Programowanie robotów. Sterowanie pracą robotów automatycznych - C. Hughes, T. Hughes

Spis treści

Wstęp - Początek przygody z robotami (11)

• Rozpoczynamy pracę z robotami (11)
• Gotowi, do biegu, start! Ostra jazda bez trzymanki (12)
• Podstawy pracy z robotem (13)
• Najważniejsze techniki programowania robotów zaprezentowane w tej książce (13)
• Podstawowy uniwersalny mechanizm tłumaczący - PUMT (14)
• Inteligentna sieć robotów (ISR) (15)
• Założenia dotyczące robotów posiadanych przez czytelnika (16)
• Jak Midamba nauczył się programować robota (17)

1. Czym właściwie jest robot? (19)

• Siedem kryteriów definiujących robota (20)
• Kryterium nr 1: Wykrywanie zmiennych środowiskowych (20)
• Kryterium nr 2: Programowalne działania i zachowania (20)
• Kryterium nr 3: Reagowanie na zmienne środowiskowe i interakcja z otoczeniem (21)
• Kryterium nr 4: Źródło prądu (21)
• Kryterium nr 5: Język, w którym zapisywane są instrukcje i dane (21)
• Kryterium nr 6: Autonomia bez pomocy z zewnątrz (21)
• Kryterium nr 7: Robot nie jest organizmem żywym (22)
• Kategorie robotów ze względu na środowisko działania (22)
• Co to jest czujnik? (25)
• Co to jest siłownik? (26)
• Co to jest efektor końcowy? (27)
• Co to jest mikrokontroler? (28)
• Jaki jest scenariusz pracy robota? (32)
• Wydawanie instrukcji robotowi (34)
• Każdy robot posługuje się jakimś językiem (34)
• Rozwiązanie problemu niekompatybilności języka ludzkiego i języka zrozumiałego dla robotów (35)
• Reprezentacja scenariusza pracy robota w środowisku programowania wizualnego (38)
• Kłopoty Midamby (39)
• Co dalej? (40)

2. Słownictwo robotów (43)

• Dlaczego korzystanie z tych języków wymaga wysiłku? (43)
• Zidentyfikuj czynności (49)
• Model ontologii języka programowania autonomicznych robotów (49)
• Potencjał robota (51)
• Role odgrywane przez roboty w różnych sytuacjach i scenariuszach pracy (52)
• Co dalej? (54)

3. Wizualne planowanie scenariusza pracy robota (57)

• Mapowanie scenariusza pracy robota (58)
• Tworzenie planu miejsca pracy robota (59)
• Otoczenie robota (61)
• Opis atrybutów środowiska pracy robota (63)
• Wizualne planowanie scenariusza pracy robota za pomocą pseudokodu i schematu blokowego (66)
• Przepływ sterowania i struktury sterujące (70)
• Podprocedury (74)
• Diagramy stanów robotów i obiektów (76)
• Tworzenie diagramu stanów (78)
• Co dalej? (82)

4. Sprawdzanie rzeczywistych możliwości robota (83)

• Testowanie rzeczywistych możliwości mikrokontrolera (85)
• Testowanie rzeczywistej wydajności czujników (89)
• Określanie ograniczeń czujników robota (91)
• Określanie ograniczeń efektorów końcowych (93)
• Ocena efektywności pracy robota (96)
• Co dalej? (98)

5. Czujniki pod lupą (99)

• Co wykrywają czujniki? (99)
• Czujniki analogowe i cyfrowe (103)
• Odczyt sygnałów analogowych i cyfrowych (104)
• Sygnał wyjściowy czujnika (106)
• Gdzie przechowywane są odczyty? (107)
• Czujniki aktywne i pasywne (108)
• Komunikacja między czujnikami a mikrokontrolerami (110)
• Atrybuty czujników (114)
• Zakres i rozdzielczość (114)
• Precyzja i dokładność (116)
• Liniowość (117)
• Kalibracja czujników (118)
• Problemy związane z czujnikami (119)
• Proces kalibracji przez użytkownika (119)
• Metody kalibracji (120)
• Co dalej? (121)

6. Programowanie czujników (123)

• Korzystanie z czujnika koloru (124)
• Tryby pracy czujników koloru (126)
• Zakres wykrywania (126)
• Światło w środowisku pracy robota (127)
• Kalibracja czujnika koloru (128)
• Programowanie czujnika koloru (129)
• Wykrywanie i śledzenie obiektów za pomocą cyfrowych kamer (132)
• Śledzenie kolorowych obiektów za pomocą sprzętu firmy RS Media (132)
• Śledzenie kolorowych obiektów za pomocą czujnika obrazu Pixy (136)
• Uczenie Pixy wykrywania obiektów (137)
• Programowanie kamery Pixy (138)
• Analiza atrybutów (141)
• Czujnik ultradźwiękowy (142)
• Ograniczenia i dokładność czujnika ultradźwiękowego (142)
• Tryby pracy czujnika ultradźwiękowego (147)
• Odczytywanie próbek (147)
• Typy danych używane do przechowywania wartości odczytanych za pomocą czujników (148)
• Kalibracja czujnika ultradźwiękowego (148)
• Programowanie czujnika ultradźwiękowego (150)
• Kompas - czujnik określający zwrot robota (159)
• Programowanie kompasu (161)
• Co dalej? (163)

7. Programowanie silników i serwomotorów (165)

• Siłowniki są przetwornikami wyjściowymi (165)
• Parametry silników (166)
• Napięcie (166)
• Natężenie prądu (166)
• Prędkość (166)
• Moment obrotowy (167)
• Opór elektryczny (167)
• Różne rodzaje silników prądu stałego (167)
• Silniki prądu stałego (167)
• Moment obrotowy i prędkość obrotowa (171)
• Silniki z przekładniami (172)
• Konfiguracja silnika: bezpośrednie i pośrednie układy przeniesienia napędu (182)
• Wyzwania związane z terenem (184)
• Radzenie sobie z wyzwaniami związanymi z terenem (184)
• Moment obrotowy a mechaniczne ramiona i efektory końcowe (187)
• Obliczanie wymagań dotyczących momentu obrotowego i prędkości obrotowej (188)
• Silniki a efektywność pracy robota (189)
• Programowanie ruchu robota (190)
• Ile silników? (191)
• Wykonywanie ruchów (192)
• Programowanie ruchów (192)
• Programowanie silników w celu przemieszczenia się w określone miejsce (197)
• Programowanie silników sterowanych za pomocą Arduino (203)
• Mechaniczne ramiona i efektory końcowe (205)
• Rodzaje mechanicznych ramion (205)
• Moment obrotowy mechanicznego ramienia (208)
• Rodzaje efektorów końcowych (210)
• Programowanie mechanicznego ramienia (212)
• Obliczenia związane z kinematyką (216)
• Co dalej? (220)

8. Początek pracy nad autonomią: tworzenie oprogramowania robota (221)

• Pierwsze spojrzenie na oprogramowanie autonomicznych robotów (223)
• Sekcja Części (225)
• Sekcja Akcje (225)
• Sekcja Zadania (226)
• Sekcja Scenariusze i sytuacje (226)
• Model ontologii języka robota i rama projektowa oprogramowania robota (226)
• Mechanizm tłumaczący PUMT przekształca ramy projektowe oprogramowania na klasy (228)
• Nasze pierwsze podejście do programowania autonomicznego robota (239)
• Co dalej? (240)

9. Środowisko pracy robota (241)

• Robot musi sprawdzać uwarunkowania środowiskowe (242)
• Rozszerzony scenariusz pracy robota (242)
• Elementy, od których zależy efektywność robota (244)
• Co dzieje się w przypadku niespełnienia warunków wstępnych lub końcowych? (249)
• Jakie akcje mogę wybrać w przypadku niespełnienia warunków wstępnych lub końcowych? (249)
• Analiza warunków końcowych inicjalizacji robota (250)
• Warunki wstępne i końcowe procesu rozruchu (251)
• Tworzenie kodu sprawdzającego warunki wstępne i końcowe (252)
• Skąd biorą się warunki wstępne i końcowe? (257)
• Sprawdzanie uwarunkowań środowiskowych za pomocą czujników i wizualne plany scenariusza pracy robota (261)
• Co dalej? (262)

10. Programowanie autonomicznych robotów i technika STORIES (263)

• To nie tylko czynności! (264)
• Impreza urodzinowa - podejście 2. (264)
• STORIES (265)
• Rozszerzony scenariusz pracy robota (267)
• Konwersja scenariusza pracy robota Unit1 na komponenty techniki STORIES (267)
• Ontologia scenariusza pod lupą (267)
• Zwracanie uwagi na intencje robota (278)
• Programowanie obiektowe a wydajność (297)
• Co dalej? (298)

11. Jak Midamba zaprogramował swojego pierwszego autonomicznego robota? (299)

• Midamba i jego początkowy scenariusz (299)
• Midamba w ciągu jednego wieczoru zostaje programistą! (299)
• Krok 1.: Scenariusz pracy robotów w magazynie (302)
• Krok 2.: Słownictwo i model ontologii języka robota w pierwszym scenariuszu pracy w fabryce (303)
• Krok 3.: Wizualne planowanie pierwszego scenariusza pracy wykonywanej przez robota w fabryce (305)
• Wizualny rozkład diagramu pracy z perspektywy robota (305)
• Ulepszony pierwszy scenariusz pracy robotów w fabryce (307)
• Schemat blokowy będący elementem wizualnego planowania scenariusza pracy robota (308)
• Diagram stanów wchodzący w skład wizualnego planu scenariusza pracy robota (316)
• Sprawdzanie uwarunkowań środowiskowych robotów Unit1 i Unit2 (317)
• Autonomiczne roboty pomagają Midambie wyjść z tarapatów (329)
• Co dalej? (332)

12. Otwarte roboty SARAA (333)

• Tanie, otwarte i proste roboty (333)
• Programowanie oparte na scenariuszu a bezpieczeństwo i odpowiedzialność programisty (335)
• Roboty SARAA dla każdego (335)
• Zalecenia dla osób programujących robota po raz pierwszy (338)
• Pełne plany scenariusza pracy robota, komponenty techniki STORIES i kod źródłowy scenariusza pracy robotów Midamby (338)

Glosariusz (339)

Skorowidz (343)