jednakowym stopniu we wszystkich wymiarach liniowych, jego integralno�� strukturalna maleje. Kiedy rzeczy staj� si� wi�ksze, ale pozostaj� w tych samych wzgl�dnych proporcjach, wytrzyma�o�� mechaniczna wzrasta do kwadratu (druga pot�ga) wymiaru liniowego - wysoko��, szeroko�� lub g��boko��. Jednak masa ro�nie zgodnie z sze�cianem (trzecia pot�ga) wymiaru liniowego. Na ilustracji pokazano, jak to dzia�a z kostkami. Masa, a tym samym ci�ar w sta�ym polu grawitacyjnym, ro�nie szybciej ni� zwi�ksza si� wymiar liniowy lub pole przekroju poprzecznego. Ostatecznie, je�li obiekt stanie si� wystarczaj�co du�y, stanie si� fizycznie niestabilny lub mechanicznie niewykonalny. Rozwa�my teoretyczn� bry�� sze�cianu o zmiennej wielko�ci, ale doskonale jednorodnej materii. Na ilustracji mniejsza kostka ma wysoko�� = 1 jednostk�, szeroko�� = 1 jednostk� i g��boko�� = 1 jednostk�. Wi�kszy sze�cian jest dwukrotnie wi�kszy w ka�dym wymiarze liniowym: wysoko�� = 2 jednostki, szeroko�� = 2 jednostki i g��boko�� = 2 jednostki. Powierzchnia podstawy (lub przekroju) mniejszej kostki wynosi 1 jednostk� do kwadratu (1 x 1); obj�to�� mniejszej kostki to 1 jednostka sze�cienna (1 x 1 x1). Podstawa (lub pole przekroju poprzecznego) wi�kszej kostki wynosi 4 jednostki do kwadratu (2 x2); obj�to�� wynosi 8 jednostek sze�ciennych (2 x 2 x 2). Je�li kostki s� wykonane z tego samego jednorodnego materia�u, podwojenie wymiaru liniowego podwaja r�wnie� wag� na jednostk� powierzchni u podstawy. W miar� jak sze�cian b�dzie si� powi�ksza�, w ko�cu spadnie lub zapadnie si� w powierzchni�, albo zapadnie si� pod w�asnym ci�arem. Wyobra� sobie sytuacj� z humanoidalnym robotem. Je�li jego wysoko�� nagle wzro�nie dziesi�ciokrotnie, jego powierzchnia przekroju poprzecznego wzro�nie o wsp�czynnik 10² = 100. Jednak jego masa stanie si� 10³ = 1000 razy wi�ksza. To odpowiednik 10-krotnego wzrostu przyspieszenia ziemskiego. Robot zbudowany ze zwyk�ych materia��w mia�by trudno�ci z manewrowaniem w takich warunkach i by�by niestabilny. Kolejny 10-krotny wzrost wymiaru liniowego spowodowa�by fizyczny upadek. Dlatego gigantyczne roboty s� niepor�czne i niepraktyczne, podczas gdy ma�e s� stosunkowo wytrzyma�e i trwa�e.

SECURITY ROBOT [ROBOT BEZPIECZE�STWA]

Termin robot bezpiecze�stwa odnosi si� do ka�dego robota, kt�ry pomaga w ochronie ludzi lub mienia, w szczeg�lno�ci przed przest�pczo�ci�. Roboty bezpiecze�stwa istniej� od dziesi�cioleci. Prost� wersj� jest elektroniczny mechanizm otwierania bramy gara�owej. Je�li zamkniesz si� poza domem, mo�esz uzyska� dost�p przez bram� gara�ow�, je�li posiadasz skrzynk� kontroln�. (Tak samo mo�e ka�dy, kto ma skrzynk� kontroln�, kt�ra dzia�a na tej samej cz�stotliwo�ci i ma ten sam kod sygnalizacyjny). Roboty bezpiecze�stwa �redniego poziomu obejmuj� systemy alarmowe, elektroniczne otwieracze drzwi / bram wykorzystuj�ce cyfrowe kody oraz r�ne systemy nadzoru. Urz�dzenia te mog� zniech�ci� nieupowa�nione osoby do wej�cia na teren posesji. Je�li kto� uzyska dost�p, system �redniego poziomu mo�e wykry� obecno�� intruza, zwykle za pomoc� ultrad�wi�k�w, mikrofal lub laser�w, i powiadomi� policj� przez telefon lub ��cze bezprzewodowe. Hipotetyczny, wysokiej klasy system bezpiecze�stwa przysz�o�ci sk�ada si� z jednego lub wi�cej mobilnych robot�w, kt�re czasami przypominaj� s�u��cych, a innym razem atakuj� psy. System zminimalizuje mo�liwo�� lub celowo�� w�amania. Je�eli do chronionego mienia wejdzie nieuprawniona osoba, roboty ochronne odci�gn� sprawc� lub zatrzymaj� go do czasu przybycia policji. Roboty tego typu zosta�y przedstawione w filmach. Z powodu tych film�w niekt�rzy ludzie wierz�, �e takie maszyny pewnego dnia stan� si� powszechne. Z tym schematem wi��e si� jednak wiele problem�w, tutaj, postawionych w formie pyta�, podano kilka przyk�ad�w wyzwa� stoj�cych przed projektantami ostatecznego zrobotyzowanego systemu bezpiecze�stwa.

• Czy takie roboty mog� by� wystarczaj�co szybkie i mie� wystarczaj�co dobry wzrok, aby �ciga� intruza lub wygra� walk� z cz�owiekiem w dobrej kondycji fizycznej?

• Czy takie roboty mog� by� zaprojektowane do wykrywania intruza w dowolnym momencie?

• Czy takie roboty mog� by� odporne na manipulacje?

• Czy takie roboty mo�na zaprojektowa� tak, aby wytrzyma�y atak praktycznie dowoln� broni�?

• Je�li odpowied� na wszystkie powy�sze pytania brzmi "tak", czy koszt systemu na tym poziomie b�dzie kiedykolwiek osi�galny dla przeci�tnej rodziny lub ma�ej firmy?

• Czy w�a�ciciele nieruchomo�ci b�d� mogli ufa�, �e ich roboty bezpiecze�stwa b�d� dzia�a� przez ca�y czas?

• Co si� stanie, je�li robot ulegnie awarii i uzna, �e w�a�ciciel jest intruzem?

• Czy maszyna mo�e zgodnie z prawem u�ywa� �mierciono�nej si�y?

• Jakie b�d� konsekwencje, je�li robot bezpiecze�stwa zrani lub zabije intruza?

SEEING-EYE ROBOT [ROBOT PRZeWODNIK]

Zaproponowano mobilne inteligentne roboty jako potencjalne zamienniki dla ps�w przewodnik�w. Zaawansowana maszyna mo�e pom�c osobom niedowidz�cym w poruszaniu si� po otoczeniu. Tak zwany robot-przewodnik musi mie� system wizyjny o doskona�ej czu�o�ci i rozdzielczo�ci. Robot musi mie� sztuczn� inteligencj� (AI) co najmniej r�wnowa�n� inteligencji psa. Maszyna musi by� w stanie pokona� ka�dy rodzaj terenu, wykonuj�c tak r�norodne czynno�ci, jak przechodzenie przez ulic�, przechodzenie przez zat�oczony pok�j lub wchodzenie po schodach. Japo�czycy, podchodz� z entuzjazmem do robot�w przypominaj�cych �ywe stworzenia, zaprojektowali r�ne roboty widz�ce. S� mniej wi�cej tego samego rozmiaru co �ywe psy, wi�kszo�� toczy si� na ko�ach lub na g�sienicach.

SELSYN

Selsyn to urz�dzenie wskazuj�ce, kt�re pokazuje kierunek, w kt�rym obiekt wskazuje. Sk�ada si� z czujnika po�o�enia i jednostki nadawczej w miejscu urz�dzenia ruchomego oraz jednostki odbiorczej i wska�nika umieszczonych w dogodnym miejscu. Powszechnym zastosowaniem selsyny jest wska�nik kierunku dla czujnika obrotowego, jak pokazano na ilustracji. W selsynie wska�nik zwykle obraca si� o tak� sam� liczb� stopni k�towych, jak poruszaj�ce si� urz�dzenie. Selsyn dla �o�ysk azymutalnych zwykle obraca si� o 360 �; selsyna do �o�ysk elewacyjnych obraca si� o 90^o.

SIE� SEMANTYCZNA

Sie� semantyczna to schemat rozumowania, kt�ry mo�na wykorzysta� w sztucznej inteligencji (AI). W sieci semantycznej obiekty, lokalizacje, dzia�ania i zadania nazywane s� w�z�ami. W�z�y s� po��czone relacjami. To �amie rozumowanie w spos�b podobny do sposobu, w jaki zdania s� przedstawiane w formie diagram�w w analizie gramatycznej. G��wna r�nica polega na tym, �e sie� semantyczna nie jest ograniczona do jednego zdania; mo�e budowa� na sobie w niesko�czono��, tak �e reprezentuje coraz bardziej z�o�one scenariusze. Przyk�ad sieci semantycznej pokazano na ilustracji. W�z�y to okr�gi, a relacje to linie ��cz�ce okr�gi. Sytuacj� mo�na wywnioskowa�. Mo�na uzupe�nia�. (U�yj swojej wyobra�ni). Niekt�rzy badacze uwa�aj�, �e sieci semantyczne s� bardziej wszechstronne ni� inne popularne narz�dzie rozumowania, znane jako systemy eksperckie.

SENSOR COMPETITION [KONKURENCJA CZUJNIK�W]

W niekt�rych systemach robotycznych do wykrywania pojedynczego postrzegania lub bod�ca w �rodowisku u�ywany jest wi�cej ni� jeden czujnik. Konkurencja czujnik�w polega na u�yciu dw�ch lub wi�cej nadmiarowych czujnik�w w celu zminimalizowania liczby fa�szywie ujemnych i fa�szywie dodatnich. Zawsze, gdy do wykrywania jakiego� zjawiska lub zdarzenia w �rodowisku u�ywany jest pojedynczy czujnik, istnieje ryzyko b��du. Je�li na wyj�ciu czujnika pojawi si� proste "tak / nie" (logika 1 lub logika 0), wyj�cie b�dzie czasami wynosi� 1, gdy powinno wynosi� 0 (fa�szywie dodatni) lub odwrotnie (fa�szywie ujemny). Je�li czujnik wykryje zakres warto�ci, takich jak nat�enie �wiat�a widzialnego, pomiar jest zawsze obarczony pewnym b��dem. Za��my, �e dwa czujniki z wyj�ciem binarnym (1 lub 0) s� u�ywane do wykrywania lub pomiaru tego samego zjawiska. Sygna� wyj�ciowy kombinacji mo�na uzna� za 1 wtedy i tylko wtedy, gdy wyj�cie obu czujnik�w 1; sygna� wyj�ciowy kombinacji mo�na uzna� za 0 wtedy i tylko wtedy, gdy oba czujniki maj� wyj�cie 0. Zwykle oba czujniki s� zgodne, ale czasami nie. W przypadkach, gdy dwa czujniki si� nie zgadzaj�, kontroler robota mo�e poinstruowa� czujniki, aby pobra�y kolejne pr�bki. W przypadku czujnik�w analogowych, takich jak te u�ywane do pomiaru nat�enia �wiat�a widzialnego, wyj�cia mo�na u�redni�, aby uzyska� dok�adniejszy odczyt ni� w przypadku jednego czujnika. Aby uzyska� znacznie wi�ksze, mo�na zastosowa� wiele konkurencyjnych czujnik�w dok�adno�� ni� jest to mo�liwe w przypadku pojedynczego czujnika. Generalnie, im wi�ksza liczba konkuruj�cych czujnik�w, tym rzadziej b�d� wyst�powa� b��dy w binarnym systemie cyfrowym i tym mniejszy b�dzie b��d w systemie analogowym. Istniej� r�ne sposoby ��czenia wyj�� czujnik�w w celu uzyskania wyniku o po��danej dok�adno�ci, przy jednoczesnym utrzymaniu rozs�dnej szybko�ci systemu.

SENSOR FUSION [FUZJA CZUJNIK�W]

Termin fuzja czujnik�w odnosi si� do jednoczesnego wykorzystania dw�ch lub wi�cej r�nych typ�w czujnik�w do analizy obiektu. Przyk�ady cech, kt�re mo�na zmierzy�, obejmuj� mas� (lub wag�), obj�to��, kszta�t, wsp�czynnik odbicia �wiat�a, przepuszczalno�� wiat�a, barw�, temperatur� i tekstur�. Fuzja czujnik�w jest wykorzystywana przez inteligentne roboty do identyfikacji obiekt�w. Kontroler robota mo�e przechowywa� du�� baz� danych obiekt�w i ich unikalnych cech. Gdy obiekt zostanie napotkany, czujniki dostarczaj� dane wej�ciowe i por�wnuj� w�a�ciwo�ci obiektu z informacjami w bazie danych.

STRA�NIK - ROBOT

Robot stra�nik to wyspecjalizowany rodzaj robota bezpiecze�stwa, kt�ry ostrzega ludzi o nienormalnych warunkach. Taki robot mo�na zaprojektowa� do wykrywania dymu, po�ar�w, w�amywaczy czy zalania. Robot wartowniczy mo�e wykry� nieprawid�ow� temperatur�, ci�nienie barometryczne, pr�dko�� wiatru, wilgotno�� lub zanieczyszczenie powietrza. W przemy�le roboty stra�nicze mog� ostrzega� personel o tym, �e co� jest nie tak. Robot mo�e nie dok�adnie zlokalizowa� i zidentyfikowa� problem, ale mo�e poinformowa� ludzi, �e system dzia�a nieprawid�owo. Na przyk�ad po�ar generuje dym i / lub podczerwie� (IR), z kt�rych jedno lub oba mog� zosta� wykryte przez w�druj�cego wartownika. Wysokiej klasy robot wartowniczy mo�e zawiera� takie funkcje, jak:

• Wykrywanie ci�nienia powietrza

• Autonomia

• Nawigacja typu Beacon

• Mapa (e) komputerowa (e) �rodowiska

• Systemy naprowadzania

• Urz�dzenia naprowadzaj�ce

• Wykrywanie wtargni��

• Ladar

• Mobilno��

• Wykrywanie pozycji

• Radar

• Bezprzewodowe po��czenia z kontrolerem i stacj� centraln�

• Wykrywanie dymu

• Sonar

• Rozpoznawanie mowy

• Wyczuwanie dotykowe

• Wykrywanie temperatury

• Systemy wizyjne

SERWOMECHANIZM

Serwomechanizm to wyspecjalizowane urz�dzenie steruj�ce sprz�eniem zwrotnym. Serwomechanizmy s�u�� do sterowania elementami mechanicznymi, takimi jak silniki, mechanizmy steruj�ce i roboty. Serwomechanizmy s� szeroko stosowane w robotyce. Sterownik robota mo�e nakaza� serwomechanizmowi poruszanie si� w okre�lony spos�b, kt�ry zale�y od sygna��w wej�ciowych z czujnik�w. Wiele serwomechanizm�w, po��czonych ze sob� i kontrolowanych przez wyrafinowany komputer, mo�e wykonywa� z�o�one zadania, takie jak gotowanie posi�ku. Zestaw serwomechanizm�w, w tym powi�zane obwody i sprz�t, przeznaczony do okre�lonego zadania, stanowi serwo system. Systemy serwo wykonuj� precyzyjne, cz�sto powtarzalne, prace mechaniczne. Komputer mo�e sterowa� serwomechanizmem sk�adaj�cym si� z wielu serwomechanizm�w. Na przyk�ad bezza�ogowy robot bojowy (znany r�wnie� jako dron) mo�na zaprogramowa� do startu, wykonywania misji, powrotu i l�dowania. Systemy serwo mo�na zaprogramowa� do wykonywania prac przy linii monta�owej i innych zada�, kt�re wymagaj� powtarzalnych ruch�w, precyzji i wytrzyma�o�ci. Servo robot to robot, kt�rego ruch jest zaprogramowany w komputerze. Robot post�puje zgodnie z instrukcjami programu i na ich podstawie wykonuje precyzyjne ruchy. Roboty serwo mo�na podzieli� na kategorie wed�ug sposobu, w jaki si� poruszaj�. W ruchu ci�g�ym mechanizm robota mo�e zatrzyma� si� w dowolnym miejscu na swojej drodze. W ruchu punkt-punkt mo�e zatrzyma� si� tylko w okre�lonych punktach na swojej �cie�ce. Roboty serwo mo�na �atwo zaprogramowa� i przeprogramowa�. Mo�na tego dokona� poprzez wymian� dyskietek, r�czne wprowadzanie danych lub bardziej egzotycznymi metodami, takimi jak pole do nauki.

SHARED CONTROL [WSP�LNA KONTROLA]

Sterowanie wsp�dzielone, zwane r�wnie� ci�g�� pomoc�, jest form� zdalnego sterowania robotem w systemie wykorzystuj�cym zdalne sterowanie. Operator nadzoruje wykonanie z�o�onego zadania, takiego jak naprawa satelity podczas misji promu kosmicznego. Cz�owiek-operator mo�e przekaza� robotowi niekt�re cz�ci zadania, ale nadz�r musi by� ca�y czas utrzymywany. W razie potrzeby operator mo�e interweniowa� i przej�� kontrol� (pom�c) robotowi. Wsp�lna kontrola ma atuty w niekt�rych sytuacjach, zw�aszcza w krytycznych misjach. Cz�owiek-operator stale monitoruje post�p maszyny. System radzi sobie z nag�ymi, nieprzewidzianymi zmianami w �rodowisku pracy. Kontrola wsp�dzielona ma ograniczenia. Jednemu operatorowi trudno jest nadzorowa� prac� wi�cej ni� jednego robota na raz. Op�nienie, czyli op�nienie czasowe spowodowane op�nieniami w propagacji sygna�u, utrudnia dwukierunkow� teleoperacj�, je�li operator i robot znajduj� si� w du�ej odleg�o�ci. Wsp�lna kontrola jest niepraktyczna, na przyk�ad w przypadku zdalnego sterowania robotem po drugiej stronie Uk�adu S�onecznego. Jeszcze innym problemem jest to, �e wymagana jest du�a szeroko�� pasma sygna�u w okresach, kiedy cz�owiek musi przej�� bezpo�redni� kontrol� nad robotem. W scenariuszach takich.

SIDE LIGHTING [O�WIETLENIE BOCZNE]

W zrobotyzowanym systemie wizyjnym termin "o�wietlenie boczne" odnosi si� do o�wietlenia obiekt�w w miejscu pracy za pomoc� �r�d�a �wiat�a umieszczonego w taki spos�b, �e scena jest o�wietlana z jednej strony lub z g�ry lub z do�u. �wiat�o ze �r�d�a rozprasza si� z powierzchni obserwowanych obiekt�w zanim dotrze do czujnik�w. Ponadto robot widzi znacz�cy efekt cienia w swoim �rodowisku pracy. O�wietlenie boczne stosuje si� w sytuacjach, w kt�rych szczeg�y powierzchni obserwowanych obiekt�w s� interesuj�ce lub istotne. Schemat ten nadaje scenie wra�enie g��bi ze wzgl�du na cienie rzucane przez obiekty. Nieregularno�ci powierzchni ujawniaj� si� szczeg�lnie dobrze, gdy o�wietlenie pada na powierzchni� pod ostrym k�tem. (Dobrym przyk�adem jest o�wietlenie krater�w w strefie zmierzchu na Ksi�ycu, widziane przez teleskop, gdy Ksi�yc jest w fazie pierwszej lub ostatniej �wiartki). O�wietlenie boczne nie dzia�a dobrze w sytuacjach, w kt�rych wyst�puje p�przezroczysta lub przedmioty p�przezroczyste, je�li trzeba przeanalizowa� ich struktur� wewn�trzn�. W takich przypadkach najlepiej dzia�a pod�wietlenie.

SIMPLE-MOTION PROGRAMMING [PROGRAMOWANIE PROSTYCH RUCH�W]

W miar� jak maszyny staj� si� inteligentniejsze, programowanie staje si� bardziej wyrafinowane. Nie zbudowano jeszcze �adnej maszyny, kt�rej inteligencja by�aby bli�sza inteligencji cz�owieka. Niekt�rzy badacze uwa�aj�, �e prawdziwa sztuczna inteligencja (AI), na poziomie zbli�onym do ludzkiego m�zgu, nigdy nie zostanie osi�gni�ta. Programowanie robot�w mo�na podzieli� na poziomy, zaczynaj�c od najmniej wyrafinowanego i przechodz�c do teoretycznego poziomu prawdziwej sztucznej inteligencji. Rysunek przedstawia czteropoziomowy schemat. Poziom 1, najni�szy poziom, to proste programowanie ruchu. Roboty na tym poziomie s� zaprojektowane do wykonywania podstawowych, cz�sto powtarzalnych czynno�ci, takich jak uruchomienie silnika lub podniesienie przedmiotu.

SYMULACJA

Symulacja polega na wykorzystaniu komputer�w do na�ladowania rzeczywistych sytuacji. Niekt�re symulatory obejmuj� nauk� umiej�tno�ci obs�ugi maszyn. Inne symulatory to programy, kt�re przewiduj� (lub pr�buj� przewidzie�) zdarzenia w plikach realnego �wiata. Interaktywny symulator przypomina wysokiej klasy gr� wideo. W rzeczywisto�ci komputerowe gry wideo s� obecnie bardziej wyrafinowane ni� niekt�re symulacje. Zwykle jest monitor wideo, zestaw element�w steruj�cych i zestaw wska�nik�w. Mog� by� r�wnie� urz�dzenia audio i maszyny imituj�ce ruch. Sterowanie zale�y od scenariusza. Za��my, �e wchodzisz do symulatora, kt�ry ma na�ladowa� wra�enia kierowcy bior�cego udzia� w wy�cigu samochodowym Indy 500. Elementy steruj�ce obejmuj� peda� przyspieszenia, hamulce i kierownic�. Jest pr�dko�ciomierz i obrotomierz. S� g�o�niki, kt�re emituj� d�wi�ki podobne do tych, kt�re s�ysza�by prawdziwy kierowca. Fotel wibruje i / lub ko�ysze si� w prz�d iw ty�. Wy�wietlacz o wysokiej rozdzielczo�ci zapewnia perspektywiczny widok wirtualnej drogi, wirtualnych samochod�w i wirtualnego otoczenia, gdy przeje�d�aj�. Interaktywna symulacja jest cz�sto u�ywana jako pomoc w nauczaniu / szkoleniu z�o�onych umiej�tno�ci, takich jak latanie samolotem. Ta technika jest szczeg�lnie przydatna w wojsku, do treningu wielu r�nych umiej�tno�ci. Symulator zdarze� to program komputerowy, kt�ry na�laduje lub modeluje zachowanie systemu. Na przyk�ad, mo�esz chcie� za�o�y� firm�. Jak dobrze b�dzie ona dzia�a�? Zbankrutujesz? Czy zarobisz milion dolar�w w pierwszym roku? Symulator zdarze�, je�li jest wystarczaj�co wyrafinowany i ma wystarczaj�c� ilo�� danych, mo�e pom�c w udzieleniu odpowiedzi na takie pytania. Jednym z najwa�niejszych symulator�w zdarze� jest model prognozowania huragan�w stosowany przez National Hurricane Center w Miami na Florydzie. Gdy zbli�a� si� huragan Andrew w sierpniu 1992 r., Komputery przewidzia�y najbardziej prawdopodobne miejsca wyj�cia na l�d. Andrew wybra� niezwyk�� cie�k� ze wschodu na zach�d. Huragany cz�sto zakr�caj� na p�noc, zanim uderz� w l�d, ale Model Hurricane Center przewidywa�, �e Andrew b�dzie posuwa� si� na zach�d, a� minie p�wysep Florydy. Symulator wydarzenia w tym przypadku okaza� si� trafny. Poniewa� symulatory zdarze� staj� si� coraz bardziej zaawansowane, b�d� w coraz wi�kszym stopniu wykorzystywa� sztuczn� inteligencj� (AI) do wyci�gania wniosk�w, ale zawsze b�dzie istnia� element niepewno�ci, kt�ry ogranicza skuteczno�� symulator�w zdarze�.

SMART HOME [INTELIGENTNY DOM]

Wyobra� sobie, �e wszystkie przyziemne prace domowe s� wykonywane bez twojego my�leenia! Komputer domowy m�g�by sterowa� flot� robot�w osobistych, kt�re zajmowa�yby si� gotowaniem, zmywaniem naczy�, praniem, utrzymaniem ogrodu, od�nie�aniem i innymi rzeczami. To jest ostateczna forma skomputeryzowanego domu: posiadanie "centralnego uk�adu nerwowego" sterowanego przez komputer. W bran�y budowlanej skomputeryzowany dom nazywany jest inteligentnym domem.

Technologia i etyka

Kluczem do inteligentnego domu s� technologie robotyki i sztucznej inteligencji (AI), kt�re w miar� jak staj� si� one bardziej dost�pne dla przeci�tnego konsumenta, mo�emy spodziewa� si� np. Zrobotyzowanych pralni. , zmywa�, odkurza� nasze dywany, odgarnia� �nieg z naszych podjazd�w i my� okna. Istniej� dwa g��wne typy robot�w mobilnych, kt�re mog� w�drowa� po domu przysz�o�ci: roboty autonomiczne i roboty-owady. Obie konstrukcje maj� zalety i wady. Opr�cz tego niekt�re urz�dzenia same b�d� robotami, takie jak zmywarki i pralki. Niekt�rzy pytaj�, czy warto rozwija� skomputeryzowane, zrobotyzowane domy. Niekt�rzy ludzie wol� wyda� ci�ko zarobione pieni�dze w inny spos�b, na przyk�ad na wakacje lub zakup nowej nieruchomo�ci. Istniej� r�wnie� obawy etyczne. Czy niekt�rzy powinni d��y� do ca�kowitej automatyzacji domu, skoro du�ej cz�ci spo�ecze�stwa w og�le nie sta� na dom? Za��my na chwil�, �e rozwi�zujemy problem etyczny i �e ka�dy ma dom i troch� pieni�dzy do stracenia. Dalej wyobra� sobie, �e koszt technologii stale spada, podczas gdy wci�� ro�nie bardziej wyrafinowane. Co mo�e przynie�� przysz�o��?

Ochrona przed ogniem

Gdy ludzie i mienie musz� by� chronione przed ogniem, wykrywanie dymu jest prostym i skutecznym �rodkiem. Czujniki dymu s� niedrogie i mog� dzia�a� na baterie do latarek. Powiniene� teraz mie� w domu co najmniej jedno z tych urz�dze�. W skomputeryzowanym domu przysz�o�ci czujnik dymu mo�e zaalarmowa� robota. Roboty s� idealne do gaszenia po�ar�w, poniewa� mog� robi� rzeczy, kt�re s� zbyt niebezpieczne dla ludzi. Wyzwaniem b�dzie zaprogramowanie robot�w tak, aby mia�y ocen� por�wnywaln� z ocen� ludzkich stra�ak�w. Kiedy i czy roboty domowe stan� si� powszechne, jeden z nich do jego obowi�zk�w b�dzie nale�a�o zapewnienie bezpiecze�stwa przebywaj�cych w nich ludzi. Obejmuje to wyprowadzenie os�b z domu, je�li si� zapali, a nast�pnie ugaszenie po�aru i / lub wezwanie stra�y po�arnej. Mo�e r�wnie� obejmowa� wykonywanie prostych czynno�ci z zakresu udzielania pierwszej pomocy.

Bezpiecze�stwo

Komputery i roboty mog� by� bardzo pomocne w ca�ym domu, je�li chodzi o zapobieganie w�amaniom. Roboty bezpiecze�stwa istniej� od dziesi�cioleci. Prost� wersj� jest elektroniczny mechanizm otwierania drzwi gara�owych, bardziej zaawansowane systemy obejmuj� systemy sygnalizacji w�amania i napadu oraz elektroniczne otwieracze drzwi / bram. Wysokiej klasy urz�dzenia utrudniaj� wej�cie na teren posesji osobom nieupowa�nionym. Robot wartowniczy mo�e ostrzec w�a�ciciela domu o nietypowych warunkach. Mo�e wykry� po�ar, w�amywaczy lub wod�. Wartownik mo�e wykry� nieprawid�ow� temperatur�, ci�nienie barometryczne, pr�dko�� wiatru, wilgotno�� lub zanieczyszczenie powietrza.

Obs�uga gastronomiczna

Roboty mog� przygotowywa� i podawa� jedzenie. Do tej pory g��wne zastosowania dotyczy�y powtarzalnych prac, takich jak umieszczanie odmierzonych porcji na talerzach, w stylu sto��wki, aby s�u�y� du�ej liczbie os�b. Jednak roboty mo�na przystosowa� do us�ug gastronomicznych w zwyk�ych gospodarstwach domowych. Roboty osobiste, gdy s� zaprogramowane do przygotowywania lub podawania posi�k�w, wymagaj� wi�kszej autonomii ni� roboty obs�uguj�ce us�ugi gastronomiczne na du�� skal�. Mo�esz w�o�y� dysk do domowego robota, kt�ry ka�e mu przygotowa� posi�ek z�o�ony z mi�sa, warzyw i napoj�w, a by� mo�e tak�e deseru i kawy. Robot zadawa�by Ci pytania, takie jak:

• Ile os�b b�dzie dzi� wieczorem na kolacji?

• Jaki rodzaj mi�sa chcesz?

• Jaki rodzaj warzyw?

• Jak chcia�by� zrobi� ziemniaki? A mo�e wolisz ry�?

• Jakie napoje chcesz?

Po otrzymaniu wszystkich odpowiedzi robot wykonuje czynno�ci niezb�dne do przygotowania posi�ku. Robot mo�e s�u�y� Ci, gdy b�dziesz czeka� przy stole, a nast�pnie sprz�ta� st�, gdy sko�czysz je��. Mo�e te� zmywa� naczynia.

Prace ogrodowe

Kosiarki samojezdne i od�nie�arki b�d� �atwe w obs�udze dla robot�w. Robot musi tylko siedzie� na krze�le, je�dzi� na maszynie i obs�uguje kierownic� / peda�y. Alternatywnie, kosiarki do trawy lub od�nie�arki mog� same by� robotami zaprojektowanymi z my�l� o odpowiednim zadaniu. Gdy robot kosz�cy lub od�nie�aj�cy zacznie swoj� prac�, g��wnym wyzwaniem jest to, aby wykonywa� swoj� prac� wsz�dzie tam, gdzie powinien, ale nie gdzie nie powinien. Nie chcesz, aby kosiarka by�a w Twoim ogrodzie, i nie ma sensu zdmuchiwanie �niegu z trawnika. Przewody przenosz�ce pr�d mog� by� zakopane na obwodzie twojego podw�rka oraz wzd�u� kraw�dzi podjazdu i chodnik�w, wyznaczaj�c granice, w kt�rych robot musi pracowa�. W obszarze roboczym mo�na wykorzysta� wykrywanie kraw�dzi, aby �ledzi� lini� mi�dzy skoszon� a nieskoszon� traw� lub mi�dzy oczyszczon� a nieoczyszczon� nawierzchni�. Ta linia jest �atwo widoczna z powodu r�nic w jasno�ci i / lub kolorze. Alternatywnie mo�na u�y� mapy komputerowej, a robot mo�e zamiata� wzd�u� kontrolowanych i zaprogramowanych pask�w z matematyczn� precyzj�. Bezczynny w�a�ciciel domu Je�li roboty mog� wykona� wszystkie nasze prace domowe, co zostanie nam do zrobienia? Czy ludzie nie b�d� si� nudzi� �eglarstwem, w�dr�wkami, �wiczeniami i innymi sposobami sp�dzania czasu, kt�ry wcze�niej by� po�wi�cony na utrzymanie naszego maj�tku? Chocia� roboty i komputery mog� dla nas pracowa�, nie musimy ich zatrudnia�. Zawsze b�d� chwile, kiedy ludzie b�d� woleli samodzielnie wykonywa� prace domowe. Wiele os�b lubi zajmowa� si� ogrodnictwem. By� mo�e najwi�kszym wyzwaniem w automatyzacji domu b�dzie podj�cie decyzji, jakie zadania najlepiej pozostawi� w�a�cicielom dom�w. G��wnym problemem zwi�zanym z komputeryzacj� domu jest kwestia zaufania. Wi�kszo�� ludzi ma do�� k�opot�w z powierzaniem komputerom prostych zada�, takich jak przechowywanie danych. Niekt�rzy ludzie nigdy nie b�d� czu� si� komfortowo, zostawiaj�c komputer lub system robotyczny ca�kowicie zarz�dzaj�cy domem.

SMOKE DETECTION [WYKRYWANIE DYMU]

Gdy ludzie i mienie musz� by� chronione przed ogniem, wykrywanie dymu jest prostym i skutecznym �rodkiem. Czujniki dymu s� niedrogie i mog� dzia�a� na baterie do latarek. Dym zmienia charakterystyk� powietrza. Towarzysz� temu zmiany wzgl�dnych ilo�ci gaz�w. Ogie� wypala tlen i wytwarza inne gazy, zw�aszcza dwutlenek w�gla. Sam dym si� sk�ada cz�stek sta�ych. Powietrze ma w�a�ciwo�� zwan� sta�� dielektryczn�. Jest to miara tego, jak dobrze atmosfera mo�e utrzymywa� �adunek elektryczny. Powietrze ma r�wnie� potencja� jonizacji; jest to energia potrzebna do oderwania elektron�w od atom�w. Wiele rzeczy mo�e wp�ywa� na w�a�ciwo�ci powietrza. Typowymi czynnikami s� wilgotno��, ci�nienie, dym i zmiany wzgl�dnych st�e� gaz�w. Czujka dymu mo�e dzia�a� poprzez wykrywanie zmiany sta�ej dielektrycznej i / lub potencja�u jonizacji powietrza. Dwie elektrycznie na�adowane p�ytki s� oddalone od siebie o ustalon� odleg�o�� (patrz ilustracja). Je�li zmieniaj� si� w�a�ciwo�ci powietrza, p�yty zyskuj� lub trac� cz�� swojego �adunku elektrycznego. Powoduje to chwilowe pr�dy, kt�re mog� uruchamia� alarmy lub systemy robotyczne.

S�ONECZNA ENERGIA

Energi� elektryczn� mo�na pozyska� bezpo�rednio ze �wiat�a s�onecznego za pomoc� ogniw fotowoltaicznych. Wi�kszo�� ogniw fotowoltaicznych, zwanych tak�e ogniwami s�onecznymi, wytwarza oko�o 15 mW mocy na ka�dy centymetr kwadratowy powierzchni wystawionej na jasne �wiat�o s�oneczne. Ogniwa s�oneczne wytwarzaj� pr�d sta�y (DC), kt�ry jest u�ywany w wi�kszo�ci system�w elektronicznych. Energia s�oneczna jest idealna do stosowania w robotach mobilnych, kt�re dzia�aj� na zewn�trz, szczeg�lnie w miejscach o du�ym nas�onecznieniu. Samodzielny system zasilania energi� s�oneczn� jest najbardziej odpowiedni dla robot�w mobilnych. Do magazynowania energii elektrycznej dostarczanej przez fotowoltaik� w godzinach nas�onecznienia wykorzystuje baterie akumulator�w, kt�re mo�na �adowa�, np. Kwasowo-o�owiowe. Energia jest uwalniana przez baterie w nocy lub w ciemno�ci pogodowe w ci�gu dnia. System ten jest niezale�ny od zak�adu energetycznego. G��wnym ograniczeniem autonomicznego systemu zasilania energi� s�oneczn� do u�ytku w robotach mobilnych jest fakt, �e baterie s�oneczne (kombinacje ogniw s�onecznych po��czonych szeregowo i / lub r�wnolegle) musz� mie� znaczn� powierzchni� wystawion� na dzia�anie s�o�ca, aby wytworzy� wystarczaj�c� moc do obs�ugi robot�w nap�dowych. Mo�e to stanowi� problem projektowy. Interaktywny system zasilania energi� s�oneczn� jest pod��czony do publicznej sieci energetycznej. Ten typ systemu zwykle nie wykorzystuje akumulator�w. Nadmiar energii jest sprzedawany firmom u�yteczno�ci publicznej w porze dziennej i przy minimalnym zu�yciu. Energi� kupuje si� od zak�adu w nocy, podczas ponurej pogody w ci�gu dnia lub podczas intensywnego u�ytkowania. Schemat ten mo�e by� u�ywany z robotami stacjonarnymi lub z komputerami przeznaczonymi do sterowania flotami robot�w mobilnych.

SONAR

Sonar to metoda pomiaru odleg�o�ci o �rednim i kr�tkim zasi�gu. Termin jest akronimem oznaczaj�cym wykrywanie d�wi�ku i jego zasi�g. Podstawowa zasada jest prosta: odbija� fale akustyczne od obiekt�w i mierzy� czas potrzebny do powrotu echa. W praktyce systemy sonarowe mog� by� tak wyrafinowane, �e konkuruj� z systemami wizyjnymi w zakresie wykonywania zdj�� otoczenia.

S�yszalne a ultrad�wi�kowe

Sonar mo�e wykorzystywa� s�yszalne fale d�wi�kowe, ale zamiast tego u�ywa si� ultrad�wi�k�w. Ultrad�wi�ki maj� cz�stotliwo�� zbyt wysok�, aby ludzie mogli j� us�ysze�, od oko�o 20 kHz do ponad 100 kHz. (Jeden kiloherc, kHz, to 1000 cykli na sekund�). Oczywist� zalet� ultrad�wi�k�w w robotyce jest to, �e wybuchy fal akustycznych nie s� s�yszalne przez osoby pracuj�ce wok� robota. Te fale, je�li s� s�yszalne, mog� by� denerwuj�ce. Kolejn� zalet� ultrad�wi�k�w nad d�wi�kiem s�yszalnym jest to, �e system wykorzystuj�cy ultrad�wi�ki jest mniej podatny na oszukanie przez rozmawiaj�cych ludzi, pracuj�ce maszyny i inne powszechne d�wi�ki. Przy cz�stotliwo�ciach wy�szych ni� zasi�g ludzkiego s�uchu zaburzenia akustyczne nie wyst�puj� tak cz�sto lub z tak� intensywno�ci�, jak w zakresie s�yszenia.

Prosty sonar

Najprostszy schemat sonaru pokazano na schemacie blokowym. Generator impuls�w ultrad�wi�kowych wysy�a impulsy pr�du przemiennego (AC) do przetwornika. To przekszta�ca pr�dy w ultrad�wi�ki, kt�re s� wysy�ane w wi�zce. Wi�zka ta odbija si� od obiekt�w w otoczeniu i wraca do drugiego przetwornika, kt�ry przekszta�ca ultrad�wi�ki z powrotem w impulsy pr�du przemiennego. Te impulsy s� op�nione w stosunku do tych, kt�re zosta�y wys�ane. Mierzona jest d�ugo�� op�nienia, a dane podawane s� do mikrokomputera, kt�ry okre�la odleg�o�� do danego obiektu. System ten nie mo�e dostarczy� szczeg�owego obrazu otoczenia, je�li nie zostanie dopracowany, a komputer zostanie w��czony do analizy nap�ywaj�cych impuls�w. Wi�zki sonaru wydaj� si� by� raczej szerokie; fale akustyczne s� trudne do skupienia. Ogranicza to rozdzielczo�� obrazu, kt�r� mo�na uzyska� za pomoc� sonaru. Innym problemem zwi�zanym z tym prostym systemem jest to, �e mo�na go oszuka�, je�li op�nienie echa jest r�wne lub d�u�sze ni� czas mi�dzy poszczeg�lnymi impulsami.

Udoskonalenia

Naukowcy wiedz�, �e wysokiej klasy systemy sonarowe mog� konkurowa� z systemami wizyjnymi w mapowaniu �rodowiska, poniewa� nietoperze - kt�rych "wzrok" jest w rzeczywisto�ci sonarem - potrafi� nawigowa� tak dobrze, jakby mia�y bystry wzrok. Co sprawia, �e nietoperze tak biegle pos�uguj� si� sonarem? Po pierwsze, maj� m�zg. Wynika z tego, �e sztuczna inteligencja (AI) musi by� wa�n� cz�ci� ka�dego zaawansowanego robotycznego systemu sonarowego. Komputer musi analizowa� przychodz�ce impulsy pod k�tem ich fazy, zniekszta�ce� na kraw�dziach przednich i ko�cowych oraz tego, czy powracaj�ce echa s� strasznymi (iluzjami lub fa�szywymi echami). Aby uzyska� dobr� rozdzielczo�� obrazu, wi�zka sonaru musi by� tak w�ska, jak to tylko mo�liwe i musi by� omiatana w dw�ch lub trzech wymiarach. Przy optymalnej rozdzielczo�ci kierunkowej i odleg�o�ci, sonar mo�e wykona� map� komputerow� �rodowiska pracy robota.

SOUND TRANSDUCER [PRZETWORNIK D�WI�KU]

Przetwornik d�wi�ku, zwany r�wnie� przetwornikiem akustycznym, to komponent elektroniczny, kt�ry przekszta�ca fale akustyczne w inn� form� energii lub odwrotnie. Inn� form� energii jest zwykle sygna� elektryczny pr�du przemiennego (AC). Przebiegi sygna��w akustycznych i elektrycznych s� identyczne lub prawie takie same. Przetworniki akustyczne s� zaprojektowane dla r�nych zakres�w cz�stotliwo�ci. Widmo ludzkiego s�uchu rozci�ga si� od oko�o 20 Hz do 20 kHz, ale energia akustyczna mo�e mie� cz�stotliwo�ci ni�sze ni� 20 Hz lub wy�sze ni� 20 kHz. Energia o cz�stotliwo�ciach poni�ej 20 Hz nazywana jest infrad�wi�kami; je�li cz�stotliwo�� przekracza 20 kHz, jest to ultrad�wi�ki. W akustycznych urz�dzeniach bezprzewodowych na og� stosuje si� ultrad�wi�ki, poniewa� d�ugo�� fali jest kr�tka, a niezb�dne przetworniki mog� by� ma�e. Ponadto nie s�ycha� ultrad�wi�k�w, dlatego nie rozpraszaj� one ani nie denerwuj� ludzi. Przetworniki d�wi�ku stosowane s� w systemach bezpiecze�stwa. S� r�wnie� wykorzystywane w robotyce, aby pom�c maszynom mobilnym porusza� si� w ich otoczeniu. Przetworniki akustyczne s� stosowane w aparatach do pomiaru g��boko�ci, powszechnie spotykanych na �odziach.

SPATIAL RESOLUTION [ROZDIELCZO�� PRZESTRZENNA]

Rozdzielczo�� przestrzenna jest ilo�ciow� miar� szczeg�owo�ci, za pomoc� kt�rej robot mo�e zdefiniowa� swoje �rodowisko pracy. Mo�e by� wyra�ony w metrach, centymetrach, milimetrach lub mikrometrach (jednostki 10-6 m). W niekt�rych robotach precyzyjnych mo�e by� wyra�ony w nanometrach (jednostki 10-9 m). �rodek ten mo�e odnosi� si� do jednej z dw�ch wielko�ci:

• Najmniejsza odleg�o�� liniowa mi�dzy dwoma punktami, kt�r� robot mo�e rozr�ni�

• Wymiar kraw�dzi najmniejszej sze�ciennej dzia�ki przestrzeni, kt�r� robot mo�e zdefiniowa�

Og�lnie rzecz bior�c, im mniejsza liczba rozdzielczo�ci przestrzennej, tym wi�ksza dok�adno��, z jak� robot mo�e ustawi� sw�j efektor ko�cowy (e) lub przemie�ci� si� w okre�lone miejsce, oraz tym mniejszy b��d, kt�ry mo�na wykry� i skorygowa�. Rozdzielczo�� przestrzenna systemu robotycznego zale�y od rozdzielczo�ci kontrolera. Wraz ze wzrostem rozdzielczo�ci ro�nie wymagana ilo�� pami�ci i moc obliczeniowa. W serwomechanizmach rozdzielczo�� przestrzenna zale�y od najmniejszego przemieszczenia, jakie urz�dzenie mo�e wykry�

SPEECH RECOGNITION [ROZPOZNAWANIE MOWY]

G�os ludzki sk�ada si� z energii cz�stotliwo�ci akustycznej (AF), kt�rej sk�adowe wahaj� si� od oko�o 100 Hz do kilku kiloherc�w (kHz). (Cz�stotliwo�� 1 Hz to jeden cykl na sekund�; 1 kHz = 1000 Hz). Wiadomo o tym odk�d Alexander Graham Bell wys�a� pierwsze sygna�y g�osowe przez przewody elektryczne. Poniewa� roboty sterowane komputerowo ewoluuj�, ludzie w naturalny spos�b chc� je kontrolowa�, po prostu rozmawiaj�c z nimi. Umo�liwia to rozpoznawanie mowy, zwane tak�e rozpoznawaniem g�osu. Ilustracja przedstawia schemat blokowy prostego systemu rozpoznawania mowy.

Sk�adniki mowy

Przypu��my, �e m�wisz do mikrofonu pod��czonego do oscyloskopu i widzisz mieszanin� fal na ekranie. Jak mo�na zaprogramowa� jakikolwiek komputer, aby nada� temu sens? Odpowied� le�y w fakcie, �e cokolwiek powiesz, sk�ada si� z zaledwie kilkudziesi�ciu podstawowych d�wi�k�w zwanych fonemami. Te fonemy mo�na zidentyfikowa� za pomoc� program�w komputerowych. W komunikacji g�os mo�e by� transmitowany, je�li szeroko�� pasma jest ograniczona do zakresu od 300 do 3000 Hz. Niekt�re fonemy, takie jak "ssss", zawieraj� energi� o cz�stotliwo�ciach kilku kiloherc�w, ale wszystkie informacje w g�osie, w tym tre�� emocjonalna, mog� zosta� przekazane, je�li pasmo przenoszenia d�wi�ku zostanie odci�te przy 3000 Hz. Jest to typowa odpowied� cz�stotliwo�ciowa g�osu w radiu dwukierunkowym. Wi�kszo�� energii akustycznej w ludzkim g�osie wyst�puje w trzech okre�lonych zakresach cz�stotliwo�ci, zwanych formantami. Pierwszy formant ma mniej ni� 1000 Hz. Drugi formant ma zakres od oko�o 1600 do 2000 Hz. Trzeci formant ma zakres od oko�o 2600 do 3000 Hz. Pomi�dzy formantami wyst�puj� przerwy widmowe lub zakresy cz�stotliwo�ci, przy kt�rych d�wi�k jest niewielki lub nie wyst�puje. Formanty i przerwy mi�dzy nimi pozostaj� w tych samych zakresach cz�stotliwo�ci bez wzgl�du na to, co si� powie. Drobne szczeg�y g�osu determinuj� nie tylko s�owa, ale wszystkie emocje, insynuacje i inne aspekty mowy. Ka�da zmiana "tonu g�osu" pojawia si� na wydruku g�osu. Dlatego w teorii mo�na zbudowa� maszyn�, kt�ra rozpoznaje i analizuje mow�, jak r�wnie� ka�dego cz�owieka.

Konwersja A / D.

Pasmo przenoszenia lub zakres cz�stotliwo�ci audio przesy�anych w obwodzie mo�na znacznie zmniejszy�, je�li chcesz zrezygnowa� z cz�ci emocjonalnej zawarto�ci g�osu na rzecz wydajnego przesy�ania informacji. Umo�liwia to konwersja analogowo-cyfrowa. Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) zamienia zmienny ci�g�y lub analogowy sygna� g�osowy na seri� cyfrowych impuls�w. Jest to troch� podobne do procesu, w kt�rym zdj�cie jest przekszta�cane w siatk� kropek do wydrukowania w gazecie. Istnieje kilka r�nych charakterystyk ci�gu impuls�w, kt�re mo�na zmienia�. Obejmuj� one amplitud� impulsu, czas trwania impulsu i cz�stotliwo�� pulsu. Sygna� cyfrowy mo�e przenosi� ludzki g�os w pa�mie przenoszenia mniejszym ni� 200 Hz. To mniej ni� jedna dziesi�ta pasma przenoszenia sygna�u analogowego. Og�lnie rzecz bior�c, im w�sze pasmo, tym wi�cej tre�ci emocjonalnych jest po�wi�canych. Tre�� emocjonalna jest przekazywana poprzez fleksj� lub zmian� tonu g�osu. Kiedy zanika fleksja, sygna� g�osowy przypomina monotoni�. Jednak nadal mo�e mie� pewne subtelne znaczenia i uczucia.

Analiza s��w

Aby komputer m�g� odszyfrowa� cyfrowy sygna� g�osowy, musi mie� s�ownik zawieraj�cy s�owa lub sylaby oraz jakie� �rodki umo�liwiaj�ce por�wnanie tej bazy wiedzy z przychodz�cymi sygna�ami audio. System ten sk�ada si� z dw�ch cz�ci: pami�ci, w kt�rej przechowywane s� r�ne wzorce mowy; oraz komparator, kt�ry por�wnuje te zapisane wzorce z nap�ywaj�cymi danymi. Dla ka�dej sylaby lub s�owa obw�d sprawdza swoje s�ownictwo a� do znalezienia dopasowania. Odbywa si� to bardzo szybko, wi�c op�nienie nie jest zauwa�alne. Wielko�� s�ownictwa komputera jest bezpo�rednio zwi�zana z pojemno�ci� pami�ci. Zaawansowany system rozpoznawania mowy wymaga du�ej ilo�ci pami�ci. Wyj�cie komparatora musi zosta� w jaki� spos�b przetworzone, aby maszyna rozpozna�a r�nic� mi�dzy s�owami lub sylabami, kt�re brzmi� podobnie. Przyk�ady to "dwa / te�", "droga / waga" i "nie / w�ze�". Aby by�o to mo�liwe, nale�y zbada� kontekst i sk�adni�. Komputer musi te� mie� spos�b, aby stwierdzi�, czy grupa sylab sk�ada si� z jednego s�owa, dw�ch s��w, trzech s��w czy wi�cej. Im bardziej skomplikowane wprowadzanie g�osowe, tym wi�ksza szansa na pomy�k�. Nawet najbardziej zaawansowany system rozpoznawania mowy pope�nia b��dy, tak jak ludzie czasami �le interpretuj� to, co m�wisz. Takie b��dy b�d� wyst�powa� rzadziej wraz ze wzrostem pojemno�ci pami�ci i szybko�ci dzia�ania komputera.

Insynuacje i emocje

ADC w systemie rozpoznawania mowy usuwa niekt�re odmiany g�osu. W skrajnym przypadku wszystkie zmiany tonalne zostaj� utracone, a g�os zostaje zredukowany do "s�yszalnego tekstu". Jest to wystarczaj�ce dla wi�kszo�ci cel�w zwi�zanych z kontrol� robot�w. Gdyby system m�g� by� w 100% niezawodny w prawid�owym okre�laniu ka�dego s�owa, in�ynierowie zajmuj�cy si� rozpoznawaniem mowy byliby bardzo zadowoleni, jednak gdy dok�adno�� zbli�a si� do 100%, ro�nie zainteresowanie r�wnie� przekazaniem niekt�rych subtelniejszych znacze�. Rozwa� zdanie: "P�jdziesz do sklepu po p�nocy" i powiedz je po kolei, k�ad�c nacisk na ka�de s�owo (osiem r�nych sposob�w). Znaczenie zmienia si� dramatycznie w zale�no�ci od prozodycznych cech twojego g�osu: kt�re s�owo lub s�owa akcentujesz. Ton jest wa�ny tak�e z innego powodu: zdanie mo�e by� stwierdzeniem lub pytaniem. Zatem "P�jdziesz do sklepu po p�nocy?" reprezentuje co� zupe�nie innego ni� "P�jdziesz do sklepu po p�nocy!". Nawet je�li wszystkie tony s� takie same, znaczenie mo�e si� r�ni� w zale�no�ci od tego, jak szybko co� zostanie powiedziane. Nawet czas oddech�w mo�e mie� znaczenie.

W celu uzyskania dalszych informacji

Rozpoznawanie mowy to szybko rozwijaj�ca si� technologia. Najlepszym �r�d�em aktualnych informacji jest dobra biblioteka uczelniana. Popro� bibliotekarza o podr�czniki i artyku�y w czasopismach in�ynierskich dotycz�ce najnowszych osi�gni��. Wyszukiwanie wyra�e� "rozpoznawanie mowy" i "rozpoznawanie g�osu" mo�na przeprowadzi� w Internecie za pomoc� Google (www.google.com) lub podobnej wyszukiwarki.

SYNTEZA MOWY

Synteza mowy, zwana tak�e syntez� g�osu, to elektroniczne generowanie d�wi�k�w na�laduj�cych ludzki g�os. D�wi�ki te mog� by� generowane z tekstu cyfrowego lub z dokument�w drukowanych. Mowa mo�e by� r�wnie� generowana przez komputery wysokiego poziomu, kt�re maj� sztuczn� inteligencj� (AI), w postaci odpowiedzi na bod�ce lub dane wej�ciowe od ludzi lub innych maszyn.

Co to jest g�os?

Wszystkie s�yszalne d�wi�ki sk�adaj� si� z kombinacji fal pr�du przemiennego (AC) w zakresie cz�stotliwo�ci od 20 Hz do 20 kHz. (Cz�stotliwo�� 1 Hz to jeden cykl na sekund�; 1 kHz = 1000 Hz). Przyjmuj� one posta� drga� cz�steczek powietrza. Wzorce wibracji mo�na powieli� jako pr�dy elektryczne. Pasmo cz�stotliwo�ci od 300 do 3000 Hz jest wystarczaj�co szerokie, aby przekaza� wszystkie informacje, a tak�e ca�� zawarto�� emocjonaln� g�osem dowolnej osoby. Dlatego syntezatory mowy musz� wydawa� d�wi�ki w zakresie od 300 do 3000 Hz. Wyzwaniem jest wytwarzanie fal o dok�adnie odpowiednich cz�stotliwo�ciach, we w�a�ciwym czasie i we w�a�ciwych kombinacjach faz. Modulacja r�wnie� musi by� poprawna, wi�c ma takie znaczenie przekazane. W ludzkim g�osie g�o�no�� i cz�stotliwo�� rosn� i opadaj� w subtelny i precyzyjny spos�b. Najmniejsza zmiana modulacji mo�e spowodowa� olbrzymi� r�nic� w znaczeniu tego, co si� m�wi. Nawet przez telefon mo�na stwierdzi�, czy rozm�wca jest niespokojny, z�y czy zrelaksowany. ��danie brzmi inaczej ni� polecenie. Pytanie brzmi inaczej ni� stwierdzenie deklaratywne, nawet je�li s�owa s� takie same.

Ton g�osu

W j�zyku angielskim wyst�puje 40 podstawowych d�wi�k�w, zwanych fonemami. W niekt�rych j�zykach jest wi�cej fonem�w ni� w j�zyku angielskim; niekt�re j�zyki maj� mniej fonem�w. Dok�adny d�wi�k fonemu mo�e si� r�ni� w zale�no�ci od tego, co nast�puje przed i po nim. Te odmiany nazywane s� alofonami. W j�zyku angielskim jest 128 alofon�w. Mo�na je ��czy� na niezliczone sposoby. Inn� zmienn� w mowie jest fleksja lub "ton g�osu"; zale�y to od tego, czy rozm�wca jest z�y, smutny, przestraszony, szcz�liwy czy oboj�tny. Zale�� one nie tylko od faktycznych odczu� m�wi�cego, ale tak�e od wieku, p�ci, wychowania i innych czynnik�w. G�os mo�e mie� r�wnie� akcent. Prawdopodobnie mo�esz stwierdzi�, kiedy osoba, z kt�r� rozmawiasz, jest z�a lub szcz�liwa, niezale�nie od tego, czy pochodzi ona z Teksasu, Indiany, Idaho czy Maine. Jednak niekt�re akcenty brzmi� bardziej autorytatywnie ni� inne; niekt�re brzmi� zabawnie, je�li wcze�niej nie by�e� z nimi nara�ony. Wraz z akcentem, wyb�r u�ycia s��w jest r�ny w r�nych regionach. To jest dialekt. Dla in�ynier�w robotyki wyprodukowanie syntezatora mowy z wiarygodnym "tonem g�osu" jest wyzwaniem.

Nagrywanie i odtwarzanie

Najbardziej prymitywn� form� syntezatora mowy jest zestaw nagra� poszczeg�lnych s��w na ta�mie. S�ysza�e� je w automatycznych sekretarkach telefonicznych i us�ugach. Wi�kszo�� miast ma numer telefonu, pod kt�ry mo�esz zadzwoni�, aby uzyska� czas lokalny; niekt�re z nich to nagrania s��w. Wszystkie maj� charakterystyczny, przerywany d�wi�k. Systemy te maj� kilka wad. Chyba najwi�kszym problemem jest to, �e ka�de s�owo wymaga osobnego nagrania, na osobnym odcinku ta�my. Te ta�my musz� by� dost�pne mechanicznie, a to wymaga czasu. Niemo�liwe jest posiadanie du�ego s�ownictwa mowy przy u�yciu tej metody.

Czytanie tekstu

Wydrukowany tekst mo�e zosta� odczytany przez maszyn� za pomoc� optycznego rozpoznawania znak�w (OCR) i przekonwertowany na standardowy kod cyfrowy o nazwie ASCII. ASCII mo�na przet�umaczy� za pomoc� konwertera cyfrowo-analogowego (DAC) na d�wi�ki g�osu. W ten spos�b maszyna mo�e odczyta� tekst na g�os. Chocia� w chwili pisania tego tekstu s� one do�� drogie, s� one u�ywane do pomocy niewidomym w czytaniu drukowanego tekstu. Poniewa� w j�zyku angielskim jest tylko 128 alofon�w, mo�na zaprojektowa� maszyn� do czytania prawie ka�dego tekstu, jednak maszyny nie maj� poj�cia, kt�re odmiany s� najlepsze dla r�nych scen, kt�re pojawiaj� si� w opowie�ci. rzadko jest to problem, ale w czytaniu historii dziecku kluczowe znaczenie ma wyobra�enie psychiczne. Jest jak wyimaginowany film, wspomagany przez emocje czytelnika. �adna jeszcze wymy�lona maszyna nie jest w stanie malowa� obraz�w ani wywo�ywa� nastroj�w w umy�le s�uchacza, a tak�e istoty ludzkiej. Te rzeczy wynikaj� z kontekstu. Ton zdania mo�e zale�e� od tego, co wydarzy�o si� w poprzednim zdaniu, akapicie lub rozdziale. Technologia jest daleka od zapewnienia maszynie mo�liwo�ci zrozumienia i docenienia dobrej historii, ale nic poza tym poziomem sztucznej inteligencji nie stworzy �ywego "filmu fabularnego" w umy�le s�uchacza.

Proces

Istnieje kilka sposob�w zaprogramowania maszyny do wytwarzania mowy. Na ilustracji przedstawiono uproszczony schemat blokowy jednego procesu. Niezale�nie od metody u�ywanej do syntezy mowy konieczne s� okre�lone kroki. S� to nast�puj�ce:

• Maszyna musi uzyska� dost�p do danych i uporz�dkowa� je we w�a�ciwej kolejno�ci.

• Allofony musz� by� przypisane w odpowiedniej kolejno�ci.

• Nale�y wprowadzi� odpowiednie przegi�cia.

• Przerwy musz� by� wstawiane w odpowiednich miejscach.

Opr�cz powy�szego, w celu zwi�kszenia wszechstronno�ci i realizmu mo�na do��czy� takie funkcje, jak nast�puj�ce:

• W r�nych momentach mo�na przekaza� zamierzony nastr�j (rado��, smutek, nag�a potrzeba itp).

• Mo�na zaprogramowa� og�ln� wiedz� na temat tre�ci. Na przyk�ad maszyna mo�e pozna� znaczenie opowie�ci i znaczenie ka�dej cz�ci opowie�ci.

• Maszyna mo�e mie� funkcj� przerywania, aby umo�liwi� rozmow� z cz�owiekiem. Je�li cz�owiek co� powie, maszyna zatrzyma si� i zacznie s�ucha� z systemem rozpoznawania mowy.

Ta ostatnia funkcja mog�aby okaza� si� interesuj�ca, gdyby dwa komputery, oba wyposa�one w sztuczn� inteligencj�, syntez� mowy i rozpoznawanie mowy, wda�y si� w k��tni�. Jedn� maszyn� mo�na zaprogramowa� jako republikanina, a drug� jako demokrat�; in�ynier m�g�by poruszy� temat podatk�w i pozwoli� obu maszynom na k��tni�.

W celu uzyskania dalszych informacji

Najlepszym �r�d�em aktualnych informacji na temat syntezy mowy jest dobra biblioteka uczelniana. Wyszukiwanie fraz "synteza mowy" i "synteza g�osu" mo�na przeprowadzi� w Internecie za pomoc� Google (www.google.com) lub podobnej wyszukiwarki.

SFERYCZNYCH WSPӣRZ�DNYCH GEOMETRIA

Sferyczna geometria wsp�rz�dnych to schemat prowadzenia ramienia robota w trzech wymiarach. Sferyczny uk�ad wsp�rz�dnych jest czym� w rodzaju uk�adu biegunowego, ale ma dwa k�ty zamiast jednego. Opr�cz dw�ch k�t�w istnieje wsp�rz�dna promienia. Jeden k�t, nazywany x, jest mierzony w kierunku przeciwnym do ruchu wskaz�wek zegara od osi odniesienia. Warto�� x mo�e wynosi� od 0^o do 360^o. Mo�esz pomy�le� o x jako podobnym do namiaru azymutu u�ywanego przez astronom�w i nawigator�w, z wyj�tkiem tego, �e jest mierzony w kierunku przeciwnym do ruchu wskaz�wek zegara, a nie zgodnie z ruchem wskaz�wek zegara. Gdy promie� obraca si� wok� pe�nego ko�a przez wszystkie mo�liwe warto�ci x, definiuje p�aszczyzn� odniesienia. Drugi k�t, nazywany y, jest mierzony w g�r� lub w d� od p�aszczyzny odniesienia. Warto�� y idealnie mie�ci si� w zakresie od -90^o (prosto w d�) do + 90^o (prosto w g�r�). Strukturalne ograniczenia ramienia robota mog� ograniczy� doln� granic� tego zakresu do oko�o -70^o. Mo�esz my�le� o y jako o wysoko�ci nad lub pod horyzontem. Promie�, oznaczony r, jest nieujemn� liczb� rzeczywist� (zero lub wi�ksz�). Mo�na go poda� w jednostkach, takich jak centymetry, milimetry lub cale. Ilustracja przedstawia rami� robota wyposa�one w sferyczn� geometri� wsp�rz�dnych. Ruchy x, y i r nazywane s� odpowiednio rotacj� podstawy, uniesieniem i zasi�giem.

STADYMETRIA

Stadymetria to metoda, kt�rej robot mo�e u�y� do zmierzenia odleg�o�ci do obiektu, gdy znana jest wysoko��, szeroko�� lub �rednica obiektu. System wizyjny i kontroler ustalaj� �rednic� k�tow� obiektu. Musi by� znany liniowy wymiar obiektu. Odleg�o�� mo�na nast�pnie obliczy� za pomoc� trygonometrii.

Ilustracja przedstawia przyk�ad stadymetrii, poniewa� mo�na jej u�y� do pomiaru odleg�o�ci d, w metrach, od kamery robota do osoby. Za��my, �e znany jest wzrost osoby h wyra�ony w metrach. System wizyjny okre�la k�t, pod jakim dana osoba znajduje si� w polu widzenia. Na podstawie tych informacji odleg�o�� d oblicza si� wed�ug nast�puj�cego wzoru:

Je�li odleg�o�� d jest du�a w por�wnaniu z wysoko�ci� h, mo�na zastosowa� prostszy wz�r:

Aby stadymetria by�a dok�adna, o� wymiaru liniowego (cale) ,w tym przypadku o� przedstawiaj�ca wzrost osoby, h) musi by� prostopad�a do linii mi�dzy systemem wizyjnym a �rodkiem obiektu. Ponadto wa�ne jest, aby d i h by�y wyra�ane w tych samych jednostkach.

STATYCZNA STABILNO��

Stabilno�� statyczna to zdolno�� robota do utrzymania r�wnowagi podczas postoju. Robot z dwoma lub trzema nogami lub poruszaj�cy si� na dw�ch ko�ach ma zwykle s�ab� stabilno�� statyczn�. Mo�e by� w porz�dku, dop�ki si� porusza, ale gdy przychodzi do odpoczynku, �atwo mo�e si� przewr�ci�. Rower jest przyk�adem maszyny o dobrej stabilno�ci dynamicznej (w trakcie toczenia jest w porz�dku), ale s�abej stabilno�ci statycznej (w spoczynku sam nie stanie). Aby robot dwuno�ny lub tr�jno�ny mia� doskona�� stabilno�� statyczn�, potrzebuje wyczucia r�wnowagi. Mo�esz sta� nieruchomo i nie przewraca� si�, poniewa� masz ten zmys�. Je�li twoje poczucie r�wnowagi jest zaburzone, przewr�cisz si�. Trudno jest zbudowa� dobre poczucie r�wnowagi w dwuko�owym lub dwuno�nym robocie. Jednak uda�o si� to i chocia� technologia jest droga, obiecuje przysz�o��.

SILNIK KROKOWY

Silnik krokowy to silnik elektryczny, kt�ry obraca si� w ma�ych krokach, a nie w spos�b ci�g�y. Silniki krokowe s� szeroko stosowane w robotach.

Krokowy kontra konwencjonalny

Gdy pr�d elektryczny jest doprowadzany do konwencjonalnego silnika, wa� obraca si� w spos�b ci�g�y z du�� pr�dko�ci�. W przypadku silnika krokowego wa�ek obraca si� troch�, a nast�pnie zatrzymuje si�. K�t kroku lub zakres ka�dego obrotu zmienia si� w zale�no�ci od konkretnego silnika. Mo�e wynosi� od mniej ni� 1^o �uku do �wiartki ko�a (90⁰). Konwencjonalne silniki pracuj� bez przerwy, dop�ki do cewek doprowadzany jest pr�d elektryczny. Silnik krokowy obraca si� o k�t kroku, a nast�pnie zatrzymuje si�, nawet je�li pr�d jest utrzymywany. W rzeczywisto�ci, gdy silnik krokowy jest zatrzymywany przez pr�d p�yn�cy przez jego cewki, wa� jest odporny na obracanie si�. Silnik krokowy ma wbudowane hamulce. Jest to ogromna zaleta w robotyce; zapobiega przemieszczaniu si� ramienia robota w przypadku przypadkowego uderzenia. Konwencjonalne silniki pracuj� z setkami, a nawet tysi�cami obrot�w na minut� (rpm). Typowa pr�dko�� to 3600 obr / min lub 60 obrot�w na sekund� (obr / s). Jednak silnik krokowy zwykle dzia�a mniej ni� 180 obr / min lub 3 obroty na sekund�. Cz�sto pr�dko�� jest znacznie wolniejsza. Nie ma dolnej granicy; rami� robota mo�na zaprogramowa� tak, aby porusza�o si� tylko o 1⁰ dziennie, je�li wymagana jest tak ma�a pr�dko��. W tradycyjnym silniku moment obrotowy lub si�a obracania wzrasta, gdy silnik pracuje szybciej, jednak w przypadku silnika krokowego moment obrotowy maleje, gdy silnik pracuje szybciej. Z tego powodu silnik krokowy ma najwi�ksz� moc obrotow�, gdy pracuje z ma�� pr�dko�ci�. Generalnie silniki krokowe maj� mniejsz� moc ni� silniki konwencjonalne.

Dwufazowe i czterofazowe

Najpopularniejsze silniki krokowe s� dwojakiego rodzaju: dwufazowe i czterofazowe. Dwufazowy silnik krokowy ma dwie cewki, zwane fazami, sterowane czterema przewodami. Czterofazowy silnik krokowy ma cztery fazy i osiem przewod�w. Silniki s� stopniowane poprzez sekwencyjne przyk�adanie pr�du do faz. Na ilustracji przedstawiono schematyczne schematy dwufazowych i czterofazowych silnik�w krokowych. Kiedy pr�d pulsuj�cy jest dostarczany do silnika krokowego, z pr�dem wiruj�cym przez fazy, silnik obraca si� stopniowo, po jednym kroku dla ka�dego impulsu. W ten spos�b mo�na utrzyma� precyzyjn� pr�dko��. Ze wzgl�du na efekt hamowania pr�dko�� ta jest sta�a dla szerokiego zakresu mechanicznych opor�w skr�tu. Wi�kszo�� silnik�w krokowych mo�e pracowa� z cz�stotliwo�ci� impuls�w do oko�o 200 na sekund�.

Kontrola

Silniki krokowe mo�na sterowa� za pomoc� mikrokomputer�w. Kilka silnik�w krokowych, wszystkie pod kontrol� jednego mikrokomputera, jest typowych dla ramion robot�w o ka�dej geometrii. Silniki krokowe s� szczeg�lnie dobrze przystosowane do ruchu punkt-punkt. Skomplikowane, skomplikowane zadania mog� by� wykonywane przez ramiona robot�w przy u�yciu silnik�w krokowych sterowanych oprogramowaniem. Zadanie mo�na zmieni�, zmieniaj�c oprogramowanie. Mo�e to by� tak proste, jak uruchomienie nowego programu za pomoc� wypowiedzianego lub wpisanego polecenia.

SUBMARINE ROBOT [ROBOT PODWODNY]

Ludzie, nurkowie akwalungowi nie mog� normalnie zej�� na poziomy g��bsze ni� oko�o 300 m. Rzadko schodz� poni�ej 100 m. Nawet na tej g��boko�ci konieczny jest �mudny okres dekompresji, aby zapobiec chorobie lub �mierci z "choroby kesonowej". Nic dziwnego, �e istnieje du�e zainteresowanie opracowywaniem robot�w, kt�re mog� nurkowa� na g��boko�ci ponad 300 m, wykonuj�c wszystkie lub wi�kszo�� rzeczy, kt�re mog� robi� nurkowie. Idealny robot do �odzi podwodnych wykorzystuje teleobecno��. To jest zaawansowana forma zdalnego sterowania, w kt�rej operator ma wra�enie "bycia robotem". Wyobra� sobie wypraw� w poszukiwaniu skarb�w, podczas kt�rej wydobywasz diamenty, szmaragdy i z�ote monety z zatopionego galeonu 1000 m pod powierzchni� morza, siedz�c w ciep�ym i suchym fotelu ze zdalnym sterowaniem. Wyobra� sobie testowanie repelent�w rekin�w bez strachu. Wyobra� sobie rozbrojenie zatopionej g�owicy na dnie g��bokiej zatoki lub napraw� g��binowej stacji obserwacyjnej. Pozosta�o�ci Titanica, "niezatapialnego" liniowca oceanicznego, kt�ry zaton�� po zderzeniu z g�r� lodow�, zosta�y znalezione i sfotografowane przez podwodnego robota zwanego zdalnie sterowanym pojazdem (ROV). Ta maszyna nie posiada�a teleobecno�ci, ale korzysta�a z teleoperacji i zapewnia�a wiele wysokiej jako�ci zdj�cia wraku statku. Specjalistyczna forma ROV nazywana jest autonomicznym pojazdem podwodnym (AUV). To urz�dzenie jest wyposa�one w kabel, przez kt�ry przechodz� sygna�y steruj�ce i dane odpowiedzi. W zastosowaniach podwodnych sterowanie radiowe nie jest mo�liwe, poniewa� woda blokuje pola elektromagnetyczne. Kabel mo�e wykorzystywa� sygna�y elektryczne lub sygna�y �wiat�owodowe. Alternatywn�, bezprzewodow� metod� zdalnego sterowania robotami podwodnymi jest ultrad�wi�ki. Jeden rodzaj AUV to lataj�ca ga�ka oczna. Jest to w zasadzie kamera z silnikami zaburtowymi.

SURGICAL ASSISTANCE ROBOT [ROBOT POMOCY CHIRURGICZNEJ]

Roboty znalaz�y swoj� rol� w niekt�rych procedurach chirurgicznych. Urz�dzenia robotyczne s� stabilniejsze i mo�na nimi manipulowa� dok�adniej ni� jakakolwiek ludzka r�ka. Wiercenie w czaszce to jedna z aplikacji, do kt�rej wykorzystano roboty. Technik� t� zapocz�tkowa� dr Yik San Kwo, in�ynier elektryk w Memorial Medical Center w po�udniowej Kalifornii. Urz�dzenie wiertnicze jest pozycjonowane za pomoc� oprogramowania pochodz�cego ze skomputeryzowanego skanowania rentgenowskiego, zwanego skanem komputerowej tomografii osiowej (CAT), m�zgu. Ca�a operacja robota jest nadzorowana przez chirurga-cz�owieka. Zaproponowano liczne zastosowania robot�w w chirurgii. Jednym z bardziej obiecuj�cych pomys��w jest u�ycie zdalnie sterowanego robota sterowanego r�kami chirurga. Chirurg obserwuje zabieg wykonuj�c ruchy, ale faktyczny kontakt z pacjentem jest w ca�o�ci wykonywany przez maszyn�. Ludzkie r�ce zawsze troch� dr��. W miar� zdobywania do�wiadczenia chirurg starzeje si�, a dr�enie wzrasta. Teleoperowany robot wyeliminowa�by ten problem, umo�liwiaj�c chirurgom z du�ym do�wiadczeniem (ale ograniczon� zr�czno�ci�) operacje krytyczne.

SYNCHRO

Synchro to specjalny rodzaj silnika, u�ywany do zdalnego sterowania urz�dzeniami mechanicznymi. Sk�ada si� z generatora i silnika odbiornika. Podczas obracania wa�u generatora wa� silnika odbiornika pod��a dok�adnie wzd�u�. W robotach synchros znajduje wiele r�nych zastosowa�. S� szczeg�lnie dobrze przystosowane do drobnych ruch�w, a tak�e do teleoperacji. Prosty synchro, u�ywany do wskazywania kierunku, nazywany jest selsynem. Niekt�re urz�dzenia synchro s� programowalne. Operator wprowadza liczb� do generatora synchronizacji, a odbiornik odpowiednio zmienia pozycj�. Komputery umo�liwiaj� programowanie sekwencji ruch�w. Umo�liwia to z�o�on�, zdaln� obs�ug� robota.

SK�ADNIA

Sk�adnia odnosi si� do sposobu, w jaki zdanie, pisane lub m�wione, jest sk�adane razem. Jest to wa�ne w rozpoznawaniu i syntezie mowy. Jest to r�wnie� wa�ne w programowaniu komputer�w. Ka�dy j�zyk wysokiego poziomu ma swoj� w�asn�, unikaln� sk�adni�. Uczy�a� si� struktury zda� na lekcjach gramatyki polskiej w gimnazjum. Wi�kszo�� uczni�w uwa�a to za nudne, ale mo�e to by� fascynuj�ce, je�li masz dobrego nauczyciela. Tworzenie diagram�w zda� jest jak praca z logik� matematyczn� - komputery s� w tym dobre. Niekt�rzy in�ynierowie sp�dzaj� swoj� karier� na odkrywaniu nowych i lepszych sposob�w ��czenia ludzkiego j�zyka z komputerami. Istnieje kilka podstawowych form zda�; wszystkie zdania mo�na zaklasyfikowa� do jednej z tych form. Na przyk�ad zdanie "Jan podnosi tac�" mo�e nazywa� si� SVO dla tematu / czasownika / przedmiotu. "Jan" to podmiot, "podnosi" to czasownik, a "t" to dope�nienie. R�ne j�zyki maj� r�ne regu�y sk�adni. W j�zyku rosyjskim "lubi� ci�" jest powiedziane jako "lubisz". Oznacza to, �e zdanie SVO to tak naprawd� SOV. Znaczenie jest jasne, o ile znane s� regu�y sk�adni. Je�li jednak regu�y sk�adni nie s� znane, mo�na straci� znaczenie. Projektuj�c robota, kt�ry potrafi rozmawia� z lud�mi, in�ynierowie musz� zaprogramowa� w kontrolerze regu�y sk�adniowe, w przeciwnym razie robot m�g�by wydawa� bezsensowne stwierdzenia lub b��dnie interpretowa� wypowiedzi ludzi.

S�ownik Robotyki : "T"

TACTILE SENSING [DOTYKOWE WYCZUWANIE]

Termin wyczuwanie dotykowe odnosi si� do r�nych elektromechanicznych metod symulacji zmys�u dotyku ludzkiego. Obejmuj� one zdolno�� wykrywania i pomiaru ci�nienia, si�y liniowej, momentu obrotowego, temperatury i tekstury powierzchni. Niekt�rzy robotycy uwa�aj� czujniki dotykowe za drugie pod wzgl�dem wa�no�ci po systemach wizyjnych.

TASK ENVIRONMENT [�RODOWISKO ZADA�]

Termin �rodowisko zadaniowe odnosi si� do charakterystyki przestrzeni, w kt�rej dzia�a robot lub grupa robot�w. �rodowisko zadaniowe nazywane jest r�wnie� przestrzeni� �wiata. Charakter �rodowiska zadaniowego zale�y od wielu czynnik�w, kt�re cz�sto oddzia�uj� na siebie. Niekt�re rzeczy wp�ywaj� na �rodowisko zada�

• Charakter pracy, jak� musi wykona� robot (y)

• Projekt robota (�w)

• Szybko��, z jak� pracuj� robot (y)

• Ile robot�w jest w okolicy

• Czy ludzie pracuj� z robotem (-ami)

• Czy obecne s� niebezpieczne materia�y

• Czy jakakolwiek praca jest niebezpieczna

Autonomiczny robot mo�e skorzysta� z komputerowej mapy swojego �rodowiska zadaniowego. Zminimalizuje to niepotrzebne ruchy i zmniejszy ryzyko wpadek, takich jak upadek robota ze schod�w lub uderzenie przez okno. Kiedy robot jest zakotwiczony w jednym miejscu, podobnie jak wiele robot�w przemys�owych, �rodowisko zada� nazywane jest obwiedni� robocz�.

TASK-LEVEL PROGRAMMING [PROGRAMOWANIE NA POZIOMIE ZADANIA]

W miar� jak maszyny staj� si� inteligentniejsze, programowanie staje si� bardziej wyrafinowane. Nie zbudowano jeszcze �adnej maszyny, kt�rej inteligencja by�aby bli�sza inteligencji cz�owieka. Niekt�rzy badacze uwa�aj�, �e prawdziwa sztuczna inteligencja (AI), na poziomie zbli�onym do ludzkiego m�zgu, nigdy nie zostanie osi�gni�ta. Programowanie robot�w mo�na podzieli� na poziomy, zaczynaj�c od najmniej wyrafinowanego i przechodz�c do teoretycznego poziomu prawdziwej sztucznej inteligencji. Rysunek przedstawia czteropoziomowy schemat. Poziom 3, tu� poni�ej AI, nazywany jest programowaniem na poziomie zada�. Jak sama nazwa wskazuje, programy na tym poziomie obejmuj� ca�e zadania, takie jak gotowanie posi�k�w, koszenie trawnika czy sprz�tanie domu. Programowanie na poziomie zada� znajduje si� tu� nad hierarchi� z planowania z�o�onego ruchu, ale poni�ej poziomu zaawansowania og�lnie uwa�anego za sztuczn� inteligencj�.

TABLICA NAUCZANIA

Gdy rami� robota musi wykonywa� powtarzalne, precyzyjne, z�o�one ruchy, ruchy mo�na wprowadzi� do pami�ci sterownika robota. Nast�pnie po uzyskaniu dost�pu do pami�ci rami� robota wykonuje wszystkie odpowiednie ruchy. Panel uczenia to urz�dzenie, kt�re wykrywa i zapami�tuje ruchy lub procesy do p�niejszego przywo�ania. W czteropoziomowej hierarchii programowania pokazanej na rysunku dla PROGRAMOWANIA NA POZIOMIE ZADANIA, pierwszy i drugi poziom s� zwykle programowane w okienkach uczenia. W niekt�rych przypadkach mo�na zaprogramowa� prymitywn� form� trzeciego poziomu. Przyk�adem urz�dzenia ucz�cego poziomu 1 jest automatyczny otwieracz / samozamykacz bramy gara�owej, kt�ry po otrzymaniu sygna�u z pilota otwiera lub zamyka bram�. Innym przyk�adem modu�u ucz�cego poziomu 1 jest pilot zdalnego sterowania u�ywany do zmiany kana�u i regulacji g�o�no�ci w telewizorze. Przyk�adem panelu ucz�cego poziomu 2 jest mikrokomputer, kt�ry steruje automatyczn� sekretark�. Kiedy przychodzi po��czenie, sekwencja operacji jest przywo�ywana z pami�ci mikrokomputera. Urz�dzenie odbiera telefon, og�asza komunikat, odbiera wiadomo�� i resetuje si� do nast�pnego po��czenia przychodz�cego. Przeprogramowalne modu�y ucz�ce s� szeroko stosowane w robotach przemys�owych. Ruchy ramion mo�na wprowadza� za pomoc� przycisk�w. W niekt�rych przypadkach mo�liwe jest r�czne kierowanie ramieniem robota (czyli "uczenie" go) i zapami�tanie sekwencji ruch�w w celu wykonania okre�lonego zadania. Tor ramienia, zmiany pr�dko�ci, obroty i ruchy chwytania / chwytania s� programowane, gdy rami� jest "nauczane". Nast�pnie, po przywo�aniu pami�ci, rami� robota zachowuje si� tak, jak zosta�o "nauczone".

TECHNOCENTRYZM

W XX wieku ludzie coraz bardziej polubili komputery, maszyny i urz�dzenia elektroniczne. Oczekuje si�, �e ten trend si� utrzyma. Gad�ety mog� by� fascynuj�ce. Technocentryzm odnosi si� do �ywego zainteresowania technologi� ze strony jednostek, grup i spo�ecze�stw. W skrajnych przypadkach mo�e to oczywi�cie sta� si� obsesj�. Entuzjazm dla technologii mo�e prowadzi� do ekscytuj�cych i satysfakcjonuj�cych karier, ale je�li p�jdzie za daleko, mo�e wytr�ci� z r�wnowagi �ycie. Niekt�rzy technocentrycy maj� trudno�ci w kontaktach z innymi lud�mi, a krytycy post�pu technologicznego twierdz�, �e to samo dzieje si� w spo�ecze�stwie jako ca�o�ci. Technocentryzm to zjawisko, kt�re zdaniem niekt�rych socjolog�w sta�o si� chorob� spo�eczn�. Wi�kszo�� ludzi zna wady technocentryzmu. Ludzie buduj� i kupuj� maszyny, aby �ycie by�o prostsze i bardziej zrelaksowane; ale z jakiego� dziwnego powodu ich �ycie staje si� bardziej skomplikowane i napi�te. Ludzie zajmuj� si� coraz bardziej z�o�onymi maszynami. Maszyny si� psuj� i ludzie musz� je zabra� do naprawy. Maszyny staj� si� bardziej wszechstronne, ale ludzie musz� nauczy� si� korzysta� z nowych funkcji. Zamiast da� nam wi�cej wolnego czasu, wydaj� si� nasze cuda technologiczne mog� po�re� nasz czas i uwag�. Aby unikn�� mniej po��danych skutk�w technocentryzmu, ludzko�� musi przyj�� zr�wnowa�ony pogl�d: ludzie musz� by� i zawsze musz� pozosta� mistrzami maszyn.

TELEMETRIA

Telemetria to transmisja ilo�ciowych informacji z jednego punktu do drugiego, zwykle drog� bezprzewodow�, a zw�aszcza drog� radiow�. Telemetria jest szeroko stosowana do monitorowania warunk�w w pobli�u zdalnych urz�dze�, takich jak roboty, balony meteorologiczne, samoloty i satelity. Telemetria jest wykorzystywana w lotach kosmicznych, zar�wno za�ogowych, jak i bezza�ogowych, do �ledzenia wszystkich aspekt�w wyposa�enia i stanu fizycznego astronaut�w. Nadajnik telemetryczny sk�ada si� z przyrz�du pomiarowego lub zestawu przyrz�d�w, kodera, kt�ry przekszta�ca odczyty przyrz�du na impulsy elektryczne oraz modulowanego nadajnika radiowego z anten� Odbiornik telemetryczny sk�ada si� z odbiornika radiowego z anten�, demodulatora i Rejestrator Cz�sto do przetwarzania odebranych danych u�ywany jest komputer. Konwersja danych mo�e by� konieczna na ko�cu nadajnika (zdalnie sterowane urz�dzenie lub system), odbiorniku (zwykle na stacji obs�ugiwanej przez cz�owieka) lub obu.

TELEOPERACJA

Teleoperacja to termin techniczny okre�laj�cy zdalne sterowanie autonomicznymi robotami. Zdalnie sterowany robot to telechir. W zdalnie sterowanym systemie robotycznym cz�owiek-operator mo�e kontrolowa� pr�dko��, kierunek i inne ruchy robota z pewnej odleg�o�ci. Sygna�y s� wysy�ane do robota w celu sterowania nim; powracaj� inne sygna�y, informuj�ce operatora, �e robot wykona� instrukcje. Sygna�y zwrotne nazywane s� telemetri�. Niekt�re roboty zdalnie sterowane maj� ograniczony zakres funkcji. Dobrym przyk�adem jest sonda kosmiczna, taka jak Voyager, przelatuj�ca obok jakiej� odleg�ej planety. Naukowcy z Ziemi wys�ali polecenia do Voyagera na podstawie otrzymanej od niego telemetrii, wycelowuj�c kamery i naprawiaj�c drobne problemy. W tym sensie Voyager by� robotem zdalnie sterowanym. Teleoperacja jest stosowana w robotach, kt�re mog� zajmowa� si� w�asnymi sprawami przez wi�kszo�� czasu, ale czasami wymagaj� interwencji cz�owieka.

TELEPRESENCE

Telepresence to wyrafinowana, zaawansowana forma teleoperacji. Operator robota ma poczucie, �e znajduje si� w fizycznej lokalizacji robota, nawet je�li zdalnie sterowany robot (lub telechir) i operator s� oddalone od siebie o wiele kilometr�w. U�ywaj�c manipulator�w typu master-slave, robot mo�e powiela� ruchy operatora. Sterowanie tymi manipulatorami odbywa si� za pomoc� sygna��w wysy�anych i odbieranych przez przewody, kable, �wiat�owody lub radio. Rysunek jest prostym schematem blokowym systemu teleobecno�ci. Niekt�re aplikacje s� to

• Praca w ekstremalnie wysokich lub niskich temperaturach

• Praca pod wysokim ci�nieniem, np. Na dnie morskim

• Praca w pr�ni, na przyk�ad w kosmosie

• Praca w miejscu niebezpiecznego promieniowania

• Rozbrajanie bomb

• Obchodzenie si� z substancjami toksycznymi

• Dzia�ania organ�w �cigania

• Operacje wojskowe

Do�wiadczenie

W systemie teleobecno�ci robot jest autonomiczny, a w niekt�rych przypadkach przyjmuje fizyczn� posta� ludzkiego cia�a. Im bardziej humanoidalny robot, tym bardziej realistyczna jest teleobecno��. Stanowisko kontrolne sk�ada si� z kombinezonu, kt�ry nosi operator lub krzes�a, w kt�rym siedzi operator z r�nymi manipulatorami i wy�wietlaczami. Czujniki i przetworniki mog� wywo�ywa� uczucie nacisku, wzroku i d�wi�ku. W najbardziej zaawansowanych systemach teleobecno�ci operator nosi kask z ekranem, na kt�rym wida� wszystko, co widzi kamera robota. Kiedy obraca si� g�owa operatora, pod��a za nim g�owa robota wraz z systemem wizyjnym. W ten spos�b operator widzi scen�, kt�ra zmienia si� wraz z obrotami g�owy, na�laduj�c efekt bycia na miejscu. Wizja robota dwuocznego mo�e zapewni� poczucie g��bi. Obouszny s�uch robota umo�liwia percepcj� d�wi�k�w. Telechir mo�e by� nap�dzany przez nap�d g�sienicowy, nap�d na ko�a lub nogi robota. Je�li nap�d wykorzystuje nogi, operator mo�e nap�dza� robota, chodz�c po pomieszczeniu. W przeciwnym razie operator mo�e usi�� na krze�le i "prowadzi�" robota jak w�zek. Typowy telechir z Androidem ma dwa ramiona, ka�de z chwytakami przypominaj�cymi ludzkie d�onie, a gdy operator chce co� podnie��, wykonuje ruchy. Czujniki ci�nienia wstecznego i czujniki po�o�enia wywo�uj� wra�enie ci�ko�ci. Operator mo�e nacisn�� prze��cznik, a co�, co wa�y 10 kg, b�dzie mia�o wra�enie, jakby wa�y�o tylko 1 kg. Ograniczenia Istnieje technologia zaawansowanej, realistycznej teleobecno�ci, por�wnywalnej z do�wiadczeniem w rzeczywisto�ci wirtualnej, ale istniej� pewne trudne problemy i wyzwania. Najpowa�niejszym ograniczeniem jest fakt, �e telemetria nie mo�e i nigdy nie b�dzie porusza� si� szybciej ni� pr�dko�� wiat�a w wolnej przestrzeni. Na pierwszy rzut oka wydaje si� to szybkie (299 792 km / s, czyli 186 282 mil / s), ale jest powolne w skali mi�dzyplanetarnej. Ksi�yc znajduje si� wi�cej ni� sekund� �wietln� od Ziemi; S�o�ce znajduje si� 8 minut �wietlnych st�d. Najbli�sze gwiazdy znajduj� si� w odleg�o�ci kilku lat �wietlnych. Op�nienie mi�dzy wys�aniem polecenia a nadej�ciem sygna�u zwrotnego musi by� mniejsze ni� 0,1 s, je�li teleobecno�� ma by� realistyczna. Oznacza to, �e telechir nie mo�e by� dalej ni� oko�o 15 000 km lub 9300 mil od operatora steruj�cego. Kolejnym problemem jest rozdzielczo�� zrobotyzowanego systemu wizyjnego - cz�owiek dobrze widz�cy mo�e widzie� rzeczy z kilkakrotnie wi�ksz� szczeg�owo�ci� ni� najlepsze telewizory szybko skanuj�ce. Wys�anie tak du�ej ilo�ci szczeg��w z realistyczn� szybko�ci� wymaga ogromnej przepustowo�ci sygna�u. Istniej� problemy techniczne (i problemy kosztowe), kt�re towarzysz� temu. Jeszcze jedno ograniczenie najlepiej postawi� jako pytanie: w jaki spos�b robot b�dzie w stanie co� "poczu�" i przekaza� te impulsy do ludzkiego m�zgu? Na przyk�ad jab�ko wydaje si� g�adkie, brzoskwinia jest rozmyta, a pomara�cza l�ni�ca, ale nier�wna. Jak realistycznie przenosi� to poczucie tekstury do ludzkiego m�zgu? Czy ludzie pozwol� na wszczepienie elektrod do ich m�zg�w, aby mogli postrzega� wszech�wiat tak, jakby byli robotami?

W celu uzyskania dalszych informacji

Aby uzyska� szczeg�owe informacje na temat najnowszych post�p�w w tej dziedzinie, skonsultuj si� z dobr� bibliotek� uczelnian�. Internet mo�e by� przydatnym �r�d�em informacji, ale nale�y sprawdzi� daty ostatnich aktualizacji witryn internetowych.

TEMPERATURY CZUJNIK

W systemie robotycznym wykrywanie temperatury jest jedn� z naj�atwiejszych rzeczy. Termometry cyfrowe s� obecnie powszechne i kosztuj� bardzo niewiele. Sygna� wyj�ciowy z cyfrowego termometru mo�e by� przesy�any bezpo�rednio do mikrokomputera lub sterownika robota, umo�liwiaj�c robotowi ustalenie temperatury w dowolnym miejscu. Dane dotycz�ce temperatury mog� powodowa�, �e system robotyczny zachowuje si� na r�ne sposoby. Doskona�ym praktycznym przyk�adem jest flota robot�w przeciwpo�arowych. Czujniki temperatury mog� by� rozmieszczone w wielu miejscach w domu, zak�adzie produkcyjnym, elektrowni j�drowej lub innym obiekcie. W ka�dym miejscu mo�na z wyprzedzeniem okre�li� temperatur� krytyczn�. Je�eli temperatura w jakim� miejscu czujnika wzro�nie powy�ej poziomu krytycznego, do centralnego komputera wysy�any jest sygna�. Komputer mo�e wys�a� jednego lub wi�cej robot�w na miejsce zdarzenia. Te roboty mog� okre�li� �r�d�o i natur� problemu oraz podj�� dzia�ania.

TETHERED ROBOT [ROBOT NA UWI�ZI]

Robot na uwi�zi to p�mobilny robot, kt�ry otrzymuje polecenia od kontrolera i przesy�a do niego dane za po�rednictwem kabla. Kabel mo�e by� odmian� "miedzian�", kt�ra przesy�a sygna�y elektryczne lub odmian� �wiat�owodu, kt�ra przesy�a sygna�y w podczerwieni (IR) lub �wiat�a widzialnego. Kabel s�u�y do podw�jnego przesy�ania danych i zapobiega przemieszczaniu si� maszyny poza wyznaczone �rodowisko pracy. Roboty na uwi�zi s� u�ywane w scenariuszach, w kt�rych tryby bezprzewodowe s� niepraktyczne lub trudne w u�yciu. Dobrym przyk�adem jest obserwacja �odzi podwodnych, zw�aszcza eksploracja podwodnych jaski� lub wrak�w statk�w

TEKSTURY WYKRYWANIE

Wykrywanie tekstury to zdolno�� robota ko�cowego do okre�lenia g�adko�ci lub szorstko�ci powierzchni. Prymitywne wykrywanie tekstury mo�na wykona� za pomoc� lasera i kilku �wiat�oczu�ych czujnik�w. Ilustracja pokazuje, jak za pomoc� lasera (ciemny prostok�t) mo�na odr�ni� b�yszcz�c� powierzchni� (po lewej) od szorstkiej lub matowej (po prawej) ). B�yszcz�ca powierzchnia, taka jak polerowana maska samochodu, ma tendencj� do odbijania �wiat�a zgodnie z zasad� odbicia, kt�ra m�wi, �e k�t odbicia jest r�wny k�towi padania. Matowa powierzchnia, taka jak powierzchnia arkusza papieru rysunkowego, rozprasza �wiat�o. B�yszcz�ca powierzchnia prawie w ca�o�ci odbija wi�zk� z powrotem do jednego z czujnik�w (k�ek), umieszczonych na drodze wi�zki, kt�rej k�t odbicia jest r�wny k�towi padania. Matowa powierzchnia odbija wi�zk� mniej wi�cej w r�wnym stopniu od wszystkich czujnik�w. Schemat wykrywania tekstury w �wietle widzialnym nie mo�e wskazywa� na wzgl�dn� szorstko��. Mo�e jedynie poinformowa� robota, �e powierzchnia jest b�yszcz�ca lub nie. Kawa�ek papieru rysunkowego odbija �wiat�o w taki sam spos�b, jak piaszczysta pla�a lub nowo opad�a warstwa �niegu. Pomiar wzgl�dnej szorstko�ci lub stopnia, w jakim ziarno jest grube lub drobne, wymaga bardziej wyrafinowanych technik.

TERMISTOR

Termistor to czujnik elektroniczny zaprojektowany specjalnie w taki spos�b, aby jego rezystancja zmienia�a si� wraz z temperatur�. Termin termistor to skr�t od "thermally sensitive resistor [rezystora wra�liwego na ciep�o]". Termistory s� wykonane z materia��w p�przewodnikowych. Najcz�ciej u�ywanymi substancjami s� tlenki metali. W niekt�rych termistorach rezystancja ro�nie wraz ze wzrostem temperatury; w innych op�r maleje wraz ze wzrostem temperatury. W obu typach termistor�w rezystancja jest dok�adn� funkcj� temperatury. Termistory s�u�� do wykrywania i pomiaru temperatury. Charakterystyka rezystancji w funkcji temperatury sprawia, �e termistor jest idealny do stosowania w termostatach i obwodach zabezpiecze� termicznych. Termistory dzia�aj� przy niskim nat�eniu pr�du, tak �e na rezystancj� wp�ywa tylko temperatura otoczenia, a nie nagrzewanie spowodowane samym przy�o�onym pr�dem.

TERMOELEMENT

Termopara to elektroniczny czujnik zaprojektowany w celu u�atwienia pomiaru r�nic temperatur. Urz�dzenie sk�ada si� z dw�ch stykaj�cych si� ze sob� drut�w lub pask�w ze specjalnie dobranych, r�ni�cych si� od siebie metali, takich jak antymon i bizmut. Gdy dwa metale maj� t� sam� temperatur�, napi�cie mi�dzy nimi wynosi zero. Jednak gdy metale s� w r�nych temperaturach, pojawia si� mi�dzy nimi napi�cie pr�du sta�ego (DC). Wielko�� tego napi�cia jest wprost proporcjonalna do r�nicy temperatur w ograniczonym zakresie. Funkcj� napi�cia pod wzgl�dem r�nicy temperatur mo�na zaprogramowa� w sterowniku robota, umo�liwiaj�c maszynie okre�lenie r�nicy temperatur poprzez pomiar napi�cia.

TIME-OF-FLIGHT DISTANCE MEASUREMENT [POMIAR ODLEG�O�CI W CZASIE LOTU]

Pomiar odleg�o�ci w czasie przelotu, zwany tak�e okre�laniem czasu przelotu, jest popularn� metod�, dzi�ki kt�rej robot mo�e okre�li� odleg�o�� w linii prostej mi�dzy sob� a obiektem. Fala lub impuls sygna�owy, kt�ry porusza si� w znanym, sta�a pr�dko�� jest przekazywana z robota. Sygna� ten odbija si� od obiektu, a niewielka ilo�� energii wraca do robota. Odleg�o�� do obiektu jest obliczana na podstawie op�nienia czasowego mi�dzy wys�aniem pierwotnego impulsu sygna�u a odbiorem sygna�u zwrotnego lub echa. Za��my, �e pr�dko�� zak��cenia sygna�u w metrach na sekund� jest oznaczony przez c, a op�nienie czasowe w sekundach oznaczono t. Wtedy odleg�o�� d do rozpatrywanego obiektu, przy za�o�eniu, �e sygna� przemieszcza si� przez to samo medium na ca�ej rozpi�to�ci mi�dzy robotem a obiektem, jest okre�lona wzorem: d = ct / 2.

Przyk�ady system�w, kt�re wykorzystuj� okre�lanie odleg�o�ci w czasie przelotu, to ladar, radar i sonar. Wykorzystuj� one odpowiednio wi�zki laserowe, mikrofalowe sygna�y radiowe i fale akustyczne. Pr�dko�� wi�zek laserowych lub fal radiowych w atmosferze ziemskiej wynosi oko�o 300 milion�w (3,00 108) m / s; pr�dko�� fal akustycznych w powietrzu na poziomie morza wynosi oko�o 335 m / s.

TIME SHIFTING [PRZESUNI�CIE CZASU]

W komunikacji przesuni�cie czasu odnosi si� do ka�dego systemu, w kt�rym wyst�puje znaczne op�nienie mi�dzy transmisj� sygna�u u �r�d�a a jego odebraniem lub wykorzystaniem w miejscu przeznaczenia. Termin ten dotyczy w szczeg�lno�ci sieci komputerowych i zdalnie sterowanych system�w robotycznych. Przesuni�cie czasu nie pozwala komputerowi lub robotowi na rozmow� z operatorem, ale mo�na przekazywa� polecenia i dane telemetryczne. Przesuni�cie w czasie najlepiej nadaje si� do przesy�ania danych z du�� pr�dko�ci� i w du�ych blokach. Dzieje si� tak na przyk�ad w przypadku monitorowania warunk�w w odleg�ej sondzie kosmicznej. W systemach komputerowych i sieciach przesuni�cie czasu mo�e zaoszcz�dzi� kosztowny czas on-line na pisanie d�ugich program�w lub tworzenie d�ugich wiadomo�ci na aktywnym terminalu.

TOPOLOGICZNEJ �CIE�KI PLANOWANIE

Planowanie �cie�ki topologicznej, zwane r�wnie� nawigacj� topologiczn�, to schemat, w kt�rym robot mo�na zaprogramowa� do negocjowania swojego �rodowiska pracy. Metoda wykorzystuje okre�lone punkty zwane punktami orientacyjnymi i bramami, a tak�e okresowe instrukcje dzia�ania. Planowanie �cie�ek topologicznych jest wykorzystywane przez ludzi w �yciu codziennym. Przypu��my ,�e jeste� w nieznanym mie�cie i musisz znale�� bibliotek�. Pytasz kogo� w ma�ym sklepie spo�ywczym na rogu, jak dosta� si� do biblioteki. Osoba ta, wskazuj�c w okre�lonym kierunku, m�wi: "Id� t� ulic�, a� dojdziesz do cukrowni. Skr�� w lewo przy cukrowni. Po mini�ciu trzech �wiat�ach droga b�dzie skr�ca� w lewo. Zakr�� w lewo. Gdy zakr�t si� ko�czy, skr�� w prawo i id� wyboist� ulic�, a� dojdziesz do budynku z czerwonej ceg�y z bia�ymi obramowaniami okien. Budynek b�dzie po prawej stronie jezdni. To jest biblioteka. Je�li dojdziesz do du�ego centrum handlowego po lewej stronie, poszed�e� za daleko; odwr�� si� i wr��. Biblioteka b�dzie wtedy oczywi�cie znajdowa�a si� po lewej stronie drogi ". Planowanie �cie�ek topologicznych jest schematem jako�ciowym, nale�y pami�ta�, �e w powy�szym zestawie kierunk�w nie podano konkretnych odleg�o�ci. Je�li jednak b�dziesz post�powa� zgodnie ze wskaz�wkami, dotrzesz do biblioteki, a robot sterowany komputerowo r�wnie� j� znajdzie. Instrukcje, mimo �e nie zawieraj� informacji o okre�lonych odleg�o�ciach i kierunkach z kompasu, zawieraj� jednak informacje wystarczaj�ce, aby umo�liwi� Tobie (lub robotowi) znalezienie zamierzonego celu. Planowanie �cie�ki topologicznej nie zawsze dzia�a. W z�o�onych �rodowiskach lub w �rodowiskach, kt�re cz�sto zmieniaj� geometri�, wymagane s� bardziej wyrafinowane schematy nawigacyjne

TRACK-DRIVE LOCOMOTION [LOKOMOCJA Z NAP�DEM TOROWYM]

Kiedy �adne ko�a ani nogi skutecznie nie wprawiaj� robota w ruch po powierzchni, czasami dzia�a lokomocja z nap�dem torowym. Nap�d g�sienicowy stosowany jest w czo�gach wojskowych oraz w niekt�rych pojazdach budowlanych. Nap�d g�sienicowy ma kilka k� i par� pask�w lub g�sienic, jak pokazano na ilustracji. (Ten rysunek przedstawia tylko jedn� stron� nap�du g�sienic. Identyczny zestaw k� i pas�w znajduje si� po drugiej stronie, niewidoczny z tej perspektywy). Tor mo�e by� gumowy, je�li pojazd jest ma�y; metal jest lepszy dla du�ych, ci�kich maszyn. Tor mo�e mie� grzbiety lub bie�nik na zewn�trz; pomaga to chwyta� brud lub piasek.

Zasoby

Lokomocja z nap�dem g�sienicowym sprawdza si� dobrze w terenie usianym ma�ymi kamieniami. Idealnie sprawdza si� r�wnie�, gdy nawierzchnia jest mi�kka lub piaszczysta. Nap�d g�sienicowy jest cz�sto najlepszym kompromisem w przypadku maszyny, kt�ra musi porusza� si� po r�nych powierzchniach. Szczeg�ln� zalet� nap�du g�sienicowego jest mo�liwo�� indywidualnego zawieszenia k�. Pomaga to utrzyma� przyczepno�� na kamieniach i innych przeszkodach. Zmniejsza to r�wnie� prawdopodobie�stwo, �e �redniej wielko�ci ska�a przewr�ci robota. Kierowanie jest trudniejsze z nap�dem g�sienicowym ni� z nap�dem na ko�a. Je�li robot musi skr�ci� w prawo, tor po lewej stronie musi biec szybciej ni� tor po prawej stronie. Je�li robot ma skr�ci� w lewo, prawy tor musi biec szybciej ni� lewy. Promie� skr�tu zale�y od r�nicy pr�dko�ci mi�dzy dwoma g�sienicami. Nap�dy g�sienic mog� umo�liwia� robotom wchodzenie lub schodzenie po schodach, ale aby to zadzia�a�o, tor musi by� d�u�szy ni� odst�p mi�dzy schodami. Ponadto ca�y uk�ad nap�dowy g�sienic musi by� w stanie przechyli� si� do 45 �, podczas gdy robot pozostaje w pozycji pionowej. W przeciwnym razie robot spadnie do ty�u podczas wchodzenia po schodach lub do przodu podczas schodzenia w d�. Lepszym systemem radzenia sobie ze schodami jest ruch ko�owy tr�jgwiazdowy.

Ograniczenia

Potencjalnym problemem zwi�zanym z nap�dami g�sienic jest to, �e tor mo�e zej�� z k�. Szanse na to zmniejsza odpowiednia konstrukcja k� i tor�w. Wewn�trzna powierzchnia toru mo�e mie� rowki, w kt�rych pasuj� ko�a; lub wewn�trzna strona prowadnicy mo�e mie� kraw�dzie wargowe. Tor musi by� ciasno owini�ty wok� k�. Nale�y zastosowa� pewne �rodki, aby skompensowa� rozszerzanie si� i kurczenie paska przy ekstremalnych zmianach temperatury. Innym problemem zwi�zanym z nap�dem g�sienicowym jest to, �e ko�a mog� �lizga� si� wewn�trz toru bez pod��ania �ladem. Jest to szczeg�lnie prawdopodobne, gdy robot wspina si� po stromym zboczu. Maszyna b�dzie siedzie� nieruchomo lub toczy� si� do ty�u, mimo �e jej ko�a obracaj� si� do przodu. Mo�na temu zapobiec, stosuj�c ko�a z z�bami, kt�re mieszcz� si� w wyci�ciach po wewn�trznej stronie toru. Tor przypomina w�wczas przeno�nik ta�mowy nap�dzany przek�adni� z�bat�. Na g�adkich powierzchniach nap�dy g�sienicowe zwykle nie s� potrzebne. Je�li powierzchnia jest wyj�tkowo chropowata, nogi robota lub ruch ko�owy tr�jgwiazdowy dzia�aj� og�lnie lepiej ni� ko�a lub nap�dy g�sienic.

TRANSDUKTOR

Przetwornik to urz�dzenie, kt�re przekszta�ca jedn� form� energii lub zaburzenia w inn�. W elektronice przetworniki przetwarzaj� przemienny lub sta�y pr�d elektryczny na d�wi�k, �wiat�o, ciep�o, fale radiowe lub inne formy. Przetworniki przekszta�caj� r�wnie� d�wi�k, �wiat�o, ciep�o, fale radiowe lub inne formy energii w przemienny lub sta�y pr�d elektryczny. Typowe przyk�ady przetwornik�w elektrycznych i elektronicznych obejmuj� brz�czyki, g�o�niki, mikrofony, kryszta�y piezoelektryczne, diody elektroluminescencyjne i podczerwone, fotokom�rki, anteny radiowe i wiele innych urz�dze�. W robotyce przetworniki s� szeroko stosowane.

TRIANGULACJA

Roboty mog� porusza� si� na r�ne sposoby. Jedn� dobr� metod� jest schemat, kt�ry kapitanowie statk�w i samolot�w stosowali od dziesi�cioleci. Nazywa si� to triangulacj�. W triangulacji robot ma wska�nik kierunku, taki jak kompas. Posiada r�wnie� skaner laserowy, kt�ry obraca si� w p�aszczy�nie poziomej. W znanych, ale r�nych miejscach w �rodowisku pracy musz� znajdowa� si� co najmniej dwa cele, kt�re odbijaj� wi�zk� lasera z powrotem do robota. Robot posiada r�wnie� czujnik wykrywaj�cy powracaj�ce wi�zki. Wreszcie jest wyposa�ony w mikrokomputer, kt�ry pobiera dane z czujnik�w i wska�nika kierunku i przetwarza je, aby uzyska� dok�adn� pozycj� w �rodowisku pracy. Czujnik kierunku (kompas) mo�na zast�pi� trzecim celem. Nast�pnie dochodz� trzy wi�zki laserowe; kontroler robota mo�e okre�li� swoje po�o�enie na podstawie wzgl�dnych k�t�w mi�dzy tymi belkami. Aby triangulacja optyczna dzia�a�a, wa�ne jest, aby wi�zki lasera nie by�y blokowane. Niekt�re �rodowiska zawieraj� liczne przeszkody, takie jak u�o�one w stos pude�ka, kt�re koliduj� z wi�zkami lasera i sprawiaj�, �e triangulacja jest niepraktyczna. Je�li u�ywany jest kompas magnetyczny, nie mo�na go oszuka� przez zab��kany magnetyzm; ponadto pole magnetyczne Ziemi nie mo�e by� blokowane przez metalowe �ciany lub sufity. Zasada triangulacji z wykorzystaniem czujnika kierunku i dw�ch cel�w odblaskowych jest pokazana na ilustracji. Wi�zki laserowe (linie przerywane) docieraj� z r�nych kierunk�w, w zale�no�ci od lokalizacji robota wzgl�dem cel�w. Cele to tr�jkoronkowe reflektory, kt�re wysy�aj� wszystkie promienie �wiat�a z powrotem wzd�u� �cie�ki, z kt�rej docieraj�. Triangulacja nie wymaga u�ycia wi�zek laserowych. Zamiast odbijaj�cych si� cel�w mo�na zastosowa� lampy ostrzegawcze. Zamiast �wiat�a widzialnego mo�na zastosowa� fale radiowe lub d�wi�kowe. Beacony eliminuj� potrzeb� stosowania nadajnika skanuj�cego 360^o w robocie.

TRI-STAR WHEEL LOCOMOTION [LOKOMOCJA KO�A TR�JGWIAZDOWEGO]

Unikalna i wszechstronna metoda nap�du robota wykorzystuje zestawy k� u�o�onych w tr�jk�ty. Geometria zestaw�w ko�owych da�a pocz�tek terminowi lokomocja ko�a tr�jgwiazdowego. Robot mo�e mie� trzy lub wi�cej par zestaw�w k� tristar. Ilustracja przedstawia robota z dwoma zestawami. (Ten rysunek pokazuje tylko jedn� stron� maszyny. Identyczna para k� tr�jgwiazdowych istnieje po drugiej stronie, niewidoczna z tej perspektywy). Ka�dy tr�jgwiazdowy zestaw ma trzy ko�a, z kt�rych zwykle dwa stykaj� si� z nawierzchni�. Je�li robot napotka nier�wno�� terenu, tak� jak du�y wyboj lub pole kamieni, tr�jgwiazda obraca si� do przodu na �o�ysku �rodkowym. Nast�pnie przez chwil� tylko jedno z trzech k� styka si� z nawierzchni�. Mo�e si� to zdarzy� raz lub wielokrotnie, w zale�no�ci od charakteru terenu. Obr�t �o�yska �rodkowego jest niezale�ny od obrotu k�. Ruch tr�jgwiazdkowego ko�a dobrze sprawdza si� podczas wchodzenia po schodach. Mo�e nawet pozwoli� robotowi na poruszanie si� po wodzie, cho� wolno. Schemat zosta� pierwotnie zaprojektowany i opatentowany przez Lockheed Aircraft. Lokomocja tr�jgwiazdkowego ko�a ma zastosowanie do zdalnie sterowanych robot�w na Ksi�ycu lub na odleg�ych planetach.

TABELA PRAWDY

Tabela prawdy to spos�b na rozbicie logicznego wyra�enia. Tabele prawdy pokazuj� wyniki dla wszystkich mo�liwych sytuacji. W tabeli przedstawiono przyk�ad. Jest u�o�ony w kolumny, przy czym ka�da kolumna reprezentuje jak�� cz�� ca�ego wyra�enia. Warto�ci prawdy mog� by� pokazane za pomoc� T lub F (prawda lub fa�sz); cz�sto s� one zapisywane jako 1 i 0

Kolumny po lewej stronie tabeli prawdy zawieraj� kombinacje warto�ci dla danych wej�ciowych. Odbywa si� to poprzez zliczanie w g�r� w systemie liczb binarnych od 0 do najwy�szej mo�liwej liczby. Na przyk�ad, je�li istniej� dwie zmienne, X i Y, istniej� cztery kombinacje warto�ci: 00, 01, 10 i 11. Je�li istniej� trzy zmienne, X, Y i Z, istnieje osiem kombinacji:

000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 i 111. Je�li istnieje n zmiennych, gdzie n jest dodatni� liczb� ca�kowit�, to istniej� 2n mo�liwych kombinacji prawdy. Gdy istnieje wiele zmiennych, tablica prawdy mo�e sta� si� gigantyczna , zw�aszcza gdy wyra�enie logiczne jest z�o�one. Komputery s� idealne do pracy z takimi tabelami.

W wi�kszo�ci tabel prawdy X AND Y jest zapisywane jako XY lub X * Y.NIE X jest zapisywane lini� lub tyld� nad ilo�ci� lub jako znak minus, po kt�rym nast�puje ilo��. X LUB Y jest zapisane jako X + Y. Tabela przedstawia podzia� wyra�enia sk�adaj�cego si� z trzech zmiennych. W ten spos�b mo�na odwzorowa� wszystkie wyra�enia w logice elektronicznej, niewa�ne jak skomplikowane. Niekt�rzy uwa�aj�, �e najm�drzejsza maszyna, a nawet ludzki m�zg, dzia�a zgodnie z logik� dw�ch warto�ci. Je�li to prawda, nasze m�zgi to nic innego jak ogromne zestawy biologicznych tablic prawdy, kt�rych warto�ci nieustannie si� zmieniaj�, gdy nasze my�li w�druj�.

TEST TURINGA

Test Turinga jest jedn� z metod, kt�re zosta�y u�yte, aby dowiedzie� si�, czy maszyna mo�e my�le�. Zosta� wymy�lony przez logika Alana Turinga. Test przeprowadza si� umieszczaj�c m�czyzn� (M), kobiet� (F) i pytaj�cego (Q) w trzech oddzielnych pokojach. �adna z os�b nie widzi pozosta�ych. Pokoje s� d�wi�koszczelne, ale ka�da osoba ma terminal wideo. W ten spos�b ludzie mog� si� komunikowa�. Przedmiot: Q musi dowiedzie� si�, kt�ra osoba jest m�czyzn�, a kt�ra kobiet�, na podstawie ich przes�uchania. Ale M i F nie s� zobowi�zani do m�wienia prawdy. Zar�wno M, jak i F s� z g�ry informowani, �e mog� k�ama�. M�czyzn� zach�ca si� do cz�stego k�amstwa i do jakiego stopnia zechce. Zadaniem m�czyzny jest wprowadzenie w b��d pytaj�cego. Oczywi�cie utrudnia to Q prac�, ale test nie ko�czy si�, dop�ki Q nie zdecyduje, w kt�rym pomieszczeniu znajduje si� m�czyzna, a w kt�rym kobieta. Za��my, �e ten test jest wykonany 1000 razy, a Q jest poprawne 480 razy i b��dne 520 razy. Co si� stanie, je�li m�czyzn� zast�pi komputer, zaprogramowany tak, aby czasami k�ama�? Czy Q b�dzie mia� racj� cz�ciej, rzadziej, czy tyle samo razy, co z prawdziwym m�czyzn� w pokoju? Je�li komputer-cz�owiek ma niski poziom sztucznej inteligencji (AI), to zgodnie z hipotez� Turinga Q b�dzie poprawne cz�ciej ni� wtedy, gdy m�czyzna-m�czyzna jest przy terminalu, powiedzmy 700 razy na 1000. Je�li komputer ma sztuczn� inteligencj� na poziomie por�wnywalnym do ludzkiego m�czyzny Q powinno mie� racj� mniej wi�cej tyle samo razy, co wtedy, gdy m�czyzna by� przy terminalu - powiedzmy, popraw 490 razy i �le 510 razy. Je�li komputer ma poziom AI na poziomie wy�szym ni� poziom ludzkiego m�czyzny, to Q powinno si� myli� przez wi�kszo�� czasu - powiedzmy, popraw 400 razy i pomyl 600 razy. Test Turinga nie przyni�s� wyczerpuj�cych wynik�w dotycz�cych komputer�w z poziomem AI wy�szym ni� inteligencja cz�owieka, poniewa� taki komputer nie zosta� jeszcze opracowany. Jednak komputery zosta�y opracowane z wysokopoziomow� sztuczn� inteligencj� w odniesieniu do specjalistycznych umiej�tno�ci lub zada�, takich jak gry planszowe. Na przyk�ad pot�ne komputery dowiod�y, �e dor�wnuj� ludzkim mistrzom w grze w szachy.

TWO-PINCHER GRIPPER[CHWYTAK DWUCZʦCIOWY]

Jeden z najprostszych typ�w chwytak�w robot�w wykorzystuje dwa szczypce. Ze wzgl�du na swoj� konstrukcj� nazywany jest chwytakiem dwuc�gowym. Rysunek przedstawia prost� wersj� chwytaka dwuc�gowego. Pazury s� przymocowane do ramy i zwykle s� rozstawione za pomoc� spr�yn. Pazury s� �ci�gane razem za pomoc� pary sznurk�w, kt�re ��cz� si� w jeden sznur, jak pokazano. Dzi�ki temu chwytak mo�e podnosi� ma�e, lekkie przedmioty. Aby zwolni� uchwyt, puszczamy link�.

S�ownik Robotyki : "U"

UNCANNY VALLEY [TEORIA DOLINY NIESAMOWITO�CI]

Niekt�rzy ludzie lubi� pomys� budowania android�w lub robot�w na ludzkie podobie�stwo. Ale przynajmniej jeden robotyk, Masahiro Mori, wyrazi� przekonanie, �e "humanoidalne" podej�cie do budowania robot�w niekoniecznie zawsze jest najlepsze. Mori my�li, �e je�li robot za bardzo upodabnia si� do cz�owieka, b�dzie wydawa� si� niesamowity, a ludzie b�d� mieli problem z radzeniem sobie z nim.

Reakcje na roboty

Zgodnie z koncepcj� Moriego, kt�r� nazywa teori� doliny niesamowito�ci, im bardziej robot przypomina cz�owieka, tym bardziej ludzie czuj� si� komfortowo z maszyn�. Jednak gdy maszyny staj� si� zbyt ludzkie, pojawia si� niedowierzanie i niepok�j. Ludzie s� zastraszani przez takie roboty, a w niekt�rych przypadkach boj� si� ich. Mori sporz�dzi� hipotetyczny wykres, aby zilustrowa� swoj� teori�. Krzywa ma nachylenie lub "dolin�" w pewnym zakresie, przez co ludzie czuj� si� nieswojo w pobli�u robot�w. Mori nazywa to dolin� niesamowito�ci. Nikt nie wie dok�adnie, jak robot podobny do cz�owieka musi sta� si�, aby wej�� do tej strefy. Mo�na si� spodziewa�, �e b�dzie si� r�ni� w zale�no�ci od typu robota, a tak�e osobowo�ci u�ytkownika lub operatora robota.

Zastraszony inteligencj�

Podobna krzywa najwyra�niej dotyczy pot�nych komputer�w. Niekt�rzy ludzie maj� problemy z komputerami osobistymi. Osoby te zwykle potrafi� pracowa� z kieszonkowymi kalkulatorami, dodawaniem maszyn, kasami fiskalnymi, pilotami do telewizor�w i tym podobnymi; ale kiedy siadaj� przed komputerem, zamarzaj�. Nazywa si� to cyberfobi� ("l�kiem przed komputerami"). Podczas gdy niekt�rzy ludzie s� tak onie�mieleni komputerami, �e od samego pocz�tku otrzymuj� blokad� psychiczn�, inni po pewnym czasie czuj� si� z nimi komfortowo i maj� problemy tylko wtedy, gdy pr�buj� czego� nowego. Jeszcze inni ludzie nigdy nie maj� �adnych problem�w. Zjawisko niesamowitej doliny jest psychologicznym roz��czeniem, kt�re niekt�rzy maj� z zaawansowan� technologi� wszelkiego rodzaju. Odrobina sceptycyzmu jest zdrowa, ale jawny strach nie s�u�y celowi i mo�e powstrzyma� osob� przed skorzystaniem z dobrych rzeczy, kt�re oferuje technologia. Niekt�rzy badacze uwa�aj�, �e problemu doliny niesamowito�ci mo�na unikn�� poprzez stopniowe wprowadzanie nowych technologii, jednak technologia cz�sto wydaje si� pojawia� we w�asnym tempie.

UPLINK/DOWNLINK [W G�R� / W Dӣ]

W systemie robot�w mobilnych sterowanych za pomoc� �rodk�w bezprzewodowych ��cze w g�r� to cz�stotliwo�� lub pasmo, w kt�rym pojedynczy robot odbiera sygna�y z centralnego sterownika. Cz�stotliwo�� lub pasmo ��cza w g�r� r�ni si� od cz�stotliwo�ci lub pasma ��cza w d�, w kt�rym robot przesy�a sygna�y z powrotem do sterownika. Poj�cia "��cze w g�r�" i "��cze w d�" s� u�ywane zw�aszcza wtedy, gdy robot jest satelit� kosmicznym lub sond�, kt�rej kontroler znajduje si� na Ziemi lub na stacji kosmicznej. We flocie robot�w-owad�w wiele jednostek mobilnych jednocze�nie odbiera i retransmituje sygna�y. Aby by�o to mo�liwe, pasma cz�stotliwo�ci ��cza w g�r� i ��cza w d� musz� by� zasadniczo r�ne. Ponadto pasmo ��cza w g�r� nie powinno by� harmonicznie powi�zane z pasmem ��cza w d�. Odbiornik musi by� dobrze zaprojektowany, aby by� stosunkowo odporny na efekty odczulaj�ce i intermodulacyjne. Anteny odbiorcze i nadawcze powinny by� ustawione w taki spos�b, aby by�y jak najmniej sprz�one elektromagnetycznie.

S�ownik Robotyki : "V"

VACUUM CUP GRIPPER [CHWYTAK PRZYSSAWKOWY]

Chwytak przyssawkowy to wyspecjalizowany robotyczny efektor ko�cowy, kt�ry wykorzystuje ssanie do podnoszenia i przenoszenia przedmiot�w. Urz�dzenie sk�ada si� z samego mechanizmu chwytaka, w�a, pompy powietrza, zasilacza oraz pod��czenia do sterownika robota. Aby przenie�� obiekt z jednego miejsca do drugiego, rami� robota umieszcza elastyczny chwytak w kszta�cie miseczki na powierzchni przedmiotu, kt�ra musi by� czysta i nieporowata, aby powietrze nie mog�o wycieka� wok� kraw�dzi kubka. Nast�pnie sterownik robota uruchamia silnik, wytwarzaj�c cz�ciowe podci�nienie wewn�trz zespo�u w�a i kubka. Nast�pnie rami� robota przesuwa chwytak z w�z�a pocz�tkowego (pozycja pocz�tkowa) do w�z�a docelowego (pozycja ko�cowa). Nast�pnie sterownik robota na kr�tko odwraca silnik, wi�c ci�nienie wewn�trz zespo�u w�a i kielicha powr�ci do normalnego ci�nienia atmosferycznego. Wreszcie rami� robota odsuwa chwytak od obiektu. G��wn� zalet� chwytaka przyssawkowego jest to, �e nie pozwala on na zsuwanie si� przedmiot�w z pozycji podczas przemieszczania, jednak ten typ chwytaka dzia�a z ograniczon� pr�dko�ci� i nie jest w stanie bezpiecznie manipulowa� du�ymi przedmiotami.

VIA POINT

Termin punkt po�redni odnosi si� do dowolnego punktu, przez kt�ry przechodzi efektor ko�cowy robota, gdy manipulator przesuwa go z w�z�a pocz�tkowego (pozycja pocz�tkowa) do w�z�a celu (pozycja ko�cowa). W przypadku ramienia robota, kt�re wykorzystuje ci�g�y ruch po torze, teoretycznie istnieje niesko�czona liczba punkt�w przelotowych. W przypadku ruchu punkt-punkt, punkty przelotowe to te punkty, w kt�rych efektor ko�cowy mo�e zosta� zatrzymany; ten zbi�r punkt�w jest sko�czony.

VIDICON

Kamery wideo wykorzystuj� form� lampy elektronowej, kt�ra przekszta�ca �wiat�o widzialne w zmienne pr�dy elektryczne. Jednym z powszechnych typ�w rurki kamery jest vidicon. Ilustracja przedstawia uproszczony, funkcjonalny, przekrojowy widok vidiconu.

Kamera w zwyk�ym magnetowidzie (VCR) wykorzystuje vidicon. Systemy telewizji przemys�owej, takie jak te w sklepach i bankach, r�wnie� wykorzystuj� vidicony. G��wn� zalet� vidiconu jest jego niewielka masa fizyczna; jest �atwy do noszenia. Dzi�ki temu idealnie nadaje si� do stosowania w robotach mobilnych. W vidiconie soczewka skupia przychodz�cy obraz na ekranie fotoprzewodz�cym. Wi�zka elektron�w generowana przez wyrzutni� elektronow� skanuje ekran w uk�adzie poziomych, r�wnoleg�ych linii zwanych rastrem. Gdy wi�zka elektron�w skanuje powierzchni� fotoprzewodz�c�, ekran zostaje na�adowany. Szybko�� wy�adowania w okre�lonym obszarze ekranu zale�y od intensywno�ci �wiat�a widzialnego padaj�cego na ten obszar. Skanowanie w vidiconie jest dok�adnie zsynchronizowane ze skanowaniem na wy�wietlaczu, kt�ry renderuje obraz na ekranie vidicon. Vidicon jest czu�y, wi�c widzi rzeczy w s�abym �wietle. Ale im s�absze jest �wiat�o, tym wolniej vidicon reaguje na zmiany obrazu. Robi si� "powolny". Ten efekt jest zauwa�alny, gdy magnetowid jest u�ywany w nocy w pomieszczeniu. W takich warunkach trwa�o�� obrazu jest wysoka, a rozdzielczo�� jest stosunkowo niska

VIRTUAL REALITY [WIRTUALNA RZECZYWISTO��]

Wirtualna rzeczywisto�� (VR) to najlepszy symulator. U�ytkownik mo�e widzie� i s�ysze� w sztucznym kr�lestwie zwanym wirtualnym wszech�wiatem lub wszech�wiatem VR. W najbardziej wyrafinowanych systemach VR replikowane s� r�wnie� inne zmys�y. Tw�rcy sprz�tu i oprogramowania w kilku krajach, szczeg�lnie w Stanach Zjednoczonych i Japonii, s� aktywnie zaanga�owani w technologi� VR.

Formy VR

Istniej� trzy stopnie lub typy VR. S� podzielone na kategorie wed�ug stopnia, w jakim operator uczestniczy w do�wiadczeniu. Pierwsze dwie formy s� czasami nazywane wirtualn� rzeczywisto�ci� wirtualn� (VVR). W efekcie pasywna VR to film z ulepszon� grafik� i d�wi�kiem. Mo�esz ogl�da�, s�ucha� i czu� program, ale nie masz kontroli nad tym, co si� dzieje, ani nad og�ln� zawarto�ci� programu. Przyk�adem pasywnej VR jest przeja�d�ka wirtualn� �odzi� podwodn�, niewielkim pomieszczeniem z oknami, przez kt�re mo�na spojrze� na odwzorowanie podwodnego �wiata. Exploratory VR jest jak film, nad kt�rym masz kontrol� nad zawarto�ci�. Mo�esz wybiera� sceny, kt�re chcesz zobaczy�, us�ysze� i poczu�, ale nie mo�esz w pe�ni uczestniczy� w tym do�wiadczeniu. Przyk�adem eksploracyjnej VR jest przeja�d�ka autobusem wycieczkowym po obcej planecie, na kt�rej mo�esz wybra� planet�. Interaktywna VR to to, co wi�kszo�� ludzi wyobra�a sobie, my�l�c o prawdziwej rzeczywisto�ci wirtualnej. Masz prawie tak� sam� kontrol� nad wirtualnym �rodowiskiem, jak gdyby� naprawd� tam by�. Twoje otoczenie reaguje bezpo�rednio na Twoje dzia�ania. Je�li wyci�gniesz r�k� i popchniesz wirtualny obiekt, przesunie si�. Je�li rozmawiasz z wirtualnymi lud�mi, odpowiadaj�.

Programowanie

Program lub zestaw program�w zawieraj�cy wszystkie dane dla ka�dej sesji VR jest nazywany mened�erem symulacji. Z�o�ono�� mened�era symulacji zale�y od poziomu VR. Jeden wymiar: w pasywnej rzeczywisto�ci wirtualnej mened�er symulacji sk�ada si� z du�ej liczby klatek, z kt�rych jedna reprezentuje ka�dy moment w czasie. Ramy ��cz� si� ze sob�, tworz�c czasoprzestrzenn� �cie�k� do�wiadczenia. Mo�na to sobie wyobrazi�, w uproszczonej formie, jako zbi�r punkt�w rozpi�tych wzd�u� linii prostej w jednym wymiarze geometrycznym

Ka�dy punkt reprezentuje dane z jednej chwili w sesji VR. Jest to podobne do sposobu, w jaki klatki istniej� w filmie lub na ta�mie wideo. Dwa wymiary: W eksploracyjnej wirtualnej rzeczywisto�ci istnieje kilka r�nych zestaw�w ramek, spo�r�d kt�rych mo�esz wybra� �cie�k� do�wiadczenia. Wyobra� sobie, �e ka�dy zestaw ramek le�y wzd�u� w�asnej, indywidualnej linii, jak pokazano

Wybierasz lini� w czasoprzestrzeni, po kt�rej chcesz podr�owa�. (Ponownie, jest to uproszczona interpretacja; w rzeczywistej sesji eksploracyjnej VR jest znacznie wi�cej punkt�w ni� pokazano tutaj),przypomina wyb�r film�w lub kaset wideo, z kt�rych pochodz�. Trzy wymiary: w interaktywnej rzeczywisto�ci wirtualnej kolejno�� klatek zale�y od Twojego wk�adu w ka�dej chwili, dodaj�c kolejny wymiar do programowania. Mo�na to przedstawi� jako przestrze� tr�jwymiarow�

Rysunek przedstawia tylko kilka punkt�w wzd�u� jednej �cie�ki. W przestrzeni interaktywnego do�wiadczenia mog� znajdowa� si� miliony punkt�w. Liczba mo�liwych �cie�ek do�wiadczenia jest znacznie wi�ksza ni� liczba samych punkt�w. W tym przypadku nie da si� zrobi� dobrej analogii z filmami lub kasetami wideo. Oprogramowanie i wymagany sprz�t komputerowy do interaktywnej rzeczywisto�ci wirtualnej s� znacznie pot�niejsze ni� w przypadku pasywnych lub eksploracyjnych do�wiadcze� VR.

Sprz�t komputerowy

Wymaganych jest kilka element�w sprz�towych, opr�cz programowania dla VR. Komputer: Aby VR by�a mo�liwa, nawet w najprostszej formie, potrzebny jest komputer. Wymagana ilo�� mocy komputera zale�y od stopnia zaawansowania sesji VR. Pasywna VR wymaga najmniejszej mocy komputera, eksploracyjna VR potrzebuje wi�cej, a interaktywna VR wymaga jeszcze wi�cej. Wysokiej klasy komputer osobisty mo�e zapewni� pasywn� i eksploracyjn� VR przy umiarkowanej rozdzielczo�ci i szybko�ci obrazu. Wi�ksze komputery, takie jak te u�ywane w serwerach plik�w lub wykorzystuj�ce przetwarzanie r�wnoleg�e (wi�cej ni� jeden mikroprocesor dzia�aj�cy na dane zadanie), s� niezb�dne dla wysokiej rozdzielczo�ci, du�ej szybko�ci i �ywej interaktywnej rzeczywisto�ci wirtualnej. Najlepszy interaktywny sprz�t VR jest zbyt drogi dla wi�kszo�ci u�ytkownik�w komputer�w osobistych. Robot: Je�li VR ma przedstawia� i u�atwia� dzia�anie zdalnie sterowanego robota lub telechira, robot ten musi mie� okre�lone cechy. W niskopoziomowej VR telechir mo�e by� prostym pojazdem, kt�ry toczy si� na ko�ach lub na g�sienicach. W najbardziej wyrafinowanych systemach teleobecno�ci VR telechir musi by� androidem (humanoidalnym robotem). System wideo: mo�e to by� prosty monitor, du�y ekran, zestaw kilku monitor�w lub wy�wietlacz montowany na g�owie (HMD). HMD daje spektakularny pokaz, z widzeniem obuocznym i ostrymi kolorami. Niekt�re HMD zas�aniaj� operatorowi widok na rzeczywisty �wiat; inni pozwalaj� operatorowi zobaczy� wirtualny wszech�wiat na�o�ony na rzeczywisty. HMD wykorzystuje ma�e ekrany ciek�okrystaliczne (LCD), kt�rych obrazy s� powi�kszane przez soczewki i / lub odbijane przez lustra w celu uzyskania po��danych efekt�w. System d�wi�kowy: Stereo, wysokiej jako�ci d�wi�k jest norm� we wszystkich �wiatach VR. G�o�niki mog� by� u�ywane do niskopoziomowych, grupowych do�wiadcze� VR. W systemie indywidualnym zestaw s�uchawkowy jest zawarty w HMD. Programowanie d�wi�ku jest zsynchronizowane z programowaniem wizualnym. Rozpoznawanie mowy i synteza mowy mog� by� u�ywane, aby wirtualni ludzie, wirtualne roboty lub kosmici w wirtualnej przestrzeni mogli przekazywa� swoje wirtualne my�li i uczucia u�ytkownikowi. Urz�dzenia wej�ciowe: pasywne i eksploracyjne systemy VR nie potrzebuj� urz�dze� wej�ciowych, z wyj�tkiem no�nik�w zawieraj�cych programowanie. Systemy interaktywne mog� wykorzystywa� r�norodne urz�dzenia mechaniczne. Charakter urz�dze� wej�ciowych zale�y od wszech�wiata VR. Na przyk�ad prowadzenie samochodu wymaga kierownicy, peda�u gazu i hamulca (przynajmniej). Gry wymagaj� joysticka lub myszy. Urz�dzenia zwane nietoperzami i ptakami przypominaj� myszy komputerowe, ale mo�na je przenosi� w trzech wymiarach, a nie tylko w dw�ch. D�wignie, r�czki, bie�nie, rowery stacjonarne, obci��niki do bloczk�w i inne urz�dzenia pozwalaj� na rzeczywist� aktywno�� fizyczn� operatora. Aby uzyska� pe�n� kontrol� r�czn�, mo�na u�y� specjalnych r�kawic. Maj� wbudowane p�cherze powietrzne, zapewniaj�ce poczucie dotyku i fizyczny op�r, wi�c przedmioty wydaj� si� mie� substancj� i wag�. Komputer mo�e by� wyposa�ony w rozpoznawanie mowy i syntez� mowy, dzi�ki czemu u�ytkownik mo�e rozmawia� z wirtualnymi stworzeniami. Wymaga to co najmniej jednego przetwornika d�wi�ku w miejscu pracy. Kompletny system: Rysunek poni�szy to schemat blokowy przedstawiaj�cy sprz�t typowego interaktywnego systemu VR, w kt�rym u�ytkownik ma wra�enie jazdy rowerem po ulicy.

Mo�na to wykorzysta� zar�wno do �wicze�, jak i do rozrywki. System zapewnia widoki, d�wi�ki i zmienny op�r peda�u, gdy u�ytkownik pokonuje wzniesienia i napotyka wiatr. Je�li zdalnie sterowany android zostanie umieszczony na prawdziwym rowerze, system VR mo�e pos�u�y� do zdalnego sterowania tym robotem i rowerem. Wymaga�oby to dodania dw�ch bezprzewodowych nadajnik�w-odbiornik�w (jednego dla komputera, a drugiego dla telechiru) wraz z modemami i antenami.

Aplikacje

Wirtualna rzeczywisto�� zosta�a wykorzystana jako medium rozrywki i emocji. Ma r�wnie� praktyczne zastosowanie. Instrukcja: Rzeczywisto�� wirtualna mo�e by� u�ywana w nauczaniu wspomaganym komputerowo (CAI). Na przyk�ad osob� mo�na wyszkoli� do pilotowania samolotu, pilotowania �odzi podwodnej lub obs�ugi skomplikowanych i niebezpiecznych maszyn, bez ryzyka odniesienia obra�e� lub �mierci podczas szkolenia. Ta forma CAI jest u�ywana przez wojsko od jakiego� czasu. S�u�y r�wnie� do szkolenia personelu medycznego, zw�aszcza chirurg�w, kt�rzy mog� operowa� "wirtualnych pacjent�w", doskonal�c swoje umiej�tno�ci. Grupowe VR: pasywne i eksploracyjne VR mo�na zapewni� grupom os�b. W kilku parkach rozrywki w Stanach Zjednoczonych i Japonii zainstalowano ju� tego typu urz�dzenia. Ludzie siedz� na krzes�ach, ogl�daj�c i s�uchaj�c przedstawienia mi�dzygalaktycznej podr�y, rejsu �odzi� podwodn� lub podr�y w czasie. G��wnym ograniczeniem jest to, �e ka�dy ma takie same wirtualne wra�enia. Indywidualna VR: Interactive VR, przeznaczona dla u�ytkownik�w indywidualnych, znajduje si� r�wnie� w parkach rozrywki. Sesje te s� drogie i zazwyczaj trwaj� tylko kilka minut. Mo�esz chodzi� po obcej planecie zamieszkanej przez roboty, je�dzi� �azikiem ksi�ycowym lub p�ywa� z mor�winami. Otoczenie reaguje na Tw�j wk�ad od czasu do czasu. Mo�esz przej�� ten sam 10-minutowy "pokaz" 100 razy i mie� 100 r�nych do�wiadcze� VR. Wrogie �rodowiska: w po��czeniu z robotyk� VR u�atwia zdalne sterowanie za pomoc� teleobecno�ci. Pozwala to cz�owiekowi na bezpieczn� obs�ug� maszyn znajduj�cych si� w niebezpiecznych miejscach. Osoby korzystaj�ce z takiego systemu maj� z�udzenia podobne do tych w parkach rozrywki, z tym �e robot z pewnej odleg�o�ci pod��a za ruchami operatora. Roboty sterowane by�y u�ywane do akcji ratunkowych, do rozbrajania bomb i do konserwacji reaktor�w j�drowych. Warfare: Teleoperowane czo�gi robot�w, samoloty, �odzie i androidy (roboty humanoidalne) mog� by� u�ywane w walce. Jedna osoba mo�e obs�ugiwa� "super androida" o sile 100 walcz�cych ludzi i wytrzyma�o�ci dobrze skonstruowanej maszyny. Takie roboty s� odporne na �miertelne promieniowanie i chemikalia. Nie maj� �miertelnego strachu, kt�ry czasami powoduje, �e �o�nierze zamarzaj� w krytycznych momentach walki. �wiczenia: spacery, bieganie, jazda na rowerze, jazda na nartach, gra w golfa i pi�k� r�czn� to przyk�ady wirtualnych zaj��, kt�re mog� zapewni� wi�kszo�� korzy�ci p�yn�cych z prawdziwego do�wiadczenia. U�ytkownik mo�e tak naprawd� nie robi� tego, ale kalorie s� spalane, a korzy�ci aerobowe s� osi�gane. Nie ma niebezpiecze�stwa okaleczenia przez samoch�d podczas jazdy na rowerze po wirtualnej ulicy lub z�amania nogi podczas zje�d�ania z wirtualnej g�ry. (Jednak ludzie na �wie�ym powietrzu bez w�tpienia b�d� woleli prawdziw� aktywno�� ni� wirtualn�, bez wzgl�du na to, jak realistyczna b�dzie VR).

Ucieczka: Innym mo�liwym, ale jeszcze nie szeroko przetestowanym, zastosowaniem wirtualnej rzeczywisto�ci jest ucieczka od nudy i frustracji w prawdziwym �wiecie. Mo�esz za�o�y� HMD i bawi� si� w d�ungli z dinozaurami. Je�li potwory pr�buj� ci� zje��, mo�esz zdj�� he�m. Mo�esz i�� dalej na jakiej� nieznanej planecie lub pod powierzchni� morza, mo�esz lata� wysoko nad chmurami lub tunelem przez �rodek ziemi.

Ograniczenia

Dziedzina VR jest z�o�ona, wymagaj�ca i trudna z in�ynieryjnego punktu widzenia. Wymy�lanie zastosowa� i scenariuszy VR to jedno; wprowadzenie ich do dzia�ania po rozs�dnych kosztach to co� zupe�nie innego. Koszt: najwy�szej klasy, interaktywny system VR mo�e kosztowa� nawet 250 000 USD Podczas gdy wysokiej klasy komputer osobisty i urz�dzenia peryferyjne kosztuj�ce ��cznie oko�o 5000 USD mog� by� u�ywane do interaktywnej VR, rozdzielczo�� obrazu jest niska, a �cie�ki do�wiadczenia s� ograniczone . Reakcja jest raczej powolna ze wzgl�du na ogromne wymagania dotycz�ce pojemno�ci pami�ci i szybko�ci przetwarzania. Jednak komputery staj� si� coraz mocniejsze i ta�sze. Oczekiwanie: Pojemno�� pami�ci komputera wzrasta o oko�o 100 procent rocznie. Najnowsze wysi�ki na rzecz opracowania chip�w i biochip�w pami�ci pojedynczego elektronu (SEM) budz� nadziej�, �e komputery b�d� rywalizowa� z ludzkim m�zgiem pod wzgl�dem g�sto�ci danych. Szybko�� przetwarzania r�wnie� ro�nie, poniewa� pr�dko�ci zegara s� coraz szybsze, a magistrale danych coraz szersze, niemniej jednak oczekiwania w rzeczywisto�ci wirtualnej historycznie wyprzedzi�y technologi�. Reakcje: Niekt�rzy technofile uwa�aj� VR za tak fascynuj�cy, �e u�ywaj� jej jako ucieczki od rzeczywisto�ci, a nie jako urz�dzenia rozrywkowego. Zwolennicy VR twierdz�, �e nie oznacza to problemu z VR, tak samo jak "uzale�nienie od komputera" nie stanowi problemu z komputerami. Badacze twierdz�, �e problem tkwi w g�owach ludzi, kt�rzy na pocz�tku s� nieprzystosowani. Inni ludzie boj� si� do�wiadcze� VR; niekt�re iluzje VR s� tak intensywne, jak halucynacje wywo�ane przez narkotyki, kolejny problem wynika ze zjawiska niesamowitej doliny, w kt�rej ludzie boj� si� inteligentnych maszyn

VISION SYSTEM [SYSTEM WIZYJNY]

Jedn� z najbardziej zaawansowanych funkcji robota mobilnego jest system wizyjny, zwany tak�e widzeniem maszynowym. Istnieje kilka r�nych projekt�w; optymalny projekt zale�y od zastosowania.

Sk�adniki systemu �wiat�a widzialnego.

System wizyjny �wiat�a widzialnego musi mie� urz�dzenie do odbierania przychodz�cych obraz�w. Zwykle jest to kamera wideo typu vidicon lub urz�dzenie ze sprz�eniem �adunkowym. W jasnym �wietle mo�na u�y� ortykonu obrazu. Kamera wytwarza analogowy sygna� wideo. Aby uzyska� najlepsz� wizj� maszynow�, nale�y to przetworzy� na posta� cyfrow�. Odbywa si� to za pomoc� przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC). Sygna� cyfrowy jest nast�pnie oczyszczany przez cyfrowe przetwarzanie sygna�u (DSP). Uzyskane dane trafiaj� do sterownika robota. Ilustracja przedstawia schemat blokowy tego schematu.

Ruchomy obraz odebrany z kamery i przetworzony zawiera olbrzymi� ilo�� informacji. �atwo jest przedstawi� kontroler robota ze szczeg�owym i znacz�cym ruchomym obrazem. Trudniej jest sprawi�, by robot "wiedzia�", co dzieje si� w danym scenariuszu, na podstawie otrzymywanych danych wizualnych Przetwarzanie obrazu i wyci�gni�cie z niego wszelkich informacji jest wyzwaniem dla in�ynier�w system�w wizyjnych.

Wizja i sztuczna inteligencja

W obrazie s� subtelne rzeczy, kt�rych maszyna nie zauwa�y, chyba �e ma niezwykle zaawansowany poziom sztucznej inteligencji (AI). Na przyk�ad, jak robot ma "wiedzie�", czy obiekt stanowi zagro�enie? Czy to czworono�ne stworzenie to du�y pies, czy tygrys? W jaki spos�b robot mo�e pozna� zamiary poruszaj�cego si� obiektu, je�li taki ma? Czy to dwuno�ne stworzenie to cz�owiek czy inny robot? Dlaczego trzyma kij? Czy kij to bro�? Co dwuno�ny chce zrobi� z kijem? Mo�e to by� kobieta z zamkni�tym parasolem lub ch�opiec z kijem baseballowym. Mo�e to by� starzec z lask� lub my�liwy z karabinem. Dla istoty ludzkiej �atwo jest odr�ni� r�nic� i oceni� odpowiednie zachowania, aby poradzi� sobie w ka�dej z tych sytuacji; zaprogramowanie robota tak, aby mia� taki sam poziom oceny, jest niezwykle z�o�one. Wiesz od razu, czy kto� ma przy sobie podno�nik, kt�ry pomo�e Ci naprawi� przebit� opon�, czy te� �ciska �y�k� do opon, kt�r� rozbije Ci przedni� szyb�. Jak robot mo�e wiedzie� takie rzeczy? Dla robota policyjnego lub ochronnego wa�ne by�oby, aby wiedzia�, co stanowi zagro�enie, a co nie. Zmienne na obrazie s� podobne do tych w ludzkim g�osie. System wizyjny, aby uzyska� pe�ne znaczenie obrazu, musi by� co najmniej tak wyrafinowany, jak system rozpoznawania mowy wysokiego poziomu. Technologia nie osi�gn�a jeszcze poziomu sztucznej inteligencji potrzebnego do ludzkiego widzenia maszynowego i przetwarzania obrazu. Na szcz�cie w wielu zastosowaniach robot�w nie jest konieczne, aby robot bardzo "rozumia�" to, co si� dzieje. Roboty przemys�owe s� zaprogramowane do wyszukiwania pewnych, �atwych do zidentyfikowania rzeczy. Butelka, kt�ra jest zbyt wysoka lub zbyt kr�tka, nier�wna powierzchnia lub wada w kawa�ku materia�u s� �atwe do wykrycia.

Czu�o�� i rozdzielczo��

Dwie wa�ne specyfikacje w ka�dym systemie wizyjnym to czu�o�� i rozdzielczo��. Czu�o�� to zdolno�� maszyny do widzenia w s�abym �wietle lub do wykrywania s�abych impuls�w o niewidzialnych d�ugo�ciach fal, takich jak podczerwie� (IR) lub ultrafiolet (UV). W niekt�rych �rodowiskach wymagana jest wysoka czu�o��. W innych nie jest to potrzebne i mo�e nie by� po��dane. Robot pracuj�cy w jasnym �wietle s�onecznym nie musi dobrze widzie� w ciemnej jaskini. Robot przeznaczony do pracy w kopalniach, rurach lub jaskiniach musi widzie� w s�abym �wietle, korzystaj�c z systemu, kt�ry mo�e by� o�lepiony zwyk�ym �wiat�em dziennym. Rozdzielczo�� to stopie�, w jakim maszyna mo�e rozr�nia� obiekty. Im lepsza rozdzielczo��, tym ostrzejsza b�dzie wizja. Ludzkie oczy maj� doskona�� rozdzielczo��, ale maszyny mo�na projektowa� z wi�ksz� rozdzielczo�ci�. Generalnie im lepsza rozdzielczo��, tym bardziej ograniczone musi by� pole widzenia. Aby zrozumie�, dlaczego to prawda, pomy�l o teleskopie. Im wi�ksze powi�kszenie, tym lepsza rozdzielczo�� (do pewnego punktu). Jednak zwi�kszenie powi�kszenia zmniejsza k�t lub pole widzenia. Zerowanie jednego obiektu lub strefy odbywa si� kosztem innych obiekt�w lub stref. Czu�o�� i rozdzielczo�� zale�� od siebie w pewnym stopniu. Zwykle lepsza czu�o�� oznacza po�wi�cenie w rozdzielczo�ci. Ponadto im lepsza rozdzielczo��, tym gorzej system wizyjny b�dzie dzia�a� w s�abym �wietle. Mo�e wiesz co� o kliszy fotograficznej. Film szybki ma zwykle grubsze ziarno ni� film wolny. Niewidzialne i pasywne widzenie Roboty maj� du�� przewag� nad lud�mi, je�li chodzi o widzenie. Maszyny mog� widzie� na d�ugo�ciach fal, na kt�re my, ludzie, jeste�my �lepi. Ludzkie oczy s� wra�liwe na fale elektromagnetyczne, kt�rych d�ugo�� waha si� od oko�o 390 do 750 nanometr�w (nm). Nanometr to jedna miliardowa (10 9) metra. �wiat�o o najd�u�szej widzialnej d�ugo�ci fali wygl�da na czerwone. Wraz ze zmniejszaniem si� d�ugo�ci fali kolor zmienia si� na pomara�czowy, ��ty, zielony, niebieski i indygo. Najkr�tsze fale �wietlne wygl�daj� na fioletowe. Energia przy d�ugo�ci fal nieco d�u�sze ni� 750 nm to podczerwie�; energia przy d�ugo�ciach fal nieco kr�tszych ni� 390 nm to UV. Maszyny nie musz� i cz�sto nie widz� w tym samym zakresie d�ugo�ci fal, co widzi ludzkie oko. Owady widz� promieniowanie UV, kt�rego ludzie nie mog�, ale s� �lepe na czerwone i pomara�czowe �wiat�o, kt�re widz� ludzie. (Wielu ludzi u�ywa pomara�czowych "�wiate� owad�w" podczas biwakowania lub lamp UV z urz�dzeniami elektrycznymi, kt�re przyci�gaj� owady, a nast�pnie je niszcz�). Robota mo�na zaprojektowa� tak, aby widzia� promieniowanie podczerwone lub ultrafioletowe lub jedno i drugie, a tak�e (lub zamiast) �wiat�o widzialne. Kamery wideo mog� by� wra�liwe na zakres d�ugo�ci fal znacznie szerszy ni� zasi�g, kt�ry ludzie widz�. Roboty mo�na zmusi� do widzenia w �rodowisku, kt�re jest ciemne i zimne, i kt�re emituje zbyt ma�o energii, aby mo�na je by�o wykry� na dowolnej d�ugo�ci fali elektromagnetycznej. W takich przypadkach robot zapewnia w�asne o�wietlenie. Mo�e to by� prosta lampa, laser, urz�dzenie na podczerwie� lub urz�dzenie UV. Alternatywnie, robot mo�e emitowa� fale radiowe i wykrywa� echa; to jest radar. Niekt�re roboty mog� nawigowa� za pomoc� echa akustycznego (ultrad�wi�kowego), jak nietoperze; to jest sonar.

S�ownik Robotyki : "W"

WELL-STRUCTURED LANGUAGE [DOBRZE ZORGANIZOWANY J�ZYK]

J�zyk dobrze ustrukturyzowany jest zaawansowan� form� j�zyka programowania komputerowego wysokiego poziomu. J�zyki te s� u�ywane w programowaniu zorientowanym obiektowo, na przyk�ad we wszystkich komputerach osobistych, a tak�e w programowaniu sterownik�w robot�w.

Zasoby

G��wn� zalet� dobrze zorganizowanego j�zyka jest fakt, �e mo�e on pom�c w pisaniu wydajnych, logicznych program�w. Dobrze skonstruowane oprogramowanie mo�na �atwo zmieni�. Cz�sto wykorzystuje programowanie modu�owe: programy w programach. Modu�y s� przestawiane i / lub zast�powane do r�nych zastosowa�. Dobrze skonstruowane programy daj� si� �atwo debugowa�. W wi�kszo�ci j�zyk�w wysokiego poziomu program komputerowy mo�na napisa� na wiele r�nych sposob�w. Niekt�re s� bardziej wydajne ni� inne. Efektywno�� programu komputerowego mo�na mierzy� na trzy sposoby w odniesieniu do zada�, do kt�rych realizacji program jest przeznaczony:

• Wymagane miejsce na dysku

• Pami�� wymagana do dzia�ania programu

• Ilo�� czasu komputera potrzebnego do uruchomienia programu

Czynniki te s� ze sob� �ci�le powi�zane. Wydajny program potrzebuje mniej miejsca na dane, mniej pami�ci i mniej czasu do uruchomienia ni� nieefektywny, gdy wszystkie inne czynniki s� niezmienne. Gdy zu�yta pami�� i pami�� s� zminimalizowane, komputer mo�e uzyska� dost�p do danych w kr�tkim czasie. W ten spos�b mo�e rozwi�za� mo�liwie najwi�ksz� liczb� problem�w w danym okresie czasu. W sztucznej inteligencji (AI) wymagany jest dobrze zorganizowany j�zyk. W tej najbardziej wymagaj�cej i z�o�onej dziedzinie informatyki, nale�y u�ywa� najpot�niejszych dost�pnych technik programowania.

Dwie formy

Strukturyzacja programu kontrolera robota mo�e przyj�� jedn� z dw�ch form ,kt�re mo�na nazwa� programowaniem odg�rnym i oddolnym. W podej�ciu odg�rnym u�ytkownik komputera patrzy na ca�y scenariusz i zeruje w r�nych cz�ciach, w zale�no�ci od natury problemu, kt�ry ma zosta� rozwi�zany. Dobrym tego przyk�adem jest skorzystanie z sieci w celu znalezienia informacji o przepisach budowlanych w hrabstwie Dade na Florydzie. Mo�esz zacz�� od tematu takiego jak Prawo stanowe. By�by katalog na ten temat, kt�ry poprowadzi�by ci� do czego� bardziej szczeg�owego, a mo�e nawet do konkretnego dzia�u, kt�ry chcesz. Programista, kt�ry napisa� oprogramowanie, u�y�by dobrze zorganizowanego j�zyka, aby zapewni� u�ytkownikom �atwe wyszukiwanie danych. W podej�ciu oddolnym zaczynasz od ma�ych kawa�k�w i rozbudowujesz do ca�o�ci. Dobra analogia to kurs rachunku r�niczkowego. Pierwsz� rzecz� do zrobienia jest nauczenie si� podstaw algebry, geometrii analitycznej, uk�ad�w wsp�rz�dnych i funkcji. Nast�pnie wszystkie s� u�ywane razem do r�nicowania, ca�kowania i rozwi�zywania innych z�o�onych problem�w w rachunku r�niczkowym. Na kursie komputerowego rachunku r�niczkowego oprogramowanie by�oby napisane w dobrze ustrukturyzowanym j�zyku, aby� (student) nie traci� czasu na uciekanie w �lepe zau�ki.

WHEEL-DRIVE LOCOMOTION [LOKOMOCJA Z NAP�DEM NA KO�A]

Lokomocja z nap�dem ko�owym to najprostszy i najta�szy spos�b poruszania si� robota. Dzia�a dobrze w wi�kszo�ci �rodowisk wewn�trznych. Najcz�stsza liczba k� to trzy lub cztery. Robot tr�jko�owy nie mo�e si� chwia�, nawet je�li powierzchnia jest troch� nieregularna. Jednak robot czteroko�owy jest �atwiejszy do kierowania. Najbardziej znanym schematem sterowania jest obracanie niekt�rych lub wszystkich k�. W przypadku robota czteroko�owego jest to �atwe. Przednie ko�a s� na jednej osi, a tylne na drugiej. Aby sterowa� robotem, mo�na obr�ci� ka�d� o�. Ilustracja w lewym g�rnym rogu przedstawia sterowanie przedni� osi�. Inn� metod� sterowania robota jest poruszanie ko�ami z r�nymi pr�dko�ciami. Jest to pokazane na prawym g�rnym rysunku tr�jko�owego robota skr�caj�cego w lewo. Tylne ko�a s� nap�dzane przez oddzielne silniki, podczas gdy przednie ko�o obraca si� swobodnie (bez silnika). Aby robot skr�ci� w lewo, prawe tylne ko�o porusza si� szybciej ni� lewe tylne ko�o. Aby skr�ci� w prawo, lewe tylne ko�o musi obraca� si� szybciej. Trzeci� metod� sterowania robotami nap�dzanymi ko�ami jest rozbicie maszyny na dwie cz�ci, z kt�rych ka�da ma dwa lub wi�cej k�. Po��czenie mi�dzy sekcjami mo�na obr�ci�, powoduj�c zmian� kierunku robota. Ten schemat jest pokazany na dolnej ilustracji. Prosty nap�d na ko�a ma ograniczenia. Jednym z problem�w jest to, �e powierzchnia musi by� do�� g�adka. W przeciwnym razie robot mo�e utkn�� lub si� przewr�ci�. Ten problem mo�na do pewnego stopnia przezwyci�y�, stosuj�c lokomocj� z nap�dem g�sienicowym lub lokomocj� ko�a tr�jgwiazdowego. Inny problem pojawia si�, gdy robot musi przej�� z jednego pi�tra na drugie w budynku. Je�li windy lub rampy nie s� dost�pne, robot nap�dzany ko�ami jest ograniczony do jednego pi�tra, jednak specjalnie zbudowane systemy tri-star mog� umo�liwi� robotowi nap�dzanemu ko�ami wchodzenie po schodach. Inn� alternatyw� dla nap�du na ko�a jest wyposa�enie robota w nogi. Jest to dro�sze i trudniejsze do zaprojektowania ni� jakikolwiek inny schemat.

WORK ENVELOPE [OBWIEDNIA ROBOCZA]

Obwiednia robocza to zakres ruchu, w kt�rym mo�e si� porusza� rami� robota. W praktyce jest to zbi�r punkt�w w przestrzeni, do kt�rych mo�e dotrze� efektor ko�cowy. Rozmiar i kszta�t obwiedni roboczej zale�y od wsp�rz�dnych geometrii ramienia robota, a tak�e od liczby stopni swobody. Niekt�re koperty robocze s� p�askie, prawie ca�kowicie ograniczone do jednej p�aszczyzny poziomej. Inne s� cylindryczne; jeszcze inne s� kuliste. Niekt�re koperty robocze maj� skomplikowane kszta�ty. Ilustracja przedstawia prosty przyk�ad obwiedni roboczej ramienia robota wykorzystuj�cego cylindryczn� geometri� wsp�rz�dnych. Zbi�r punkt�w, do kt�rych mo�e dotrze� efektor ko�cowy, znajduje si� w dw�ch koncentrycznych cylindrach, oznaczonych jako "wewn�trzna granica" i "zewn�trzna granica". Obszar roboczy tego ramienia robota ma kszta�t nowej rolki ta�my do pakowania. Wybieraj�c rami� robota do okre�lonego celu przemys�owego, wa�ne jest, aby obszar roboczy by� wystarczaj�co du�y, aby obejmowa� wszystkie punkty, do kt�rych rami� robota b�dzie musia�o dotrze�. Ale marnotrawstwem jest u�ywanie ramienia robota z obszarem roboczym znacznie wi�kszym ni� to konieczne.

WORK ENVIRONMENT [�RODOWISKO PRACY]

�rodowisko pracy robota, zwane te� przestrzeni� �wiata, to region, w kt�rym robot istnieje i mo�e wykonywa� zadania. R�ni si� od obwiedni roboczej, kt�ra reprezentuje obszar przestrzeni, do kt�rego mo�e dotrze� efektor ko�cowy, gdy robot znajduje si� w okre�lonym miejscu. W przypadku naziemnego robota mobilnego �rodowisko pracy mo�na zdefiniowa� w spos�b uproszczony za pomoc� dwuwymiarowego (2-D) uk�adu wsp�rz�dnych, okre�laj�cego punkty na powierzchni, takie jak szeroko�� i d�ugo�� geograficzna. W przypadku robot�w mobilnych podmorskich lub powietrznych �rodowisko pracy jest tr�jwymiarowe (3-D).

WORLD MODEL [MODEL �WIATA] Termin model �wiata odnosi si� do koncepcji, kt�r� robot rozwija w swoim �rodowisku pracy. Koncepcja ta jest uzyskiwana z wyj�� czujnik�w, wcze�niej uzyskanych danych (je�li takie istniej�) oraz informacji, kt�re kontroler robota wyprowadza na temat jego optymalnego zachowania. Model �wiata powinien mo�liwie najbli�ej przybli�a� rzeczywisto�� fizyczn� i sprawcz�. Ka�da osoba ma koncepcj� �rodowiska - "otaczaj�cego nas �wiata" - ale r�ni si� ona nieco w zale�no�ci od r�nych czynnik�w. W ten sam spos�b postrzeganie �wiata przez robota zale�y od takich czynnik�w, jak

• Lokalizacja robota

• Zjawiska, kt�re robot mo�e wykry�

• Czu�o�� czujnik�w

• Rozdzielczo�� czujnik�w (je�li dotyczy)

• Mapa komputerowa (je�li istnieje), kt�r� posiada kontroler robota

• Informacje uzyskane od innych robot�w

• Informacje uzyskane od ludzi

• Obecno�� lub brak wprowadzaj�cych w b��d danych wej�ciowych

Dwa identyczne roboty w tej samej og�lnej lokalizacji i poddane identycznym warunkom maj� identyczne modele �wiata, chyba �e jedna lub obie maszyny ulegn� awarii lub jeden z robot�w ma inn� baz� wiedzy ni� pozosta�e. Je�li oba roboty maj� sztuczn� inteligencj� (AI), a ich "do�wiadczenia �yciowe" s� r�ne, mo�na oczekiwa�, �e roboty b�d� inaczej postrzega� otoczenie, nawet je�li znajduj� si� w tej samej og�lnej lokalizacji.

WYKRYWANIE SI�Y NADGARSTKA

W punkcie, w kt�rym rami� robota ��czy si� z efektorem ko�cowym, istnieje kilka r�nych si�. Ten punkt nazywa si� nadgarstkiem. Ma jeden lub wi�cej staw�w, kt�re poruszaj� si� na r�ne sposoby. Czujnik si�y nadgarstka mo�e wykry� i zmierzy� te si�y. Sk�ada si� ze specjalistycznych czujnik�w ci�nienia zwanych tensometrami. Tensometry zamieniaj� si�y dzia�aj�ce na nadgarstek na sygna�y elektryczne, kt�re trafiaj� do sterownika robota. W ten spos�b maszyna mo�e okre�li�, co dzieje si� na nadgarstku i odpowiednio zareagowa�. Si�a nadgarstka jest z�o�ona. Do przedstawienia wszystkich mo�liwych ruch�w, kt�re mog� mie� miejsce, potrzeba kilku wymiar�w. Ilustracja przedstawia hipotetyczny nadgarstek robota i si�y, kt�re mog� tam wyst�pi�. Orientacje to prawo / lewo, wej�cie / wyj�cie oraz g�ra / d�. Obr�t jest mo�liwy we wszystkich trzech osiach. Si�y te nazywane s� pochyleniem, przechy�em i odchyleniem. Czujnik si�y nacisku na nadgarstek musi niezale�nie wykrywa� i t�umaczy� ka�d� z si�. Zmiana jednego wektora musi powodowa� zmian� sygna�u wyj�ciowego czujnika dla tej si�y, a nie innych.

S�ownik Robotyki : "XYZ"

X O�

Termin o� x ma r�ne znaczenia w matematyce, informatyce i robotyce. Na wykresie kartezja�skim lub wykresie z 2 przestrzeniami o� x jest og�lnie osi� poziom� (ilustracja po lewej stronie). O� ta reprezentuje zmienn� niezale�n�. W tr�jwymiarowej przestrzeni kartezja�skiej o� x jest jedn� z dw�ch zmiennych niezale�nych, a druga jest zwykle reprezentowana przez y (ilustracja po prawej). W wykrywaniu si�y nadgarstka o� x odnosi si� do si� liniowych z prawej lub lewej strony

XR ROBOTY

Roboty XR by�y manipulatorami wymy�lonymi, zaprojektowanymi i zbudowanymi przez firm� Rhino Robots. G��wnym celem urz�dze� by�o pokazanie, jak dzia�aj� roboty i �e nie ma cudu w ich dzia�aniu. Roboty XR zosta�y wprowadzone na rynek w latach 80-tych i by�y sprzedawane za mniej ni� 3000 USD za sztuk�. Wykonywa�y r�ne zadania z du�� precyzj� i u�ywa�y urz�dzenia programuj�cego podobnego do panelu ucz�cego. W przypadku zada� obejmuj�cych wiele czynno�ci wykonywanych w okre�lonej kolejno�ci, jako kontrolera robota mo�na u�y� komputera osobistego. Roboty XR okaza�y si� przydatne jako pomoce dydaktyczne w korporacjach i szko�ach, a wiele os�b czuje si� nieswojo w stosunku do robot�w, zw�aszcza typu programowalnego. Roboty XR pomog�y ludziom uwolni� si� od obaw, jakie czasami maj� wobec robot�w.

YAW [ODCHYLENIE]

Odchylenie jest jednym z trzech rodzaj�w ruchu, jakie mo�e wykona� robotyczny efektor. Wyci�gnij r�k� prosto i wska� co� palcem wskazuj�cym. Nast�pnie przesu� nadgarstek tak, aby palec wskazuj�cy wskazywa� w t� i z powrotem (w lewo i w prawo) w p�aszczy�nie poziomej. Ten ruch to odchylenie w nadgarstku.

Y O�

Termin o� y ma r�ne znaczenia w matematyce, informatyce i robotyce. Na wykresie kartezja�skim lub wykresie z 2 przestrzeniami o� y jest zwykle osi� pionow� (ilustracja po lewej). Ta o� reprezentuje zmienn� zale�n�. W funkcji matematycznej f zmiennej niezale�nej x in�ynierowie okre�laj� y = f (x). Funkcja odwzorowuje warto�ci x na warto�ci y. W tr�jwymiarowej przestrzeni kartezja�skiej o� y jest jedn� z dw�ch zmiennych niezale�nych, a druga jest zwykle reprezentowana przez x (ilustracja po prawej). W wykrywaniu si�y nadgarstka o� y odnosi si� do liniowych wektor�w si�y skierowanych do wewn�trz / na zewn�trz.

Z O�

Termin o� z ma r�ne znaczenia w matematyce, informatyce i robotyce. W tr�jwymiarowej przestrzeni kartezja�skiej o� z reprezentuje zmienn� zale�n�, kt�ra jest funkcj� dw�ch niezale�nych zmiennych x i y. O� z przebiega pionowo, podczas gdy p�aszczyzna (x, y) jest pozioma, jak pokazano na ilustracji. Funkcja f odwzorowuje warto�ci x i y na warto�ci z, tak �e z = f (x, y). W wykrywaniu si�y nadgarstka o� z odnosi si� do liniowych wektor�w si�y w g�r� / w d� (pionowych).

ZOOMING

W zrobotyzowanym systemie wizyjnym termin zooming odnosi si� do powi�kszenia obrazu. Je�li chcesz bardziej szczeg�owo przyjrze� si� okre�lonej cz�ci ekranu, mo�esz j� powi�kszy�. Ilustracje przedstawiaj� hipotetyczn�, niesko�czenie z�o�on� lini� brzegow� lub granic�. Najni�sze powi�kszenie znajduje si� w lewym g�rnym rogu. Po powi�kszeniu okre�lonej cz�ci tej grafiki ujawnia si� wi�cej szczeg��w (w prawym g�rnym rogu). Proces powi�kszania jest powtarzany, ods�aniaj�c jeszcze wi�cej szczeg��w (dolna ilustracja). Poniewa� granica jest nieregularna we wszystkich skalach, powi�kszanie mo�e by� wykonywane w niesko�czono��, a na obrazie zawsze pojawiaj� si� nowe szczeg�y. Zoomowanie, cho� teoretycznie zwi�ksza powi�kszenie, mo�e zwi�kszy� rozdzielczo�� tylko do pewnego punktu, w zale�no�ci od jako�ci zastosowanego uk�adu optycznego. Og�lnie rzecz bior�c, im wi�ksza �rednica obiektywu, tym lepsza jest ostateczna rozdzielczo��. Zoom ogranicza r�wnie� widzenie, zaw�aj�c pole widzenia. W pokazanych przyk�adach widok w prawym g�rnym rogu ma 1?5 (20 procent) �rednicy k�towej widoku w lewym g�rnym rogu; widok na dole ma 1?5 (20 procent) �rednicy k�towej widoku w prawym g�rnym rogu, a zatem 1?25 (4 procent) �rednicy k�towej widoku w lewym g�rnym rogu.

S�ownik Robotyki…od A do Z…

S�ownik Robotyki