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Beschreibung
Roboter , diese faszinierenden Maschinen, werden zu einem immer wichtigeren Bestandteil unserer Zivilisation. Sie haben unterschiedliche Bauformen und Einsatzmöglichkeiten: Sie entschärfen Bomben, untersuchen ferne Himmelskörper, bauen Autos zusammen und ... saugen Teppiche. Sie verrichten Arbeiten, die für Menschen gefährlich, zu schwierig oder einfach ermüdend und langweilig sind. Vielleicht kümmern sie sich bald in Krankenhäusern und Pflegeheimen um Bettlägerige. Die Roboter arbeiten automatisch und genießen oft viel Autonomie. Was sie zu mehr oder weniger intelligenten Maschinen macht, ist Software. Das bedeutet, dass das Programmieren von Robotern zu einer äußerst wertvollen Fähigkeit wird!
In diesem Buch finden Sie alles, was Sie wissen müssen, um selbst mit der Programmierung verschiedener Roboter zu beginnen: von ganz einfachen bis hin zu fortgeschrittenen, multifunktionalen Geräten. Programmiermethoden für Teleroboter, autonome Roboter und Programmierstrategien für Hybridroboter werden erläutert. Es wurden die Prinzipien der Programmierung der Roboterbewegungen mit Hilfe von Motoren und der Betrieb verschiedener Arten von Sensoren vorgestellt. Es beschreibt auch die Techniken zur Programmierung von Entscheidungsfindungsalgorithmen durch den Roboter und erläutert die Probleme der Übersetzung von Anweisungen (Befehlen) aus der menschlichen Sprache in eine für den Roboter verständliche Sprache.
Die wichtigsten Themen
- Programmierung der Sensoren und Motoren des Roboters
- dem Roboter Anweisungen geben
- visueller Plan des Arbeitsszenarios des Roboters
- Programmieren des Roboters, um mit unerwarteten Situationen fertig zu werden
- Umgebungsbedingungen, Autonomie und Sicherheitsaspekte der Arbeit des Roboters,
- verschiedene Techniken für die Arbeit mit LEGO Mindstorms EV3- Mikrocontrollern, Arduino und anderen
Inhalt Einführung - Das Abenteuer mit Robotern beginnt (11)
- Wir beginnen mit Robotern zu arbeiten (11)
- Auf die Plätze, los, los! Roadtrip (12)
- Grundlagen der Arbeit mit einem Roboter (13)
- Die wichtigsten Techniken zur Roboterprogrammierung in diesem Buch (13)
- Einfacher Universalübersetzer - PUMT (14)
- Intelligentes Roboternetzwerk (ISR) (15)
- Annahmen über lesereigene Roboter (16)
- Wie Midamba lernte, einen Roboter zu programmieren (17)
1. Was genau ist ein Roboter? (19)
- Die sieben Kriterien, die einen Roboter ausmachen (20)
- Kriterium Nr. 1: Erkennen von Umgebungsvariablen (20)
- Kriterium Nr. 2: Programmierbare Aktionen und Verhaltensweisen (20)
- Kriterium Nr. 3: Reaktion auf Umweltvariablen und Interaktion mit der Umwelt (21)
- Kriterium 4: Stromquelle (21)
- Kriterium Nr. 5: Sprache, in der Anweisungen und Daten aufgezeichnet werden (21)
- Kriterium Nr. 6: Autonomie ohne fremde Hilfe (21)
- Kriterium Nr. 7: Der Roboter ist kein lebender Organismus (22)
- Kategorien von Robotern nach Betriebsumgebung (22)
- Was ist ein Sensor? (25)
- Was ist ein Aktuator? (26)
- Was ist ein Endeffektor? (27)
- Was ist ein Mikrocontroller? (28)
- Was ist das Arbeitsszenario des Roboters? (32)
- Einen Roboter anweisen 34
- Jeder Roboter spricht eine Sprache (34)
- Lösung des Problems der Inkompatibilität zwischen menschlicher und Robotersprache (35)
- Darstellung eines Arbeitsszenarios eines Roboters in einer visuellen Programmierumgebung (38)
- Midambas Ärger (39)
- Was kommt als nächstes? (40)
2. Robotervokabular (43)
- Warum erfordert die Verwendung dieser Sprachen Aufwand? (43)
- Aktivitäten identifizieren (49)
- Das Ontologiemodell der Programmiersprache autonomer Roboter (49)
- Roboterpotential (51)
- Rollen von Robotern in verschiedenen Situationen und Arbeitsszenarien (52)
- Was kommt als nächstes? (54)
3. Visuelle Planung des Arbeitsszenarios des Roboters (57)
- Mapping von Roboterszenarien 58
- Erstellen eines Roboterarbeitsplatzplans (59)
- Roboterumgebung (61)
- Beschreibung der Arbeitsumgebungsattribute des Roboters 63
- Visuelle Planung eines Arbeitsszenarios eines Roboters mit Pseudocode und Flussdiagramm (66)
- Kontrollfluss und Kontrollstrukturen
- Unterprogramme
- Zustandsdiagramme von Robotern und Objekten (76)
- Erstellen Sie ein Zustandsdiagramm 78
- Was kommt als nächstes? (82)
4. Überprüfung der tatsächlichen Fähigkeiten des Roboters (83)
- Testen der realen Fähigkeiten eines Mikrocontrollers (85)
- Testen der tatsächlichen Leistung von Sensoren (89)
- Bestimmung der Grenzen der Robotersensoren 91
- Bestimmung von Endeffektbeschränkungen 93
- Bewertung der Effektivität der Arbeit des Roboters (96)
- Was kommt als nächstes? (98)
5. Sensoren unter der Lupe (99)
- Was erkennen die Sensoren? (99)
- Analoge und digitale Sensoren (103)
- Lesen analoger und digitaler Signale (104)
- Sensorausgangssignal (106)
- Wo werden die Messwerte gespeichert? (107)
- Aktive und passive Sensoren (108)
- Kommunikation zwischen Sensoren und Mikrocontrollern (110)
- Sensorattribute (114)
- Reichweite und Auflösung
- Präzision und Genauigkeit (116)
- Linearität (117)
- Sensorkalibrierung (118)
- Sensorprobleme (119)
- Der Benutzerkalibrierungsprozess
- Kalibrierverfahren (120)
- Was kommt als nächstes? (121)
6. Programmierung der Sensoren (123)
- Verwendung des Farbsensors (124)
- Farbsensormodi (126)
- Erfassungsbereich (126)
- Licht im Arbeitsumfeld des Roboters (127)
- Farbsensorkalibrierung (128)
- Farbsensorprogrammierung (129)
- Objekterkennung und -verfolgung mit Digitalkameras (132)
- Verfolgen von Farbobjekten mit RS Media Equipment (132)
- Verfolgen von farbigen Objekten mit dem Pixy-Bildsensor (136)
- Pixy trainieren, Objekte zu erkennen 137
- Pixy-Kameraprogrammierung (138)
- Attributanalyse
- Ultraschallsensor (142)
- Grenzwerte und Genauigkeit von Ultraschallsensoren 142
- Ultraschallsensormodi (147)
- Leseproben (147)
- Datentypen zum Speichern von Sensorwerten 148
- Kalibrierung von Ultraschallsensoren (148)
- Ultraschallsensorprogrammierung (150)
- Kompass - Roboterrücklaufsensor (159)
- Kompassprogrammierung (161)
- Was kommt als nächstes? (163)
7. Programmieren von Motoren und Servomotoren (165)
- Aktoren sind Leistungswandler (165)
- Motorparameter (166)
- Spannung (166)
- Nennstrom (166)
- Geschwindigkeit (166)
- Drehmoment (167)
- Elektrischer Widerstand (167)
- Verschiedene Arten von Gleichstrommotoren (167)
- Gleichstrommotoren (167)
- Drehmoment und Drehzahl (171)
- Getriebemotoren (172)
- Motorkonfiguration: direkter und indirekter Antriebsstrang (182)
- Geländeherausforderungen (184)
- Umgang mit Ihren Geländeherausforderungen (184)
- Drehmoment und mechanische Arme und Endeffektoren
- Berechnung von Drehmoment- und Drehzahlanforderungen (188)
- Motoren und die Effizienz der Roboterarbeit (189)
- Roboterbewegung programmieren (190)
- Wie viele Motoren? (191)
- Bewegungen machen (192)
- Bewegungsprogrammierung (192)
- Motoren programmieren, um sich an einen Ort zu bewegen (197)
- Von Arduino gesteuerte Programmiermotoren (203)
- Mechanische Arme und Endeffektoren (205)
- Arten von mechanischen Waffen (205)
- Mechanisches Armdrehmoment (208)
- Arten von Endeffektoren 210
- Mechanische Armprogrammierung (212)
- Kinematikberechnungen (216)
- Was kommt als nächstes? (220)
8. Der Beginn der Autonomie: Entwicklung von Robotersoftware (221)
- Ein erster Blick auf Software für autonome Roboter 223
- Teile Abschnitt (225)
- Abschnitt Aktien (225)
- Aufgabenbereich (226)
- Abschnitt Szenarien und Situationen (226)
- Das Robot Language Ontology Model und das Robot Software Design Framework 226
- Die PUMT-Übersetzungsmaschine wandelt Softwaredesign-Frameworks in Klassen um
- Unser erster Ansatz zur autonomen Roboterprogrammierung 239
- Was kommt als nächstes? (240)
9. Die Roboterarbeitsumgebung (241)
- Ein Roboter muss Umgebungsbedingungen prüfen (242)
- Erweitertes Roboterarbeitsszenario 242
- Die Elemente, von denen die Roboterleistung abhängt 244
- Was passiert, wenn Vorbedingungen oder Backend-Bedingungen nicht erfüllt sind? (249)
- Welche Aktionen kann ich wählen, wenn die Vor- oder Nachbedingungen nicht erfüllt sind? (249)
- Roboterinitialisierungs-Nachbedingungsanalyse 250
- Voraussetzungen und Nachbedingungen für den Startvorgang 251
- Erstellen von Code zum Prüfen von Voraussetzungen und Nachbedingungen 252
- Woher kommen die Vor- und Nachbedingungen? (257)
- Überprüfung der Umgebungsbedingungen mithilfe von Sensoren und Plänen für visuelle Roboterarbeitsszenarien (261)
- Was kommt als nächstes? (262)
10. Programmierung autonomer Roboter und die STORIES-Technik (263)
- Es sind nicht nur Aktivitäten! (264)
- Geburtstagsfeier Anhang 2 (264)
- GESCHICHTEN (265)
- Erweitertes Roboterarbeitsszenario 267
- Konvertieren des Unit1-Roboter-Szenarios in STORIES-Komponenten 267
- Die Szenario-Ontologie im Fokus (267)
- Achten Sie auf die Absichten des Roboters 278
- Objektorientierte Programmierung und Leistung 297
- Was kommt als nächstes? (298)
11. Wie hat Midamba seinen ersten autonomen Roboter programmiert? (299)
- Midamba und sein Anfangsszenario (299)
- Midamba wird über Nacht zum Programmierer! (299)
- Schritt 1: Szenario für die Arbeit von Robotern im Lager (302)
- Schritt 2: Robotersprachvokabular und Ontologiemodell im ersten Fabrikszenario 303
- Schritt 3: Visuelle Planung für das erste Roboter-Arbeitsszenario in der Fabrik (305)
- Visuelles Layout eines Arbeitsdiagramms aus der Perspektive eines Roboters 305
- Verbessertes erstes Szenario von Robotern, die in einer Fabrik arbeiten (307)
- Blockdiagramm als Teil der visuellen Planung des Arbeitsszenarios des Roboters (308)
- Zustandsdiagramm für Szenarioplan für visuelle Roboterarbeit (316)
- Überprüfen der Umgebungsbedingungen der Roboter Unit1 und Unit2 317
- Autonome Roboter helfen Midamba aus der Patsche (329)
- Was kommt als nächstes? (332)
12. SARAA Open Works (333)
- Günstige, offene und einfache Roboter (333)
- Szenariobasierte Programmierung und die Sicherheit und Verantwortung des Programmierers
- SARAA-Roboter für alle (335)
- Empfehlungen für erstmalige Roboterprogrammierer
- Vollständige Roboter-Szenariopläne, STORIES-Technikkomponenten und Midamba-Roboter-Szenario-Quellcode (338)
Glossar (339) Index (343) |
