Konspekt

1.Mis on robot? Maailma esimene robot.
Robot on mehaaniline intelligentne seade, mis on võimeline iseseisvalt või välise abiga (inimese poolt) ülesandeid lahendama.
Kõige esimeseks robotiks loetakse 1961. aasta kevadel tööd alustanud General Motors’i autotehase robotit nimega Unimate

2.Robotite arendamis põlvkonnad. Nimeta ja seleta.
Esimene põlvkond – Need robotid olid lihtsa ehitusega ja neil puudusid andurid, mis võimaldaksid keskkonda tajuda. Nad suutsid töötada vaid kindlates, muutumatutes tingimustes ja ei saanud keskkonnast tagasisidet. Näiteks on sellised robotid robotkäed, mis suudavad teha ainult identseid liigutusi, kuid kui keskkond muutub, ei tööta nad enam korralikult.

Teine põlvkond – Need robotid on varustatud anduritega, mis võimaldavad neil reageerida keskkonnas toimuvatele muutustele. Tänu anduritele on robotitel võime tunnetada ümbritsevat ja nende töö efektiivsus sõltub suuresti tarkvarast, mis neid juhib. Need robotid on palju arenenumad kui esimese põlvkonna robotid, kuna nad suudavad keskkonda tajuda ja sellele vastavalt reageerida.

Kolmas põlvkond – Need robotid on veel arendamisel ja suudavad analüüsida olukordi ning õppida. Kolmanda põlvkonna robotid, nagu filmis “Mina, Robot”, suudavad teha järeldusi ja õppida oma kogemustest, et kohandada oma tegevust ja otsuseid vastavalt olukorrale.

Liigita järgnevad robotid põlvkondade kaupa:

  • nõudepesumasin,
  • fikseeritud liikumisega
  • robotkäsi,
  • automaatselt süttiv lamp,
  • ise keeli õppiv robot.

3. Miks manipulaatorid ei ole robotid?
Erinevalt väärarusaamadest pole manipulaatorid robotid, kuna neid juhib vahetult inimene. Manipulaatorid pole võimelised autonoomselt töötama.

4. Mis on masinate eelised võrreldes inimtööjõuga?
Masinatel on mitmeid eeliseid inimtööjõu ees, näiteks:

  • Masinad ei väsi ega tüdine, mis muudab nad ideaalseks rutiinse ja korduva töö tegemiseks.
  • Masinad suudavad töötada mürarikastes, halvasti valgustatud ja ohtlikes keskkondades, kuhu inimesed ei pääse.
  • Masinad suudavad täita ülesandeid kiiremini ja täpsemalt kui inimesed.

5. Millised kolm tingimust peavad olema täidetud, et teatud masinat või seadet saaks robotiks nimetada?

  1. Andur – mis saab signaale ümbritsevast keskkonnast.
  2. Kontroller – ehk aju, mis analüüsib signaale ja teeb otsuseid.
  3. Täitur – mis reageerib aju antud käskudele ja muudab keskkonda või liigutab masina osasid.

6. Millistes Eesti tööstusettevõtetes võiksid mehhatroonikud töötada?

  • Tootmisettevõtetes, kus kasutatakse automatiseeritud tootmisliine ja roboteid.
  • Elektroonikatööstuses, kus mehhatroonika on seotud näiteks elektroonikaseadmete kokkupaneku ja programmeerimisega.
  • Autotööstuses, kus mehhatroonikud tegelevad robotite ja automaatika süsteemide arendamise ja hooldamisega.
  • Teistes tööstusvaldkondades, kus kasutatakse robootikat ja automatiseerimist, nagu näiteks meditsiiniseadmete valmistamine ja tehisintellekti süsteemide arendus.

Definitsioonid:

Kontroller – Roboti aju, mis võtab vastu anduritelt saadud signaalid, analüüsib neid ja suunab täituri tegevust vastavalt algoritmile.

Robot – Mehaaniline intelligentne seade, mis on võimeline iseseisvalt või välise abiga (inimese poolt) ülesandeid lahendama.

Robootika – Tehnika- ja teadusvaldkond, mis tegeleb robotite disaini, ehitamise, programmeerimise ja rakenduste arendamisega.

Manipulaator – Seade või masin, mida inimene juhib, kuid mis ei suuda iseseisvalt tegutseda ega reageerida ümbritsevale keskkonnale.

Mehhatroonika – Tehnikateadus, mis ühendab mehaanika, elektroonika, arvutitehnika ja tarkvaratehnika eesmärgiga arendada paremaid tooteid ja süsteeme.

Andur – Seade, mis mõõdab mingit suurust ja teisendab selle elektriliseks signaaliks.

Täitur – Seade, mis sooritab tegevusi vastavalt kontrollerilt saadud käskudele ja muudab keskkonda (nt mootor, küttekeha).

Mis on Arduino?

Arduino on avatud lähtekoodiga mikrokontrollerplatvorm elektroonika prototüüpimiseks. Selle arendamist alustati 2005 aastal Itaalias ning on tänaseks saavutanud väga suure populaarsuse.

Selle külge saad ühendada erinevaid sisendeid. Näiteks termo-, valgus-, vibratsiooni-, heli- jt andurid. Edasi reageerib Arduino mikrokontroller vastavalt koodile ja käivitab mõne väljundseadme. Näiteks mõni mootor, valgusdiood, ekraan jne.(Vaata

Arduino eeliseks on odav hind, vaba riistvara disainiga trükkplaat ja suur kommuun. Arduino on kokkupannud erineva suurusega ja eesmärgiga platvorme:

Arduino Uno — sobiv alustamiseks (подходит для начинающих)
Arduino Leonardo — sarnane Uno’ga, võimalus lisada hiir ja klaviatuur (похож на Uno, но позволяет добавить мышь и клавиатуру)
Arduino YÙN — arendusplaat Wifi mooduliga ja Linuxiga (плата для разработки с модулем Wifi и Linux)
Arduino Mega — kui Uno’st jääb väheks (если Uno недостаточно)
Arduino DUE — Mega edasiarendus (усовершенствованная версия Mega)
Arduino Micro — eriti pisike (особенно маленькая)
Arduino Mini — veel väiksem (еще меньше)
Arduino LilyPad — masinpestav ja seepärast populaarne tekstiilikunstnike seas interaktiivsete riiete loomisel (водостойкая, популярна среди текстильных дизайнеров для создания интерактивной одежды)
Arduino Robot — lihtsaim viis alustada robotitega (самый простой способ начать с робототехникой)
Arduino Esplora — lihtne käes hoida; puldid ja konsoolid (удобно держать в руке; пульты и консоли)

Arduinoga saavad töötada nii Windowsi, Mac OS’i kui ka Linuxi kasutajad. See on üks Arduino platvormi suurtest eelistest – see on ühilduv erinevate operatsioonisüsteemidega, võimaldades laiemat kasutajaskonda.

Arduino laiendusplaadid

Arduino tugevuseks saab pidada ka erinevate laiendusplaatide lisamise võimaluse, mis laiendavad mikrokontrolleri paindlikkust veelgi.

GSM Shield

Ethernet Shield

WiFi Shield

Motor Shield Rev3

Ja teised

Buuterbroodide printsiip:

Arduino eripära on laienemisplaatide olemasolu, mis paigaldatakse põhiplati peale nagu võileiva kihid, andes Arduino’le uusi võimalusi. Näiteks on olemas Ethernet Shield võrku ühendamiseks, Motor Shield võimsate mootorite juhtimiseks ja GPS-moodul koordinaatide saamiseks.
Особенностью Arduino является наличие плат расширения, которые устанавливаются поверх основной платы, как слои бутерброда, давая Arduino новые возможности. Например, существует Ethernet Shield для подключения к сети, Motor Shield для управления мощными моторами и GPS-модуль для получения координат. на эстонский

Kus kasutatakse Arduino?

Esimsena tuleks mainida, et Arduino arendusplatvormi on hea kasutada füüsika, elektrotehnika ja programmeerimise tundides. Ja siis saame õpilasi, kes mõtlevad laiemalt ning suudeks selle abil välja mõleda erinvaid seadmeid, nagu näiteks robotid, droonid, ilmajaamad, 3d printerid, CNC masinad, valveseadmed jne jne.

Arduino UNO

Arduino Uno R3 on kõige populaarsem plaat Arduino seeriast. Plaadi Uno standardne formaad võimaldab sellele ühendada suure hulga erinevaid laiendusplaate, mis laiendavad platvormi võimalusi.

Arduino südameks on mikrokontroller ATmega328, mis asub trükkplaadil. 28 väljundist saab hallata 20 — digitaalseid ja analoogseid. Digitaalsed väljundid toetavad väärtusi 1 ja 0, kuuel on aga pulslaiusmodulatsiooni (PWM) tugi, mis võimaldab näiteks valgusdioodide heledust reguleerida.

Analoogväljundid A0-A5 võtavad vastu pinged vahemikus 0-5V, mis muudetakse väärtusteks vahemikus 0 kuni 1023. Arduino saab voolu läbi USB, kuid toetab ka välist toiteallikat, mille puhul kasutatakse ainult välise toite pingeid.

Tehnilised andmed

  • Mikrokontroller: ATmega328
  • Mälu: 32KB
  • SRAM: 2KB
  • EEPROM: 1KB
  • Taktisagedus: 16MHz
  • Tööpinge: 5V
  • Sisendpinge (soovitatav): 7-12V
  • Digitaalseid pesasid: 14 (sealhulgas 6 ~PMW)
  • Analoogpesasid: 6
  • Voolutugevus pesa kohta: 40mA
  • Voolutugevus 3,3V pesal: 50mA

Tarkvara

Arduinot juhtimiseks kasutatakse Wiring-programmeerimistkeelt, mille kohta saab öelda, et on lihtsustatud C++ keel. Tegemist on väga lihtsa ja arusaadava süntaksiga ning sobib ka näiteks programmeerimise aluste õpetamiseks.

Jootevaba arendusplaat

Kõik oma projektid loome jootevaba arendusplaadile (breadboard), mida kasutatakse just korduvkasutuseks. Arendusplaate on erinevate suurustega, mille suurust saab esitada pesade arvu järgi. Näiteks 830, 400, 170 ja 25.

Ohutusnõuded töötamisel Arduinoga

Töötamisel Arduinoga üritame seda võimalikult kaua elus hoida:

1enne komponentide ühendamist, eemalda toide/USB

väldi staatilist elektrit – näiteks näpi enne kasutamist radiaatorit

Arduino arendusplaadi alumine osa on tundlik pidevale hõõrumisele ja oht on lühisele.

ole tähelepanelik, kontrolli oma elektriskeem alati enne üle!

Arduino Uno komponendid

  1. USB pistik (USB – Universal Serial Bus). USB pistiku abil saab Arduino arendusplaadile voolu anda ja programmikoodi laadida. Arduino kasutab USB B tüüpi pistikut.
  2. Voolupesa. Voolupessa saab ühendada voolujuhtme, millega Arduinole voolu anda.
  3. GND (GND – maa). Nende pesade kaudu käib vooluringi maandamine.
  4. 5V pesa (V – volt). 5V pesa kaudu saab arendusplaadi külge ühendatavaid lisakomponente varustada 5 voldise vooluga.
  5. 3,3V pesa. 3,3V pesa kaudu saab arendusplaadi külge ühendatavaid lisakomponente varustada 3,3 voldise vooluga.
  6. Analoogpesad (A0-A5). Need pesad loevad signaali analoogsensoritest ja teisendavad selle digitaalkujule, mida programm saab lugeda ja pärast töötlemist väljastada digitaalpesa kaudu. Analoogpesa saab vajadusel kasutada ka signaali väljastamiseks.
  7. Digitaalsed pesad (D0-D13). Nende abil saab lugeda ja väljastada digitaalsignaali.
  8. Pulsilaiusmodulatsiooni (PWM) pesad. Nende abil saab simuleerida analoogväljundit.
  9. AREF pesa. AREF pesaga saab vajadusel lugeda kindla tugevusega analoogsisendit.
  10. Lähtestamise nupp (Reset button). Lähtestamise nupu vajutamisel taaskäivitatakse Arduino arendusplaadile laetud lähtekood. Seda nuppu saab kasutada ka testimiseks, kui on vaja koodi mitu korda jooksutada.
  11. Toite LED (LED – Light-emitting Diode). Toite LED tuli läheb põlema, kui Arduino arendusplaat on ühendatud vooluvõrguga. Kui tuli ei lähe pärast ühendamist põlema, on võimalik, et arendusplaadiga on midagi valesti.
  12. TX (Transmit) ja RX (Receive) LED tuled. Need LED tuled näitavad, kas Arduino arendusplaat saadab või võtab vastu andmeid. Kui andmeid saadetakse, põleb TX LED tuli, kui andmeid vastu võetakse, põleb RX LED tuli.
  13. ATmega328P mikrokontroller juhib Arduino Uno arendusplaadi tööd.
  14. Pingeregulaator. Pingeregulaator reguleerib arendusplaadi vooluringi lastavat pinget. Kui pinge on liiga suur, muudab pingeregulaator selle plaadile sobivaks.