पहिएदार रोबोट
एक पहिएदार रोबोट क्या है?
पहिएदार रोबोट ऐसे रोबोट होते हैं जो चलने के लिए जमीन पर चलने के लिए मोटर चालित पहियों का उपयोग करते हैं। यह डिजाइन लेग्ड रोबोट की तुलना में अधिक सीधा है। समतल भूभाग में, पहिया-आधारित डिज़ाइन का उपयोग करके यात्रा के लिए डिज़ाइन, निर्माण और कार्यक्रम करना आसान है, इस वजह से, उन्हें अन्य की तुलना में बेहतर नियंत्रित किया जा सकता है।
पहिएदार रोबोटों की कमियां हैं कि बाधाएं, जैसे कि खुरदरी जमीन, खड़ी बूंदें, या कम घर्षण वाले क्षेत्र, अच्छी तरह से नेविगेट नहीं किए जा सकते हैं। उपभोक्ता बाजार में पहिएदार रोबोट सबसे आम हैं, कम लागत और सादगी के साथ अपने अंतर स्टीयरिंग की पेशकश करते हैं।
रोबोट में कोई भी पहिए नहीं हो सकते हैं, लेकिन संतुलन के लिए न्यूनतम 3-पहिए पर्याप्त हैं और अतिरिक्त पहिए संतुलन में जोड़ देंगे, लेकिन जमीन में सभी पहियों को रखने के लिए अतिरिक्त तंत्र की आवश्यकता होगी यदि जमीन समतल नहीं है। एक दिलचस्प प्रकार का पहिए वाला रोबोट मेकनम पहिए वाला रोबोट है, जिसके बारे में हम आगे की सामग्री में सीखेंगे।
यह कैसे नेविगेट करता है?
कई पहिए रोबोट डिफरेंशियल स्टीयरिंग का उपयोग करें, जो अलग से संचालित होने वाले आंदोलन के लिए पहियों का उपयोग करता है। प्रत्येक पहिया को एक अलग गति से स्पिन करके, वे दिशा बदल सकते हैं और इसलिए अतिरिक्त स्टीयरिंग आंदोलन की आवश्यकता नहीं है। इन अतिरिक्त पहियों को एक मोटर द्वारा संचालित पहियों को नहीं जोड़ा जा सकता है, जो इसे संतुलित रखने में मदद करता है। यह एक अवधारणा है जिसे हम एक विभेदित पहिया रोबोट कहते हैं।
जब दोनों पहिये एक ही दिशा और गति में चलते हैं, तो रोबोट सीधी पटरियों पर चलेगा और रोबोट को धुरी के केंद्र के बारे में घुमाने के लिए, पहियों को समान गति के विपरीत घूमना चाहिए। घूर्णन गति और दिशा के किसी भी अन्य संयोजन के लिए, रोबोट का घूर्णन केंद्र जमीन के साथ पहियों के संपर्क बिंदुओं को जोड़ने वाली सीधी रेखा पर कहीं भी स्थित हो सकता है।
चूँकि रोबोट का पथ दो चालित पहियों के घूमने की दर और दिशा पर निर्भर करता है, इसलिए इन राशियों को ठीक-ठाक होश और नियंत्रित किया जाना चाहिए।
एक विभेदित स्टीयरेड रोबोट अलग-अलग ऑटोमोबाइल में कार्यरत डिफरेंशियल गियर के अनुरूप होता है जिसमें दोनों पहियों में परिवर्तनशील गति हो सकती है। फिर भी, एक विभेदित स्टीयरिंग प्रणाली में अंतर गियरिंग प्रणाली के विपरीत, दोनों पहिए होते हैं।
रोबोटिक्स में, विभेदित पहिए वाले रोबोट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, क्योंकि उनकी गति प्रोग्रामिंग के लिए सरल है और इसे अच्छी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है। डिफरेंशियल स्टीयरिंग का उपयोग ज्यादातर इसकी आर्थिक कीमत और सरल डिजाइन के लिए किया जाता है।
पहिएदार रोबोट के प्रकार
1-पहिया रोबोट
जमीन के साथ इसके एकल संपर्क के कारण बाहरी समर्थन के बिना एक-पहिए वाले रोबोट को सीधा रखना आसान नहीं है। प्रयोगात्मक रोबोट प्रोटोटाइप में एक-पहिये वाले रोबोट के उदाहरण हैं। एक गोलाकार पहिया एक पारंपरिक डिस्क व्हील पर लाभप्रद साबित होता है क्योंकि यह रोबोट को किसी भी दिशा में एक गोलाकार समोच्च पर ड्राइव करने की अनुमति देता है। इस तरह के रोबोट को जमीन पर संतुलित रखने के लिए आमतौर पर गायरोस्कोप और काउंटर-टॉर्क तंत्र का उपयोग किया जाता है। गैर-होलोनोमिक आंदोलन चक्का का उपयोग करके स्थिरीकरण और झुकाव के माध्यम से उत्पन्न होता है।
2-पहिया रोबोट
इन रोबोट के प्रकार या तो समानांतर होते हैं पहिया विन्यास जिसे डाइसाइकिल या अग्रानुक्रम विन्यास कहा जाता है जहां एक पहिया दूसरे के सामने होता है। झुकाव कोण की गणना करने के लिए प्रत्येक पहिया में झुकाव सेंसर और व्हील एन्कोडर होना चाहिए और क्रमशः आधार स्थान का ट्रैक रखना चाहिए।
दो-पहिया रोबोट अन्य प्रकारों की तुलना में संतुलन के लिए अधिक चुनौतीपूर्ण होते हैं क्योंकि सीधे रहने के लिए, उन्हें चलते रहना चाहिए और रोबोट के शरीर के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र धुरी के नीचे रखा जाता है।
अपने कुशल स्वभाव के कारण, आजकल दोपहिया रोबोट सर्वव्यापी हैं। आपको कुछ मोटरों और दो पहियों के साथ ड्राइव करने की आवश्यकता है, लेकिन उनके नुकसान भी हैं। वे दो पहियों का उपयोग करते हैं और उन्हें अपनी सही स्थिति बनाए रखनी चाहिए। दुपहिया रोबोटों को अन्य प्रकारों की तुलना में संतुलित करना अधिक कठिन होता है और इसे और अधिक स्थिर बनाने के लिए, विद्युत रूप से चार्ज करने योग्य बैटरी को इसके शरीर के नीचे रखा जाता है।
रूमबास 2-पहियों वाले वैक्यूम क्लीनर हैं जो रोबोटिक रूप से घूमते हैं और रूमसर्फ को साफ करने में सक्षम हैं। वे फ्रंट टच सेंसर और एक टॉप-माउंटेड इंफ्रारेड सेंसर का उपयोग करते हैं। सेगवेज एक इलेक्ट्रिक वाहन है जो विद्युत चक्र को आत्म-संतुलन करने में सक्षम है; घोस्ट राइडर एकमात्र 2-पहिए वाला रोबोट है जिसने दारपा ग्रैंड 2005 चैलेंज का बचाव किया।
3-पहिया रोबोट
3-पहियों वाले रोबोट दो प्रकार के होते हैं:
- अलग ढंग से चलाया। (एक अतिरिक्त एक मुक्त घूमने वाले पहिये के साथ 2-चालित पहिए जो शरीर को संतुलन के लिए धारण करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।)
- एक एकल स्रोत और 2 के साथ 3-संचालित पहिएrd पावर स्टीयरिंग उद्देश्य के साथ पहिया।
रोबोट की दिशा अलग-अलग संचालित होने वाले दो पहियों के आनुपातिक रोटेशन की दर को बदलकर अलग-अलग स्टीयरिंग पहियों में भिन्न हो सकती है। अगर दोनों पहिए एक ही दिशा और गति में धकेल दिए जाएं तो रोबोट सीधा चला जाएगा। अन्यथा, केंद्र-रोटेशन रोटेशन की गति और दिशा के आधार पर जहां दो-पहियों में शामिल हो सकता है, वहां ड्रॉप कर सकता है।
पहियों द्वारा बनाए गए त्रिकोण के भीतर, इस तरह के रोबोट में गुरुत्वाकर्षण का केंद्र झूठ बोलना है। रोबोट टिप कर सकता है यदि स्वतंत्र रूप से घूमने वाले पहिये के किनारे पर भारी द्रव्यमान रखा गया हो।
4-पहिया रोबोट
- 2 संचालित, 2 मुक्त घूर्णन पहियों- ऊपर दिए गए डिफरेंशियल स्टीयर वाले के समान, लेकिन दो फ्री रोटेटिंग व्हील्स के साथ अतिरिक्त बैलेंस के लिए। इस बीच गुरुत्वाकर्षण केंद्र को चार पहियों के आयत के भीतर रहना होता है, यह तीन-पहिया संस्करण की तुलना में अधिक स्थिर होता है। यह अधिक महत्वपूर्ण मात्रा में प्रयोग करने योग्य स्थान छोड़ देता है और गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को आयत के केंद्र में रखने की सलाह दी जाती है।
- टैंक-जैसे आंदोलन के लिए 2-बाई -2 संचालित पहिए- इस तरह का रोबोट चालित पहिए के दो जोड़े को काम पर रखता है। प्रत्येक जोड़ी एक ही दिशा (एक लाइन से जुड़ी) में घूमती है। सभी पहियों का एक ही गति से घूमना इस चाल का मुश्किल हिस्सा है। यदि एक जोड़ी में पहिए समान गति (अक्षम) पर नहीं चलते हैं तो धीमा हो जाएगा। यदि जोड़े समान गति से नहीं चलते हैं तो रोबोट सीधे ड्राइव नहीं करेगा। किसी भी कार की तरह स्टीयरिंग को एक अच्छा डिज़ाइन शामिल करना होगा।
- कार की तरह स्टीयरिंग- यह तकनीक रोबोट को कार की गति की तरह ही बदलने में सक्षम बनाती है। यह निर्माण करने के लिए एक और अधिक कठोर दृष्टिकोण है, जो इसे मृत गणना के लिए कहीं अधिक कठिन बना देता है। बिजली के लिए एक दहन इंजन का उपयोग a रोबोट फायदेमंद है पिछली विधियों की तुलना में क्योंकि यह एक दूसरे से स्वतंत्र, गति और रोटेशन की दिशा के साथ केवल दो आउटपुट एक्सल का उपयोग करता है।
5 या अधिक पहिया वाले वाहन
अधिक विशाल रोबोट के मामले में। हालांकि बहुत अधिक यथार्थवादी नहीं है।
डिज़ाइन की जटिलताएं चालित पहियों की संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ती हैं क्योंकि यह रोबोट को आगे बढ़ने के लिए समान गति बनाए रखने के लिए चुनौतीपूर्ण है। यदि बाएं और दाएं पहिए की गति एक दूसरे से अलग किए गए रोबोट के लिए समान नहीं है, तो रोबोट को सीधी-रेखा पथ से विचलित होने की संभावना है। एक ही तरफ के पहियों के बीच वेग का अंतर सबसे धीमा पहिया फिसलने का कारण बनता है।
अक्सर एक अतिरिक्त मुक्त ओडोमेट्रिक रोटरी व्हील रोबोट से जुड़ा होता है। अधिक सटीक रूप से, यह परीक्षण करता है कि रोबोट कैसे चलता है। ओडोमेट्री चालित पहियों पर स्लिप और अन्य गतियों को छोड़ देती है और इसलिए गलत हो सकती है।
उदाहरण के लिए, मार्स रोवर्स (सोजर्नर, स्पिरिट, ऑपर्च्युनिटी), 6-पहिए वाला रोबोट है, जो लैंडिंग के बाद, मार्टियनटेरेन में पैंतरेबाज़ी करता है और उनका उपयोग क्षेत्र, रोमांचक स्थलों का आकलन करने और मंगल की सतह का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है। उनके पास एक निलंबन प्रणाली है जो सतह को सभी छह पहियों के संपर्क में रखती है और उन्हें पहाड़ियों और रेतीले इलाकों को पार करने देती है।
ओमनी-पहिए वाला रोबोट
पहिएदार रोबोट के लिए एक और विकल्प यह है कि सभी पहियों वाले रोबोट के लिए ओमनी व्हील होना आसान है, एक ही धुरी पर बढ़ते नहीं हैं। कई छोटे पहियों की तरह, जो एक बड़े ओमनी व्हील को बनाते हैं, छोटे लोगों के पास कोर व्हील की धुरी पर लंबवत धुरी होती है। यह पहियों को दो दिशाओं में ड्राइव करने और समग्र रूप से स्थानांतरित करने में सक्षम बनाता है, यह सुनिश्चित करता है कि वे किसी भी दिशा में तुरंत स्थानांतरित कर सकते हैं।
एक वाहन के विपरीत जो गैर-होलोनॉमिक रूप से जा रहा है और इसके शीर्षक को बदलने के लिए गति में होने की आवश्यकता है, ओमनी व्हील वाले रोबोट किसी भी कोण से किसी भी दिशा में बिना पहले घुमाए यात्रा कर सकते हैं और त्रिकोणीय मंच का उपयोग कुछ सर्वव्यापी रोबोट के लिए किया जाता है, जिसमें 3-पहिए 60 डिग्री के कोण पर संरेखित।
चार पहियों की तुलना में तीन पहियों का लाभ यह है कि वे समतुल्य विमान पर 3 अंक होने के लिए किफायती और निश्चित हैं, यह दर्शाता है कि प्रत्येक पहिया जमीन के संपर्क में है, और एकान्त एक पहिया आंदोलन की दिशा में है, और घूम सकता है । ओमनी पहियों के उपयोग के नुकसान यह है कि उनकी तुलनात्मक रूप से कम दक्षता है क्योंकि सभी पहिए गति की दिशा में नहीं बढ़ रहे हैं, यही घर्षण नुकसान का कारण भी हो सकता है। इस कारण से कि यात्रा के कोण माप के रूप में, वे प्रकृति में अधिक कम्प्यूटेशनल रूप से जटिल हैं।
ऐसा ही एक प्रसिद्ध प्रसिद्ध ओमनी-पहिए वाला रोबोट है मेकनम व्हील रोबोट.
मेकनम व्हील रोबोट
मेकनम व्हील क्या है?
मेकनम व्हील एक सर्वदिशात्मक पहिया है जो रोबोट वाहन को दोनों ओर और सामान्य आगे और पीछे की ओर ले जाने की अनुमति देता है। बेंग्ट एर्लैंड इलोन ने मेकानम व्हील विचार विकसित किया जब वह स्वीडन में एक कंपनी में इंजीनियर के रूप में कार्यरत थे। उन्होंने 13 नवंबर, 1972 को संयुक्त राज्य अमेरिका में इस विचार का पेटेंट कराया। संस्थापक के नाम के बाद इसका दूसरा व्यापक नाम स्वीडिश व्हील या इलोन व्हील है।
मेकनम पहिएदार रोबोट का डिजाइन
मेकनम व्हील एक टायरलेस व्हील पर केंद्रित है, जो रबर के बाहरी रोलर्स के एक सेट के साथ अपने रिम के संपूर्ण परिधि से जुड़ा हुआ है। आमतौर पर, रबरयुक्त बाहरी रोलर्स के इन सेटों में से प्रत्येक में व्हील प्लेन के रोटेशन की धुरी 45 ° होती है और अक्ष रेखा 45 ° होती है।
हर मेकनम व्हील रोबोट में यह व्हील का पावरट्रेन होता है और यह स्वतंत्र रूप से नॉन-स्टीयरिंग प्रकार है। पावरट्रेन एक प्रोपेलिंग बल उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार है जो कताई गति के दौरान रोलर एक्सल के साथ 90 ° कोण बनाए रखता है जिसे इसके अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ वेक्टर घटकों में विभाजित किया जा सकता है।
मेकेनम व्हील्ड रोबोट के विशिष्ट विन्यास में चार-पहिया व्यवस्था होती है, जो यूरेनस नामक ओमनी-दिशात्मक मोबाइल रोबोट के एक उदाहरण में स्पष्ट है। इसमें पहिया के शीर्ष पर वाहन के फ्रेम के विकर्ण के समानांतर अक्षों के साथ बारी-बारी से बाईं और दाईं ओर के रोलर्स हैं। मेकनम व्हील्ड रोबोट में से एक: यूरेनस नीचे दिखाया गया है।
न्यूनतम गति आवश्यकताओं के साथ चलने के लिए मेकनम व्हीलड रोबोट। उदाहरण के लिए:
- समान दिशा में समान गति से सभी 4 पहियों को चलाने से आगे / पीछे गति हो सकती है, क्योंकि अनुदैर्ध्य बल वैक्टर एक साथ जोड़ देगा, हालांकि अनुप्रस्थ वैक्टर प्रत्येक को रद्द कर देगा।
- ड्राइविंग (सभी समान गति से) दोनों पहियों को एक दिशा में एक दिशा में और दूसरी विपरीत दिशा में। इसके परिणामस्वरूप वाहन का स्थिर रोटेशन होगा: अनुप्रस्थ सदिश रद्द हो जाते हैं जबकि अनुदैर्ध्य वाहन के केंद्रीय ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर एक टोक़ उत्पन्न करने के लिए वैक्टर की जोड़ी।
- बग़ल में जाने के लिए, एक ही गति पर एक ही दिशा में विकर्ण पहियों को घुमाएं और अन्य दो विकर्ण पहिए इसके विपरीत होंगे। अनुदैर्ध्य वैक्टर को रद्द करते हुए अनुप्रस्थ वैक्टर के अलावा ऐसा करना परिणाम है।
मेकनम व्हील्ड रोबोट में विभिन्न प्रकार के स्वतंत्र व्हील मोशन के संयोजन, एक निश्चित मात्रा में रोटेशन के साथ हर संभव दिशा में वाहन की आवाजाही को सुविधाजनक बनाते हैं।
मेकनम पहिएदार रोबोट के अनुप्रयोग
मेकनम व्हील्ड रोबोट द्वारा प्रदान किए गए भीड़भाड़ वाले वातावरण में सर्वव्यापी आंदोलन और चरम पैंतरेबाज़ी ने निम्नलिखित डोमेन में अपने आवेदन पाए हैं:
- मेकनम व्हील रोबोट का उपयोग विभिन्न सैन्य गतिविधि और खोज और बचाव मिशनों में किया जाता है।
- मैकनम व्हील्ड रोबोट ग्रहों की खोज में भी उपयोगी है, उदाहरण के लिए- मार्सक्राइज़रऑन, जो भविष्य के अंतरिक्ष अभियानों के लिए एक वैचारिक रहने योग्य रोवर है।
- मेकनम व्हील्ड रोबोट भी खदान संचालन में कार्यरत है, जिसे सीमित स्थानों में अच्छी गतिशीलता की आवश्यकता है।
- मकानुम पहिएदार रोबोट फोर्कलिफ्ट्स माल परिवहन के लिए उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह कुशल गतिशीलता और गोदाम स्थानों का प्रबंधन है।
- Mecanum Wheeled Robot का उपयोग अभिनव Wheelchair प्रोजेक्ट में किया जाता है, उदाहरण के लिए- OMNI, क्योंकि Mecanum Wheeled Robot एक जटिल वातावरण में उच्च गतिशीलता और स्वतंत्रता की उच्च डिग्री की सुविधा देता है।
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मेरी पृष्ठभूमि एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में है, मैं वर्तमान में रक्षा और अंतरिक्ष विज्ञान उद्योग में रोबोटिक्स के अनुप्रयोग की दिशा में काम कर रहा हूं। मैं निरंतर सीखता रहता हूं और रचनात्मक कलाओं के प्रति मेरा जुनून मुझे नई इंजीनियरिंग अवधारणाओं को डिजाइन करने की ओर झुकाए रखता है।
भविष्य में लगभग सभी मानवीय क्रियाओं का स्थान रोबोट ले लेंगे, मैं अपने पाठकों के लिए इस विषय के मूलभूत पहलुओं को आसान लेकिन जानकारीपूर्ण तरीके से लाना चाहता हूँ। मैं एयरोस्पेस उद्योग में प्रगति के साथ-साथ अपडेट रहना भी पसंद करता हूं।