Robootika kolm põhiseadust on reeglid, mille mõtles välja ulmekirjanik Isaac Asimov. Reeglid ilmusid esmakordselt 1942. aastal Asimovi lühijutus “Runaround”. Need kolm reeglit on järgmised:
- Robot ei tohi oma tegevuse ega tegevusetusega inimesele kahju teha.
- Robot peab alluma inimese antud käsule, kui see ei lähe vastuollu esimese seadusega.
- Robot peab kaitsma oma olemasolu, kuni see ei ole vastuolus esimese või teise seadusega.
- Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
- Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
- Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому или Второму Законам.
Mis on robot? Maailma esimene robot.
Robot on mehaaniline intelligentne seade, mis suudab iseseisvalt või välise abi, näiteks inimese kaudu, lahendada ülesandeid. Robotite puhul on oluline, et nende tegevus põhineb nende enda poolt tehtud otsustel ja algoritmidel.
Maailma esimene robot oli Unimate, mis hakkas tööle 1961. aastal General Motors’i autotehases. Selle roboti ülesandeks oli jahutada autode uste käepidemeid, mis olid kuumad, ja suunata neid liinile edasiseks töötlemiseks.
Robotite arendamis põlvkonnad. Nimeta ja seleta.
Liigita järgnevad robotid põlvkondade kaupa:
- nõudepesumasin,
- fikseeritud liikumisega
- robotkäsi,
- automaatselt süttiv lamp,
- ise keeli õppiv robot.
Miks manipulaatorid ei ole robotid?
Manipulaatorid ei ole robotid, kuna neil puudub iseseisev otsustusvõime. Nad on sageli staatilised seadmed, mis täidavad ainult etteantud liikumisi, kuid neil puuduvad andurid ja juhtimisseade, et reageerida keskkonnale.
Mis on masinate eelised võrreldes inimtööjõuga?
Masinad on täpsemad, kiiremad ja suudavad töötada pidevalt ilma väsimata. Need ei vaja pauside tegemiseks puhkust ja võivad teha töö, mis on inimeste jaoks ohtlik või liiga väsitav.
Millised kolm tingimust peavad olema täidetud, et teatud masinat või seadet saaks robotiks nimetada?
Robotil peavad olema andurid, et tajuda ümbritsevat keskkonda.
Robotil peab olema juhtseade (aju), mis töötleb andureid ja teeb otsuseid.
Robotil peab olema täitur, mis toimib ajult saadud käsu järgi.
Millistes Eesti tööstusettevõtetes võiksid mehhatroonikud töötada?
Mehhatroonikud võivad töötada Eesti tööstusettevõtetes, mis tegelevad robotite, automaatika, mehhanismide ja seadmete arendamise ja hooldamisega. Näiteks tööstusautomaatika ettevõtetes, autode ja elektriseadmete tootmisettevõtetes, masinatööstuses ja robootikaga seotud teadus- ja arendustegevuses.
Definitsioonid:
Robot – Mehaaniline intelligentne seade, mis suudab iseseisvalt või välise abiga ülesandeid lahendada.
Robootika – Tehnika ja teaduse valdkond, mis tegeleb robotite ehitamise ja arendamisega.
Manipulaator – Mehaaniline seade, mis on mõeldud teatud liikumisteks, kuid ilma iseseisva otsustusvõime ja anduriteta.
Mehhatroonika – Inseneriteadus, mis ühendab mehaanika, elektroonika ja tarkvara, et luua intelligentseid masinaid.
Andur – Seade, mis kogub infot ümbritsevast keskkonnast, nagu temperatuur, valgustus, kaugus jne.
Täitur – Mehaaniline seade, mis täidab ajult saadud käske, näiteks liikumine, valgustuse muutmine või muud füüsilised tegevused.
Kontroller – Aju, mis töötleb andurite andmeid ja juhib täituri tegevust vastavalt programmi järgi.
Arduino Uno
- USB pistik – Arendusbordi toide ja programmikoodi laadimine (USB B).
- Voolupesa – Ühendatakse voolujuhe, et anda Arduinole voolu (9-12V).
- GND pesad – Vooluringi maandamine.
- 5V pesa – 5V vooluga lisakomponendid.
- 3,3V pesa – 3.3V vooluga lisakomponendid.
- Analoogpesad (A0-A5) – Loeb analoogsensoreid ja teisaldab digitaalsignaali.
- Digitaalsed pesad (D0-D13) – Digitaalsignaalide lugemine ja väljastamine.
- PWM pesad – Analoogväljundi simuleerimine.
- AREF pesa – Kindla tugevusega analoogsisendi lugemine.
- Lähtestamise nupp – Taaskäivitab programmi.
- Toite LED – Näitab, kas vool on ühendatud.
- TX/RX LED tuled – Andmete saatmise ja vastuvõtmise näidikud.
- ATmega328P mikrokontroller – Juhtib Arduino tööd.
- Pingeregulaator – Reguleerib vooluringi pinget.
- USB разъем – Подача питания и загрузка программы (тип B).
- Разъем питания – Подключение питания для Arduino (9-12V).
- Порты GND – Земля, заземление схемы.
- Порт 5V – Подключение компонентов с питанием 5V.
- Порт 3,3V – Подключение компонентов с питанием 3,3V.
- Аналоговые порты (A0-A5) – Считывание аналоговых сигналов и преобразование в цифровой формат.
- Цифровые порты (D0-D13) – Чтение и передача цифровых сигналов.
- Порты PWM – Эмуляция аналогового сигнала.
- Порт AREF – Чтение аналогового сигнала с определённой амплитудой.
- Кнопка сброса – Перезапуск программы.
- LED индикатор питания – Показывает подключение питания.
- LED индикаторы TX/RX – Индикаторы передачи и приёма данных.
- Микроконтроллер ATmega328P – Управляет работой Arduino.
- Регулятор напряжения – Регулирует напряжение на плате.
Электричество / Elektrit
Электричество — это форма энергии, которая вызывает движение зарядов через проводники.
Elektrit on energia, mis tekitab laengute liikumise läbi juhtmete.
Электрическая цепь / Elektriahel
Электрическая цепь — это соединение компонентов, через которые течет электрический ток.
Elektriahel on komponentide ühendus, mille kaudu liigub elektrivool.
Рисованная и принципиальная схема / Joonis ja printsipiaalne skeem
Рисованная схема показывает компоненты цепи.
Joonis näitab ahela komponente.
Красиво, но громоздко и непрактично:
Принципиальная схема показывает соединение и движение тока.
Printsipiaalne skeem näitab nende ühendusi ja voolu liikumist.
Компактно и наглядно:
Закон Ома / Ohmi seadus
Закон Ома: ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Ohmi seadus: vool on proportsionaalne pinge ja pöördvõrdeline takistusega.
Параллельное и последовательное соединение / Põik- ja järjestikühendus
Последовательное соединение: компоненты соединены друг за другом, ток одинаковый, напряжение делится.
Параллельное соединение: компоненты соединены параллельно, напряжение одинаковое, ток делится.
Järjestikühendus: komponendid on ühendatud järjestikku, vool on sama, pinge jaguneb.
Põikühendus: komponendid on ühendatud paralleelselt, pinge on sama, vool jaguneb.
Микроконтроллер / Mikrokontroller
Маленькое электронное устройство с процессором, памятью и периферийными интерфейсами, используется в различных электронных системах и устройствах для управления и обработки данных.
Väike elektrooniline seade, mis sisaldab protsessorit, mälu ja perifeersed liidesed, mida kasutatakse erinevates elektroonilistes süsteemides ja seadmetes andmete töötlemiseks ja juhtimiseks.
Arduino (ATmega328)
- Arduino — это простая в использовании платформа с микроконтроллером ATmega328, популярная для обучения и создания прототипов.
- Arduino on lihtne kasutada olev platvorm, millel on ATmega328 mikrokontroller, populaarne õppimiseks ja prototüüpide loomiseks.
ESP32
- ESP32 — это мощный микроконтроллер с поддержкой Wi-Fi и Bluetooth, идеально подходящий для проектов Интернета вещей.
- ESP32 on võimas mikrokontroller, millel on Wi-Fi ja Bluetoothi tugi, ideaalne asjade Interneti projektideks.
STM32
- STM32 — это серия высокопроизводительных микроконтроллеров, используемых в промышленных и автомобильных приложениях.
- STM32 on kõrge jõudlusega mikrokontrollerite seeria, mida kasutatakse tööstus- ja autotööstuses.
Raspberry Pi Pico
- Raspberry Pi Pico — это доступный микроконтроллер с поддержкой Python, идеальный для образовательных проектов и прототипирования.
- Raspberry Pi Pico on taskukohane mikrokontroller, mis toetab Pythoni, ideaalne haridusprojektideks ja prototüüpide loomiseks.
Põhikomponeendid Arduino
- Valgusdiood (LED)/светодиод
- Электронный компонент, который излучает свет при пропускании через него электрического тока.
- Elektrooniline komponent, mis kiirgab valgust elektrivoolu läbimise korral.
- Nupp/кнопка
- Механический элемент, который при нажатии замыкает или размыкает электрическую цепь.
- Mehaaniline element, mis vajutamisel sulgeb või avab elektrilise vooluahela.
- Piesosummer/пищалка
- Устройство, генерирующее звуковые сигналы при подаче на него электрического тока.
- Seade, mis toodab helisignaale, kui sellele antakse elektrivool.
- Fototakisti/фоторезистор
- Полупроводниковый элемент, сопротивление которого зависит от интенсивности падающего света.
- Pooljuhtseade, mille takistus sõltub langetava valguse intensiivsusest.
- Takisti/резистор
- Электронный компонент, который ограничивает ток в электрической цепи, создавая сопротивление.
- Elektrooniline komponent, mis piirab voolu elektriahelas, tekitades takistuse.
- Potentsiomeeter/потенциометр
- Регулируемый резистор, позволяющий изменять сопротивление и, соответственно, напряжение в цепи.
- Reguleeritav takisti, mis võimaldab muuta takistust ja vastavalt sellele pinget ahelas.
- Temperatuuriandur/термодатчик
- Устройство для измерения температуры, часто используется в автоматизированных системах.
- Seade temperatuuri mõõtmiseks, sageli kasutatav automatiseeritud süsteemides.
- Servomootor/серводвигатель
- Электрический двигатель с возможностью точного контроля положения, скорости и ускорения.
- Elektrimootor, millel on täpne asendi, kiirus ja kiirenduse kontroll.
- Mootor/моторчик
- Устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую для приведения в движение различных объектов.
- Seade, mis muundab elektrienergiat mehaaniliseks liikumiseks erinevate objektide liikumiseks.
- Vedelkristallekraan/LCD экран
- Экран, использующий жидкие кристаллы для отображения изображения.
- Ekraan, mis kasutab vedelkristalle pildi kuvamiseks.