نرم افزار شبیه سازی ربات ها

نرم افزارهای اندکی در زمینه شبیه سازی ربات ها وجود دارد که یکی از آنها نرم افزار Microsoft robotic است که نرم افزاری با حجم زیاد و پر دردسر می باشد.

نرم افزار دیگر که توسط یک فرد سوئدی به نام Olivier Michel طراحی و توسعه داده شده است به نام webots است از مزایای این نرم افزار کم حجم بودن ، سرعت نصب بالا و محیطی تقریبا ساده با آزادی عمل بسیار است که فرد با آشنایی با برنامه نویسی به زبان C یا ++C یا جاوا قادر به اعمال هرگونه تغییری می باشد. همچنین می تواند با نرم افزار matlab ارتباط برقرار کند.

از ویژگی های خوب این نرم افزار دارا بودن تمام سنسورهای لازم برای طراحی ربات است و گرافیک بالا و مثال های متعدد بگونه ای که بیش از 5000 دانشگاه از این نرم افزار برای طراحی ربات استفاده می کنند .

در webots بوسیله محیط گرافیکی تک تک المانهای ربات کنار هم مفصل می شوند و هر کدام داری یک مرز مشخص خواهد بود و جرم و ویژگی های مکانیکی مشخص مانند اینرسی یا ضریب جهش الاستیسیته و سایر خواص به طوری که یک محیط کاملا نیوتنی را نخست فرد آماده می کند و سپس در این محیط ربات خود را می سازد و قرار می دهد و شروع به حرکت می کند و نتایج ان را به عینه می بیند . در صورت برخورد ربات با هر شی خارجی که دارای جرم و حجم است به مانند محیط واقعی تصادم صورت می گیرد و هر اتفاقی بسته به نیروها ممکن است بیفتد . لذا رباتی که در این نرم افزار شبیه سازی شود و با موفقیت ماموریتش را انجام بدهد در محیط طبیعی و پس از ساخت هم با همین موفقیت روبرو خواهد شد و webots یک محک بسیار عالی برای ساخت یک ربات است.

تمام الگوریتم حرکت و گریز از مانع ربات بوسیله برنامه نویسی به زبان C نوشته می شود پس از اینکه ربات در محیط توانست بایستد و شروع به حرکت متعادل کند . همه موتورها و محرکها در نهایت بوسیله برنامه کنترل ربات هدایت می شوند و محیط هم در صورت غیر هوا بودن مانند آب در رباتهای زیرآبی باید بوسیله برنامه نویسی به زبان c شبیه سازی شود و ویژگی هایش توضیح داده شود.

روشی جالب برای تولید برق

روشی جالب برای تولید برق

در سال های اخیر برای کشف روش های جدید تولید انرژی به ویژه شیوه های پاک آن تلاش های بسیاری شده و موفقیت هایی نیز به دست آمده است ، ایده هایی که بعضی هایشان تا مرحله ثبت و آغاز بهره برداری پیش رفته اند و بعضی ها هنوز در حد جرقه ای هستند که در ذهن درخشیده اند.

اصلی ترین روش های تولید برق در دنیا ، نیروگاه های حرارتی و هسته ای هستند که با افزایش قیمت نفت خام و آلودگی محیط زیست در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی ، روز به روز بر اهمیت یافتن روش های جدید تولید برق که آْودگی کمتری داشته و با صرفه ترین باشند ، افزوده می شود .

در ادامه ، روشی جدید برای تولید برق شرح داده می شود. این روش شاید با تمامی روش های معمول تولید برق بسیار متفاوت باشد. در شکل ... یک ظرف بزرگ آب و یک سازه شبیه چرخ فلک که بالون هایی شبیه بادکنک در دور آن آویزان هستند را می بینید. قرار است این سازة چرخ و فلک مانند ، به حرکت در آید و انرژی تولید کند؛ اما چگونه ؟

می دانیم اجسامی که چگالی کمتر از آب دارند ، تمایل دارند به سطح آب بیایند و با اعمال نیرو از ته آب به سطح آب می آیند ، مانند چوب. اگر شما بخواهید یک تکه چوب را به زیر آب ببرید و نگه دارید ، باید به آن نیرو وارد کنید تا در آن حالت باقی بماند ، در غیر این صورت چوب به سطح آب می آید .

حال به بررسی سازو کار این روش می پردازیم. با یکی از کیسه هایی که به عضو دایره ای متصل است ، همراه می شویم تا ببینیم چه اتفاقاتی رخ می دهد تا سازه حرکت کند. ابتدا کیسه در سطح آب است ، یعنی بالاترین کیسه .

در این کیسه که خالی از هر چیزی است ، مقداری ماده جامد NaN3 می ریزیم و کیسه را عایق می کنیم. در اثر حرکتی که نیروی خارجی اعمال می کند، عضو دایره ای حرکت می کند و کیسه مورد نظر ما به ته ظرف آب می رسد. در آنجا ما NaN3 را وادار به واکنش می کنیم و NaN3 به Na و N2 تبدیل می شود:

2Na + 3N₂ = 2NaN₃

در این واکنش ، مقدار زیادی گاز نیتروژن تولید می شود که می تواند کیسه را پر کند در نتیجه کیسه که در حالت اول فقط شامل ماده جامد NaN3 بود، حال حاوی مقدار زیادی ماده گازی شکل و به همراه سدیم است . این کیسه که شامل گاز نیتروژن است، در این حالت چگالی کمتر از آب دارد و در نتیجه تمایل دارد به سطح آب برود. در اثر تمایل کیسه پر از هوا برای رفتن به سطح آب ، کل سازه به حرکت درآمده واین عمل برای کیسه های دیگر تکرار می شود.

وقتی کیسه از ته ظرف به سطح آب آمد، تخلیه می شود و دوباره با ماده جامد NaN3 به اندازه کافی پُر می شود و چرخه ادامه می یابد. به این طریق، یک چرخه طی می شود که باعث تولید انرژی شده و به راحتی می توان این حرکت مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد.

البته باید توجه داشت که این روش ، فقط یک ایده خام است که به دلیل نبود امکانات ، درباره آن آزمایش و بررسی نشده است . و مانند هر طرح اولیه به احتمال فراوان مشکلات زیادی دارد که با آزمایش باید بررسی شود تا به مشکلات آن پی برد و در صورت توان آن را حل کرد.

به عنوان مثال ، ممکن است که در فشار زیاد آب ، امکان انجام آن واکنش نباشد ؛ که باید با بررسی با واکنش های جانبی دیگر یا جایگزینی مواد دیگر ، آن را حل کرد . یا شاید فشار آب ، کیسه را کاملا مچاله کند که شاید با یک محفظه محکم فلزی کوچک بتوان از این کار جلوگیری کرد.

شاید با اندکی تغییر بتوان روشی دیگر را برای تولید برق طراحی کرد.

حال یک چرخ و فلک را در هوای آزاد در نظر بگیرید که به جای بادبادک های شکل سمت راست ، بالون هایی هستند که در هوا صعود می کنند. در هنگام بالا رفتن بالون ، با گرم کردن هوای آن باعث صعود بالون می شویم و هنگام پایین آمدن ، با سرد کردن و خاموش کردن مشغل باعث پایین آوردن بالون می شویم .

شاید بتوان ساز و کار فوق را با توربین های بادی ترکیب کرد و روش بهتری برای تولید برق به دست آورد.

منبع

اسرار رادار

همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند.

به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شویم، بلکه بطور دقیق تعیین می‌کنیم که آیا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک می‌شوند؟

حتی سرعت جسم نیز بخوبی قابل محاسبه است. وقتی امواج منتشر شده از رادار ، به یک جسم دور برخورد می‌کنند، به طرف نقطه حرکت بر می‌گردند. امواج برگشتی توسط دستگاههای خاص در مبدا تقویت می‌شوند و از روی مدت رفت و برگشت این امواج ، فاصله بین جسم و رادار اندازه گیری می‌شود.

کاربردها

زمانی رادار وارد جنگلها شد، انگلستان پایگاههای وسیعی را با رادار مجهز کرد و به این ترتیب هواپیماهای آلمانی در کار خودشان دچار اختلال شدند. به عقیده بسیاری از کارشناسان همین رادار بود که آلمان را علی رغم حمله‌های گسترده هوایی بر روی شهرهایی نظیر لندن ، ناکام گذاشت. همچنین بسیاری از زیر دریاییهایی که تعداد زیادی از کشتیهای حمل و نقل و ناوهای جنگی متفقین را به قعر دریا می‌فرستادند، با کمک رادارها شناسایی شدند و در عملیات گوناگون خود دچار شکست گردیدند.

رادارها حتی در توپخانه‌ها ، موشک اندازها و جنگهای زیر دریاییها نیز وارد عمل شدند و توجه قدرتهای بزرگ تسلیحاتی را ، حتی پس از شکست هیتلر و پایان جنگ جهانی به خودشان جلب کردند. اما صرف نظر از کاربردها نظامی، رادار خدمات صلح آمیز بسیاری را برای انسان امروزی در برداشته است. کاهش سوانح در مسافرت های دریایی و هوایی همگی مدیون رادار هستند.

در حقیقت یکی از مهمترین کاربردهای علمی رادار با آغاز عصر فضا به وجود آمد بشر توانست برای اولین بار با کمک رادار به فضا دسترسی پیدا کند

و حتی سطح سیاره ها و اشکال گوناگون آنها را شناسایی کند. این موفقیت سالها قبل از آن بود که سفینه ها بتوانند از سطح سیارات عکسبرداری کنند. بنابراین رادار علی رغم خرابی هایی که با گسترده تر کردن جنگلها به وجود آورد، توانست خدمات بسیار ارزنده ای را برای جامعه بشری به ارمغان آورد و انسان این همه را مدیون طبیعت بی ادعاست!

مرکز کنترل ترافیک فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها که بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها که در حال پرواز هستند و هدایت آنها از رادار استفاده می‏کنند. در برخی از کشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می‏‏کند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت کرة زمین و دیگر سیارات استفاده می‏کند، همین طور برای دنبال کردن مسیر ماهواره‏ها و فضاپیماها و برای کمک به کشتی‏ها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می‏شود. مراکز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ‏افزارهایشان از آن استفاده می‏کنند.

هواشناسان برای شناسایی طوفانها، تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده می‏برند. شما حتی نوعی خاص از رادار را در مدخل ورودی فروشگاهها می‏بینید که در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز می‏کنند. بطور واضح می‏بینید که رادار وسیله‏ای بسیار کاربردی می‏باشد. در این مقاله ما به اسرار رادار می‏پردازیم.

استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر می‏باشد:

شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصله‏ای مشخص – عمدتاً آنچه که شناسایی می‏شود متحرک است و مانند هواپیما ، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسام که مثلاً در زیر زمین نیز مدفون شده‏اند، می‏باشد. در بعضی از موارد حتی رادار می‏تواند ماهیت آنچه را که می‏یابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمایی که شناسایی می‏کند.

شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی که پلیس از آن در بزرگراهها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده می‏کند.

جابجایی اجسام – شاتل‏های فضایی و ماهواره‏های دوار بر دور کره زمین از چیزی به عنوان رادار حفره‏های مجازی برای تهیه نقشه جزئیات ، نقشه‏های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده می‏کنند. تمام این سه عملیات می‏تواند با دو پدیده‏ای که شما در زندگی روزمره با آن آشنائید پیاده شود: «پژواک» و «پدیده دوپلر» این دو پدیده بسادگی قابل فهم می‏باشند، چرا که هر روزه شما با آنها در حوزه شنوایی خویش برخوردارید. رادار از این دو پدیده در حوزه امواج رادیویی استفاده می‏برد.

رادار در طبیعت

شاید رادار طبیعی بیشترین استفاده را برای خفاش دارد. چرا که این پرنده شب پرواز ، دارای حس بینایی ضعیفی است و به کمک طبیعت راداری که دارد، می‌تواند موانع دور و بر خود را تشخیص دهد. خفاش هنگام پرواز فریادهای ابر صوتی خاصی ایجاد می‌کند که پس از برخورد با اجسام مختلف ، منعکس می‌شود و به گوش خفاش می‌رسد. بوسیله همین پژواک صداهای ابر صوتی است که نوع مانع و فاصله آن را تشخیص می‌دهد و طوری پرواز می‌کند که از تصادم با آنها در امان باشد.

بالنها و دلفینها نیز از همین پدیده بازتاب استفاده می‌کنند که در مورد بازتابهای صوتی به آن "سونار" گفته می‌شود.

منبع

سروو موتور ( servo motor )

در ادامه روند معرفی انواع موتورها، امروزی می خواهیم شما را با سروو موتور آشنا نماییم.

سروو موتور نوعی موتور است که شافت ( محور ) خروجی آن قادر است تا در یک موقعیت زاویه ای خاص قرار گیرد یعنی می توان شافت یک سروو موتور را تا زاویه دلخواه به چرخش در آورد.

همان گونه که می دانیم موتورهای DC چنین قابلیتی را دارا نمی باشند. شافت موتورهای پله ای را نیز نمی توان روی زاویه خاصی تنظیم نمود. برای مثال می توانیم به موتور پله ای دستور دهیم که 5 درجه به سمت راست یا 10 درجه به سمت چپ بچرخد، اما نمی توانیم به آن بگوییم شافت خود را در موقعیت 35 درجه قرار دهد زیرا موتور پله ای دارای سیستم فیدبک نمی باشد و لذا موقعیت شافت آن برای موتور قابل اندازه گیری نمی باشد.

با توجه به خواص سروو موتورها ( سیستم فیدبک و دقت بالا ) از آن ها در صنایع رباتیک، موتورهای کنترل کننده هواپیما، کنترل موقعیت سطوح و... استفاده می شود.

یک سروو موتور از چند مدار الکترونیکی کنترلی، یک موتور، یک گیربکس و یک مقاومت متغیر تشکیل می شود.

سروو موتورها معمولاً دارای 3 سیم می باشند که یکی ولتاژ مثبت، یکی زمینی و سیم سوم مربوط به کنترل وضعیت حرکت آن می باشد.

در تمامی سروو موتورها گشتاور خروجی موتور با ولتاژ ورودی آن متناسب بوده و جهت گشتاور آن نیز به پلاریته لحظه ای ولتاژ کنترل بستگی دارد.

سروو موتورها به دو نوع DC و AC تقسیم می شوند. سروو موتورهای DC عموماً از سروو موتورهای AC بازده بالاتری دارند.

برای کنترل سروو موتور باید از مدار راه انداز سروو موتور استفاده نمود.