השפעת פלטפורמות חומרה פתוחה על חדשנות במחקר מכטרון

The Shifting of Mechatronics Research

Mechatronics - השילוב הסינרגיסטי של הנדסה מכנית, אלקטרוניקה, מערכות בקרה ומדע מחשב - יש שפע ארוך על פלטפורמות ניסיוניות בנויות בהתאמה אישית.במשך עשרות שנים, העלות הגבוהה של חומרה קניינית ומערכות אקולוגיות סגורות שיכולים להשתתף במחקר מתקדם וכמה מהר רעיונות יכולים לעבור מהרעיון לטיפוס, עלייה של פלטפורמות חומרה פתוחות שינו באופן יסודי דינמי זה על ידי יצירת קבצים, מתודולוגיות, וקושחה, ובאופן פומבי, לא ניתן לדחוף את הטכניקות מחקר עצמאיות חדשות, ולא ניתן לדחוף את זה רק כדי למנוע פעולות מחקר עצמאיות חדשות, ולא ניתן לדחוף את זה רק כדי למנוע פעולות מחקר עצמאיות חדשות.

Defining Open Hardware in the Context of Mechatronics

חומרה פתוחה מתייחסת לממצאים פיזיים - מכונות, מכשירים או אובייקטים אחרים - אשר עיצוב זה שוחרר לציבור באופן כזה שכל אחד יכול ללמוד, לשנות, להפיץ, לייצר ולמכור את העיצוב או החומרה בהתבסס על עיצוב זה.הפילוסופיה קוד פתוח היגרה לעולם הפיזי באמצעות פלטפורמות שמשלבות את חומרי ה-CSD, רישוי כלי רכב נגיש, ותמיכה קהילתית.

בניגוד לפתרונות קנייניים של ארגז שחור, חומרה פתוחה מזמינה חקירה. חוקר יכול לעקוב אחר נתיב אות מ חיישן להפעלה, לשנות את אלגוריתם הבקרה ישירות על המיקרובקר, ולחליף רכיבים כדי להתאים צורך ניסיוני ספציפי.רמת גישה זו מאיצה את הפענוח וההתרת התיאוריה, ולהפוך את החומרה עצמה לכלי הוראה.זה גם מקטין את "לא הומצא כאן"; צוותים יכולים לאמת על עיצובים במקום את רכיבי ניהול החלקים הדרמטיים של ניהול, ואפילו את החומרה של זמן פתוח יותר, כלומר, החל מעיצוב עמוק יותר, כלומר, כלומר, כלומר, החל מעיצוב עמוק יותר, כלומר, כלומר, כלומר, החל מעיצוב עמוק יותר, החל מקבצי זמן פתוח יותר, החל מאפקטים, כלומר, החל מעיצוב, החל מקבצי זמן, החל מקבציית, החל מאפקטים, החל מקבצי זמן פתוח יותר, כלומר, כלומר, כלומר, החל מקבצי הניהול של שיטות ניהול עמוק יותר, החל מקבצי הניהול של עיצוב דרמטי יותר, כלומר, החל מקבצי הניהול, החל מקבצי הניהול של חומרת החלקים של מערכת ההפעלה, החל מקבצי הניהול, גם מקבצי הניהול.

מדוע לפתוח את חומרת הארדware עבור Mechatronics Innovation

באופן דרסטי תחתית: גדרות כלכליות

תקציבי המחקר לעתים קרובות מתוחים, במיוחד במעבדות אקדמיות ובסטארט-אפים. רובוטים תעשייתיים או בקרים בתנועה יכולים לעלות עשרות אלפי דולרים, להוציא אותם מלהגיע לכל, אך המוסדות הממומנים ביותר למנוע מודל זה: FLT:0ArduinoFLT:1 או Raspberry Pi בשילוב עם מנועים פתוחים ו-D-D-D- ממונעים יכולים לתרום לדגמי עבודה פונקציונליים פחות מכדי לאפשר ל- 100 רכיבים אוטומטיים, או ל-תרגול יעיל יותר, באופן כללי, באופן כללי, כך שתאפשר להם גישה ל- 100 רכיבים לא-תרגול של פחות ממעבדים, או ל-תרגול יעיל יותר מתחום הפחתת עלויות תפעוליים, או ל-FLT 1 או ל-תרגול של פחות ממין-תועלת, באופן מלא, או ל-תועלת, באופן כללי, אם-FLT 1 או ל-FLT:1 או ל-FLT:1 או ל-FLT:1 או ל-FLT:1 או ל-FLT 1 או ל-FLT:1 או ל-FLT:1 או ל-FLT 1 או Raspberry Pi בשילוב עם מנוע פתוח ל-FLT:1 או ל-FLT 1 או ל-FLT 1 או ל-FLT 1 או ל-FLT 1 או

תאימות אישית וגמישות

במחקר mechatronics, גודל אחד רק לעתים רחוקות מתאים לכל. a control תיאורטיקן לומד ערימה דו-לשונית יכול להיות צורך דגימה קודקודים משותפים בתדר גבוה וליישם בקרים מותחים מותאם אישית, בעוד מהנדס חקלאי עשוי לדרוש פלטפורמה הנעה איטית עם חיישנים סביבתיים ופלטפורמות חומרה לטווח ארוך נועדו להיות מותאם.

עקבו אחרי Global R&D Community

כאשר מעבדה בברלין בונה בהצלחה יד רובוטית מונעת על ידי נוטה באמצעות בקר פתוח, כל היתרונות הקהילה. הקבצים עיצוב, קוד בקרה, ולקחים נלמדים משותפים על repositories כמו GitHub, GitLab, או פורומים מיוחדים.זה מאיץ מחזורים למידה קולקטיבית ולהימנע ממאמץ מבוזר יותר.coms כגון יוזמה פתוחה רובוטית ו- Gathering למדע הרדוורטזה לטפח פעיל זה פתרונות מחקר מדעי יעיל יותר.

שיפור יעילות במחקר

יעילות היא אבן הפינה של מדע טוב, אך ניסויים מכטטרוניקה הם קשה לשמצה לשכפל בשל מבנים פיזיים שנבנו בהתאמה אישית. חומרה פתוחה מספקת נתיב לקראת תוצאות ניתנות לאימות.על ידי פרסום תצורה החומרה המדויקת לצד תוכנה ונתונים, החוקרים מאפשרים לעמיתים לבנות מחדש הגדרות זהות ואמתן של חוקרים וועידות.

מחזורי חדשנות

אולי היתרון המיידי ביותר של חומרה פתוחה הוא ההפחתה הדרמטית בזמן הפיתוח.כאשר קבוצה מחקר מאמצת עיצוב פתוח קיים, הם יכולים לדלג חודשים של עיצוב חומרה רצינית לנוע ישירות לניסויים.גם כאשר נדרש שינוי, הזמינות של קבצי המקור ה-CAD ו-Schematics מאפשר קידוד מהיר של תכונות חדשות באמצעות כלים נגישים כגון הדפסה תלת מימדית לייזר חיתוך:0ODrive מהיר יותר, למשל, כדי לענות על יכולת הפעלה מהירה יותר של שבועות אופטיים, ולא שבועות מועדפת, אלא על פני זמן קצר יותר, ללא שימוש ב-מדומים ל-טווח קצר יותר, לעומת שבועות, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, החל ממעבדה, ללא שימוש ב-ל-טווח קצר יותר, ללא שימוש ב-טווח קצר יותר, על-ל-ל-טווח קצר יותר, מאשר שבועות קצר יותר, החל ממעבדה, לעומת שימוש ב-טווח קצר יותר, לדוגמה, החל ממעבדה, מאשר שבועות עד ל-לימים אלה, החל ממעבדה, ללא שימוש ב-טווח קצר יותר, ללא שימוש באפקטים, לדוגמה, לדוגמה, לעומת מספר שבועות קצר יותר, ללא שימוש ב-טווח קצר יותר, החל מתואם, החל מתואם, החל מתואם, יכול להיות פתוח יותר, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה

פלטפורמת ה- Pivotal Open Hardware Drive Mechatronics Forward

Arduino ו- Atmel Ecosystem

משפחת Arduino נותרה נקודת הכניסה לשליטה מוטבעת במכטרוניקה.ה- IDE הפשוט שלה ותמיכה בספריה נרחבת מאפשרים לחוקרים ממשק מהיר עם מנועים, קודרים וחיישנים אנלוגיים.מבקרת טמפרטורה סגורה בביולוגיה לבקר הגאה של רובוט hexapod, לוחות Arduino משמשים כדבק חישובי.

Raspberry Pi ו- Linux-Enabled Single-Board מחשבים

עבור יישומים הדורשים ראיית מחשב, למידת מכונה או תכנון נתיב מורכב, Raspberry Pi מציעה סביבה לינוקס מלאה על לוח בגודל כרטיס אשראי, חוקרים להרים אלה על מזל"טים עבור גילוי אובייקטים בזמן אמת, לבנות כלי רכב תת-ימיים אוטונומיים עם ניווט מבוסס AI, או ליצור מכשירים עזר חכמים גמישים ניהול סוללה של Raspberry Pi's GPIOer עדיין תומך חיישנים ברמה נמוכה, תוך שמירה על הפער בין חישוב גבוה והפעלה פיזית מופעלת של כלי רכב גמישה.

פקחו את הבקרים ונהגי Actuator

בקרת מנועים מוקדמת היא בלב של מכטטרוניקה. Open-source Controller כמו ODrive ו-FLT:0VESCIRFLT:1 שינתה את ה-Prototyping עבור מנועים ללא מברשת DC. ODrive מספק שליטה על שדה עם פרמטרים מתקדמים ללא פרמטרים מתקדמים של בקרה ומיקום, כל פרמטרים מתקדמים באמצעות API פתוח, השתמשו בו כדי לשנות את הרובוטיקה, מנועים, ומערכת הפעלה אוטומטית של כלי רכב, אשר תוכנן במקור, המיועדת, המיועדת לשימוש יעיל של ציוד חשמלי, ומכשירים חשמליים, ומכשירים חשמליים, החלים חשמליים, החלודה, החל ממריצים, החל מקבצי בקרה סטנדרטיים חשמליים, החל מקבצי בקרה, החל ממריצים, ומכשירים חשמליים, ומכשירים חשמליים, החל ממריצים, ומכשירים חשמליים, החלים חשמליים, החל ממריצים, החל ממריצים, ומכשירים חשמליים, החל ממריצים חשמליים, אשר נועדו במקור, החל ממריצים חשמליים, החל ממריצים חשמליים, אשר נועדו במקור, עבור כלי רכב מאובטחים לשימוש עבור כלי רכב חשמליים, החלים חשמליים, ללא פרמטרים חשמליים, החלים חשמליים, החלים חשמליים, שנועדו לשימוש יעיל עבור כלי רכב חשמליים, החל ממריצים חשמליים, ומכשירים לשימוש

תוכנות פתוחות פתוחות לבינה מלאכותית וחזון

כשחזון המחשב הופך להיות חלק ממערכת של mechatronic, פלטפורמות חומרה פתוחות מיוחדות הופיעו כדי להתמודד עם ערימה חישובית.מודול מצלמה OpenMV (מבוסס על מיקרובקר עם מאיצים חומרה) מספק קושחה קוד פתוח עבור משימות עיבוד תמונות בזמן אמת כגון מעקב צבע, זיהוי פנים ו QR קוד קריאה.

OpenCM ו-Acromon Controller

סדרת OpenCM של microcontrollers היא סטנדרטית ב- מחקר אנושיoids ומניפולטורים.סדרת OpenCM של microcontrollers תוכנן במיוחד כדי ממשק עם אלה מעשים חכמים, מתן ספריות מנווטות עבור מיקום, מהירות, וכדי לשתף מגבלות פתוחות של אנשים פתוח וקושחה פתוחים, החוקרים יכולים פרוטוקולים תקשורת בסדר דק או ליישם אלגוריתמים מתקדמים זה יכול לעתים קרובות להיות פעיל אבטחה משולבת כוח אדם עם פונקציות עבודה חיצוניות.

מלא-פופולריות ערכות ופלטפורמות

מעבר לחומרה ברמת הרכיב, פלטפורמות רובוט פתוחות שלמות מתעוררות.סדרת הצב בואט, שנבנתה על ROS ופותחת עיצובים חומרה פתוחים, משמש כבסיס הנייד ברירת המחדל למחקר SLAM וניווט.The Poppy Project מציע קוד פתוח-קוד פתוח 3D-able Humanoid ו- quadruped Robots for study bipedal comcomotion ו- emboated AI.

יישומים טרנספורמטיביים ב- Research Practice

טיפול מהיר של רובוטיקה רפואית ועזרה

במחקר פרוטטי ו אורתוטי, חומרה פתוחה מאפשרת קידוד עיצוב מהיר.צוותים בנו ידיים מבוקרות מאווטו באמצעות מכניקה מודפסת תלת-ממדית, חיישנים פתוחים EMG, ובקרים המבוססים על Arduino עבור חלק מהעלות של פרוזזזציות מסחריות.זה אפשר בדיקות שדה עם חולים בהגדרות קוד נמוך ויצר נתונים חשובים על הסתגלות משתמשים.

רכב אוטונומי וד"ר סוומברס

בקרי טיסה פתוחים כגון Pixhawk (עם קוד פתוח קושחה וסכמטי) כוח כמות עצומה של מחקר כלי רכב אווירי בלתי מאוישים בשילוב עם מחשבי פטל Pi ומודולים תקשורת פתוחים, חוקרים נחילים של מזל"טים עבור סימולציות חיפוש והצלה, ניטור חקלאי, וניסויי ניווט מקורה.היכולת לשנות כל שכבה של חומרה של חומרה-תוכנות חומרה היא קריטית עבור בקרה בזמן אמתית ותיאום אווירי, אשר יכול גם כן לפתח משימות הפעלה קניינית, אשר לא יכול גם כן, ללא רישיון פתוח, ללא ניסויים ניווט פתוח.

אוטומציה של מעבדה ומכשירים מדעיים

חוקרים מכטטרוניקה זקוקים לעתים קרובות לכלי רכב מותאמים אישית.פלטפורמות חומרה פתוחות מאפשרות להם לבנות שלבים מיקרוסקופיים אוטומטיים, רובוטים לטיפול נוזלי, או נוקשות בדיקות מכניות עם מערכות בקרה המותאם באופן מושלם לניסוי.לדוגמה, עייפות חומרית במעבדה עשויה להשתמש בקר מנוע קוד פתוח כדי להניע מתקן פעולה ליניארי, מסונכרן עם Raspberry for data for Acquisition and Cloudlogging כלי ויזואלי אלה לעתים קרובות בנויים של ציוד קוד פתוח יכול להיות משוכפלה של ציוד מרכזי פתוח.

חקלאות וסביבתית

חומרה פתוחה גם שינתה את הרובוטיקה של שדה עבור חקלאות ומדע סביבתי. חוקרים בנו טרקטורים אוטונומיים מבוססי קוד פתוח באמצעות רכזי Arduino מבוססי מודולים GPS, המסוגלים להשתלת דיוק ועידוד. מל"טים תת-קרקעיים כמו OpenROV מאפשרים חיפוש זול של שוניות אלמוגים וארכיאולוגיה תת-ימית.העיצובים המשותפים והמבצעים מפלטפורמות אלה עוזרים לבנות מסד נתונים גלובלי של תנאים סביבתיים, אשר בתורורציה נמוכה יותר, אשר מאפשרת הפעלתן של מערכות חלליות.

השפעה חינוכית וקריאה כוח העבודה

השפעתה של חומרה פתוחה מרחיבה עמוק בחינוך.קורסים באוניברסיטה במכטרוניקה עכשיו סובבת סביב פרויקטים באמצעות Arduino ו- Raspberry Pi, החלפת מאמנים קנייניים יקרים.סטודנטים לומדים לא רק את התיאוריה אלא גם את המציאות המעשית של קיטור, עיצוב PCB שיתוף פעולה ופיתוח מבוקר גרסה.על ידי פיתוח פתוח פרויקטים, הם בונים תיק עבודה ציבורית שניתן לבדוק על ידי מעסיקים פוטנציאליים, הקהילה יעילה יותר, אשר מייצרת באופן מיידי של פונקציות עיצובית כמו RLTFD.

ניווט אתגרים ומגבלות עולם אמיתיות

למרות הפוטנציאל הטרנספורמציי שלהם, פלטפורמות חומרה פתוחות אינן ללא חסרונות. בקרת איכות יכולה להשתנות באופן משמעותי; פרויקט קהילתי מתועדות גרוע עלול לבזבז יותר זמן מאשר זה חוסך. תמיכה לטווח ארוך והתאמה לאחור אינם מובטחים, כמו שמירה עשויים להמשיך הלאה.עבור מערכות קריטיות בטיחותיות מסוימות, חוסר הסמכה פורמלית ורשתות אחריות יכול להיות מחסום לפריסה.

הדרך Ahead: Converging Technologies ו- Open Ecosystems

הגל הבא של חומרה פתוחה במכטרוניקה יהיה מעוצב על ידי שילוב הדוק יותר עם מחשוב בינה מלאכותית וחוד קצה.אנחנו כבר רואים לוחות פתוחים המשלבים מיקרובקרים עם מאיצים ברשת עצבית, המאפשרים לרובוטים ללמוד ולהתאים בזמן אמת ללא הסתמכות בענן.העלייה של מעבדי הדרכה פתוחים RISC-V פותחים מבטיחות באמת פתוח, חופשי מקופסאות סיליקון שחור, בינתיים, סטנדרטיות, כמו אינטגרציה פתוחה של תאים פתוחים.

חומרה פתוחה גם תמלא תפקיד מכריע בתחום המתפתח של רובוטיקה רכות, שבו חוקרים מפתחים עיצובים פתוחים עבור תואמים פועלים, חיישנים מתוחים, ולוחיות בקרה נוזלית.על ידי שיתוף לא רק את העיצובים אלא גם את המתכונים החומריים ואת פרוטוקולי ייצור, הקהילה יכולה להתגבר באופן קולקטיבי על עקומת הלמידה התלולה של שילוב חומרי רך.

להביא עתיד משותף

פלטפורמות חומרה פתוחות כבר הוכיחו את הערך שלהם במחקר mechatronics.הם הפחיתו את מחסומים הכניסה, עורר שיתוף פעולה גלובלי, והפכו את העבודה המדעית ליעילות יותר.הפלטפורמות עצמן ממשיכות להתבגר, לצבור אמינות ברמה תעשייתית תוך שמירה על הפתיחות שגורמת להם כל כך חזק לפרוסת פיתוח מערכת הבריאות, החוד החנית של השנים הבאות: אימוץ, להסתגל ולתרום, בין אם הם משתפים, כישלונות, ומבטיחים, ולהבטיח שחוקרים חדשים של התפתחותיתיתנים, אך לא תפתחו של תרבות פתוחה, אך ורק עכשיו.