Robotlar kimlerdir?
Birkaç yıl önce Reddit'te harika bir şey ortaya çıktı: bilim adamları karmaşık bir şeyi tanımladılar
Robotik, uygulanan bir sinerjiktiraktivite alanı. Programlama, mekatronik ve sibernetikten oluşur. Mekatronik, gerçek dünya ile etkileşime giren bir şeydir. Ve sibernetik, her şeyden önce oluşturulan programların yönetimini içeren çok bağlantılı bir bilimdir.
robot nedir?15 yıl önce birçok kişi bunun bir fabrikada çalışan ve kaynak veya boyama yapan robotik bir kol olduğunu söylerdi. Bir başka popüler cevap, film dünyasından android robottur. Ama hareketli bir araba mı yoksa insansız bir araç mı bir robot? Evet, bu da robotik alanlarından biridir. Uçaklar da robottur, en son gelişmelerden bazıları akıllı teknolojileri içerir ve aslında otonom robotlardır.
Mobil araba aynı zamanda bir robottur
Alan gibi bir robotik alanı da varrobotik - "mobil robotik". Bu, bir alanda, binada veya su altında hareket eden tüm robotları içerir. Bana göre en ilginç uygulama tarımdır.
uçak tarihi
Uçağın tarihi geçmişte başladıyüzyıl. Ondan önce sadece motoru olmayan balonlar uçuyordu ve onlara robot demek zordu. Geçen yüzyılın başında, iki tür uçak çalışıyordu - hava gemileri ve uçaklar. İlk kontrollü uçuş Wright kardeşler tarafından yapıldı. Ayrıca, ilk otomatik pilot oldukça hızlı bir şekilde ortaya çıktı, bundan neredeyse 10 yıl sonra uçuşun dengelenmesine yardımcı oldu.
Robotiğin mevcut yönü,PixHawk gibi yeni açık otopilotların geliştirilmesi ve kullanılabilirliği (PixHawk, kontrolörler, dronlar ve diğer İHA'lar için açık bir donanımdır. Akademik, amatör ve profesyonel amaçlar için kullanılır). Dronların her insanın hayatına gelişine bir örnek, Dodo Pizza şirketi tarafından Copt Express ile birlikte pizza teslimidir - bu 2014'te oldu.
uçak tarihi
Drone nasıl kontrol edilir
Modern uçaklar bir tane kullanırasansör yaratmanın üç ilkesinden biri - aerostatik, jet veya aerodinamik. Aerodinamik uçuş prensibi ve kaldırma (havanın bir kısmını aşağı atma) oluşturma, sabit bir yatak yüzeyi (kanat) ile donatılmış tüm aparatın hareketi nedeniyle veya ayrı yatak parçalarının hareketi nedeniyle uygulanabilir. aparatın (ana rotor, fan) havaya göre.
Cihazlar nasıl uçar?
Drone, kaldırma yaratan bir pervaneye sahiptir.Yerden inen cihaz, pervaneyi daha hızlı hareket ettirmeye başlar ve yükselir. Ancak etki kuvveti tepki kuvvetine eşittir. Pervane döndüğünde, ters yönde bir an yaratılır - bu, helikopterlerin ve helikopterlerin tasarımıdır. Helikopterin bir pervanesi varsa, sabit olmayacaktır. Bu nedenle, cihaz ya iki rotorlu bir şema ya da bir kuyruk rotoru kullanır.
Quadcopter çok basit bir tasarıma sahiptir -genellikle, ikisi bir yönde ve ikisi diğer yönde dönen dört vidaya sahiptir. Kullanıcının ilerlemesi gerekiyorsa, bazı pervaneler daha yavaş dönerken bazıları daha hızlı döner. Ve kullanıcı dönmek isterse, çapraz olarak yerleştirilen bazı vidalar hızlanırken diğerleri yavaşlar.
Bir quadcopter nasıl uçar
Helikopterin köşelerdeki hareketleri, boyunca olan hareketle ilgilidir.koordinatlar. Pilot ilerlemek istiyorsa öncelikle drone'u öne doğru eğmemiz, ardından elektrikli cihaz ileri doğru çekilirken onu kalmak istediğimiz noktada sabitlememiz gerekiyor.
Bu, en popüler otopilotlardan birinin diyagramıdır.hangi yeni cihazların yapılabileceği temelinde. Tüm motorlara ve sensörlere bağlanır. Ayrıca motorların kendi kontrol ünitesi olan ESC regülatörü - motorun hızını kontrol eden Elektronik Hız Kontrolörü vardır.
Sensörlerden, drone'nun yapabilmesi için GPS var.açık havada çalışın, noktalara uçun ve pozisyonu sabitleyin. Ancak otomatik pilotun içinde ayrıca bir IMU vardır - tutum açılarını belirlemesine izin veren bir atalet sensör modülü. Ayrıca bir iletişim kanalı, bir yer kontrol istasyonu ve bir pil bulunmaktadır.
İHA cihazı
Yukarıda belirtildiği gibi, bir seviye var.motor kontrolü - tereddüt etmeden dönüş hızını ayarlayabiliriz. Seviyelerin geri kalanı aynı prensipte çalışır: bir sonraki oryantasyon kontrolüdür.
Ama önce dönüş hızını kontrol etmemiz gerekiyor.- FPV kopterler bu seviyede uçar (drone kamerasından görüntüyü ilk kişiden gerçek zamanlı olarak izlemenizi sağlayan cihazlar (FPV - First Person View). Deneyimli pilotlar dönüş hızını ayarlar ve joystick ile sürekli yön verirler. Sonraki Aşama, kullanıcının açıyı sabitleyebildiği, ancak drone'nun hareket etmeye devam edeceği aşamadır. Sonraki hız kontrolü ve en yüksek seviye konumsal kontrol, bir noktaya hareket etmek veya belirli bir yörünge boyunca hareket etmek için manevralar.
Programlamak, inşa etmek ve yapmak isteyenlerkontrol dronları - PIX4 açık kaynak otopilotuna dikkat etmelidir. Hava robotiği (ROS - robotik işletim sistemi veya Açık robotik) etrafında bütün bir topluluk var, dronlar için simülatörler var. Bu nedenle, drone'un kendisine sahip olmadan simülatörde birçok deney yapılabilir.
Drone geliştirme aşamaları
Araştırmacılar kavramsal bir kavramla başlarmodelleme ve daha sonra aparatın doğru bir modelini oluşturmaları gerekir. Formüle girmeden helikopter modeli aslında katı gövdeli bir modeldir. Bu Newton'un parçacık sistemlerine genişletilmiş ikinci yasasıdır. Öteleme ve dönme hareketi vardır, hareketin kinematiği ve dinamiği vardır ve belirli bir cihazın modelini tanımlamak için buraya belirli bir drone'a etki eden kuvvetlerin denklemini eklemeliyiz.
İHA'lar nasıl modellenir
Bir sonraki adım, sistemi geliştirmektir.yönetmek. Klasik yoldan gidersek: önce tam matematiksel modeli buluruz ve temelinde, kontrol algoritmasını veya yeni formülleri zaten sentezleriz. Tüm seviyeler kontrol sistemine dahil edilebilir: hareket planlama, çevre algılama, sensörler yardımıyla durum tahmini. Algoritmalar, koordinatlarımızı ve verilerimizi iyileştirmemize izin verir.
dron kontrol sistemi
Bir kontrol algoritması olduğunda, hemenuygulayın, ancak bunu yapmak oldukça pahalıdır. Cihazlar en ufak bir hatada çöküyor - bu dikkate alınmalı ve yedeklemeler yapılmalıdır. Simülatörler test için kullanılır.
Aşağıda sanal bir Innopolis turu varÜniversitemizin bir ürünüdür, GitHub'dan indirilebilir. Bu sadece görsel bir bileşen değil, aynı zamanda cihazın tüm sensörlerinin verileridir. Tüm pozisyon sensörlerine sahiptir, drone gibi kontrol edilir ve tüm kontrol algoritmalarında hata ayıklayabilir.
Drone'lar simülasyonda nasıl öğrenir?
Simülatörle ilgili deneyime dayalı olarak göründüğündedaha fazla güven - donanım uygulamasına geçebilirsiniz. Bileşenleri burada gösterilmektedir: cihazın karbon ve kompozitten üretimi, elektroniklerin oluşturulması, motorların yerleştirilmesi, sabitlenmesi.
Testler sokakta başlamıyor:Öncelikle cihazlar bir askı veya özel bir stand üzerinde test edilir. İnsansız bir hava aracının işleyişindeki unsurların hatalarını ayıklamak için kullanılabilirler. Örneğin, burada dikey kalkış ve iniş yapan bir uçak gösterilmektedir - bu bir helikopter ve uçağın melezidir, videoda dış etkenlerle nasıl başa çıktığını ve açıyı koruduğunu görebilirsiniz. Sağda, beş motoru aynı anda çalıştırdığınız ve kontrol sisteminin bunu nasıl idare ettiğini gördüğünüz oldukça çılgın bir deney var.
Drone'lar nasıl inşa edilir?
Testten sonra uçuşlara geçerler -düşük hızlarda küçük kalkışlar, kontrolü ele alabilen bir pilot ile kontrollü hareket. Son akor tamamen insansız bir uçuş.
Cihaz dikey olarak kalkış yapıyor -“helikopter gibi” ardından ana motoru devreye giriyor, drone hızlanıyor, uçak moduna geçiyor ve kanadın çalışması için yeterli hıza ulaşıyor. Daha sonra kontur pervaneleri kapatılır ve bir uçak gibi uçar - iniş işlemi ters sırada gerçekleştirilir.
Drone'lara neler oluyor
Modernliğin görevlerinden biribilim adamları - uçuştaki engelleri atlayarak. Bazı dronlar bunu nasıl yapacağını zaten biliyor, ancak görev biraz daha geniş - cihazlara engellerin olduğu bir ortamda mümkün olduğunca hızlı hareket etmeyi öğretmeniz gerekiyor. Ve algoritmaları geliştirmek ve geliştirmek için hala yer var.
Bu tür testlerin bir başka örneği, bir uçuştur.orman. Çok ilginç bir yaklaşım var - burada sadece yeni algoritmalar değil, sensörler de kullanılıyor - bir olay kamerası. Bu, kareler arasındaki farkı her zaman biriminde ileten çok yüksek frekanslı bir kameradır: bu, engelleri hızla kontrol etmenize ve tepki vermenize olanak tanır.
Drone hareket planlama alanında,rekabet: kim daha hızlı yapacak. Görev, bilinmeyen bir alanı haritalamak, üç boyutlu temsilini oluşturmak, üzerindeki nesneleri bulmaktır. Üniversitede uçtuk ama aynı zamanda nesne bulma sorununu da çözdük. Sonuçlarımız bilinen yayınlanmış algoritmalardan bile daha iyiydi.
Drone yarışında yarışmalar var.Pilotun gözlükleri olduğu ve kapıdan mümkün olduğunca çabuk uçmak için drone'u kontrol ettiği kameralı cihazlarda yapılırlar. Aynı görevin otomatik modda yapılması gereken oldukça muhteşem bir olay. Ne yazık ki, şimdiye kadar bilgisayar bir kişiyi sadece satrançta yenmeyi başardı ve ilerleme zaten oldukça ciddi olmasına rağmen drone robotu bir insan pilotu geçemedi. Bir yapay görme algoritması yardımıyla bir drone bu tür görevleri yerine getirebilir, iş sadece hızı artırmaktır.
Bir diğer yarışma ise Microsoft Games ofdronlar, bir simülatörde gerçekleştirilir. Suudi Arabistan'daki ünlü önde gelen yarışmalardan biri de aynı bölgede düzenleniyor. Oradaki katılımcılar üç yıl önceden işe alınır.
Drone gösterileri için insansız cihazlar kullanılıyor- Bunlar bugün havai fişeklerin yerini alan muhteşem olaylardır. Ancak grubun tek kullanımı bu değil; daha geniş bir alanı denetleyebilirler.
nereye başvurulur
Böylece münhasıran bilimsel gibi görünmüyorgeliştirme, aşağıda Skydio drone'nun bir demosu. Şimdi bu, özerklik açısından en gelişmiş cihazdır. Bu, modern teknolojilerin (haritacılık, engellerden kaçınma, trafik planlaması) zaten kullanıcıya sunulan bir üründe birlikte nasıl kullanıldığına bir örnektir.
Bir diğer yön ise yeni tasarımlaruçak. Bunlardan biri de katlanabilir drone'lar. Böyle bir cihaz, bir kaza sonrasında inceleme için dar alanlara uçabilir. Başka bir örnek ise açılabilen bir drone. Örneğin dar bir pnömatik tüpten uçup sonra her zamanki gibi uçabiliyor.
Bu alanda da bir projemiz var - buyumuşak Tensodrone. Bu, uçan ilk yumuşak kabuklu drone. Zevk, onu bırakabilmeniz ve bozulmadan kalmasıdır. Ayrıca kirişlerin uzunluğunu, kabloların gerginliğini değiştirebilirsiniz.
Hayata geçecek iki örnekyakında. İlk olarak drone kullanarak teslimat. Şimdi, bir paket terminali ile drone iniş istasyonunu birleştirdiğimiz çok ilginç bir uygulama var; bu durumda, drone'nun ne zaman varacağı, nereye ineceği konusunda endişelenmemize gerek yok, böylece ona zamanında ulaşabiliriz. zaman ayırın ve kargoyu çalınmadan önce alın. İkinci örnek ise uçan taksi. Bu, geliştirmenin en heyecan verici alanıdır ve halihazırda çalışan prototipler mevcuttur. Ancak bu yalnızca önümüzdeki on yılda gerçekleşecek.
Son 6 yılda uçan taksiler alanında hangi gelişmeler ortaya çıktı:
- "Hover" şirketi bir cihaz sundudüşük gürültülü elektrik motoru ve kompakt boyutlar - bir araba gibi. 150 m yüksekliğe çıkıyor ve standart bir park yerine iniyor. Drone iki yolcu için tasarlanmıştır, maksimum yük kapasitesi 300 kg ve hızı 200 km/s'dir.
- 2016'da Rus şirketi Hoversurfyanınızda taşıyabileceğiniz ve herhangi bir zamanda normal bir şehir park yerinden kalkış yapabileceğiniz bir hoverbike gösterdi. 100 km/s'ye kadar hızlara ulaşır ve güvenlik nedeniyle kaldırma yüksekliği zorla 5 metre ile sınırlandırılır.
— 2018 yılında Airbus yolcusu tarafından geliştirildiAlpha One VTOL uçağı 5 metre yüksekliğe çıkarak 53 saniye havada kaldı. Kullanıcı, uygulama üzerinden İHA'yı arayarak hem şehir içinde hem de şehir dışında bir noktadan diğerine geçebilecek.
— 2020 yılında CityAirbus hava taksisi yaptıilk serbest uçuş. Testler, Ile-de-France şehri olan Paris'in banliyölerinde gerçekleştirildi.CityAirbus uçağı, 30 km'ye kadar bir mesafe için 120 km/s'ye kadar hızlarda hareket edebiliyor. Uçan taksinin ağırlığı 2,2 tondan fazladır, CityAirbus üç yolcu koltuğu ve bir sürücü koltuğu ile donatılmıştır.
- 2022'de Çinli girişim Pantuo Aviation, hava kanallı bir uçan taksi göstericisi T1'i tanıttı. 300 km/s üzerindeki hızlarda uçacak ve 250 km menzile sahip olacak.
Daha fazla oku:
Uzay sondası Merkür'den 200 km uçtu. bak ne gördü
Bilim adamları, vitaminlerin kanser insidansını nasıl etkilediğini ortaya çıkardı
Çinli zihin okuma kaskı, bir kişi porno içeriği gördüğünde alarm veriyor