جهت دیدن تمام مطالب عضو شوید

ربات یک ماشین هوشمند می باشد، این ماشین هوشمند که توسط انسان ساخته می شود می تواند به جای او کارها را انجام دهد و در مواقع مورد نیاز تصیم گیری کند. برای ربات ها تمامی شرایط و محیط ها یکسان می باشد، ربات فقط طبق برنامه اش عمل می کند.برای مثال در یک کارخانه تولید ماشین وظیفه یک ربات جا زدن درب خودرو است، این ربات درب را از مکانی بلند می کند و سپس آن را در مکان مناسب قرار داده و نصب می کند.

انجام گرفتن این کار توسط انسان علاوه بر زمان بر بودن می تواند حادثه ساز شود. و یا ربات هایی که برای اکتشافات در سایر سیارات به کار می روند هم از انواع رباتهایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیر ممکن است استفاده می شوند.کلمه ی ربات توسطKarol Kopek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روبات های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی robotnic به معنی کارگر می باشد. در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف عمومی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود به کار گرفته شد.البته پیش از آنان یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بود که ما امروزه ربات می نامیم.امروزه معمولاً کلمه ربات، به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که بطور طبیعی توسط انسان انجام می شود را انجام دهد استفاده می شود.

ساخت اولین ربات های صعتی در زمان انقلاب صنعتی در اروپا انجام شد. با روی دادن انقلاب صنعتی در اروپا، نیاز به دستگاهی که بتواند به جای انسان و بیشتر از او کار کند حس شد، بدین ترتیب، در صنعت از ربات های ساده ای استفاده می شد، این ربات ها می توانستند در مسیری حرکت کنند و اشیاء را جا به جا کنند. مشکلی که اینگونه ربات ها داشتند، نیاز به انسان بود، با پیشرفت علم نقش انسان در کنترل این ربات ها از بین رفت و روز به روز این نقش در صنعت کمرنگ تر می شود و در آینده ای نزدیک به کلی حذف خواهد شد.امروزه از رباتها در همه جا استفاده می شود. بعضی از ربات ها 100% اتوماتیک هستند و فقط به برنامه ریزی نیاز دارند و بعضی دیگر به یک مراقب. هنوز رباتی که مانند انسان توانایی تصمیم گیری داشته باشد ساخته نشده است.

1.2 تاریخچهGPS :

GPS یا (Global Positioning Systems) سیستم مكان یاب جهانی یك سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبكه ای با ٢۴ ماهواره ساخته شده است .

به گزارش بخش آموزش شبكه فن آوری اطلاعات ایران، از خبرگزاری موج، این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده است.

این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ١٩٨٠ استفاده ی همگانی از آن آزاد و آغاز شد. خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره ی زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است.

پدیدآوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن کاملا رایگان میباشد.

2 موضوعاتی که در ساخت یک ربات متحرک مطرح است

2.1 خود جابجایی (Locomotion) :

2.1.1 پایداری

2.1.2 مانورپذیری

2.1.3 کنترل پذیری

یک ربات متحرک نیاز به مکانیزیمی دارد که آنرا قادر بسازد حرکت بدون حد و مرزی درمحیطش انجام دهد ولی راههای زیادی برای این کار وجود دارد و انتخاب یک راه درست جنبه قوی طراحی ربات محسوب می شود.

سه عامل مهم در خودجابه جایی ربات وجود دارد:

• پایداری شامل:

تعداد و هندسه نقاط تماس ، مرکز گرانش ، پایداری استاتیکی و دینایک ، شیب زمین

• ویژگی نقاط تماس شامل

نقطه تماس ، اندازه تماس ، سایز و مسیر و شکل آن ، زاویه تماس ، اصطکاک

• نوع محیط شامل:

ساختار ان ، واسطه محیطی مانند آب و هوا ف نرم و سفتی زمین

در هنگام طراحی نوع مکانیزم قابل استفاده در ربات توجه به سه عامل پایداری ، مانور پذیری و کنترل پذیری ضروری است و بدست آوردن نقطه بهینه بین این سه هنر طراحی می باشد چرا که غالبا با دقت روی یکی از این عوامل، عامل دیگر رو به کاهش می نهد مثلا در رباتهایی با چرخ تمام جهته با وجود مانور پذیری بالا ، کنترل کردن آنها مشکل می شود یا در رباتهای شش پا پایداری مناسب است ولی مانور پذیری کم می باشد و همچنین کنرل روی تمام پاها باید صورت گیرد.

2.2 تعیین محل (localization) :

تعیین محل دقیقا پاسخ به این پرسش می باشدکه من کجا هستم؟

اینکه شما دقیقا بدانید که الان در چه موقعیتی نسبت به یک دستگاه مرجع ثابت قرار دارید می شود تعیین محل شما .

این کار به روشهای مختلف می تواند انجام گیرد هم بوسیله سیستم های رادیویی هم ماهواره ای مانند Gps و هم از روی ستارگان و کوهها و و غیره .مساله تعیین محل ارتباط تنگاتنگی با مسئله رهیابی یا ناوبری دارد .زیرا ربات نخست باید بداند که در کجا قرار دارد سپس بداند از چه راهی به سمت هدف نزدیک شود که مسئله رهیابی می شود.

• نخست: پیش بینی بر اساس تخمین های قبلی و مسافت سنجی است

• دوم: مشاهده کردن موقعیت بوسیله سنسورهای نصب شده روی ربات است

• سوم: اندازه گیری مطابق نقشه

• چهارم: تطبیق دادن نقشه قبلی با مشاهدات برا اینکه بدانیم آیا در موقعیت درست هستیم

• پنجم: در صورت مثبت بودن جواب به موقعیت جدید می رود و دوباره این موقعیت را تخمین می زند

2.3 درک محیط (Perception) :

2.3.1 پردازش اطلاعات با معنی

بعد از اینکه ربات متحرک موقعیت خود را نسبت به یک مرجع ثابت دانست نوبت این می رسد تا شناختی از محیط اطراف خود داشته باشد تا با یک حرکت صحیح و بدون برخورد با اشیا و موانع به نقطه هدف برسد ،

این درک از محیط توسط سنسورها صورت می گیرد و پردازش داده های سنسورها در مرکز پردازش ربات گستره وسیعی از سنسورها در رباتهای متحرک مورد استفاده قرار م یگیرند و برای اندازه گیری مقادیر مختلف و متنوع مانند: حرارت داخلی ربات ، سرعت دورانی موتور و مفصل ها ، یا درباره محیط پیرامون ربات سنسورهای یا از محیط ربات اطلاعات جمع آوری می کنند مانند اندازه گیری صدا ، شدت نور ، فاصله ، یا داده های محیطی دیگر نوع دیگر اطلاعاتی از خود ربات می دهند مانند سرعت دورانی موتور ها و مفصل ها ، زوایا و غیره.

تعریف سنسور:

سنسور‌ها قطعاتی هستند متشکل از ابزارهای لامسه‌ای الکتریکی یا نوری که در کنار سایر عناصر الکترونیکی ایفای نقش می‌کنند.

وظیفه این المان‌ها کسب اطلاعاتی از موقعیت مفاصل ربات و شرایط محیطی مانند نور و گرما و هدف‌های موجود در محیط می‌باشد.

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آن‌ها استفاده نمود.

به عبارت دیگر حسگر یك وسیله الكتریكی است كه تغییرات فیزیكی یا شیمیایی را اندازه‌‌گیری می‌كند و آن را به سیگنال الكتریكی تبدیل می‌نماید.

انواع حسگر ها(سنسورها):

بسته به نوع اطلاعاتی كه ربات نیاز دارد از حسگرهای مختلفی می توان استفاده نمود.

فاصله

رنگ

نور

صدا

حركت و لرزش

دما

دود

2.4 رهیابی(Planning- navigation) :

مسئله رهیابی دقیقا پاسخ به این پرسشهاست:

کجا می خواهم بروم؟ و چگونه باید به آنجا برسم؟

یعنی در این مرحله ربات موقعیت فعلی خود را تعیین محل کرده و حالا برای رسیدن به هدف می خواهد گام بردارد.

یعنی چه عملی لازم است انجام گیرد تا به هدف برسم؟ و چه مسیری را باید انتخاب کنم تا به هدف برسم؟مسئله طراحی مسیر(trajectory) منظور از مسیر هم مکان و هم زمان موقعیت جسم است یعنی مساله ای چهار بعدی و با کلمه path که به معنی راه و سه بعدی است متفاوت است و این سوال پیکربندی فضای کاری ربات چگونه است؟

رهیابی به صورت اینرسی توسط ژیرسکوپ می تواند انجام گیرد به این صورت که محور روتور ژیرسکوپ همواره در یک جهت خاص مثلا شمال می تواند ثابت بماند و با مقایسه جهت گیری ربات نسبت به محور ژیرسکوب میزان چرخش آن را می توان تشخیص داد.

همچنین ژیرسکوپهای نوری یا لیزری هم وجود دارد که با دو پرتو نور تک رنگ کار می کنند و انها را درون یک فیبر نوری به گردش در می آورند طبق قوانین فیزیک نوری که در خلاف جهت چرخش ربات حرکت می کند مسافت کمتری را طی می کند در نتیجه نسبت به دیگری دچار اختلاف فاز می شود و این اختلاف فاز متناسب با میزان چرخش وسیله است .

اصل کارکرد اینگونه ژیرسکوپ ها هم بر اساس ثابت بودن سرعت نور است.

همچنین بوسیله سیستمهای صوتی و ایستگاههای صوتی یا رادیویی هم می توان موقعیت ربات و جایگاه بعدی او را حدس زد.

نتیجتا مساله رهیابی و طراحی مسیر یک مساله توامان و همزمان است و همچنان که روی مسیر پیش بینی شده ربات حرکت می کند بوسیله سنسورها موقعیت خود را نسبت به محیط تست می کند و همچنین بوسیله سیستم های ناوبری موقعیت کلی خود را در فضای کاریش تشخیص می دهد و تست می کند که آیا در مسیر درست قرار دارد و سپس گام بعد را با اطمینان بر می دارد.

به طور خاص این هدایت بیشتر در مورد هواپیما و کشتی بین دو نقطه بر روی کره زمین است هرچند کشتی‌های فضایی نیز از سامانه‌های مشابهی استفاده می‌‌کنند.

ناوبري: دانش هدايت و راهيابي وسايط نقليه بين دو نقطه است.

3 سیستم مکان یاب جهانی GPS

3.1 عملکرد GPS:

ماهواره هاي اين سيستم، در مداراتي دقيق هر روز 2 بار بدور زمين می گردند و اطلاعاتي را به زمين مخابره مي کنند. گيرنده هاي اين اطلاعات را دريافت کرده و با انجام محاسبات هندسي، محل دقيق گيرنده را روي کره ي زمين محاسبه می کنند.

در واقع گيرنده زمان فرستادن سيگنال توسط ماهواره را با زمان دريافت آن مقايسه مي کند. از اختلاف اين دو زمان فاصله گيرنده از ماهواره تعيين مي گردد. حال اين عمل را با داده هاي دريافتي از چند ماهواره ديگر تكرارمي کند و بدين ترتيب محل دقيق گيرنده را با اختلافي ناچيز در ميبابد.

گيرنده به دريافت اطلاعات همزمان از حداقل ٣ ماهواره براي محاسبه ٢ بعدي و يافتن طول و عرض جغرافيايي، و همچنين دريافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره براي يافتن مختصات سه بعدي نيازمند است.

با ادامه ی دريافت اطلاعات از ماهواره ها گيرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسير پيموده شده، فواصل طي شده، فاصله باقي مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشيد و بسياري اطلاعات مفيد ديگر مي نمايد.

3.2 ماهواره هاي سيستم

24 ماهواره ی GPS در مدارهایی به فاصله ی 36600 کیلومتری از سطح دریا گردش می کنند. هر ماهواره دقیقا طی 12 ساعت با سرعت 11 هزار کیلومتر بر ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد.

اين ماهواره ها نيروي خود را از خورشيد تامين مي کنند ولي باتري هايي نيز براي زمانهاي خورشيد گرفتگي و يا مواقعي که در سايه ي زمين حرکت مي کنند بهمراه دارند.

راکتهاي کوچكي نيز ماهواره ها را در مسیر درست نگاه می دارند. به این ماهواره ها NAVSTAR گفته می شود.

در اينجا به برخي مشخصه هاي جالب اين سيستم اشاره مي کنيم:

• اولین ماهواره ی GPS در سال 1978 در مدار زمین قرار گرفت.

• در سال 1994 شبکه 24 عددی NAVSTAR تکمیل شد.

• عمر هر ماهواره حدود ١٠ سال است که پس از آن جايگزين مي گردد .

• هر ماهواره حدود ٢٠٠٠ پاوند وزن دارد و درازاي باتري هاي خورشيدي آن ۵.۵ متر است .

• انرژي مصرفي هر ماهواره، کمتر از ۵٠ وات ميباشد .

4 گیرنده ی GPS :

بسته به نوع مصرف و بودجه مي توانيد از گستره ي زيادي از گيرنده های GPS بهره ببريد. همچنين، بايد از در دسترس بودن نقشه ي مناسب و به روز (up to date) براي منطقه ي مورد استفاده تان، اطمينان حاصل کنيد.

امروزه بهاي گيرنده هاي GPS بطور چشمگيري کاهش پيدا کرده و هم اکنون در اروپا با بهايي برابر با يك گوشي متوسط موبايل نيز مي توان گيرنده GPS تهیه کرد.

امروزه در کشورهاي توسعه يافته از اين سيستم جهت کمك به راهبري خودرو، کشتي و انواع وسايل نقليه ي ديگر بهره گيري مي شود .

هر چه نقشه هاي منطقه اي که در حافظه گيرنده بارگذاري مي شود دقيق تر باشد، سرويسهايي که از GPS مي توان دريافت داشت نيز بهتر ميشود .

5 کاربرد GPS :

از سيستم مكان ياب جهاني مي توان در کارهايي چون نقشه برداري، پروژه هاي عمراني، کوهنوردي، کايت سواري، سفر در مناطق ناشناخته، کشتي راني و قايقراني، عمليات نجات هنگام وقوع سيل و زمينلرزه و هر فعاليت ديگر که نيازمند محل يابي باشد، بهره برد.

5.1 Triangulating از ماهواره:

با اندازه گیری بسیار بسیار دقیق فاصه ما از سه ماهواره ما می توانیم "سه گوش" (Triangulate) موضع خود در هر نقطه از زمین را بدست آوریم.

گام اول: فرض کنید فاصله ی ما از ماهواره ای را انداه گیریم می کنیم و این فاصله 11000 مایل است.

دانستن این که فاصله ی ما از یک ماهواره 11000 مایل است، تعداد نقاطی که ما می توینیم در آن قرار داشته باشیم را کاهش می دهد.

ما فقط می توانیم در همه جای جهان روی یک سطح کره به مرکز ماهواره و شعاع 11000 مایل باشیم.

گام دوم: فاصله ی ما از ماهواره ی دوم را اندازه می گیریم و این مسافت 12000 مایل است. این به ما می گوید که ما فقط روی کره ی اول نیستیم بلکه همچنین بر روی کره ای به مرکز ماهواره ی دوم و شعاع 12000 مایل نیز قرار داریم. یا به عبارتی دیگر،

ما بر روی دایره ی محل تقاطع این دو کره واقع شده ایم.

گام سوم: اگر ما بعد از اندازه گیری های ماهواره ای دریابیم که فاصله ی ما تا ماهواره ی سوم 13000 مایل است،

نقاط ممکن مکان ما باز هم کاهش می یابد و تنها به دو نقطه ای که تقطع دایره قبلی و کره ی سوم است محدود می شود.

برای تصمیم گیری در مورد این که کدام یک از آنها مکان حقیقی ما است می توان یک اندازه گیری دیگر تا ماهواره ی چهارم را انجام داد.

اما معمولاً یکی از این دو نقطه ی جواب مسخره است (یا خیلی دور از زمین و یا در حال حرکت در سرعت غیرممکن) و می توان بدون اندازه گیری آن را رد کرد

5.2 اصلاح خطا:

تا به حال در محاسبات خود که مربوط به GPS بودند در نظر می گرفتیم که همه ی اتفاقات در فضای خلا می افتد. اما در دنیای واقعی اتفاقاتی برای سیگنال GPS می افتد که می تواند در محاسبات اشکال ایجاد کند.

برای کارکرد دقیق تر، یک گیرنده GPS خوب نیاز دارد که طیف گسترده ای از خطاهای احتمالی را به حساب آورد در اینجا روش مقابله با این خطاها بیان شده است.همانطور که بیان شد فاصله از یک ماهواره با ضرب زمان سفر سیگنال در سرعت نور محاسبه می شود.

اما سرعت نور تنها در خلا ثابت است.در صورتی که یک سیگنال GPS در هنگام عبور از ذرات باردار در لایه یونوسفر و سپس از بخارآب موجود در گوشت کره (تروسفر) کمی آهسته تر می شود.

راه مقابله با این خطاها مقایسه سرعت نسبی دو سیگنال متفاوت است. اندازه گیری این فرکانس دوگانه پیچیده است و فقط گیرنده های GPS پیشرفته این امکان را دارند.

هدف از این مقاله بررسی امکان استفاده از یک گیرنده GPS به عنوان مبدل موقعیت برای کنترل مسیر ربات سیار است.این راه حل در حال حاضر به عنوان مبدل موقعیت برای موشک های نظامی و یا به عنوان اطلاعات کمکی برای رانندگان ماشین استفاده می شود.

در هر دو کاربرد مشخصه ی مشترک مسافت طولانی وجود دارد و به همین دلیل خطای موقعیت کم اهمیت است. برعکس ممکن است روبات سیار مسافتهای مختلفی طی کند کا برخی از آنها در مناطق باریک باشد.

و یا این که ممکن است ماهواره GPS برای روبات قابل رویت نباشد به طور مثال در داخل ساختمان. در این مواقع سیستم ناوبری خاصی استفاده می شود. این سیستم بسیار دقیق ساخته شده است اما گران است.

اگر روبات به راحتی سیگنال را از ماهواره دریافت کند، می توان از سیستم GPS که ارزان است برای موقعیت یابی استفاده کرد. ولی مقدار خطا و تاثیر آن بر موقعیت سیستم کنترل باید در نظر گرفته شود.

ایده ی استفاده از گیرنده ی GPS به عنوان کنترل موقعیت ایده ی جدیدی نیست. این در حال حاضر در کشتی ها به صورت دستی یا اتوماتیک استفاده می شود.

ساختار کلی کنترل اتوماتیک حلقه حاوی گیرنده GPS به عنوان مبدل موقعیت و موتور و تجهیزات هدایت به عنوان محرک موقعیت و کنترل کننده است.

معمولاً کنترل کننده یک برنامه است که توسط پردازنده روبات اجرا می شود.

در برنامه موقعیت یابی ربات نکاتی را باید مورد توجه قرار داد:

• در دیدرس بودن ماهواره

• دقت اطلاعات تهیه شده توسط گیرنده

• دقت داده ها و پروتکل انتقال داده

تعداد پروتکل های انتقال محدود است، آنها در دقت اطلاعات بدست آمده به عنوان واسطه ی انتقال تاثیر گذار هستند.با توجه به خطای موقعیت که در مسافت های کوتاه مهم هستند از گیرنده ی GPS ممکن است در دو مورد مجزا به عنوان فیدبک وضعیت برای ربات متحرک استفاده شود:

• هنگامی که ربات مسافتی بسیار بزرگتر از میانگین خطای موقعیت حرکت می کند.

• زمانی که در دیدرس بودن ماهواره ها به طور مداوم بسیار خوب باشد در نتیجه دقت اندازه گیری موقعیت بهتر از دقت و صحت موردنیاز سیستم موقعیت یابی ربات است.

6 موقعیت یابی :

مشکل کلي که در پيشروي يک ربات متحرک ساخته شده، قرار دارد در سه سوال خلاصه مي شود: کجا هستم، کجا دارم مي روم و کجا بايد برسم. در اين مقاله به بررسي جوابهاي سوال اول پرداخته مي شود يعني، کجا هستم؟ (Where am I?)

دو دسته روش متفاوت براي موقعيت يابي ربات وجود دارد

6.1 موقعيت يابي نسبي موسوم به (Dead reckoning)

يا شناسايي غير زنده که نامي است به جاي مانده از کشتيراني و منظورش شناسايي محل فعلي با استفاده از موقعيت هاي قبلي است. موقعيت يابِِي نسبي، خود به دو زيرمجموعه تقسيم می شود:

6.1.1 مسافت سنجی یا Odometry :

در این روش از انکدرها یا دوران سنج های برای محاسبه مقدار دوران چرخ ها یا دوران فرمان ربات استفاده می شود.

مقدار دوران حاصل را ضربدر محیط چرخ می کنند و مقدار پیموده شده در یک جهت برای مسافتی است که ربات در آن جهت پیموده.

سود این طرح آن است که همواره قابل تهیه و یک روش درونی است ولی زیان این طرح خطاهای آن است که در صورت لغزش چرخ دوران بیهوده نیزمحاسبه می شود.

6.1.2 ناوبری اینرسی (Inertial Navigation):

در این روش از ژیروسکوپ و چند شتاب سنج به منظور اندازه گیری سرعت زاویه ای و شتاب خطی استفاده می شود.

برای بدست آوردن میزان جابه جایی باید یک یا دوبار از مقادیر حاصله از سنسور انتگرال گرفته شود .

زیرا انتگرال شتاب سرعت می شود و انتگرال سرعت، جابه جایی را می دهد.

سود این طرح آن است که به محیط بستگی ندارد و یک طرح خودساخته است. از طرفی دیگر داده های سنسور اینرسی وابسته به زمان است زیرا باید انتگرال نرخ داده ها را گرفت تا موقعیت را یافت. هر خطای کوچکی بوسیله انتگرال گیری افزایش بیشتری می یابد. این نوع موقعیت یابی برای دوره های زمانی خیلی بزرگ نیز بی فایده است.

عیب دیگر این طرح هزینه زیاد وسایل آن است. مثلا ژیروسکوپ های خیلی دقیق در هواپیماها استفاده می شود. اخیرا ژیروسکوپ های لیزری هم به بازار آمده است که راه حل جالبی برای موقعیت یابی رباتهای متحرک است.

6.2 موقعیت یابی مطلق:

شامل چهار دسته می باشد:

6.2.1 برج های فعال:

در این روش موقعیت ربات از سه یا تعداد بیشتری برجهای رادیویی یا نوری سنجیده می شود.

امواج ارسالی از این برجها، رادیویی یا نوری هستند مانند GPS که از سه ماهواره به دریافت کننده سگینال می فرستد. با محاسبه اختلاف زمانی ارسال و دریافت سیگنال ضربدر سرعت سیگنال ، موقعیت ربات از هر برج یا ماهواره بدست می آید.

توجه کنید که جایگاه هر برج باید کاملا مشخص باشد.

6.2.2 شناسایی علائم مصنوعی (Artificial Landmark) ::

در این روش، علائم مصنوعی درمکانهای مشخصی از زمین قرار داده می شود و ربات با دیدن هر علامت جایگاه خود را خواهد فهمید.

مزیت این روش این است که می توان از دوربینها برای شناسایی استفاده کند. در اینجا هم مانند روش برجهای فعال باید حداقل سه علامت در دید ربات باشد.

موقعیت یابی علائمی این سود را دارد که خطاهایش دارای یک مرز و حد است ولی تشخیص محیط وسیع در زمان واقعی همواره ممکن نیست.

6.2.3 شناسائی علائم طبیعی :

در ابن روش از علائم طبیعی مشخص در محیط استفاده می شود. نیازی به خصوصیات محیط نیست اما محیط باید کاملا شناخته شده باشد. اعتماد به این روش به زیادی روش علائم مصنوعی نیست.

در قدیم از این روش با استفاده از ستارگان برای تعیین محل استفاده می شود.

6.2.4 تطبیق با یک مدل Model Matching :

در این روش اطلاعات کسب شده بوسیله سنسورهای ربات با یک نقشه یا مدل جهانی محیط مقایسه می شود.

اگر اطلاعات کسب شده از سنسورها با نقشه مدل جهانی تطبیق داشت آنگاه موقعیت مطلق ربات قابل تخمین است.

موقعیت یابی بر اساس نقشه، اغلب شامل اصلاح نقشه کلی بوسیله مشاهدات جدید سنسورها در یک محیط پویا است .

نقشه های مورد استفاده در رهیابی شامل دو نوع اصلی هستند: نقشه های هندسی و نقشه های توپولوژی که محیط را به صورت شبکه ای از گره های و قوسها نمایش می دهد.

7 نمونه های عملی :

7.1 ربات تمیز کننده کف اتاق

این ربات مناسب برای تمیزکردن سطوح سخت است و میتواند لکه را پاک کند حتی اگر در گوشه و کنار و لبه ها و زیرمبلمان باشد. نام این ربات mint است که با پارچه ای که همراه دارد کف را تمیز می کند این پارچه قابل استفاده مجدد است .

این ربات دارای سنسور مادون قرمز است وجایی را که قبلا تمیز کرده دیگر تمیز نمی کند این کار را بوسیله که یک واحد جداگانه که در سقف نصب می شود انجام می دهد این واحد بوسیله اشعه مادون قرمز موقعیت ربات را کشف می کند و جاهای تکراری را به او اعلام می کند .

مدیر شرکت سازنده می گوید این ربات یک کف اتاق را سه تا پنج برابر سریعتر از یک ربات تصادفی تمیز می کند.

7.2 ربات های مین یاب:

این ربات باید بدون نیاز به کمک انسان به میادین مین برود و مین را غیرفعال کند.

بر روی این ربات باید سیستمی نصب شود که ربات بتواند موقعیت خود و مین خنثی شده یا یافته شده را گزارش کند، به همین منظور میتوان بر روی آن گیرنده GPS نصب نمود.

7.3 ربات های آتش نشان:

از این رباتها عموماً برای خاموش کردن آتش و پیشگیری از آتش سوزی های بزرگ استفاده می شود، معمولاً این رباتها در سطح جنگلها و مراتع خشک رها می شوند و آتش های کوچک را خاموش می کنند و در صورتی که آتش سوزی بزرگ باشد این ربات توانایی درخواست کمک را دارد.

در این ربات باید سیستم موقعیت یاب و مسیر یاب نصب شود تا از گم شدن آنها در منطقه عملیات جلوگیری شود، همچنین در هنگام درخواست کمک برای آتش سوزی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.

7.4 ربات های امدادگر:

کار این ربات پیدا کردن مصدومان در حوادث طبیعی مانند زلزله، سیل و در حوادث انسانی مانند جنگ، آتش سوزی، بمب گذاری و ... است.

این رباتها در سطح منطقه ی آسیب دیده پخش می شوند و در تمامی قسمتها به دنبال افراد جستجو می کنند و به محض پیدا کردن یک فرد زنده موقعیت را به مرکز کنترل گزارش می کنند.

این ربات باید به سیستم موقعیت یاب قوی مجهز باشد تا از گم شدن آن جلوگیری کند و همچنین برای ارسال موقعیت شخص زنده به مرکز از این سیستم استفاده می کند.

علاوه بر موارد نام برده رباتهای نظافت چی، انسان نما و صنعتی هم در این دسته بندی قرار دارند ولی به علت فضای فعالیت محدود (محیط های بسته) در گروه اول نیازی بهGPS ندارند و ربات های صنعتی نیز به دلیل ثابت بودن نیازی به تکنولوژی GPS نخواهند داشت.

7.4.1 نمونه ی عملی:

در این بخش به معرفی یک ربات امدادگر می پردازیم که در آن از GPS استفاده شده است.

دو ربات به نام های ECERC1 و ECERC2 با امکانات و سیستم های متفاوت مکمل یکدیگر در عملیات نجات می باشند. این ربات در رقابت با دیگر شرکت کننده ها در رشته رباتهای امدادگر مسابقات جهانی ایتالیا (ROBOCUP 2003) مقام سوم جهان را به خود اختصاص داد.

در این بخش ما تنها به معرفی قسمت موقعیت یابی ربات می پردازیم که در آن از GPS برای مکان یابی اتوماتیک استفاده شده است که مسیر حرکت را به راحتی مشخص می کند.

( به صورت انتخابی، مطلق جغرافیایی یا نسبی نسبت به نقطه شروع)توضیح این که ربات با استفاده از گیرنده GPS به کار رفته، قادر است موقعیت خود را در هر لحظه با دقت 70 سانتی متر در مختصات جهانی به دست آورد و در نتیجه موقعیت مصدوم و محیط را نیز بر همین اساس گزارش کند.

این بیم وجود دارد که در شرایط حادثه، دید ماهواره ای مناسب برای ربات جهت تعیین موقعیت وجود نداشته باشد،

در این حالت موقعیت جاری ربات با دید همه جانبه و فیدبکهایی از محیط (سیستم تله متری) و همچنین حرکت چرخ ها گرفته می شود، محاسبه و نسبت به محیط مشخص می گردد. لذا ترکیب مناسبی از این دو روش، ربات را در استخراج موقعیت دقیق تر یاری می کند.

7.4.2 تهیه نقشه (Mapping ):

یكی از مهمترین عوامل بهینه ساز امداد تهیه نقشه محل و مشخص نمودن مكان مصدومان و راه رسیدن به آنها می باشد.

در سمت اپراتور پروسه تهیه نقشه به صورت اتوماتیك انجام می گیرد و از آخرین اطلاعات رسیده از ربات استفاده می شود با حركت ربات، با قرار دادن نقطه شروع حركت به عنوان مرجع و مقایسه با نقطه جدید، مختصات ربات نسبت به نقطه ی شروع بدست می آید.

مسیر حرکت ربات با وصل کردن این نقاط حرکتی به طور تقریبی و به صورت پله ای به دست می آید. شکستگی این مسیر خام به دلیل زمان بهنگام شدن و دقت خروجیGPS (70cm ) می باشد.

8 نتیجه گیری:

ارائه ساختار کنترل عمدتاً براساس استفاده از گیرنده GPS به عنوان مبدل موقعیت به منظور اجتناب از اثر تجمعی داخلی خطاهای موقعیت است.

کنترل کننده در داخل کامپیوتر اجرا میشود و دارای یک ساختار ساده است.

دید ماهواره ها و دوره نمونه گیری از گیرنده GPS، کیفیت ردیابی مسیر را تحت تاثیر قرار میدهد.

نتیجه گیری اصلی عبارت است از:

• GPS برای حرکت در فواصل کوتاه مناسب نیست و یا وقتی که دید ماهواره ها ضعیف است.

• یک کنترل کننده ساده نتایج قابل قبولی فراهم میکند.

در آینده می توان در جهت بهبود نتایج از دو گیرنده GPS به صورت دیفرانسیل استفاده کرد، به این صورت که یکی سوار بر ربات و دیگری در یک موقعیت ثابت. در این صورت انتظار میرود حداکثر خطا کاهش یابد.