خانه > روباتیک > مقاله ای جامع در باب رباتیک (6)

مقاله ای جامع در باب رباتیک (6)


امواج Ultrasonic

امواج اولتراسونيك به دسته­ايي از امواج مكانيكي گفته مي­شود كه فركانس نوسانشان بيش از محدوده شنوايي انسان 20KHz باشد. اين امواج بدليل خواصي كه دارند كاربردهاي متنوع و بعضاً جالبي دارند. با محاسبه­ايي ساده مي­توان دريافت كه اگر نقطه­ايي با فركانس 25 كيلوهرتز و دامنه 10 ميكرومتر نوسان كند شتاب آن بالغ بر 25 هزار برابر شتاب ثقل مي­شود. اين شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مايعات باعث ايجاد كاويتاسيون مي­شود و در هنگام انفجار حبابهاي ايجاد شده فشاري در حدود 200 بار ايجاد مي­گردد. از طرف ديگر اگر حركت نسبي با مشخصات فوق ميان دو سطح جامد برقرار شود ازدياد دما باعث جوش خوردن دو سطح به يكديگر مي­شود كه Ultrasonic Welding مي­باشد.

امواج اولتراسونيك مانند ديگر امواج دارای خاصیت شکست، انعکاس، نفوذ و پراش می­باشند. برای توليد اين امواج روشهاي متفاوتي وجود دارد.

مجموعه­هاي اولتراسونيك معمولاً از سه بخش كلي تشكيل مي­شوند:

1.       مبدل

2.       بوستر

3.       تقويت كننده يا هورن.

مبدل نقش توليد امواج مكانيكي و تبديل انرژي الكتريكي به مكانيكي را دارد, بوستر و تقويت كننده نيز وظيفه انتقال و تقويت دامنه حركت و رساندن ‌آن به مصرف كننده را به عهده دارند.

کاربرد سنسورهای Ultrasonic در رباتیک

يكي از مسائل مطرح در رباتيك ايجاد درك نسبت به محيط خارجي براي جلوگيري از برخورد نامطلوب به اشياء موجود در محيط حركت است. از سوي ديگر ممكن است نياز داشته باشيم كه ربات بتواند دركي از فاصله ها بدون تماس فيزيكي داشته باشد. براي اين منظور از سنسورهاي مافوق صوت يا Ultrasonic استفاده ميكنند.
با وجود اينكه رويكردهاي زيادي در اين زمينه وجود دارد ولي ميتوان آنها را در دو بخش تقسيم بندي كرد. دسته اول شامل ابزارهاي انفعالي ميباشند ،نظير سيستمهاي فاصله سنجي swept-focus و يا stereoscopic . دسته بعد سيستم هاي فعال يا Active ميباشند نظير سيستمهاي ماكروويو ، ليزر و مافوق صوت.
در اين مقال ما به معرفي سنسورهاي مافوق صوت خواهيم پرداخت. اين سنسورها از دو قسمت تشكيل شده است. قسمت اول مدار راه انداز آن را تشكيل ميدهد و قسمت ديگر دو قطعه (مبدل( گيرنده و فرستنده آن ، دقيقا مشابه آن قسمت از دزدگيرهايي كه در خودروها (مقابل شيشه جلو) نصب ميشود. البته دردسر اصلي كار با اينگونه سنسورها مدار راه انداز آن است.البته پكيجهاي آماده كه كار را بسيار ساده ميكنند نيز وجود دارد، مانند مدل مافوق صوت ساخت شركت Texas Instruments  كه اين سنسورها در برخي دوربينها نيز براي تشخيص فاصله و فوكوس مناسب استفاده ميشود.

مكانيزم كلي كار اين سنسورها ، فرستادن يك بيم و دريافت انعكاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت. بدين ترتيب ميتوان فواص را نيز براحتي با در نظر گرفتن صرعت صوت در دما و فشار محيط ، محاسبه كرد.
قدم بعدي بدست آوردن ماتريسي از موانع موجود در محيط است. اينكار از دو راه ممكن است راه اول جاروب كردن محيط با امواج بصورت مكانيكي ميباشد. راه دوم استفاده ازچند مبدل ، با توجه به پيچيدگي محيط ، است. بعنوان مثال ميتوان يك مبدل متحرك با رنج زاويه اي بالا در سر ربات ، يك مبدل ثابت در جلو و رو به پايين براي تشخيص گودي، و دو مبدل با زاويه هاي 45 درجه در چپ و راست را بعنوان يك تركيب مناسب استفاده كرد.
يكي از مهمترين خطاهايي كه در اين سنسورها مشاهده ميشود ، خطاي بالقوه در فواصل زياد است. همانطور كه ميدانيد امواج مافوق صوت را نمي توان همانند يك بيم ليزر تاباند و انعكاس آن را ثبت كرد. بعنوان مثال در فاصله حدودا 4.5 متري و با زاويه تابش 75 درجه حدود 250 ميليمتر خطا ممكن است پيش آيد.

برخي از محققين با استفاده از تيوپها ، شيپوره ها و بازتابنده ها و با فوكوس دادن بيمهاي صوتي سعي در كم كردن زاويه تابش داشته اند ولي تجهيزات مورد نياز ابعاد سنسور را به ده ها برابر افزايش ميدهد. دقت اين نوع سنسورها را با افزايش دقت گيرنده نيز ميتوان افزايش داد. لبه هاي كناري بيم عموما از شدت كمتري برخوردارند لذا با كم كردن شدت حساسيت گيرنده ميتوان خطا را تا نصف كاهش داد. البته در مواردي از يك آرايه از داده ها استفاده ميشود و پروسسوري وظيفه تشخيص زاويه مناسب را برعهده دارد.

نمونه ای از کاربرد سنسورهای Ultrasonic در روباتیک

ربات دوچرخه سوار

یک کمپانی ژاپنی اقدام به ساخت یک ربات کوچک نموده که به سادگی دوچرخه سواری می کند.

شرکت Murata Manufacturing در یکی از نمایشگاه های تکنولوژیهای پیشرفته در اطراف شهر توکیو در ژاپن، رباتی را معرفی کرد که قادر است دوچرخه سواری کند.

این ربات که پنجاه سانتیمتر ارتفاع و نزدیک به پنج کیلوگرم وزن دارد، «پسر موراتا» (Murata Boy) نام داشته می تواند با سرعتی حدود 79 سانتیمر در ثانیه حرکت کند.

نسخه قدیمی تر این ربات که دوچرخه سواری می کرد در سال 1990 معرفی شد اما نمی توانست بدون آنکه بیفتد، توقف کند. اما ربات اخیر با تنظیم سرعت و انحراف مرکز جرم خود می تواند تعادل خود را در موقعیت های مختلف از جمله هنگام ایستادن حفظ کند.

سنسور سونار:

خلاصه:

سونار SRF04 سنسور مسافت یاب است که می توان توسط آن ربات را هدایت کرد. شما می توانید ربات خود قادر سازید تا محیط پیرامونش را از طریق مجموعه سنسورهای سونار ببیند.(مانند چشم انسان)

نظریه عملکرد:

یک سنسور سونار از طریق تولید یک صدا مانند رگبار کوتاه اسلحه کار می کند(ping) بنابراین وقتی که صدا به نزدیکترین شیء برخورد می کند، انعکاس صدا(echo) توسط سنسور شنیده می شود.

مانند تصویر زیر:

توسط اندازه گیری درست زمان، از لحظه ای که Ping شروع شده تا لحظه ای که Echo به سنسور برمیگردد، مقدار فاصله به نزدیکترین شیء را می توان محسبه کرد. حرکت صدا چیزی در حدود 1116.4 feet/second و یا 340.29 meters/second در سطح دریا، سرعت دارد. فاصله به نزدیکترین شیء را می توان با تقسیم زمان گذشته شده(elapsed time) بر دو برابر سرعت صدا محاسبه کرد.

منظور از زمان گذشته شده، زمان بین فرستادن صدا و شنیدن انعکاس(echo) است.

فرمول بدست آوردن فاصله سنسور از شیء به صورت زیر است:

Distance = ElapsedTime / (2* Speed_Of_Sound)

دلیل این که عمل تقسیم را بر دو برابر سرعت صدا ضرب می کنیم این است که فاصله از شیء فقط نصف فاصله حرکت واقعی موجی صدا است. موج صدا باید به سمت شیء حرکت کند و به سنسور برگردد برای این که سنسور، برگشت صدا یا echo را بشنود.

عملکرد سنسور:

سنسور مسافت یاب SRF04 با تولید یک پالس بر روی سیگنالی قرار است بفرستد، آن را رها می کند. این باعث می شود تا مسافت یاب یک ping ارسال کند. سنسور مسافت یاب قادر است تا 100 microsecond را بعد از عمل پینگ دریافت کند و سیگنال خروجی echo سنسور را افزایش دهد.(تأخیر در فعال سازی گیرنده باعث می شود تا گیرنده از شنیدن ping ارسال شده جلوگیری کند) وقتی که گیرنده echo را می شنود سیگنال خروجی را قطع می کند. زمان گذشته شده(Elapsed Time) بین ping و echo را می توان با اندازه گیری مدت زمان پالس روی خط echo و اضافه کردن 100 microsecond به آن بدست آورد. به صورت زیر:

elapsedTime = pulseDuration + 100


سنسور رنگ:

چکیده:

در این مقاله سعی در این است که شناخت مختصری از سنسور رنگ بوجود آوریم برای این منظور ابتدا در مورد طیف نور توضیحاتی ارائه شده و سپس به ساختار داخلی سنسور پرداخته ایم. بعد سیستم کار این سنسور که بصورت کدهای دیجیتال در خروجی سریال جهت پروسس عمل می کند را شرح داده ایم.

کلمات کلیدی:

ADC:  Analog – Digital – Converter

Sensor:  حسگر

Pixel:  پیکسل

Chip:  چیپ

مقدمه:

هدف اصلی از بررسی ها و تعاریفی که در این مقاله ارائه میشود . بازشناسی رنگ ها توسط ابزاری بغیر از چشم انسان می باشد یعنی به غیر از چشم انسان ابزارهای دیگری هم وجود دارند که می توانند رنگ ها را دریافت کرده و حس کنند پس لازمه ی ارتباط سخت افزار با دنیای قابل دیدن یک چشم حساس به نور مرئی یا رنگ می باشد که در اصطلاح فیزیک به آن سنسور نوری گفته می شود . این سنسورها در نور غیر مرئی یا طول موج های مورد نظر برای نورهای مرئی حساس هستند مانند سنسورهای حساس به نور زیر قرمز(infrared) یا ماوراء بنفش               (ultra violet) که برای گیرنده های تلوزیونی کاربرد دارند.

سنسورهای رنگی ساخته شده در صنعت کار تشخیص رنگ را بر عهده دارند و تقریبا تمام طیف نور مرئی را تشخیص می دهند. این سنسورها بهترین انتخاب برای کاربردهای مقیاس کوچک با عملکرد بالا هستند.

مورد استفاده سنسور رنگ در صنعت مدرن بسیار زیاد است که از آن جمله می توان به کاربرد آن در خطوط تولید کنترل کیفیت (Q.C) ،ماهواره ها، رباتیک ،پزشکی ،صنایع غذایی ، اتومبیل سازی ، و به طور کلی در اتوماسیون سیستمها و سیستمهای اتوماتیک اشاره کرد.

ابزارهای بسیاری نیاز به کنترل رنگ از طریق یک سنسور را دارند به عنوان مثال در صنعت، کدهای رنگی پرینت شده همانند خطوط روی مقاومتها بایستی آشکار شوند تا اجازه عملکرد بالای ذخیره اتوماتیک رابه مقاومت بدهند . نیمی از شرکتهای آلمانی در صنعت غذایی (tetra) جهت کنترل رنگی از  color sensor استفاده می کنند.

سه نوع سنسور رنگ شبیه چشم انسان مسئولیت تشخیص رنگ را بر عهده دارند . این سنسورهای رنگی نمایانگر یک طرح کوچک فیلترهایی با کیفیت بالا و خواندن هم زمان سه سطح رنگی می باشند.

سنسور فوق یکی از انواع سنسورهای JEN color ساخت کارخانه MAZET آلمان و از نوع سنسورهای سه عنصری (3 element color sensor) بوده که قابلیت شناسایی رنگ ها را به تفکیک رنگهای قرمز ، سبز و آبی دارا می باشد.

سنسور مربوط از 3*19 فتو دیود pin  سیلیکونی که بصورت حلقه وار روی چیپ فقرار گرفته اند تشکیل شده برای جلو گیری از ایجاد تداخل در بین فتو دیود ها ، هر سکتوری از قسمت دیگر جدا شده  برای شناسایی هر رنگی در هر کدام از این فتودیود ها فیلتر مربوط به طول موج رنگ مربوط در نظر گرفته شده است.

فیلترهای رنگی با کیفیت بالای تداخلی دارای این خصوصیات می باشد:

1-                بصورت micro-structure  روی چیپ قرار گرفته اند

2-                قدرت انتقال سیگنال بالایی دارند.

3-                سطح آن ها سخت می باشد.

4-                پایداری حرارتی بالایی دارند.

5-                فیلترها دارای شیب زیادی هستند

آرایه های فتو دیدهای pin  سیلیکونی:

1-                ناحیه طول موج 450mm-750mm

2-                جریان گرفته شده از هر سکتور کمتر از 50 pa  به ازای 5v   ولتاژ معکوس

3-                ظرفیت  خازن هر سکتور 50 pf  به ازای 5v ولتاژ معکوس

4-                ماکزیمم ولتاژ معکوس 30 v

5- زمان صعود (TR) کمتر 1ns

این قطعه در انواع پکیج های tos-smd-so8 با فیلتر IR  ارائه شده است .و دارای چهار پایه می باشد که شامل سه پایه آند که هر کدام مربوط به یک رنگ قرمز ، سبز و آبی و یک پایه کاتد مشترک می باشد.

: ساختار فیزیکی

سنسورهای رنگی شامل آرایه های دو بعدی(ماتریس) از سلول های تصویری می باشند که عملیات استخراج نور و اسکنینگ(Scanning) را انجام می دهد، جنس این سلول ها از مواد نیمه هادی طراحی آن به صورتی است که تشکیل یک خازن بدهد. برای تولید این سلول ها از ترکیب بایاس معکوس P-N استفاده می شود. در این تکنولوژی، ساخت دیودی با اتصال P-N

(reverse-based) مورد استفاده قرار می گیرد.

وقتی یک ولتاژ مثبت بر روی یک الکترود هادی کنار بستر القاء می شود یک ناحیه تخلیه در بستر در کنار الکترود ایجاد می شود به این منبع تخلیه چاه پتانسیلی نیز گفته می شود حال وقتی نور به ناحیه تخلیه برسد الکترون های بستر با حفره ها ترکیب مجدد می شوند ولی در ناحیه تخلیه الکترون های آزاد خواهیم داست بنابراین یک شارژ منفی از ناحیه تخلیه بوجود می آمد که نمایانگر تابش نور بر بستر می باشد برای این که نور به آسانی به محل تخلیه برسد الکترودهای از جنس پلی سیلیکون می باشد.

عامل های هوشمند

مقدمه

عامل هرچیزی است که قادر به درک محیط پیرامون خود ازطریق حس گرها(سنسور) واثرگذاری بر روی محیط از طریق اثرکننده ها  باشد.

عامل انسانی اندامهایی مانند گوشها، شمها ودیگر ارگانها برای حس کردن ودستها، پاها ، بینی ودیگر اندامها برای اثرگذاری دارند. عامل رباتیک دوربینها ویابنده های مادون قرمز را بجای حس گرها وانواع موتورها را بجای اثرکننده ها جایگزین کرده است. عامل نرم افزاری رشته های بیتی را بعنوان درک محیط وعمل ، کدگذاری می کنند. درشکل زیرنمادی ازیک عامل عمومی ترسیم شده است.

Sensors 

 

شكل ١۲:عامل هايي كه از طريق حسگر ها و اثر كننده ها با محيط ها ارتباط برقرار مي كنند.

عامل ها چگونه باید عمل کنند؟

عامل منطقی (RATIONAL AGENT) چیزیست که کاردرست انجام میدهد. آشکارا ،این بهتر ازآنست که کار نادرست انجام گیرد، اما این چه معنی می دهد؟ بعنوان اولین تخمین ، میگوییم عمل درست آنست که باعث موفق ترین شدن عامل گردد. اما این بیان مساله ، تصمیم گیری درباره چگونگی وزمان محاسبه موفقیت عامل را نادیده می گیریم .

ماواژه معیارکارآیی را (PERFORMANCE MEASURE) برای چگونگی به کار میبریم ، ملاکی که چگونگی موفقیت یک عامل را تعیین می کند. آشکارا ، تنها یک معیارثابت مناسب برای تمامی عاملها وجود ندارد . ماباید ازعامل برای عقیده ذهنی چگونگی رضایت خود از کارآیی اش را مورد پرسش قرار دهیم.

اما برخی ازعاملها قادر به پاسخگویی نبوده وبرخی خودشان را فریب می دهند.(عاملهای انسانی بویژه نمونه بارزی ازانگور ترشیده هستند چرا که بعد ازعدم موفقیت درحصول چیزدر میابند که واقعا آن چیزرا نیاز نداشتند).

بنابراین ما دراندازه گیری معیار ذهنی که بوسیله اعمال قدرتی تحمیل شده ، تاکید می کنیم . بعبارت دیگر، بعنوان مشاهده گرهای خارجی استاندارهایی را بیان می کنیم که موفقیت چه معنی درمحیطی را میدهد وازآن بعنوان معیار کارآیی عاملها استفاده می کنیم.

نمی توان عاملی را  برای چیزیکه قابل درک نیست یا بعلت عدم انجام عمل غیرقابل انجامی ، مانند دفع دربار سرزنش نمود. اما رها کردن نياز های کامل بودن،راه مناسبی برای عامل ها نيست.نکته اينجاست اگر معين کنيم که هر عامل هوشمند همواره باید همان کاری را انجام دهدکه در عمل مناسب است¸هیچگاه نمی توان عاملی را طراحی نمود که این مشخصات را مرتفع سازد.

به طور خلاصه آن چه که در هر زمانی منطقی است به چهار چیز وابسته است:

  • معیار کارآرایی که درجه موفقیت را تعیین می کند
  • هرچیزی که تاکنون عامل ادراک نموده است.اما این تاریخچه کامل اذراکی را دنباله ادراکی می نامیم.
  • آنچه که عامل در باره ی محیط خودمی داند.

اعمالی که عامل می تواند صورت دهد.

این عوامل راهنمای تعریف ایده آل هستند:برای هردنباله ادراکی ممکن عامل منطقی ایده آل باید هر کاری را که انتظار می رودباعث حداکثرسازی معیار کارآرایی می شود انجام دهدواین عمل بر پایه شواهدی که از طریق دنباله ادراکی آماده شده وهر آنچه که دانش درونی عامل است انجام میگردد.

نگاشت ايده آل از دنباله هاي ادراكي به عمليات

از آنجا كه دريافتيم رفتار عامل وابسته به دنباله ادراكي تا حال است، مي توانيم هر عامل خاصي را به وسيله ساخت جدولي از عمل آن در پاسخ به هر دنباله ادراكي توصيف كنيم. (براي اكثريت عامل ها، اين ليست بسيار طولاني خواهد بود يا در واقع نا متناهي،مگر آنكه كراني بر طول دنباله ادراكي مورد انتظار قرار دهيم.) چنين ليستي نگاشت (mapping) از دنباله ها ادراكي ناميده مي شود. اصولاً قادر هستيم دريابم كدام نگاشت عامل را به وسيله بررسي تمامي دنباله هاي ادركي ممكن و ثبت اعمالي كه عامل در پاسخ انجم مي دهد،توصيف مي كند. (اگر عامل ها مقداري تصادفي سازي در محاسبا ت خود بكار برند، خواهيم توانست برخي دنباله هاي ادركي را چندين بار اعمال نموده تا ايده مناسبي براي رفتار متوسط عامل بدست آوريم.) و اگر نگاشت ها عامل ها را توضيح دهند،آنگاه نگاشت ايده آل عامل هاي ايده آل را تشريح مي كند. تعيين اين كه كدام عمل را بايد عامل در مقابل هر دنباله ادراكي داده شده انجام دهد،طراحي براي عامل ايده را مهيا مي سازد.

خود مختاري (Autonomy)

يك مورد اضافه ديگر در تعريف عامل منطقي ايده ال بايد لحاظ شود، بخش « دانش دروني.» اگر اعمال عامل ها كاملاً بر پايه دانش دروني باشد، چنانچه هيچ توجهي به ادراك خود نكنند، گوييم عامل فاقد خود مختاري است. براي مثال، اگرسازنده ساعت آنقدر پيشگو باشد كه بداند مالك ساعت به استراليا در تاريخ معيني خواهد رفت، آنگاه درداخل آن مكانيزمي را تعبيه خواهد كرد تا عقربه ها را به طور خود كر در موعد معين شش ساعت جابه جا كند. اين رفتار به طور عمومي موفقيت آميز است اما به نظر مي رسد هوشمندي به طراح ساعت است تا خود ساعت.

رفتار عامل مي تواند متكي بر دو پايه تجربه خود و دانش دروني بنا نهاده شود كه در ساخت عامل براي شرايط محيطي خاص كه درآن عمل خواهد كرد،استفاده مي شود. سيستم به وسعتي خود مختار است كه رفتار آن براساس تجربه خودش تعيين مي كند.زماني كه عامل فاقد تجربه و يا كم تجربه است،مسلماً تصادفي عمل خواهد كرد،مگر آنكه طراح كمكهايي به آن داده باشد.بنابر اين همانگونه كه تكامل موجودات زنده را با واكنش غريزي كافي آماده مي سازد تا قادر به ادامه حيات براي كسب يادگيري باشند،منطقي به نظر مي رسد كه عامل هاي هوش مصنوعي داراي دانش اوليه در كنار توانايي يادگيري باشند.

خود مختاري نه تنها بر شعور ما مطابقت دارد، بلكه مثالي از تجربه مهندسي صحيح است. عاملي كه بر اساس مفروضات دروني خود عمل مي كند.تنها زماني مي تواند موفق عمل كند كه اين كه اي مفروضات بر قرار باشند واين يعني فقدان انعطاف پذيري،بذاي مثال سوسك سر گين خور را در نظر گيريد. اين سوسك پس از حفر لانه و تخم گذاري در آن،تكه اي سرگين براي بستن در لانه خود در ابتداي دهنه سوراخ قرار مي دهد. حال اگر تكه سنگين بر خلاف رويه اين سوسك از دهنه سوراخ برداشته شود سوسك به رفتار هاي قبلي خود همانند يك پانتوميم ادامه خواهد داد و هيچ گاه متوجه حذف سرگين نخواهد شد. تكامل اين رفتار غريزي را براي سوسك ايجاد نموده و زماني كه شرايط اوليه برقرار نباشد ناموفق صورت خواهد گرفت.عامل هوشمند واقعاً خود مختار بايد قادر به عمل موفقيت آميز در دامنه وسيعي از محيط ها باشد و البته بايد زمان كافي براي تطبيق نيز به آن داده شود.

ساختار عاملهاي هوشمند

تاكنون درباره عامل ها از طريق توصيف رفتارشان بحث شد، عملي كه بعد از هر دنباله ادراكي داده شده انجام مي گيرد.حال  زمان آن رسيده كه به اصل مطلب بپردازيم و درباره چگونگي كاركرد داخلي آن گفتگو كنيم. وظيفه هوش مصنوعي طراحي برنامه عامل است، تابعي كه نگاشت عامل از ادراك به عمليات را پياده سازي مي كند. فرض مي كنيم اين برنامه بر روي نوعي ابزار محاسبه گر اجرا مي گردد كه آن را معماري مي ناميم.

بديهي است، برنامه اي كه انتخاب مي كنيم بايد آن برنامه اي باشد كه توسط معماري قابل پذيرش واجرا باشد.

معماري ممكن است يك كامپيوتر يا سخت افزارها ي خاص براي مقاصد معين باشد، به عنوان مثال دوربين هاي پردازش تصوير يا ورودي فيلتر شده صدا. همچنين ممكن است شامل نرم افزاري گردد كه درجه اي از پوشش بين كامپيوتر به عنوان سخت افزار صرف و برنامه عامل را ايجاد نمايد وبنابراين برنامه نويسي در سطح بالا تري صورت مي گيرد. عموماً، معماري ادراك از طريق حس گر ها را براي برنامه آماده ساختهع برنامه را اجرا نموده و اعمال انتخابي برنامه را به عمل كننده هاي سيستم منتقل خواهد كرد. ارتباط ما بين عامل ها، معماري هاوبرنامه ها را مي توان  به صورد ذيل جمع بندي نمود:

برنامه + معماري = عامل

اكثريت مباحث اين كتاب درباره طراحي برنامه ها عامل است.

قبل از آنكه به طراحي عامل بپردازيم، ابتدا بايد تصوير خوبي از ادراكات وعمليات ممكن، اهداف يا معيار كارآيي عامل كه مي خواهد به آن برسد و نوع محيطي كه در آن فعاليت مي كند،را داشته باشيم.اين مباحث عناوين گسترده اي را شامل مي گردد.شكل ٣–۲ عناصر پايه براي انتخاب انواع عامل را نشان مي دهد.

محيط اهداف عمليات ادراكات نوع عامل
بيمار، بيمارستان بيمارسالم، حداقل هزينه سؤالات، 

آزمونها،

رفتارها

علائم، 

يافته ها، پاسخهاي بيمار

سيستم تشخيص پزشكي
تصاوير  ماهواره اي طبقه بندي 

صحيح

چاپ يك صحنه طبقه بندي شده پيكسل هاي با شدت متفاوت، 

رنگ

سيستم تحليل تصويرماهواره اي
تسمه حمل كننده اجزاء قرار دادن اجزاء در دسته 

صحيح

برداشتن اجزاء 

و مرتب سازي آنها به صورت دسته اي

پيكسلها با شدت 

متفاوت

روبات جابه جا كننده اشياء
پالايشگاه افزايش خلوص، 

محصول،ايمني

بازو بسته كردن 

سوپاپها،

تعديل دما

دما، فشارسنجها كنترل كننده 

پالايشگاه

مجموعه     دانش آموزان افزايش نمرات 

دانش آموزان در آزمونها

تمرينهاي 

چاپ شده،پيشنهادات،

اصلاحات

كلمات تايپ شده آموزش دهنده زبان انگليسي 

با ارتباط متقابل

شكل٣۲:مثالهايي از انواع عامل ها و تعاريف PAGE هاي آنها

شايد براي برخي از خوانندگان تعجب آور باشد كه ما درليست انولع عامل ها برخي برنامه ها را ذكر كرده ايم كه در محيط كاملاً مصنوعي كه به وسيله ورودي صفحه كليد و خروجي كاراكتربر روي صفحه نمايش تعريف مي شود،مطرح مي گردند مطمئناًبرخي خواهند گفت، «آيا اين يك محيط واقعي است؟» در حقيقت مسئله مهم تمايز محيط هاي    « واقعي » و «مصنوعي » نيست، بلكه مسئله اصلي پيچيدگي ما بين ارتباط رفتار عامل، دنباله ادراكي توليد شده بوسيله محيط، و اهدافي است كه عامل قصد حصول آن را دارد،مي باشند. برخي محيط هاي « واقعي » در عمل بسيار ساده هستند.براي مثال،روباتي كه براي بازرسي قطعاتي كه بر روي تسمه نقاله مي آيند، طراحي شده مي تواند فرضيات ساده كننده اي را در نظر گيرد: اين فرض كه روشنايي همواره وجود دارد،اين فرض كه فقط قطعات خاصي بر روي تسمه نقاله انتقال مي يابند و اينكه تنها دو عمل اعريف شده است،قبول قطعه يا علامت گذاري روي آن براي رد قطعه.

در مقابل برخي عامل هاي نرم افزاري (Software agents) در دامنه هاي نا محدود و غني وجود دارند (به اين نرم افزار ها ،روبات هاي نرم افزاري يا( softbots ) نيز مي گويند). روبات نرم افزاري را تصور كنيد كه براي شبيه سازي پرواز 747 طراحي شده است. شبيه ساز دراي محيطي پيچيده و بسيارجزيي است و عامل نرم افزاري بايدازميان طيف گسترده اي  از عمليات در شرايط بلاد رنگ انتخابي را انجامدهد. و يا عامل نرم افزاري را تصور كنيد كه براي مرور منابع اخبار و نمايش اقلام مورد توجه مشتريان طراحي شده است.براي انجام درست كار، بايد قابليت پردازش زبان طبيعي را داشته باشد، نيازمند يادگيري علايق  مشتريان خواهد بود و مي بايست توانايي تغيير پوياي برنامه خود را براي زماني داشته باشد كه براي مثال اتصال به يك منبع خبري از بين رود و يا يك منبع جديد خبريروي خط بيايد.

برخي محيط ها تمايز بين « واقعي » و« مصنوعي » را محو مي كنند.در محيط  ALIVE (Maes  et al.1994)، عامل هاي نرم افزاري داده شده ناد كه قادر به درك تصاوير دوربين ديجيتال اتاقي هستند كه انساني گرداگرد آن قدم ميزند. عامل، عامل تصوير دوربين را پردازش كرده و عملي را انتخاب مي كند.محيط همچنين تصوير دوربين را بر روي پرده نمايش بزرگي كه انسان قادربه ديدن آن باشد نمايش مي دهد تا بتواند بر روي تصوير افكت هاي گرافيك كامپيوتري را اضافه كند.چنين تصويري مي تواند سگكارتوني باشد كه برناوه ريزي شده تا بسوي انسان حركت كند (مگر اينكه فرد به جايي اشاره كند تا سگ دور شود) و يا دست خود را تكان داده و يا مشتاقانه بپرد زماني كه انسان اداهي خاصي از خود در آورد.

محيط ها

اعمال بوسيله عامل بر محيط انجام مي شود، كه خود ادراك عامل را مهيا مي سازد. اول، انواع متفاوت محيط ها وچگونگي اثر آنها بر طراحي عامل را تشريح نموده و سپس برنامه هاي محيطي را تشريح خواهد كرد كه مي تواند به عنوان بستر آزمون برنامه هاي عامل مورد استفاده قرار گيرد.

خواص محيط ها : محيط ها از چند منظر مورد توجه قرار مي گيرند. تمايز هاي پايه به قرار زير ايجاد مي شوند:

قابل دسترسي در مقابل غيرقابل دسترسي

اگر ابزار حس كننده عاملي امكان دسترسي به وضعيت كامل محيط را بدهد، آنگاه مي گوئيم محيط براي عامل قابل دسترسي است. محيط مؤثر قابل دسترسي است. اگر حس گرها تمامي جنبه هايي را كه براي انتخاب عمل لازم است شناسايي كنند. محيط قبال دسترسي راحت است زيرا عامل نيازمند دستكاري هيچ وضعيت داخلي براي حفظ دنيا را نخواهد داشت.

قطعي در مقابل غير قطعي

اگروضعيت بعدي محيط به وسيله وضعيت كنوني و اعمالي كه با عامل انتخاب گردد، تعيين شود،مي گوئيم محيط قطعي است. به طور كلي، عامل نبايد درباره عدم قطعيت در محيط قطعي وقابل دسترسي نگران باشد. اگر محيط قابل دسترسي نباشد، ممكن است غير قطعي به نظر برسد. اگر محيط پيچيده باشد اين مطلب به طور اخص صحيح است،  كه نگهداري تمامي جنبه هاي غيرقابل دسترسي را دشوار مي سازد. بنابراين، بهتر است به قطعي يا غير قطعي بودن محيط از ديدگاه عامل نگاه كنيم.

اپيزوديك در مقابل غير اپيزوديك

در محيط اپيزوديك(episodic)، تجربه عامل به اپيزود هايي تقسيم مي گردد. هر اپيزود شامل درك و عمل عامل است. كيفيت اعمال ان تنها به خود اپيزود وابسته است، زيرا اپيزود هاي بعدي وابسته به اعمالي كه در اپيزود هاي قبلي صورت مي گيرد نيستند. محيط هاي اپيزودي بسيار ساده ترند زيرا عامل نبايد به جلو تر فكر كند.

ايستا در مقابل پويا

اگر محيط درحين سنجيدن عامل تغيير كند، مي گوئيم محيط براي عامل پويا است، در غير اين صورت پويا است. محيط هاي ايستا براي كار ساده هستند زيرا عامل نيازمند نگاه كردن به دنيا درحين تصميم گيري عملي نداشته و همچنين در مورد گذرزمان نيز نگران نمي باشد. اگر محيط با گذر زمان تغيير نيابد اما امتياز كارايي تغيير كند، مي گوئيم محيط نيمه پويا (semidynamic ) است.

گسسته در مقابل پيوسته

اگر تعداد محدود و مجزا از ادراك و اعمال بوضوح تعريف شده باشد، مي گوئيم محيط گسسته است. بازي شطرنج گسسته است، تعداد ثابتي در هر نوبت بازي وجود دارد. رانندگي تاكسي پيوسته است، سرعت و محل تاكسي و ديگر مشخصات خودرو در بازده مقادير پيوسته تغيير مي كنند. مشاهده خواهيم كرد كه انواع متفاوت محيط ها نياز مند برنامه هاي عامل تا حدودي متفاوت هستند تا قادر به عملكرد كارا باشند. بعداً روشن خواهد شد كه سخت ترين حالت، همانطور كه شما ممكن است حدس زده باشيد، غير قابل دسترسي، غير اپيزوديك، پويا و پيوسته است. همچنين خواهيم ديد كه اكثريت وضعيت هاي واقعي چنان پيچيده هستند كه اگرواقعاً قطعي باشند، براي اهداف عملي، غير قطعي در نظر گرفته مي شود.

برنامه محيط

شبيه ساز يك يا چند عامل را به عنوان ورودي گرفته و بگونه اي عمل مي كند كه هر عامل ادراك درست و نتيجه بازگشتي عمل خود را بدست آورد. سپس شبيه ساز محيط را بر اساس اعمال و احتمالاً ديگر فرايند هاي پوياي محيط كه به عنوان عامل ها در نظر گرفته نمي شوند(مثل باران)، بهنگام مي سازد. بنابراين محيط با وضعيت آغازين و تابع بهنگام سازي تعريف مي گردد. البته، عاملي كه در شبيه ساز كار مي كند بايد قادر به كار كردن در محيط واقعي باشد كه همان انواع ادراك را ايجاد نموده و همان انواع اعمال را قبول كند

به طور كلي، ملاك كارايي وابسته به كل دنباله وضعيت هاي محيط است كه در حين عمل برنامه توليد مي گردد. معمولاً، ملاك كارايي با يك تجمع ساده مثل جمع، ميانگين يا حداكثر كار مي كند. براي مثال، اگر ملاك كارايي براي عامل vaccum-cleaning  جئع كل زباله هايي باشد كه در يك شيفت كاري تميز كرده باشد، scores تنها مقدار زباله تميز شده تا كنون را نگهداري مي كند. RUN-EVAL – ENVIRONMENT ملاك كارايي براي محيط واحدي برمي گرداند كه به وسيله وضعيت آغازين واحد وتابع بهنگام سازي ويژه تعريف مي گردد. معمولاًعامل براي كار در يك دسته محيط (environment class) طراحي شده است، مجموعه جامعي ازانواع محيط ها. براي مثال، ما برنامه شطرنج را براي بازي در رقابت با رقباي متفاوت ماشيني و انساني طراحي مي كنيم. اگر آن را براي يك رقيب واحد طراحي كنيم، ممكن است قادر به استفاده از ضعف خاص آن رقيب باشيم، اما اين طرح نمي تواند برنامه خوبي براي نرم افزار بازي عمومي باشد. به بيان دقيق تر، براي اندازه گيري كارايي يك عامل، نيازمند توليد كننده محيطي هستيم كه محيط هاي خاص (با احتمالات كلي) را براي اجراي عامل انتخاب كند سپس ما علاقه مند به ميزان كارايي متوسط عامل بر روي كلاس محيط هستيم.

يك اشتباه رايج بين دو مفهوم متغير وضعيت درمحيط شبيه ساز و متغير در خود عامل (مراجعه شود به REFLEX-AGENT-WITH-STATE) ممكن است روي دهد. به عنوان برنامه نويسي كه هر دو محيط شبيه ساز و عامل را پياده سازي مي كند، اغوا برانگيز خواهد بود كه عانل قادر به دسترسي متغير وضعيت شبيه ساز محيط باشد. اين فريفتگي بايد به هر قيمتي سركوب شود! نسخه عامل وضعيت تنها بايد از روي ادراك آن ساخته شود، بدون آنكه دسترسي به اطلاعات كامل وضعيت داشته باشد.

امواج Ultrasonic

امواج اولتراسونيك به دسته­ايي از امواج مكانيكي گفته مي­شود كه فركانس نوسانشان بيش از محدوده شنوايي انسان 20KHz باشد. اين امواج بدليل خواصي كه دارند كاربردهاي متنوع و بعضاً جالبي دارند. با محاسبه­ايي ساده مي­توان دريافت كه اگر نقطه­ايي با فركانس 25 كيلوهرتز و دامنه 10 ميكرومتر نوسان كند شتاب آن بالغ بر 25 هزار برابر شتاب ثقل مي­شود. اين شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مايعات باعث ايجاد كاويتاسيون مي­شود و در هنگام انفجار حبابهاي ايجاد شده فشاري در حدود 200 بار ايجاد مي­گردد. از طرف ديگر اگر حركت نسبي با مشخصات فوق ميان دو سطح جامد برقرار شود ازدياد دما باعث جوش خوردن دو سطح به يكديگر مي­شود كه Ultrasonic Welding مي­باشد.

امواج اولتراسونيك مانند ديگر امواج دارای خاصیت شکست، انعکاس، نفوذ و پراش می­باشند. برای توليد اين امواج روشهاي متفاوتي وجود دارد.

مجموعه­هاي اولتراسونيك معمولاً از سه بخش كلي تشكيل مي­شوند:

1.       مبدل

2.       بوستر

3.       تقويت كننده يا هورن.

مبدل نقش توليد امواج مكانيكي و تبديل انرژي الكتريكي به مكانيكي را دارد, بوستر و تقويت كننده نيز وظيفه انتقال و تقويت دامنه حركت و رساندن ‌آن به مصرف كننده را به عهده دارند.

کاربرد سنسورهای Ultrasonic در رباتیک

يكي از مسائل مطرح در رباتيك ايجاد درك نسبت به محيط خارجي براي جلوگيري از برخورد نامطلوب به اشياء موجود در محيط حركت است. از سوي ديگر ممكن است نياز داشته باشيم كه ربات بتواند دركي از فاصله ها بدون تماس فيزيكي داشته باشد. براي اين منظور از سنسورهاي مافوق صوت يا Ultrasonic استفاده ميكنند.
با وجود اينكه رويكردهاي زيادي در اين زمينه وجود دارد ولي ميتوان آنها را در دو بخش تقسيم بندي كرد. دسته اول شامل ابزارهاي انفعالي ميباشند ،نظير سيستمهاي فاصله سنجي swept-focus و يا stereoscopic . دسته بعد سيستم هاي فعال يا Active ميباشند نظير سيستمهاي ماكروويو ، ليزر و مافوق صوت.
در اين مقال ما به معرفي سنسورهاي مافوق صوت خواهيم پرداخت. اين سنسورها از دو قسمت تشكيل شده است. قسمت اول مدار راه انداز آن را تشكيل ميدهد و قسمت ديگر دو قطعه (مبدل( گيرنده و فرستنده آن ، دقيقا مشابه آن قسمت از دزدگيرهايي كه در خودروها (مقابل شيشه جلو) نصب ميشود. البته دردسر اصلي كار با اينگونه سنسورها مدار راه انداز آن است.البته پكيجهاي آماده كه كار را بسيار ساده ميكنند نيز وجود دارد، مانند مدل مافوق صوت ساخت شركت Texas Instruments  كه اين سنسورها در برخي دوربينها نيز براي تشخيص فاصله و فوكوس مناسب استفاده ميشود.

مكانيزم كلي كار اين سنسورها ، فرستادن يك بيم و دريافت انعكاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت. بدين ترتيب ميتوان فواص را نيز براحتي با در نظر گرفتن صرعت صوت در دما و فشار محيط ، محاسبه كرد.
قدم بعدي بدست آوردن ماتريسي از موانع موجود در محيط است. اينكار از دو راه ممكن است راه اول جاروب كردن محيط با امواج بصورت مكانيكي ميباشد. راه دوم استفاده ازچند مبدل ، با توجه به پيچيدگي محيط ، است. بعنوان مثال ميتوان يك مبدل متحرك با رنج زاويه اي بالا در سر ربات ، يك مبدل ثابت در جلو و رو به پايين براي تشخيص گودي، و دو مبدل با زاويه هاي 45 درجه در چپ و راست را بعنوان يك تركيب مناسب استفاده كرد.
يكي از مهمترين خطاهايي كه در اين سنسورها مشاهده ميشود ، خطاي بالقوه در فواصل زياد است. همانطور كه ميدانيد امواج مافوق صوت را نمي توان همانند يك بيم ليزر تاباند و انعكاس آن را ثبت كرد. بعنوان مثال در فاصله حدودا 4.5 متري و با زاويه تابش 75 درجه حدود 250 ميليمتر خطا ممكن است پيش آيد.

برخي از محققين با استفاده از تيوپها ، شيپوره ها و بازتابنده ها و با فوكوس دادن بيمهاي صوتي سعي در كم كردن زاويه تابش داشته اند ولي تجهيزات مورد نياز ابعاد سنسور را به ده ها برابر افزايش ميدهد. دقت اين نوع سنسورها را با افزايش دقت گيرنده نيز ميتوان افزايش داد. لبه هاي كناري بيم عموما از شدت كمتري برخوردارند لذا با كم كردن شدت حساسيت گيرنده ميتوان خطا را تا نصف كاهش داد. البته در مواردي از يك آرايه از داده ها استفاده ميشود و پروسسوري وظيفه تشخيص زاويه مناسب را برعهده دارد.

نمونه ای از کاربرد سنسورهای Ultrasonic در روباتیک

ربات دوچرخه سوار

یک کمپانی ژاپنی اقدام به ساخت یک ربات کوچک نموده که به سادگی دوچرخه سواری می کند.

شرکت Murata Manufacturing در یکی از نمایشگاه های تکنولوژیهای پیشرفته در اطراف شهر توکیو در ژاپن، رباتی را معرفی کرد که قادر است دوچرخه سواری کند.

این ربات که پنجاه سانتیمتر ارتفاع و نزدیک به پنج کیلوگرم وزن دارد، «پسر موراتا» (Murata Boy) نام داشته می تواند با سرعتی حدود 79 سانتیمر در ثانیه حرکت کند.

نسخه قدیمی تر این ربات که دوچرخه سواری می کرد در سال 1990 معرفی شد اما نمی توانست بدون آنکه بیفتد، توقف کند. اما ربات اخیر با تنظیم سرعت و انحراف مرکز جرم خود می تواند تعادل خود را در موقعیت های مختلف از جمله هنگام ایستادن حفظ کند.

سنسور سونار:

خلاصه:

سونار SRF04 سنسور مسافت یاب است که می توان توسط آن ربات را هدایت کرد. شما می توانید ربات خود قادر سازید تا محیط پیرامونش را از طریق مجموعه سنسورهای سونار ببیند.(مانند چشم انسان)

نظریه عملکرد:

یک سنسور سونار از طریق تولید یک صدا مانند رگبار کوتاه اسلحه کار می کند(ping) بنابراین وقتی که صدا به نزدیکترین شیء برخورد می کند، انعکاس صدا(echo) توسط سنسور شنیده می شود.

مانند تصویر زیر:

توسط اندازه گیری درست زمان، از لحظه ای که Ping شروع شده تا لحظه ای که Echo به سنسور برمیگردد، مقدار فاصله به نزدیکترین شیء را می توان محسبه کرد. حرکت صدا چیزی در حدود 1116.4 feet/second و یا 340.29 meters/second در سطح دریا، سرعت دارد. فاصله به نزدیکترین شیء را می توان با تقسیم زمان گذشته شده(elapsed time) بر دو برابر سرعت صدا محاسبه کرد.

منظور از زمان گذشته شده، زمان بین فرستادن صدا و شنیدن انعکاس(echo) است.

فرمول بدست آوردن فاصله سنسور از شیء به صورت زیر است:

Distance = ElapsedTime / (2* Speed_Of_Sound)

دلیل این که عمل تقسیم را بر دو برابر سرعت صدا ضرب می کنیم این است که فاصله از شیء فقط نصف فاصله حرکت واقعی موجی صدا است. موج صدا باید به سمت شیء حرکت کند و به سنسور برگردد برای این که سنسور، برگشت صدا یا echo را بشنود.

عملکرد سنسور:

سنسور مسافت یاب SRF04 با تولید یک پالس بر روی سیگنالی قرار است بفرستد، آن را رها می کند. این باعث می شود تا مسافت یاب یک ping ارسال کند. سنسور مسافت یاب قادر است تا 100 microsecond را بعد از عمل پینگ دریافت کند و سیگنال خروجی echo سنسور را افزایش دهد.(تأخیر در فعال سازی گیرنده باعث می شود تا گیرنده از شنیدن ping ارسال شده جلوگیری کند) وقتی که گیرنده echo را می شنود سیگنال خروجی را قطع می کند. زمان گذشته شده(Elapsed Time) بین ping و echo را می توان با اندازه گیری مدت زمان پالس روی خط echo و اضافه کردن 100 microsecond به آن بدست آورد. به صورت زیر:

elapsedTime = pulseDuration + 100


سنسور رنگ:

چکیده:

در این مقاله سعی در این است که شناخت مختصری از سنسور رنگ بوجود آوریم برای این منظور ابتدا در مورد طیف نور توضیحاتی ارائه شده و سپس به ساختار داخلی سنسور پرداخته ایم. بعد سیستم کار این سنسور که بصورت کدهای دیجیتال در خروجی سریال جهت پروسس عمل می کند را شرح داده ایم.

کلمات کلیدی:

ADC:  Analog – Digital – Converter

Sensor:  حسگر

Pixel:  پیکسل

Chip:  چیپ

مقدمه:

هدف اصلی از بررسی ها و تعاریفی که در این مقاله ارائه میشود . بازشناسی رنگ ها توسط ابزاری بغیر از چشم انسان می باشد یعنی به غیر از چشم انسان ابزارهای دیگری هم وجود دارند که می توانند رنگ ها را دریافت کرده و حس کنند پس لازمه ی ارتباط سخت افزار با دنیای قابل دیدن یک چشم حساس به نور مرئی یا رنگ می باشد که در اصطلاح فیزیک به آن سنسور نوری گفته می شود . این سنسورها در نور غیر مرئی یا طول موج های مورد نظر برای نورهای مرئی حساس هستند مانند سنسورهای حساس به نور زیر قرمز(infrared) یا ماوراء بنفش               (ultra violet) که برای گیرنده های تلوزیونی کاربرد دارند.

سنسورهای رنگی ساخته شده در صنعت کار تشخیص رنگ را بر عهده دارند و تقریبا تمام طیف نور مرئی را تشخیص می دهند. این سنسورها بهترین انتخاب برای کاربردهای مقیاس کوچک با عملکرد بالا هستند.

مورد استفاده سنسور رنگ در صنعت مدرن بسیار زیاد است که از آن جمله می توان به کاربرد آن در خطوط تولید کنترل کیفیت (Q.C) ،ماهواره ها، رباتیک ،پزشکی ،صنایع غذایی ، اتومبیل سازی ، و به طور کلی در اتوماسیون سیستمها و سیستمهای اتوماتیک اشاره کرد.

ابزارهای بسیاری نیاز به کنترل رنگ از طریق یک سنسور را دارند به عنوان مثال در صنعت، کدهای رنگی پرینت شده همانند خطوط روی مقاومتها بایستی آشکار شوند تا اجازه عملکرد بالای ذخیره اتوماتیک رابه مقاومت بدهند . نیمی از شرکتهای آلمانی در صنعت غذایی (tetra) جهت کنترل رنگی از  color sensor استفاده می کنند.

سه نوع سنسور رنگ شبیه چشم انسان مسئولیت تشخیص رنگ را بر عهده دارند . این سنسورهای رنگی نمایانگر یک طرح کوچک فیلترهایی با کیفیت بالا و خواندن هم زمان سه سطح رنگی می باشند.

سنسور فوق یکی از انواع سنسورهای JEN color ساخت کارخانه MAZET آلمان و از نوع سنسورهای سه عنصری (3 element color sensor) بوده که قابلیت شناسایی رنگ ها را به تفکیک رنگهای قرمز ، سبز و آبی دارا می باشد.

سنسور مربوط از 3*19 فتو دیود pin  سیلیکونی که بصورت حلقه وار روی چیپ فقرار گرفته اند تشکیل شده برای جلو گیری از ایجاد تداخل در بین فتو دیود ها ، هر سکتوری از قسمت دیگر جدا شده  برای شناسایی هر رنگی در هر کدام از این فتودیود ها فیلتر مربوط به طول موج رنگ مربوط در نظر گرفته شده است.

فیلترهای رنگی با کیفیت بالای تداخلی دارای این خصوصیات می باشد:

1-                بصورت micro-structure  روی چیپ قرار گرفته اند

2-                قدرت انتقال سیگنال بالایی دارند.

3-                سطح آن ها سخت می باشد.

4-                پایداری حرارتی بالایی دارند.

5-                فیلترها دارای شیب زیادی هستند

آرایه های فتو دیدهای pin  سیلیکونی:

1-                ناحیه طول موج 450mm-750mm

2-                جریان گرفته شده از هر سکتور کمتر از 50 pa  به ازای 5v   ولتاژ معکوس

3-                ظرفیت  خازن هر سکتور 50 pf  به ازای 5v ولتاژ معکوس

4-                ماکزیمم ولتاژ معکوس 30 v

5- زمان صعود (TR) کمتر 1ns

این قطعه در انواع پکیج های tos-smd-so8 با فیلتر IR  ارائه شده است .و دارای چهار پایه می باشد که شامل سه پایه آند که هر کدام مربوط به یک رنگ قرمز ، سبز و آبی و یک پایه کاتد مشترک می باشد.

: ساختار فیزیکی

سنسورهای رنگی شامل آرایه های دو بعدی(ماتریس) از سلول های تصویری می باشند که عملیات استخراج نور و اسکنینگ(Scanning) را انجام می دهد، جنس این سلول ها از مواد نیمه هادی طراحی آن به صورتی است که تشکیل یک خازن بدهد. برای تولید این سلول ها از ترکیب بایاس معکوس P-N استفاده می شود. در این تکنولوژی، ساخت دیودی با اتصال P-N

(reverse-based) مورد استفاده قرار می گیرد.

وقتی یک ولتاژ مثبت بر روی یک الکترود هادی کنار بستر القاء می شود یک ناحیه تخلیه در بستر در کنار الکترود ایجاد می شود به این منبع تخلیه چاه پتانسیلی نیز گفته می شود حال وقتی نور به ناحیه تخلیه برسد الکترون های بستر با حفره ها ترکیب مجدد می شوند ولی در ناحیه تخلیه الکترون های آزاد خواهیم داست بنابراین یک شارژ منفی از ناحیه تخلیه بوجود می آمد که نمایانگر تابش نور بر بستر می باشد برای این که نور به آسانی به محل تخلیه برسد الکترودهای از جنس پلی سیلیکون می باشد.

عامل های هوشمند

مقدمه

عامل هرچیزی است که قادر به درک محیط پیرامون خود ازطریق حس گرها(سنسور) واثرگذاری بر روی محیط از طریق اثرکننده ها  باشد.

عامل انسانی اندامهایی مانند گوشها، شمها ودیگر ارگانها برای حس کردن ودستها، پاها ، بینی ودیگر اندامها برای اثرگذاری دارند. عامل رباتیک دوربینها ویابنده های مادون قرمز را بجای حس گرها وانواع موتورها را بجای اثرکننده ها جایگزین کرده است. عامل نرم افزاری رشته های بیتی را بعنوان درک محیط وعمل ، کدگذاری می کنند. درشکل زیرنمادی ازیک عامل عمومی ترسیم شده است.

Sensors 

 

شكل ١۲:عامل هايي كه از طريق حسگر ها و اثر كننده ها با محيط ها ارتباط برقرار مي كنند.

عامل ها چگونه باید عمل کنند؟

عامل منطقی (RATIONAL AGENT) چیزیست که کاردرست انجام میدهد. آشکارا ،این بهتر ازآنست که کار نادرست انجام گیرد، اما این چه معنی می دهد؟ بعنوان اولین تخمین ، میگوییم عمل درست آنست که باعث موفق ترین شدن عامل گردد. اما این بیان مساله ، تصمیم گیری درباره چگونگی وزمان محاسبه موفقیت عامل را نادیده می گیریم .

ماواژه معیارکارآیی را (PERFORMANCE MEASURE) برای چگونگی به کار میبریم ، ملاکی که چگونگی موفقیت یک عامل را تعیین می کند. آشکارا ، تنها یک معیارثابت مناسب برای تمامی عاملها وجود ندارد . ماباید ازعامل برای عقیده ذهنی چگونگی رضایت خود از کارآیی اش را مورد پرسش قرار دهیم.

اما برخی ازعاملها قادر به پاسخگویی نبوده وبرخی خودشان را فریب می دهند.(عاملهای انسانی بویژه نمونه بارزی ازانگور ترشیده هستند چرا که بعد ازعدم موفقیت درحصول چیزدر میابند که واقعا آن چیزرا نیاز نداشتند).

بنابراین ما دراندازه گیری معیار ذهنی که بوسیله اعمال قدرتی تحمیل شده ، تاکید می کنیم . بعبارت دیگر، بعنوان مشاهده گرهای خارجی استاندارهایی را بیان می کنیم که موفقیت چه معنی درمحیطی را میدهد وازآن بعنوان معیار کارآیی عاملها استفاده می کنیم.

نمی توان عاملی را  برای چیزیکه قابل درک نیست یا بعلت عدم انجام عمل غیرقابل انجامی ، مانند دفع دربار سرزنش نمود. اما رها کردن نياز های کامل بودن،راه مناسبی برای عامل ها نيست.نکته اينجاست اگر معين کنيم که هر عامل هوشمند همواره باید همان کاری را انجام دهدکه در عمل مناسب است¸هیچگاه نمی توان عاملی را طراحی نمود که این مشخصات را مرتفع سازد.

به طور خلاصه آن چه که در هر زمانی منطقی است به چهار چیز وابسته است:

  • معیار کارآرایی که درجه موفقیت را تعیین می کند
  • هرچیزی که تاکنون عامل ادراک نموده است.اما این تاریخچه کامل اذراکی را دنباله ادراکی می نامیم.
  • آنچه که عامل در باره ی محیط خودمی داند.

اعمالی که عامل می تواند صورت دهد.

این عوامل راهنمای تعریف ایده آل هستند:برای هردنباله ادراکی ممکن عامل منطقی ایده آل باید هر کاری را که انتظار می رودباعث حداکثرسازی معیار کارآرایی می شود انجام دهدواین عمل بر پایه شواهدی که از طریق دنباله ادراکی آماده شده وهر آنچه که دانش درونی عامل است انجام میگردد.

نگاشت ايده آل از دنباله هاي ادراكي به عمليات

از آنجا كه دريافتيم رفتار عامل وابسته به دنباله ادراكي تا حال است، مي توانيم هر عامل خاصي را به وسيله ساخت جدولي از عمل آن در پاسخ به هر دنباله ادراكي توصيف كنيم. (براي اكثريت عامل ها، اين ليست بسيار طولاني خواهد بود يا در واقع نا متناهي،مگر آنكه كراني بر طول دنباله ادراكي مورد انتظار قرار دهيم.) چنين ليستي نگاشت (mapping) از دنباله ها ادراكي ناميده مي شود. اصولاً قادر هستيم دريابم كدام نگاشت عامل را به وسيله بررسي تمامي دنباله هاي ادركي ممكن و ثبت اعمالي كه عامل در پاسخ انجم مي دهد،توصيف مي كند. (اگر عامل ها مقداري تصادفي سازي در محاسبا ت خود بكار برند، خواهيم توانست برخي دنباله هاي ادركي را چندين بار اعمال نموده تا ايده مناسبي براي رفتار متوسط عامل بدست آوريم.) و اگر نگاشت ها عامل ها را توضيح دهند،آنگاه نگاشت ايده آل عامل هاي ايده آل را تشريح مي كند. تعيين اين كه كدام عمل را بايد عامل در مقابل هر دنباله ادراكي داده شده انجام دهد،طراحي براي عامل ايده را مهيا مي سازد.

خود مختاري (Autonomy)

يك مورد اضافه ديگر در تعريف عامل منطقي ايده ال بايد لحاظ شود، بخش « دانش دروني.» اگر اعمال عامل ها كاملاً بر پايه دانش دروني باشد، چنانچه هيچ توجهي به ادراك خود نكنند، گوييم عامل فاقد خود مختاري است. براي مثال، اگرسازنده ساعت آنقدر پيشگو باشد كه بداند مالك ساعت به استراليا در تاريخ معيني خواهد رفت، آنگاه درداخل آن مكانيزمي را تعبيه خواهد كرد تا عقربه ها را به طور خود كر در موعد معين شش ساعت جابه جا كند. اين رفتار به طور عمومي موفقيت آميز است اما به نظر مي رسد هوشمندي به طراح ساعت است تا خود ساعت.

رفتار عامل مي تواند متكي بر دو پايه تجربه خود و دانش دروني بنا نهاده شود كه در ساخت عامل براي شرايط محيطي خاص كه درآن عمل خواهد كرد،استفاده مي شود. سيستم به وسعتي خود مختار است كه رفتار آن براساس تجربه خودش تعيين مي كند.زماني كه عامل فاقد تجربه و يا كم تجربه است،مسلماً تصادفي عمل خواهد كرد،مگر آنكه طراح كمكهايي به آن داده باشد.بنابر اين همانگونه كه تكامل موجودات زنده را با واكنش غريزي كافي آماده مي سازد تا قادر به ادامه حيات براي كسب يادگيري باشند،منطقي به نظر مي رسد كه عامل هاي هوش مصنوعي داراي دانش اوليه در كنار توانايي يادگيري باشند.

خود مختاري نه تنها بر شعور ما مطابقت دارد، بلكه مثالي از تجربه مهندسي صحيح است. عاملي كه بر اساس مفروضات دروني خود عمل مي كند.تنها زماني مي تواند موفق عمل كند كه اين كه اي مفروضات بر قرار باشند واين يعني فقدان انعطاف پذيري،بذاي مثال سوسك سر گين خور را در نظر گيريد. اين سوسك پس از حفر لانه و تخم گذاري در آن،تكه اي سرگين براي بستن در لانه خود در ابتداي دهنه سوراخ قرار مي دهد. حال اگر تكه سنگين بر خلاف رويه اين سوسك از دهنه سوراخ برداشته شود سوسك به رفتار هاي قبلي خود همانند يك پانتوميم ادامه خواهد داد و هيچ گاه متوجه حذف سرگين نخواهد شد. تكامل اين رفتار غريزي را براي سوسك ايجاد نموده و زماني كه شرايط اوليه برقرار نباشد ناموفق صورت خواهد گرفت.عامل هوشمند واقعاً خود مختار بايد قادر به عمل موفقيت آميز در دامنه وسيعي از محيط ها باشد و البته بايد زمان كافي براي تطبيق نيز به آن داده شود.

ساختار عاملهاي هوشمند

تاكنون درباره عامل ها از طريق توصيف رفتارشان بحث شد، عملي كه بعد از هر دنباله ادراكي داده شده انجام مي گيرد.حال  زمان آن رسيده كه به اصل مطلب بپردازيم و درباره چگونگي كاركرد داخلي آن گفتگو كنيم. وظيفه هوش مصنوعي طراحي برنامه عامل است، تابعي كه نگاشت عامل از ادراك به عمليات را پياده سازي مي كند. فرض مي كنيم اين برنامه بر روي نوعي ابزار محاسبه گر اجرا مي گردد كه آن را معماري مي ناميم.

بديهي است، برنامه اي كه انتخاب مي كنيم بايد آن برنامه اي باشد كه توسط معماري قابل پذيرش واجرا باشد.

معماري ممكن است يك كامپيوتر يا سخت افزارها ي خاص براي مقاصد معين باشد، به عنوان مثال دوربين هاي پردازش تصوير يا ورودي فيلتر شده صدا. همچنين ممكن است شامل نرم افزاري گردد كه درجه اي از پوشش بين كامپيوتر به عنوان سخت افزار صرف و برنامه عامل را ايجاد نمايد وبنابراين برنامه نويسي در سطح بالا تري صورت مي گيرد. عموماً، معماري ادراك از طريق حس گر ها را براي برنامه آماده ساختهع برنامه را اجرا نموده و اعمال انتخابي برنامه را به عمل كننده هاي سيستم منتقل خواهد كرد. ارتباط ما بين عامل ها، معماري هاوبرنامه ها را مي توان  به صورد ذيل جمع بندي نمود:

برنامه + معماري = عامل

اكثريت مباحث اين كتاب درباره طراحي برنامه ها عامل است.

قبل از آنكه به طراحي عامل بپردازيم، ابتدا بايد تصوير خوبي از ادراكات وعمليات ممكن، اهداف يا معيار كارآيي عامل كه مي خواهد به آن برسد و نوع محيطي كه در آن فعاليت مي كند،را داشته باشيم.اين مباحث عناوين گسترده اي را شامل مي گردد.شكل ٣–۲ عناصر پايه براي انتخاب انواع عامل را نشان مي دهد.

محيط اهداف عمليات ادراكات نوع عامل
بيمار، بيمارستان بيمارسالم، حداقل هزينه سؤالات، 

آزمونها،

رفتارها

علائم، 

يافته ها، پاسخهاي بيمار

سيستم تشخيص پزشكي
تصاوير  ماهواره اي طبقه بندي 

صحيح

چاپ يك صحنه طبقه بندي شده پيكسل هاي با شدت متفاوت، 

رنگ

سيستم تحليل تصويرماهواره اي
تسمه حمل كننده اجزاء قرار دادن اجزاء در دسته 

صحيح

برداشتن اجزاء 

و مرتب سازي آنها به صورت دسته اي

پيكسلها با شدت 

متفاوت

روبات جابه جا كننده اشياء
پالايشگاه افزايش خلوص، 

محصول،ايمني

بازو بسته كردن 

سوپاپها،

تعديل دما

دما، فشارسنجها كنترل كننده 

پالايشگاه

مجموعه     دانش آموزان افزايش نمرات 

دانش آموزان در آزمونها

تمرينهاي 

چاپ شده،پيشنهادات،

اصلاحات

كلمات تايپ شده آموزش دهنده زبان انگليسي 

با ارتباط متقابل

شكل٣۲:مثالهايي از انواع عامل ها و تعاريف PAGE هاي آنها

شايد براي برخي از خوانندگان تعجب آور باشد كه ما درليست انولع عامل ها برخي برنامه ها را ذكر كرده ايم كه در محيط كاملاً مصنوعي كه به وسيله ورودي صفحه كليد و خروجي كاراكتربر روي صفحه نمايش تعريف مي شود،مطرح مي گردند مطمئناًبرخي خواهند گفت، «آيا اين يك محيط واقعي است؟» در حقيقت مسئله مهم تمايز محيط هاي    « واقعي » و «مصنوعي » نيست، بلكه مسئله اصلي پيچيدگي ما بين ارتباط رفتار عامل، دنباله ادراكي توليد شده بوسيله محيط، و اهدافي است كه عامل قصد حصول آن را دارد،مي باشند. برخي محيط هاي « واقعي » در عمل بسيار ساده هستند.براي مثال،روباتي كه براي بازرسي قطعاتي كه بر روي تسمه نقاله مي آيند، طراحي شده مي تواند فرضيات ساده كننده اي را در نظر گيرد: اين فرض كه روشنايي همواره وجود دارد،اين فرض كه فقط قطعات خاصي بر روي تسمه نقاله انتقال مي يابند و اينكه تنها دو عمل اعريف شده است،قبول قطعه يا علامت گذاري روي آن براي رد قطعه.

در مقابل برخي عامل هاي نرم افزاري (Software agents) در دامنه هاي نا محدود و غني وجود دارند (به اين نرم افزار ها ،روبات هاي نرم افزاري يا( softbots ) نيز مي گويند). روبات نرم افزاري را تصور كنيد كه براي شبيه سازي پرواز 747 طراحي شده است. شبيه ساز دراي محيطي پيچيده و بسيارجزيي است و عامل نرم افزاري بايدازميان طيف گسترده اي  از عمليات در شرايط بلاد رنگ انتخابي را انجامدهد. و يا عامل نرم افزاري را تصور كنيد كه براي مرور منابع اخبار و نمايش اقلام مورد توجه مشتريان طراحي شده است.براي انجام درست كار، بايد قابليت پردازش زبان طبيعي را داشته باشد، نيازمند يادگيري علايق  مشتريان خواهد بود و مي بايست توانايي تغيير پوياي برنامه خود را براي زماني داشته باشد كه براي مثال اتصال به يك منبع خبري از بين رود و يا يك منبع جديد خبريروي خط بيايد.

برخي محيط ها تمايز بين « واقعي » و« مصنوعي » را محو مي كنند.در محيط  ALIVE (Maes  et al.1994)، عامل هاي نرم افزاري داده شده ناد كه قادر به درك تصاوير دوربين ديجيتال اتاقي هستند كه انساني گرداگرد آن قدم ميزند. عامل، عامل تصوير دوربين را پردازش كرده و عملي را انتخاب مي كند.محيط همچنين تصوير دوربين را بر روي پرده نمايش بزرگي كه انسان قادربه ديدن آن باشد نمايش مي دهد تا بتواند بر روي تصوير افكت هاي گرافيك كامپيوتري را اضافه كند.چنين تصويري مي تواند سگكارتوني باشد كه برناوه ريزي شده تا بسوي انسان حركت كند (مگر اينكه فرد به جايي اشاره كند تا سگ دور شود) و يا دست خود را تكان داده و يا مشتاقانه بپرد زماني كه انسان اداهي خاصي از خود در آورد.

محيط ها

اعمال بوسيله عامل بر محيط انجام مي شود، كه خود ادراك عامل را مهيا مي سازد. اول، انواع متفاوت محيط ها وچگونگي اثر آنها بر طراحي عامل را تشريح نموده و سپس برنامه هاي محيطي را تشريح خواهد كرد كه مي تواند به عنوان بستر آزمون برنامه هاي عامل مورد استفاده قرار گيرد.

خواص محيط ها : محيط ها از چند منظر مورد توجه قرار مي گيرند. تمايز هاي پايه به قرار زير ايجاد مي شوند:

قابل دسترسي در مقابل غيرقابل دسترسي

اگر ابزار حس كننده عاملي امكان دسترسي به وضعيت كامل محيط را بدهد، آنگاه مي گوئيم محيط براي عامل قابل دسترسي است. محيط مؤثر قابل دسترسي است. اگر حس گرها تمامي جنبه هايي را كه براي انتخاب عمل لازم است شناسايي كنند. محيط قبال دسترسي راحت است زيرا عامل نيازمند دستكاري هيچ وضعيت داخلي براي حفظ دنيا را نخواهد داشت.

قطعي در مقابل غير قطعي

اگروضعيت بعدي محيط به وسيله وضعيت كنوني و اعمالي كه با عامل انتخاب گردد، تعيين شود،مي گوئيم محيط قطعي است. به طور كلي، عامل نبايد درباره عدم قطعيت در محيط قطعي وقابل دسترسي نگران باشد. اگر محيط قابل دسترسي نباشد، ممكن است غير قطعي به نظر برسد. اگر محيط پيچيده باشد اين مطلب به طور اخص صحيح است،  كه نگهداري تمامي جنبه هاي غيرقابل دسترسي را دشوار مي سازد. بنابراين، بهتر است به قطعي يا غير قطعي بودن محيط از ديدگاه عامل نگاه كنيم.

اپيزوديك در مقابل غير اپيزوديك

در محيط اپيزوديك(episodic)، تجربه عامل به اپيزود هايي تقسيم مي گردد. هر اپيزود شامل درك و عمل عامل است. كيفيت اعمال ان تنها به خود اپيزود وابسته است، زيرا اپيزود هاي بعدي وابسته به اعمالي كه در اپيزود هاي قبلي صورت مي گيرد نيستند. محيط هاي اپيزودي بسيار ساده ترند زيرا عامل نبايد به جلو تر فكر كند.

ايستا در مقابل پويا

اگر محيط درحين سنجيدن عامل تغيير كند، مي گوئيم محيط براي عامل پويا است، در غير اين صورت پويا است. محيط هاي ايستا براي كار ساده هستند زيرا عامل نيازمند نگاه كردن به دنيا درحين تصميم گيري عملي نداشته و همچنين در مورد گذرزمان نيز نگران نمي باشد. اگر محيط با گذر زمان تغيير نيابد اما امتياز كارايي تغيير كند، مي گوئيم محيط نيمه پويا (semidynamic ) است.

گسسته در مقابل پيوسته

اگر تعداد محدود و مجزا از ادراك و اعمال بوضوح تعريف شده باشد، مي گوئيم محيط گسسته است. بازي شطرنج گسسته است، تعداد ثابتي در هر نوبت بازي وجود دارد. رانندگي تاكسي پيوسته است، سرعت و محل تاكسي و ديگر مشخصات خودرو در بازده مقادير پيوسته تغيير مي كنند. مشاهده خواهيم كرد كه انواع متفاوت محيط ها نياز مند برنامه هاي عامل تا حدودي متفاوت هستند تا قادر به عملكرد كارا باشند. بعداً روشن خواهد شد كه سخت ترين حالت، همانطور كه شما ممكن است حدس زده باشيد، غير قابل دسترسي، غير اپيزوديك، پويا و پيوسته است. همچنين خواهيم ديد كه اكثريت وضعيت هاي واقعي چنان پيچيده هستند كه اگرواقعاً قطعي باشند، براي اهداف عملي، غير قطعي در نظر گرفته مي شود.

برنامه محيط

شبيه ساز يك يا چند عامل را به عنوان ورودي گرفته و بگونه اي عمل مي كند كه هر عامل ادراك درست و نتيجه بازگشتي عمل خود را بدست آورد. سپس شبيه ساز محيط را بر اساس اعمال و احتمالاً ديگر فرايند هاي پوياي محيط كه به عنوان عامل ها در نظر گرفته نمي شوند(مثل باران)، بهنگام مي سازد. بنابراين محيط با وضعيت آغازين و تابع بهنگام سازي تعريف مي گردد. البته، عاملي كه در شبيه ساز كار مي كند بايد قادر به كار كردن در محيط واقعي باشد كه همان انواع ادراك را ايجاد نموده و همان انواع اعمال را قبول كند

به طور كلي، ملاك كارايي وابسته به كل دنباله وضعيت هاي محيط است كه در حين عمل برنامه توليد مي گردد. معمولاً، ملاك كارايي با يك تجمع ساده مثل جمع، ميانگين يا حداكثر كار مي كند. براي مثال، اگر ملاك كارايي براي عامل vaccum-cleaning  جئع كل زباله هايي باشد كه در يك شيفت كاري تميز كرده باشد، scores تنها مقدار زباله تميز شده تا كنون را نگهداري مي كند. RUN-EVAL – ENVIRONMENT ملاك كارايي براي محيط واحدي برمي گرداند كه به وسيله وضعيت آغازين واحد وتابع بهنگام سازي ويژه تعريف مي گردد. معمولاًعامل براي كار در يك دسته محيط (environment class) طراحي شده است، مجموعه جامعي ازانواع محيط ها. براي مثال، ما برنامه شطرنج را براي بازي در رقابت با رقباي متفاوت ماشيني و انساني طراحي مي كنيم. اگر آن را براي يك رقيب واحد طراحي كنيم، ممكن است قادر به استفاده از ضعف خاص آن رقيب باشيم، اما اين طرح نمي تواند برنامه خوبي براي نرم افزار بازي عمومي باشد. به بيان دقيق تر، براي اندازه گيري كارايي يك عامل، نيازمند توليد كننده محيطي هستيم كه محيط هاي خاص (با احتمالات كلي) را براي اجراي عامل انتخاب كند سپس ما علاقه مند به ميزان كارايي متوسط عامل بر روي كلاس محيط هستيم.

يك اشتباه رايج بين دو مفهوم متغير وضعيت درمحيط شبيه ساز و متغير در خود عامل (مراجعه شود به REFLEX-AGENT-WITH-STATE) ممكن است روي دهد. به عنوان برنامه نويسي كه هر دو محيط شبيه ساز و عامل را پياده سازي مي كند، اغوا برانگيز خواهد بود كه عانل قادر به دسترسي متغير وضعيت شبيه ساز محيط باشد. اين فريفتگي بايد به هر قيمتي سركوب شود! نسخه عامل وضعيت تنها بايد از روي ادراك آن ساخته شود، بدون آنكه دسترسي به اطلاعات كامل وضعيت داشته باشد.

دسته‌ها:روباتیک
  1. هنوز دیدگاهی داده نشده است.
  1. No trackbacks yet.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: