1. مقدمه

در بسیاری از مواقع، در مورد مینی ربات ها، تجهیزات حسگر، حجم زیادی را با سنجش خودشان اشغال می کنند. در نتیجه، تجهیزات نمی توانند بروی مینی ربات سوار شوند. انتقال تجهیزات حس گر از مینی ربات بروی یک تعقیب کننده کنترلی مستقل با توجه به آن، طراحی مینی ربات ساده تر و آسانتر خواهد شد.

در این دیدگاه، طراحان برخی تجهیزات را طراحی و توسعه داده اند که بر مبنای روش مثلثی و مقایسه بین موقعیت یک مینی ربات در داخل فضای کاری واقعی و موقعیت تجهیزات مینی رباتمجازی که در فضای کاری مجازی قرار دارد. در این حالت، فضای کاری واقعی، با تمامی اشکال و ابعاد موانعباید در یک راه قیاسی شناخته شود. علاوه بر آن، برای فضای کاری واقعی باید یک نقشه معادل دیجیتالی که ارائه کننده فضای کاری مجازی باشد ایجاد شود که این نقشه از طریق کامپیوتر حفظ گردد.در یک زمان واقعی برای تعیین موقعیت مینی ربات در یک فضای کاری واقعی، تجهیزات برای رهگیری و کنترل به موقع تعیین شده اند. هر فرمان ارائه شده به مینی ربات در یک لحظه زمانی دقیق از قبل در فضای کاری مجازی چک شده است. به عنوان مثال، اگر حرکت مینی ربات مجازی در فضای کاری مجازی معتبر باشد، سپس یک فرمان به ربات واقعی برای حرکت ارسال می گردد.

اگر حرکت مینی ربات مجازی به یک موقعیت غیر ممکن در دنیای واقعی منجر شود، نرم افزار راه حل واقعی را در فضای کاری مجازی پیدا خواهد کرد و فرمان مناسب را ارسال می کند. بنابراین مینی ربات واقعی قادر خواهد بود تا از مانع عبور کند.

  1. مجموعه حسگرهای الکترواپتیکی

به منظور استفاده برای کنترل رباتها، یک مجموعه از تجهیزات الکترواپتیکی برای یک فرایند کنترلی متحرک در یک فضای کاری آزمایشگاهی توسط طراحان ساخته شده است. اولین و دومین حسگرهای الکترواپتیکی که به یک مجموعه مشابه تعلق دارند در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1  اولین (a) و دومین (b) حسگرهای الکترواپتیک

سومین حسگر الکترواپتیک مجموعه ذکر شده، موقعیت خاص یک منبع نوری Pj را مشخص می کند. این منبع بر مبنای یک موضوع حرکتی تعیین می گردد. عکس این حسگر در شکل 2 نشان داده شده است. در واقع حسگر الکترواپتیک یک تاسیسات بر مبنای مدول شناسایی 3 گانه می باشد که M2, M1 و M3 نامیده می شود و به سیستم مختصاتی 3 بعدی در مکان کنترل شده یک واحد متحرک صورت خارجی به خود می گیرد. بخاطر وجود استریو ثابت و تقریبا کوچک (اما خیلی بزرگتر از مدلهای شکل 1)، فضای کاری با یک دقت مورد قبول که در 2m2 محدود شده کنترل می گردد. موقعیتی که شرایط آزمایشگاهی برخورد می کنیم.

شکل 2   تصویر تجهیزات الکترواپتیک و مینی ربات

شماتیک چهارمین حسگر الکترواپتیکی این مجموعه در شکل 3 نشان داده ده است. این حسگر دارای یک هدف Ob و یک حسگر مربعی حساس به نور FE با چهار منطقه نوررسان یکسان می باشد. زمانی که محور نوری در مسیر منبع نوری S قرار گیرد، سیگنال از چهار منطقه نوررسان مساوی بوده و اگر شناسایی شود، موقعیت محور مسیر obS شناسایی می شود. حرکت رهگیری منبع نوری S بوسیله موتور پله ایی M1 تامین می گردد و موتور M2 به وسیله 2 کاهنده پیچ هلزونی تامین قدرت می شود. اندازه گیری زاویه چرخش α بوسیله رمزگذار زاویه TIRO1 صورت می گیرد و اندازه گیری زاویه چرخشی β بوسیله رمزگذار زاویه TIRO2 صورت می گیرد.

کنترل حسگر از طریق کامپیوتر شخصی و بوسیله برد دریافت اطلاعات صورت می گیرد.سیگنالها از مناطق نوررسان اطلاعاتی را در مورد زاویه انحراف از مسیر منبع نوری S دریافت می کنند و موتورها به حرکت در می آیند، بنابراین میزان انحراف به حداقل می رسد. در لحظه ای که تمامی سیگنالها مساوی هستند، محور حسگر بروی مسیر منبع نوری S قرار دارد، این حالت در داخل حافظه کامپیوتر شخصی و در واحد محاسبه­گر نهایی مدول بطور الکتریکی منتقل می شود و زوایای α و β محاسبه می گردد.

این حسگر الکترواپتیکی قادر خواهد بود تا مسیر را برای یک منبع نوری رهگیری، تعیین کند و این کار بدون تعیین فاصله بین حسگر و منبع نوری صورت می گیرد. به منظور تعیین فاصله تا منبع نوری لازم است تا 2 حسگر یکسان نصب گردد بنابراین اصل مثلثی باید به کار برده شود. در این حالت سیستم قادر خواهد بود تا با دقت بالا دو مختصات منبع نور صرف نظر ازموقعیت خود را تعیین کند. از معایب این سیستم بالا بودن قیمت است.

بعد از آخرین مطالعات و تحقیقات صورت گرفته در این حوزه، هدف طراحان توسعه یک پلت فرم تحقیقاتی (شکل 4 و 5) با انعطاف پذیری بسیار بالا می باشد. ساختار مدول این مدل امکان ارتباط با یک و یا چند نوع حسگر در یک زمان به منظور مطالعه عملکرد آنها، فراهم می کند. این حسگرها می تواند به صورت نوری و یا امواج رادیویی و یا غیره باشد.

حسگرهای نوری فرایند پردازش ساده سازی را از طریق سیگنالهای دریافت شده می توانند تشخیص بدهند و در همان زمان پردازش کنند و به صورت غیر پیوسته، بروی پلت فرم همانند حسگرهای مکان رادیویی و حسگرهای نوری به صورت پردازش پیوسته مورد آزمایش و بررسی قرار دهند. برخی اطلاعات آزمایشگاهی برای الگوهای دیود مربعی در جدول شماره 1 نشان داده شده است. حسگر دیودی مربع در شکل شماره 6 نشان داده شده است.

نتیجه گیری

پلت فرم تحقیقاتی مورد نظر محققان در این مقاله، قادر خواهد بود تا بررسی رفتار چندین نوع حسگر را صورت دهد. به واسطه ساختار مدول آن، امکان مطالعه یک و یا چند حسگر در یک زمان وجود دارد. به خاطر حسگرهای مختلفی که تا کنون مورد مطالعه قرار گرفته است. بسیار واضح است که حسگرهای دیود مربع بهترین عملکرد را بروی پلت فرم داشته اند.