Mechatronics Araştırması'nın Çizimi
Mechatronics – mekanik mühendisliğin sinerjik entegrasyonu, elektronik, kontrol sistemleri ve bilgisayar bilimi – uzun zamandır özel olarak inşa edilmiş deneysel platformlarda gelişti. On yıllardır, gelişmiş araştırmalara katılan ve renkli makinelerin yüksek maliyeti ve kapalı ekosistemler, geleneksel finansal ve teknik kapı tutmadan önce hızlı bir şekilde paylaşabilecek kadar hızlı bir şekilde kontrol altına alınabilir.
Mechatronics Context of Mechatronics
Açık donanım fiziksel eserlere atıfta bulunur - makine, cihazlar veya diğer nesneler - bu tasarım, herkesin çalışma, değiştirme, dağıtma, dağıtma ve bu tasarıma veya donanıma dayalı olarak satabileceği gibi, erişilebilir belgeyi birleştiren platformlar aracılığıyla fiziksel dünyaya göç etti.The Open Hardware has been release to the public in such a way that anyone can study, changes, deploy, make, and sell and sell the design or Hardware based on that design. the open-source philosophy has been migrated to the physical resources or 3D printers.The key-MAX, the keyd.
Siyah-box'ın özel çözümlerinin aksine, açık donanım sorguya davet eder. Bir araştırmacı, cihazı bir öğretim aracına dönüştürmek, kontrol algoritmasını doğrudan mikro kontrol cihazı üzerinde değiştirebilir ve belirli bir deneysel ihtiyaç ile eşleştirebilmek için bileşenleri takas eder.Bu erişim seviyesi hızlanır ve geçerlilik, donanımın kendisini bir öğretim aracına dönüştürebilir. Ayrıca, "burada icat edilmedi" sendromunu azaltır; takımlar, araştırma süresinden başlamadan ziyade, dramatik bir şekilde sıkıştırabilir.
Neden Mechatronics için Açık Donanım Maddeleri
Drastically Aşağılanan Ekonomik Engeller
Araştırma bütçeleri genellikle incelenir, özellikle akademik laboratuvarlarda ve startup'larda. perrietary endüstriyel robotlar veya hareket kontrolörleri on binlerce dolara mal olabilir, onları birkaç yüz dolar altında tamamen işlevsel bir robot veya test eden kurumlar için sağlayabilir.Bu maliyet-maliyetçilik demokratik araştırmacılara teşvik eder[Döneticileri, açık kaynaklı motor sürücüleri ve 3D-printed yapısal bileşenleri, aksi takdirde daha küçük bir alanda daha pahalı fikirlere katkıda bulunabilirler.
Adapted Özelizability and Flexability
Mechatronics araştırmasında, bir boyut nadiren tüm uygun bir platforma sahiptir. Tam şematik ve açık API'ler ile birlikte, bir araştırmacı, güç tüketimi veya ağırlık sistemleri için optimize etmek için bir yönetim kurulu düzeni tasarlayabilir, kullanıcıların genellikle bu donanım platformlarına uyarlanması ve otomatik olarak yüklenmesi anlamına gelir.
Global R&D Community'i Geliştirmek
Berlin'de bir laboratuvar başarılı bir şekilde açık bir motor kontrolörü kullanarak bir tendon odaklı robot eli inşa ettiğinde, Open Robotics için tüm topluluk avantajları. Tasarım dosyaları, kontrol kodu ve öğrenilen dersler dağıtılmış bir donanım otobüsü gibi depolar veya özel forumlar ile karşılaşır.Bu, orijinal tasarımcılardan gelen kolektif öğrenme ve doğrudan yardım alabilir.
Araştırmada Yeniden Tanımlanabilirlik
Reproducability iyi bir bilimin temel taşıdır, ancak mechatronics deneyleri, özel olarak inşa edilen fiziksel kurulumlar nedeniyle çoğaltmak için çok zorlanır. Açık donanım, yazılım ve verilerle birlikte tam donanım yapılandırmasını yayınlayarak, araştırmacılar aynı kurulumları yeniden yapılandırmaya ve sonuçları doğrulamaya izin verir. Gazeteci ve konferanslar giderek daha fazla teşvik eder veya bu tür şeffaflık sağlar.
Hızlandırılmış Yenilik Lisansları
Belki de açık donanımın en acil avantajı, CAD kaynak dosyalarının ve şematiklerin erişilebilir araçları 3D baskı ve lazer kesim gibi kullanarak hızlı bir şekilde optimize edilmesine izin veriyor.TheDANFLT:0)ODrive[FLT: 1 açık motor kontrolörü, örneğin, birçok laboratuvarda favori haline geldi, çünkü onun için tasarlanmış yazılımlar hızla ayarlandığında, hızlı bir şekilde ayarlanabilir.
Lenovo Open Hardware Platforms Araba Mechatronics Forward
Arduino ve Atmel Ekosystem
Arduino ailesi, mechatronics'te gömülü kontrol için giriş noktası olarak kalıyor. Basit IDE ve geniş kütüphane desteği, araştırmacıların motorlarla hızlı bir şekilde arayüze, kodlayıcılara ve analog sensörlere izin veriyor. kapalı-loop sıcaklık kontrolünden bir biyoreactor'a bir hexapod robotuna kadar, Arduino tahtalarının büyük ekosistemi ve uyumlu bir sensör modüllerin ortaya çıkması, iki çekirdekli bir satın alma sistemi ve gerçek zamanlı yetenekleri ile, platformun ve platformun tüm endüstriyel-gradlı bir araştırmalarına genişletiyor.
Raspberry Pi ve Linux-Enabled Single-Board Bilgisayarları
Bilgisayar vizyonu, makine öğrenimi teşvik etmek veya karmaşık yol planlaması gerektiren uygulamalar için Raspberry Pi, kredi kartı büyüklüğündeki bir yönetimde tam bir Linux ortamı sunuyor. Araştırmacılar bu araçları gerçek zamanlı nesne algılaması için, AI tabanlı navigasyon ile otonom sualtı araçları inşa ediyor veya akıllı yardımcı cihazlar yaratıyor. Raspberry Pi'nin GPIO başlığı hala düşük seviyeli sensörleri destekliyor, yüksek seviyeli bir sistemle donatılmış ve fiziksel aktivitelendirme ile donatılmış bir sistemle donatıyor.
Açık Motor kontrolörleri ve Akıcı Sürücüler
Precise motor kontrolü, mechatronics'in kalbindedir. ODrive ve HES gibi açık motor kontrolleri:0)VESC), fırçasız DC motorlar için prototyping dönüştürdü. ODrive, ilk olarak elektrik patlayan robotlar ve bağımsız araçlar için tasarlanmış, her türlü sağlam sensörün tekrarlayıcısı için kullanılan yüksek performanslı diskler ve rejeneratifler için özelleştirilmiş yüksek çözünürlükte ve yeniden ayarlanan yüksek çözünürlükte bulunan modeller için tasarlanmıştır.
AI ve Vizyon için Özelleştirilmiş Açık Donanım
Bilgisayar vizyonu mechatronic sistemlere entegre edildiğinde, özel donanım platformları, araştırmacıların belirli deneyler için görüntü boru hattını entegre etmesine izin vermek için ortaya çıktı. Benzer şekilde, Google Coral board (Wondratlı yazıcılarla) renk izleme, yüz algılama ve QR kodu gibi gerçek zamanlı görüntü işleme görevleri için açık bir tasarıma sahiptir.
OpenCM ve Özelleştirilmiş Robotik kontrolörler
ROBOTIS'dan Dynamixel servolar, araştırma-grad insanoid ve manipülatörlerde standart hale geldi. AçıkCM mikro kontrol sistemleri özellikle bu akıllı eylemcilerle arayüze yönelik olarak tasarlanmıştır, dış güç sensörleri ve tork kontrolü için kolaylaştırılmış kütüphaneler sağlar. Çünkü donanım ve donanımlar açık, araştırmacılar iyi niyetli iletişim protokolleri veya özel ortak seviyeli algoritmaları uygulayabilirler.Bu, genellikle kontrol ve güvenli fiziksel insan-robot etkileşimi ile arayüze olanak sağlar.
Full-Scale Robot Kits ve Platformlar
Programlamanın tüm donanımlarının ötesinde, açık robot platformları ortaya çıkıyor. KaplumbağaBot serisi, ROS ve açık donanım tasarımları üzerine inşa edilmiş, SLAM ve navigasyon araştırma için varsayılan mobil üssü olarak hizmet vermektedir. Poppy Project, çalışan bir sistem almak için önemli ölçüde 3D-printable insanoid ve dörtlü robotları mekanik entegrasyondan ziyade, tasarımların da paylaşıldığı için, laboratuvarların tüm sualtı dronelarının - deniz biyolojisi ve çevre izlemesi için kullandığı açık kaynaklı bir şekilde desteklenmesini sağlar.
Araştırma Uygulamasında dönüştürücü Uygulamalar
Tıbbi ve Yardımcı Robotik Hızlı Prototipleme
Prosthetic ve orthotic araştırmalarında, açık donanım, düşük kaynak ayarlarında hastaların testlerine izin verdi ve kullanıcı adaptasyonu için 3D-printed mekanikleri kullanarak 3D-printed mekanikleri, açık EMG sensörleri ve Arduino tabanlı kontrol cihazları dünya çapında, klinik çevirileri ile işbirliğine olanak tanıdı. Bu, laboratuvarlarda bir araya gelme yolundaki hataları paylaşma ve kontrol algoritmaları ile ilgili olarak, hızlı bir şekilde doğrulanabilir.
Özerk Araçlar ve Drone Swarms
Pixhawk (açık kaynaklı bellek ve şematik) gibi açık donanım uçuş kontrolleri, Raspberry Pi arkadaşı bilgisayarları ve açık iletişim modülleri ile birlikte, araştırmacılar arama ve simülasyon kurtarma için drone'ların toplayıcı lisanslarını, tarımsal izleme ve kapalı navigasyon deneyleri için de geliştirdiler. Donanım-yuware her katmanı gerçek zamanlı kontrol ve swarm koordinasyonu için kritiktir, özel otomatik pilotlar kısıtlayıcı lisanslama olmadan fark edemezler.
Laboratuvar Otomasyon ve Bilimsel Araçlar
Mechatronics araştırmacıları sıklıkla özel bir araçlamaya ihtiyaç duyuyorlar. Açık donanım platformları, veri satın alma ve bulut girişi için bir Raspberry Piskoklama aşamalarını oluşturmalarına izin veriyor. Örneğin, laboratuvar çalışması materyali yorulması, çok yerinde bir çalışma için laboratuvar çalışması için uygun olarak üretilen laboratuvarlar için otomatik olarak üretilen bir araç.
Tarım ve Çevre Robotik
Açık donanım ayrıca tarım ve çevre bilim için alan robotlarını dönüştürdü. Araştırmacılar açık kaynaklı kendi kendine çalışan traktörler Arduino tabanlı kontrolörler ve GPS modüllerini kullanarak, hassas bitkileme ve hareket etme yeteneğine sahip.OpenROV gibi sualtı uçakları, mercan kayalıklarının ve sualtı arkeolojisinin ucuz keşfini teşvik ediyor.Bu platformlardan gelen tasarım ve operasyon günlüğü, daha sağlam algılama ve hareketleme sistemlerinin tasarımını açıklamaya yardımcı oluyor.
Eğitim Etkisi ve Çalışması
Açık donanımın etkisi eğitime derinden genişletmektedir. Üniversite kursları mechatronics'te şimdi yaygın olarak Arduino ve Raspberry Pi kullanarak projelerde döner, pahalı özel eğitmenler yerine getirir. Öğrenciler sadece kontrol teorisi değil, aynı zamanda robot geliştirme, PCB tasarımı ve versiyonu kontrol edilen geliştirme gibi pratik gerçeklikleri öğrenir.Açık projelere katkıda bulunan kamu işleri portföyleri, potansiyel işverenler tarafından incelenebilirlik sağlar.
Mücadele Meydanları ve Gerçek Dünya Sınırları
Dönüşüm potansiyeline rağmen, açık donanım platformları dezavantajları olmadan değildir. Kalite kontrolü önemli ölçüde değişebilir; kötü belgelenmiş bir topluluk projesi, kurtarma ve geri uyumluluk garanti edilemez, çünkü güvenlik-kahkadar sistemleri için, resmi sertifikasyon ve sorumluluk zincirlerinin eksikliği, yalnızca zihinsel mülkiyet endişelerinin arttırılması gerekir: açık bir lisans altında yayın donanımı tasarımları patentlendirmek veya ticari spin-offlar için teşvik etmek için daha düşük bir şekilde kullanılabilir.
Yol Ahead: Teknolojileri ve Açık Ekosistemleri Yeniden Bağırıyor
Bir sonraki açık donanım dalgası, robotların bulut bağımlılığı olmadan gerçek zamanlı olarak şekillendirilmesine izin verecek. RISC-V açık öğretim set işlemcileri gerçekten açık işlem mimarileri ile, özel silikon kutularını birleştiren açık tahtaları görüyoruz.
Açık donanım, gelişmekte olan yumuşak robotların alanında da önemli bir rol oynayacak, araştırmacıların uygun hareketleyiciler, genişletilmiş sensörler ve sıvı kontrol kurulları için açık tasarımlar geliştirdiği yer.Sadece tasarımları paylaşmıyor, aynı zamanda malzeme tarifleri ve üretim protokolleri, topluluk, yumuşak malzeme entegrasyonunun ince bir eğriliğinden faydalanabilir. Açık Bilim için yapılanma gibi Uluslararası Konfüçyüs, bu ayrımcılığa aktif olarak bu ayrımcılığa sahip olacak şekilde çalışır.
Bir Collaborative Future
Açık donanım platformları, beni çok güçlü yapan açıklığı artırmaya zaten değerlerini kanıtlamıştır.Sekiz giriş engellerine sahipler, küresel işbirliğine yol açtılar ve bilimsel çalışmaları daha fazla yenidenrodnasyonel olarak kaydettirdiler, araştırmacılar ekosistemin zenginleştiğini sağlarlar, ancak araştırma topluluğu için bu kadar güçlü olan cihazlara sahip olma, zorunlu olan bilgiyi benimsemeleri ve katkıda bulunmalarını sağlarlar.