۱۰ کاربرد اصلی سروو موتورها در رباتیک
چه سرو موتورهایی برای ساخت ربات‌ها استفاده می‌شوند؟
ربات ها با حرکات فیزیکی و تعامل با محیط از کامپیوترها متمایز می شوند. برای مثال همانند فیلمی که در بالا میبینید ربات‌ها می‌توانند پرواز کنند، با پاهای خود راه بروند، مثل خودروها حرکت کنند. اشیا را جا به جا کنند و حرکات آکروباتیک داشته باشند، به عنوان یک سرباز به جنگ بروند و حتی به عنوان یک ربات تحقیقاتی به فضا بروند و در کارخانه و کارگاه‌ها مشغول به کار شوند و بسیاری از کارهای دیگر را همچون انسان انجام دهند.
یکی از عواملی که باعث به وجود آمدن این توانایی‌های مکانیکی در ربات‌ها می‌شود وجود فناوری پیشرفته به نام سروو موتورهای هوشمند است که مهندسان در طراحی و ساخت ربات ها از آن استفاده می‌کنند.
از چه سرو موتورهایی برای ساخت ربات‌ها استفاده می‌شود؟
یکی از برندهای بسیار معروف این سروو موتورهای هوشمند در جهان سروو موتورهای داینامیسل از تولیدات برند Robotis کره جنوبی است که در ادامه به بررسی ۱۰ کاربرد متنوع سرو موتورهای هوشمند داینامیکسل در ربات‌های مختلف خواهیم پرداخت.
Military
۱- ربات‌های نظامی
ربات‌های نظامی چیست؟
ربات‌های نظامی برای مشارکت در عملیات‌ها و ماموریت‌های جنگی طراحی و ساخته شده‌اند. این ربات‌ها می‌توانند کارهایی مانند بمب گذاری، خنثی کردن بمب، تعقیب، جست و جو و حمل بار را انجام دهند.
ربات‌های نظامی از تکنولوژی‌های روز دنیا بهره می‌برند به همین خاطر اطلاعات ساخت و نوع قطعات آنها در دسترس عموم قرار ندارد. ربات‌هایی در صنایع نظامی وجود دارند که از سروو موتورهای داینامیکسل استفاده می‌کنند اما به خاطر محرمانه بودن اطلاعات، نمی‌دانیم که کدام ربات‌ها از این سرو موتورها استفاده می‌کنند.
در فیلم زیر نمونه‌ای از ربات های نظامی را خواهید دید.
نحوه‌ی عملکرد ربات‌های نظامی
ربات‌های نظامی چه ویژگی‌هایی دارند؟
ربات‌های نظامی دارای ۱۰ ویژگی هستند که آنها را برای کاربردهای نظامی مناسب می‌سازد.
۱. توانایی ادامه فعالیت در گرما، سرما، رطوبت و خشکی
۲. قدرت حرکت در خاک، آب و هوا
۳. حمل و نقل تجهیزات، مهمات و دیگر وسایل نظامی
۴. سیستم‌های ارتباطی: ارتباطات مطمئن و امن بین ربات‌های نظامی و مراکز کنترل بسیار مهم است تا اطلاعات نظامی به‌صورت دقیق منتقل شود.
۵. تشخیص و جمع‌آوری اطلاعات: ربات‌های نظامی باید قابلیت تشخیص تهدیدات، جمع‌آوری اطلاعات جاسوسی و تصویربرداری از مناطق حساس را داشته باشند.
۶. خودکارسازی: این ربات‌ها باید بتوانند وظایف خودکار مانند جستجو، تشخیص هدف، حمل و نقل و اجرای حملات را انجام دهند.
۷. حمل و نقل نیروی انسانی: ربات‌های نظامی می‌توانند به عنوان ابزاری برای انتقال نیروی انسانی به مناطق خطرناک و پرخطر استفاده شوند.
۸. تعامل با نیروی انسانی: ربات‌های نظامی باید قابلیت تعامل با نیروهای انسانی را داشته باشند تا بتوانند در تیم‌های مختلط به کار گرفته شوند.
۹. سازگاری با سیستم‌های نظامی موجود: این ربات‌ها باید با سیستم‌ها و تجهیزات نظامی مختلف، سازگاری داشته باشند.
۱۰. امنیت و رمزگذاری: به‌دلیل حساسیت اطلاعات نظامی، امنیت و رمزگذاری اطلاعات در ارتباطات ربات‌های نظامی بسیار مهم است.
این خصوصیات تنها بخشی از ویژگی‌های ربات‌های نظامی هستند که طراحی و توسعه آنها به منظور افزایش کارایی و عملکرد در مواقع نبرد و ماموریت‌های نظامی انجام می‌شود.
Aerospace
۲- ربات‌های فضایی و سرو موتورهای به کار رفته در ساخت آنها
ربات‌های فضایی و هملکرد آنها در فضا
سرو موتورهای مورد استفاده در ربات‌های فضایی چه خصوصیتی دارن؟
۲. قدرت حرکت در خاک، آب و هوا
۳. حمل و نقل تجهیزات و وسایل مورد نیاز برای اکتشاف در فضا.
۴. سیستم‌های ارتباطی: ارتباطات مطمئن و امن بین ربات، فضاپیما و مرکز کنترل بسیار مهم است تا اطلاعات به‌صورت دقیق منتقل شود.
۵. تشخیص و جمع‌آوری اطلاعات: ربات‌های فضانورد باید قابلیت تشخیص موقعیت، جمع‌آوری اطلاعات محیطی و تصویربرداری از مناطق مختلف را داشته باشند.
با توجه با قابلیت‌های سرو موتورهای داینامیکسل که اطلاعات مختلف مانند گشتاور سرعت ولتاژ دمای داخلی و … را به صورت لحظه‌ای در اختیار کاربر قرار می‌دهند می‌توان از این سرو موتورهای هوشمند برای پروژه‌های تحقیقاتی و نوشتن مقالات بین‌المللی استفاده نمود.
در ادامه سه مقاله از خانم مهندس عربشاهی قرار می‌دهیم تا شما بتوانید از آن به عنوان منبع برای نوشتن مقالات خود استفاده کنید.
چکیده‌ای از مقاله‌ی اول :
Impedance Control of the 3RPS Parallel Manipulator
این مقاله در مورد اهمیت ربات‌های موازی در تحقیقات و کاربردهای صنعتی آنها، به ویژه کنترل نیروها و حساسیت به محیط است. همچنین به بررسی الگوریتم‌های کنترلی مختلفی که برای کاربردهای صنعتی با استفاده از ربات‌های موازی توسعه یافته‌اند، می‌پردازد. این شامل کنترل سفتی (Stiffness Control)، کنترل امپدانس (Impedance Control)، کنترل هیبریدی نیرو-موقعیت (Hybrid Force-Position Control) و کنترل مستقیم نیرو (Direct Force Control) می‌شود.
چکیده‌ای از مقاله‌ی دوم:
Comparison of Motion Control Techniques for a 3RPS Parallel Manipulator
چکیده‌ای از مقاله‌ی سوم:
Time Optimized Digital Image Processing of Ball and Plate System Using Artificial Neural Network
Home Service
۳- استفاده از سرو موتورهای DC هوشمند در ربات‌های خانگی
ربات‌های خانگی چه عملکردی دارند
سروو موتورهای ربات‌های خانگی چه ویژگی‌هایی دارند؟
۱. توانایی ادامه فعالیت در رطوبت و حرارت بالا
۲. مقاوم در برابر پاشش آب
۳. ابعاد و اندازه‌ی کوچکی داشته باشد تا فضای خانه را کوچک نکند.
۴. دقت بالا در عملکرد
۵. به دلیل اینکه ربات‌های خانگی از نوع ربات‌های همکار می‌باشند باید این سروو موتورها ارتباطی پایدار و دقیق با کنترلر داشته باشند.
Industrial
۴- ربات‌های صنعتی و سرو موتورهای Dynamixel
ربات‌های صنعتی می‌توانند در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، الکترونیک، برق، مواد غذایی، داروسازی و غیره استفاده شوند. این ربات‌ها توانایی جابجایی وسایل سنگین، خم‌کاری و جوشکاری، بسته‌بندی و برچسب‌زنی، کنترل کیفیت و تست محصولات را دارند.
ربات SCARA Robots Sastra، یکی از محصولات شرکت Sastra Robotics است که به کمک این ربات می‌توان کارهایی مانند جدا کردن و اتصال دادن قطعات، مونتاژ، بسته‌بندی و جا به جایی را انجام داد.
دو ربات صنعتی‌ای که در بالا معرفی کردیم با سروو موتورهای داینامیکسل ساخته شده‌اند. سروو موتورهای داینامیکسل به خاطر قدرت و گشتاور بالایی که دارند برای استفاده در صنعت ایده‌آل هستند.
نحوه‌ی عملکرد ربات‌های صنعتی
سروو موتورهای صنعتی باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. Payload بالا یا به زبان ساده‌تر قدرت حمل بار بیشتر
۲. سرعت و دقت بالا در انجام کار
۳. توانای کار طولانی مدت و به صورت سه شیفته
۴. داشتن باز خورد و فیدبک لحظه‌ای تا با استفاده از اطلاعات عملیات بدون خطا اتفاق بیافتد
Machine Vision
۵- استفاده از سروو موتورهای داینامیکسل در بینایی ماشین، رباتیک و هوش‌مصنوعی
ربات‌های مجهز به Machine Vision
سروو موتورها برای استفاده برای Machine Vision باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. باید سرعت و دقت بالایی داشته باشد
۲. باید به طور مداوم با دیگر اجزای ربات ارتباط داشته باشد.
۳. به خاطر پیچیدگی‌های Machine Vision پیچیدگی فنی اضافه نداشته باشد تا به راحتی راه‌اندازی شود.
Farming
۶- کشاورزی رباتیک و سرو موتورهای ضد آب
ربات‌های کشاورزی سیستم‌های هوشمند و خودکاری هستند که طراحی شده‌اند تا بازده و بهره‌وری در صنعت کشاورزی را بهبود دهند. این ربات‌ها توانایی کاشت و برداشت خودکار محصولات، تشخیص و کنترل بیماری‌ها و آفات، آبیاری هوشمند و تجزیه و تحلیل خصوصیات خاک و محیط زیست را دارند. با استفاده از این ربات‌ها، فعالیت‌های کشاورزی می‌توانند به صورت خودکار، دقیق و با بازدهی بالاتر انجام شوند.
دانشگاه شانگهای با استفاده از سروو موتورهای Dynamixel، در حال توسعه‌ی ربات‌های کشاورزی است. به خاطر دوام بالا و استحلاک پایین سروو موتورهای داینامیکسل استفاده از آنها در ربات‌های کشاورزی بسیار منطقی و مقرون به صرفه است.
ربات‌های کشاورز واقعی
سروو موتورهای ربات‌های کشاورز باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. Payload بالا یا به زبان ساده‌تر قدرت تحمل بار بیشتر
۲. سرعت بالا در انجام کار
۳. توانایی کار طولانی مدت و به صورت سه شیفته
۴. داشتن باز خورد و فیدبک لحظه‌ای تا با استفاده از اطلاعات عملیات بدون خطا اتفاق بیافتد
۵. مقاوم در برابر آب و خاک
Animatronics
۷- بدلکارهای رباتیکی، ربات‌های بازیگر و سینما
Animatronics از ترکیب کلمات “انیمیشن” و “الکترونیک” است. در ساخت فیلم‌ها و تئاترها از قطعات الکترونیکی و مکانیکی برای ایجاد حرکت و واقعی نشان دادن عروسک یا ربات استفاده می‌شود. با استفاده از علم رباتیک در صنعت فیلم سازی، کارگردان آزادی عمل بیشتری در ساخت صحنه‌های جذاب دارد و می‌تواند دست‌ها، پاها و چشم‌های عروسک رباتیکی را با استفاده از کنترل از راه دور حرکت دهد.
ربات Stuntronic محصول کمپانی والت دیزنی است و آن را در مقاله‌ی ۱۰ ربات پیشرفته و خاص نیز معرفی کردیم.
شرکت والت دیزنی Stuntronic را با استفاده از سروو موتورهای داینامیکسل ساخته است. به خاطر سرعت بالا، واکنش‌های سریع و فرمانپذیری عالی این سروو موتورها، آستونترونیک بسیار جذاب و خارق العاده شده و در فیلم‌های مختلف مثل مرد عنکبوتی، انتقام جویان و جنگ ستارگان نقش بازی کرده است.
ربات‌های بازیگر در صنعت سینما و Animatronics
سروو موتورهای ربات‌های بازیگر و بدلکار باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. سازگاری با زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی و محیط‌های توسعه
۲. سرعت بالا در انجام کار
۳. داشتن باز خورد و فیدبک لحظه‌ای تا با استفاده از اطلاعات عملیات بدون خطا اتفاق بیافتد
۴. مقاوم در برابر شوک و ضربه
Educational
۸-بهترین سرو موتورها برای کارهای تحقیقاتی و آموزشی ( ربات‌های آموزشی )
ربات‌های آموزشی به خاطر ویژگی‌های خاصی که دارند آموزش را بسیار آسان و پیشرفته می‌کنند. این ربات‌ها به صورت تعاملی در فرایند آموزش به معلم‌ها و اساتید کمک می‌کنند و آموزش را جذاب می‌سازند. انواع ربات‌های آموزشی شامل ربات‌های برنامه‌نویسی، علوم و ریاضیات، زبان و STEM هستند. با استفاده از برنامه‌ها و بازی‌های تعاملی، این ربات‌ها به طریقی ساده و جذاب مفاهیم پیچیده را به افراد آموزش می‌دهند.
شرکت Robotis که سازنده‌ی سروو موتورهای Dynamixel است ربات‌های زیادی مثل ربات Darving ،Engineer Kit ،Bioloid، TIG و Robotis Mini را برای آموزش تولید کرده است. همین موضوع بیانگر کاربرد و اهمیت استفاده از سروو موتورهای داینامیکسل در ربات‌های آموزش است. این سروو موتورها به خاطر پشتیبانی از زبان‌های مختلف مثل Python و ++C برای آموزش بسیار مناسب هستند.
ربات‌های آموزشی
سروو موتورهای ربات‌های آموزشی باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. سازگار با محیط‌های توسعه‌ی مختلف و زبان‌های برنامه‌نویسی
۲. فاقد پیچیدگی فنی و راه‌اندازی ساده و سریع
۳. قابلیت‌ساخت ربات‌های مختلف با سروو موتور
Drones
۹- ربات‌های پرنده
ربات‌های پرنده از طریق بال‌ها یا پره‌هایی که دارند می‌توانند پرواز کنند. این ربات‌ها علاوه بر محیط‌های سر پوشیده مثل خانه، در برخی از محیط‌های خارجی مانند فضاهای باز و صنعتی نیز استفاده می‌شوند. این ربات‌ها می‌توانند برای ماموریت‌هایی مانند جاسوسی، حفاظت محیطی، عکاسی و فیلم‌برداری هوایی و حتی تحویل مرسولات به کار روند.
یکی از محصولات شرکت Aerones، ربات پرنده‌ای است که برای پاک کردن یخ از سطوحی مانند برج‌ها و توربین‌های بادی به کار می‌رود. این درون مجهز به یک بالگرد قوی و ۸ سروو موتور داینامیکس است که با استفاده از هوای پرفشار، یخ را از سطح پاک می‌کند.
قدرت بالای سروو موتورهای داینامیکسل به این ربات اجازه می‌دهد تا به راحتی به ارتفاعات زیاد صعود کرده و عملیات یخ زدایی را انجام دهد.
عملکرد ربات‌های پرنده یا Drone ها
سروو موتورهای پهباد‌ها باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. مقاومت در برابر آب و گرد و خاک
۲. سرعت و دقت بالا در عملکرد
۳. قابلیت چرخش 360 درجه یا به اصطلاح Wheel Mode
۴. سیمکشی ساده و کم تا موجب پیچیدگی یا خرابی در اثر تصادف نشود.
۵. قابلیت اتصال سرووموتورها به یکدیگر یا Deisy Chain
۶. وزن کم و ابعاد کوچک برای طراحی بهتر
Humanoid
۱۰- ربات‌های انسان‌نما
ربات‌های انسان نما از جذابیت خاصی برخوردارند به همین خاطر در مجله‌ی پیشروبات بارها در باره‌ی این ربات‌ها صحبت کردیم برای مثال مقاله‌ی ۲۲ ربات انسان‌نمای واقعی و شگفت انگیز یا ۱۰ ربات پیشرفته و خاص شامل موارد متعددی از ربات‌های انسان نماست که هر کدام ویژگی‌های خاص خودشان را دارند.
اما نکته‌ی مهم درباره‌ی ربات‌های انسان‌نما استفاده از سروو موتورهایی است که اطلاعات دقیق بدهند، حساسیت بالایی داشته باشند، قدرتشان بالا باشد و سرعت قابل قبولی داشته باشند.
انسان‌نمای سورنا یکی از به روزترین و پیشرفته‌ترین ربات‌های ساخت ایران است که خبر ساخت آن بازتاب زیادی در جهان داشته است. این ربات یک نسخه‌ی مینی هم دارد که با استفاده از سرو موتورهای داینامیکسل ساخته شده است.
ربات‌های انسان‌نمای مختلف یا Humanoid
سروو موتورهای ربات‌های انسان‌نما باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟
۱. سازگار با زبان‌های برنامه‌نویسی و محیط‌های توسعه‌ی مختلف
۲. دقت بالا در عملکرد
۳. قابلیت چرخش 360 درجه یا به اصطلاح Wheel Mode
۴. سیمکشی ساده و کم تا موجب پیچیدگی نشود.
۵. قابلیت اتصال سرووموتورها به یکدیگر یا Deisy Chain
۶. وزن کم و ابعاد کوچک برای طراحی بهتر
۷. قابلیت‌تحمل وزن بالا
