الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۲
کد مقاله
TEC32
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
روال توسعه ربات جدید تجسس و نجات شهری
نام انگلیسی
On the Development of a Novel Urban Search and Rescue Robot
تعداد صفحه به فارسی
۲۵
تعداد صفحه به انگلیسی
۵
کلمات کلیدی به فارسی
عملیات تجسس و نجات شهری، علم رباتیک
کلمات کلیدی به انگلیسی
Urban Search and Rescue, robotics
مرجع به فارسی
آکادمی دریایی ایالات متحده، مریلند
مرجع به انگلیسی
United States Naval Academy
کشور
ایالات متحده
روال توسعه ربات جدید تجسس و نجات شهری
چکیده
این مقاله به موضوع توسعه یک پایگاه رباتیک جدید برای عملیات تجسس و نجات شهری (USAR) می‌پردازد. بخش های اصلی این کار شامل طراحی و ساخت شکل جدیدی از یک ربات و شبیه سازی فیزیکی آن برای استفاده در کنترلرهای در حال توسعه در زمینه عملیات نیمه اتوماتیک (نظارتی) می‌باشد.
کلمات کلیدی : عملیات تجسس و نجات شهری، علم رباتیک
ربات جدید تجسس و نجات شهری
۱- مقدمه
تجربه نشان داده است که عملیات نجات بازماندگان از یک ساختمان فروریخته شده یکی از سخت ترین و ترسناک ترین عملیاتی است که نیروی امداد و نجات در جهان امروزی با آن روبرو هستند. بازماندگان حادثه‌ای که در میان توده ای از سنگلاخ ها گرفتار شده اند، تنها ۴۸ ساعت می‌توانند دوام بیاورند و پس از آن به دلیل پایان یافتن آب و دیگر مواد ضروری در بدنشان، از پا در می‌آیند. متأسفانه، محیط عملیات تجسس و نجات شهری (USAR)، مانع از انجام سریع عملیات اکتشاف و نجات می‌شود. محدوده عملیات بسیار متغییر و ناپایدار است و فضاهای مورد بررسی اغلب ماهیتی نامنظم و بسیار محدود دارند. با توجه بدانکه این موانع بعنوان یک این چالش در برابر تلاشهای عمیق گروه نجات انسانی در بین سنگلاخ ها مطرح می‌باشد، رباتی طراحی شده است که به خوبی می‌توان آن را برای عملیات تجسس و نجات شهری مورد استفاده قرار داد.
ربات‌ها ارزش خود را در عملیات تجسس و نجات شهری به اثبات رسانده‌اند، خصوصا بعد ازحادثه ۱۱ سپتامبر ۲۰۰۱٫ تلاش های پروفسور رابین مارفی، دانشمند کامپیوتر دانشگاه فلوریدا و سرهنگ دوم، جان بلیچ، در ساخت مرکز تجسس و نجات مجهز به ربات (CRASAR) به اوج خود رسید و موجب هماهنگی و کمک‌رسانی به تلاشهای موجود در زمینه تجسس و نجات رباتیک شد. با وجود آنکه این تلاش ها و دیگر اقدامات انجام شده توان بالقوه یک ربات در محیط تجسس و نجات شهری را نشان داده اند، اما هنوز جا برای پیشرفت وجود دارد. به طور ویژه، یک ساختار منحصر بفرد و روش حرکتی را می‌توان بکار گرفت تا از این طریق وسیله‌ای ساخته شود که برای غلبه بر موانع از نظر دامنه حرکت و توانایی در مقایسه با ربات های تجسس و نجات شهری کنونی، بسیار پیشرفته تر باشد.
ادامه مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است: بخش ۲ شامل توصیفی از شکل اولیه ربات است. بخش ۳ جزئیاتی از نمونه فیزیکی این ربات را ارائه می‌دهد. نتایج طراحی فیزیکی در بخش ۴ بیان می‌شوند. شبیه سازی فیزیکی بخش ۵ را تشکیل می‌دهد و نتیجه گیری ها در بخش ۶ را ارئه شده اند.
ربات جدید تجسس و نجات شهری
۲- شکل شناسی ربات
مرحله مقدماتی ساخت فیزیکی ربات، تعیین طرح کلی ربات بوده است. چندین عامل بر ساختار کلی ربات اثر گذاشتند. اول، ربات باید بتواند از میان فضاهای محدود شده که اغلب در یک ساختمان فرو ریخته یافت می‌شوند، عبور کند. دوم، ربات باید بسیار انعطاف پذیر باشد تا بتواند به راحتی بر روی موانع و اطراف آنها حرکت دهد. سوم، شاسی ربات باید به گونه ای طراحی شود که بیشترین قدرت و در عین حال کمترین وزن را داشته باشد. سهولت در حمل و نقل عامل مهمی برای ربات به شمار می‌رود، گرچه خرابی های ناشی از فروریختن یک ساختمان، دسترسی به نواحی مختلف تجسس را برای ربات دشوار می‌سازد. همچنین به یک وسیله با قابلیت حرکت در تمام جهات مورد نیاز است. از آنجایکه ماهیت ناهموار و غیر قابل پیش بینی محیط منجر به رویارویی با چالش های محیطی می‌شود، رباتی که از انواع روش های جابجایی برخوردار است، شانس بیشتری برای موفقیت در چنین شرایط دشواری را خواهد داشت.
ربات جدید تجسس و نجات شهری
۳- نمونه اولیه فیزیکی
چنانچه شکل اولیه ربات را نتوان در یک بسته متراکم و قدرتمند پیاده سازی نمود، این ربات کاربردی نخواهد بود. در این بخش، چگونگی توسعه نمونه اولیه فیزیکی از شکل اولیه را مرحله به مرحله برای شما توصیف خواهیم کرد. ربات نهایی (شکل ۴) از ۳ ماشین تشکیل شده است، که حداقل تعداد مورد نیاز برای پیاده سازی عملیات پیوند نهایی، نظیر حرکت دادن یک ماشین ساده به سمت بالا یا پایین است. هر ماشین از تخته چند لایه به ضخامت “۴/۱ ساخته و با یک میله عاجدار فولادی به ضخامت “۴/۱ تقویت شده است. وزن کلی ربات تقریبا ۱۳ پوند (بدون هیچگونه منبع تغذیه) می‌باشد. پیوندهای ماشین دارای حداکثر زاویه گام با اندازه تقریبا ۴۵ درجه و دامنه (روبه جلو) حرکت جنبی ۱۵ درجه در هر یک از جهات می‌باشد.
الف. طرح عاجدار
چنانچه هریک از بخش ها منطبق با ضروریات فیزیکی مورد نیاز نبودند، طرح عاجدار سازی و سطح تماس این ربات هرگز پیاده نمی‌شد و بنابر این قیمت آن نیز در محدوده مناسبی باقی می‌ماند. این عاجها باید قوی، بادوام و بر طبق شرایط ابعادی ربات تغییر پذیر باشند. یافتن چنین سیستمی به چالشی بیش از آنچه انتظار می‌رفت تبدیل شد. تسمه های زمانبندی ساخته شده توسط W.M. Berg یک راه حل قابل قبول به شمار رفت. تسمه ها به گونه ای طراحی شده اند که در حالت «عدم تحرک» قرار گرفته و دارای دنده هایی هستند که باعث می‌شوند هنگام حرکت از قرقره خود بیرون نروند. تسمه ها از سیم های فولادی تشکیل شده و دارای پوششی از پلی‌اورتین می‌باشند که موجب استحکام و دوام آنها می‌شود.
ب. موتورها
طراحی ربات به دو نوع موتور نیاز دارد؛ یک نوع برای تسمه‌ها و یک نوع برای اتصالات بین ماشین ها. هر دو نوع باید موتور های سبک وزن و DC (جریان مستقیم) باشند تا گشتاور بالایی را تولید کنند. یک تفاوت مهم بین این دو نوع موتور آن است که موتورهای اتصال نیاز به کنترل مکانی دارند، اما موتور های عاجدار نیاز به کنترل سرعت دارند. یک موتور فرمان یار R/C مخصوص کار سنگین، می‌تواند هر دو کار را انجام دهد. موتورهای فرمان یار یا سرو برای راه اندازی اتصالات بسیار مناسبند زیرا کدگذارهای محور داخلی، کنترل مکانی دقیقی را بوجود می‌آورند. یکی از اشکالات استفاده از موتور فرمان یار برای راه اندازی آن است که آنها دارای توقف های فنی هستند که تنها دامنه حرکت ۱۸۰ درجه ای را امکان پذیر می‌سازند.
ج. شاسی
برای بهینه سازی کارآیی ربات، شاسی هر ماشین باید وی‍ژگیهای زیر را داشته باشد. اول، شاسی ها باید سبک وزن باشند. این ویژگی از آن جهت مهم است که نه تنها سهولت جابجایی را افزایش می‌دهد، بلکه به پیاده سازی یک پیوند با درجه آزادی ۲ کمک می‌کند. با فرض فاصله‌ای در حدود ۴ اینچ از محور فرمان یار تا مرکز جرم وسیله نقلیه، یک موتور فرمان یار قادر به بلند کردن ماشینی به وزن تقریبا ۳۰ اونس می‌باشد. شاسی باید از ۳ چیز حمایت کند: موتورهای فرمان یار حرکت دهنده تسمه‌ها، چرخ دنده ها و ساختار پیوند. یکی از فواید استفاده از موتورهای فرمان یار برای به حرکت درآوردن چرخ های وسیله این بود که فرمان یارها را می‌توان بر روی تکه نازکی از یک ماده نصب نمود، زیرا پوشش موتور فرمان یار دارای سوراخ‌های هستند که موجب محکم شدن آن در همان مکان می‌شود.
د. اتصال تطابقی غیر فعال
اتصال مهمترین سیستم فرعی این طرح را تشکیل می‌دهد. در طرح اولیه، مکانیزم هر اتصال از ۴ قطعه تشکیل شده است. اولین قطعه قلابی است که به موتور فرمان یار متصل می‌شود و جلوی ماشین را نسبت به شاسی ماشین عقبی کنترل می‌کند. قلاب دومی بر روی چرخ موتور فرمان یار جلویی قرار گرفت که دو موتور فرمان یار کنترل کننده گام را نگهداری می‌کند. دو قلاب آخر نیز برای اتصال یک محور چوبی غیر فعال به عقب ماشین جلویی استفاده شده است.
ربات جدید تجسس و نجات شهری
۴- ارزیابی و آزمایش
جهت ارزیابی درست وسیله، یک واسط کاربری طراحی شد. این سیستم مبنی بر یک ریزپردازنده Rabbit و یک برد Pontech SV203 بر روی هر واگن می‌باشد. به دلیل پیچیدگی سیستم، تنها دستورات ساده در این نقطه آزمایش شدند (“حرکت به جلو”، “گام به سمت بالا” و “چرخش”).
به طور کلی، نمونه فیزیکی همانطور که انتظار می‌رفت اجرا شد. مکانیزم های تطابق انتخابی و کنترل جلو همانطور که طراحی شده بودن عمل نمودند. در شرایط نمونه سازی، وسیله به دلیل تطابق انتخابی، بر ناحیه نا هموار به خوبی عمل کرد. شکل دهی نیز به طور مطلوب حاصل شد.
طراحی ربات باید در برابر یک مانع عمیق کارآمد باشد. استفاده از یک اتصال تقویت شده دو طرفه برای اتصال هر ماشین به ربات قابلیت حرکت عمودی را بوجود می‌آورد که برای غلبه بر فاصله های افقی مفید خواهد بود. با استفاده از الگوریتم‌هایی نظیر آنچه توسط نیلسون توسعه یافت، می‌توان ربات را تغییر داد تا به یک حالت عمودی برسد. در این موقعیت، چنین رباتی قابلیت جهش بسمت دیگر ناحیه دارای شکاف را خواهد داشت و می‌تواند از منطقه مقابل جهت کشیدن خود بسمت بیرون شکاف بهره جوید.
ربات جدید تجسس و نجات شهری
۵- شبیه سازی فیزیکی
هدف ثانویه این پروژه توسعه یک شبیه سازی انعطاف پذیر است که بتوان از آن برای کار با یک الگوریتم وراثت با توانایی تولید دستورات کنترل نظارتی از پیش برنامه ریزی شده برای سهولت فشار وارده به واسط کاربری، استفاده کرد. این کار مستلزم انتخاب یک بسته شبیه سازی فیزیکی است که حاوی خصوصیاتی نظیر پیوند‌هایی اتصالی باشد که بر روی نمونه فیزیکی اولیه وجود داشت. هنگام شبیه سازی، یک ربات همانند نمونه اولیه فیزیکی، با توجه به انواع موانع مختلف، ساخته شد.
موتور دینامیک باز (ODE) به عنوان ابزاری برای مدلسازی و شبیه سازی انتخاب شد. به گفته نویسنده: ” ODEیک کتابخانه با کیفیت صنعتی و آزاد برای شبیه سازی دینامیک بدنه‌ای سخت و مفصلی است – مثل وسایل نقلیه زمینی، مخلوقات دارای پا و اشیاء متحرک در محیط های VR. این ربات سریع، انعطاف پذیر، قوی و مستقل از پلتفرم خاصی است و نیز دارای پیوندهای پیشرفته، تماس اصطکاکی و سیستم شناسایی برخورد بصورت ذاتی می‌باشد.
ربات جدید تجسس و نجات شهری
۶- نتیجه گیری
در این مقاله، کارکرد نمونه اولیه یک ربات USAR را توصیف کردیم. این ربات از خصوصیات ساختاری طراحی شده برای افزایش قابلیت حرکت ربات استفاده کرد. اتصال بصورت یک تطابق انتخابی بعنوان یک خصیصه منحصر به فرد مطرح گردید که تابحال هرگز برای طراحی ربات های تجسس و نجات شهری موجود از آن استفاده نشده بود. توانایی این مورد برای کنترل زاویه های نسبی بین ماشین‌ها و همزمان با آن فراهم کردن درجه‌ای از تطابق، در ایجاد طرحی با میزان قابل توجهی از انعطاف پذیری، بسیار حیاتی می‌باشد. تسمه‌های عاجدار تحتانی و فوقانی دوگانه به طور قابل توجهی قابلیت حرکت در فضاهای محدود و سنگ های پراکنده و سست را افزایش می‌دهد. یک شبیه سازی فیزیکی برای کمک به طراحی واسط‌های کاربری، در زمینه کنترل ساده، توسعه یافت.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
