Wraz z rozwojem technologii, zwłaszcza w robotyce, w wielu zastosowaniach dominują roboty. Niektóre z nich są bardzo ryzykowne i niebezpieczne. W zastosowaniach wojskowych i na polu bitwy coraz częściej wykorzystywane są roboty w niektórych kluczowych i skomplikowanych zadaniach. W jednym z moich artykułów opisałem wykorzystanie robotów jako szpiega w operacjach wojskowych. A co, jeśli istnieje potrzeba obrony pojazd-robot czy atak robota? Stąd potrzeba robota z wbudowanym mechanizmem ataku. Jednym z takich przykładów jest zautomatyzowany pojazd z działem LASEROWYM.
Robot sterowany radiowo z układem wiązki laserowej
Taki robot jest używany głównie w operacjach wojskowych, a także przez policję drogową do wykrywania prędkości poruszających się pojazdów.
Zanim przejdziemy do szczegółów dotyczących robotów z pistoletami laserowymi, pozwól nam szybko zrozumieć LASER jako broń.
Wiązka LASEROWA (Light Amplification by Stimulation Emission) to jednokierunkowe, silnie skupione światło w przeciwieństwie do zwykłej żarówki. Składa się z zsynchronizowanych dolin i grzbietów, czyli fale nie kolidują ze sobą. Daje to silnie skupione światło o bardzo dużej mocy rzędu 1000 do 1 miliona razy większej niż typowa żarówka. Jest to urządzenie, które kontroluje emisję i absorpcję fotonów poprzez pompowanie wystarczającej ilości energii. W ten sposób źródło fotonów zostaje wzmocnione w wiązkę światła. Długość fali tych laserów jest zróżnicowana w różnych widmach, takich jak widzialne, podczerwone i ultrafioletowe.
Zasada działania LASERA obraca się wokół trzech rzeczy: absorpcji, emisji spontanicznej i emisji wymuszonej. Odpowiednia ilość energii z fotonu oddziałuje z atomem, powodując przejście atomu ze stanu o niższej energii do stanu o wyższej energii. Ten atom powraca do niższego stanu energetycznego, emitując foton zwany emisją spontaniczną. W emisji wymuszonej następuje sztuczne uwolnienie energii z atomu. tak więc foton oddziałuje ze wzbudzonym atomem, ma taką samą energię i polaryzację jak padający foton.
Spójrzmy teraz na części sprzętowe robota
- Baza: Podstawą takiego robota może być dowolna sześcienna bryła z kołami przymocowanymi do jego ruchu.
- Silnik prądu stałego: Robot składa się z dwóch silników prądu stałego napędzanych przez sterowniki silników i zapewnia wymagany ruch robotowi.
- Jednostka sterująca: Ruch robota jest sterowany za pomocą modułu komunikacyjnego RF. Nadajnik składa się z przycisków, mikrokontrolerów, dekodera i nadajnika RF, natomiast odbiornik wbudowany w robota składa się z enkodera i modułu odbiornika RF do sterowania ruch robota .
- Pistolet LASEROWY: Na robocie zamontowany jest pistolet LASEROWY, który wykonuje główne zadanie robota.
Rzut oka na działanie robota
Robot, poruszając się w wymaganym kierunku, strzela silną wiązką światła z działa LASEROWEGO, która może albo zaszkodzić celowi, albo po prostu wytworzyć plamkę, aby wykryć cel. LASER musi być napędzany przez niektóre źródła energii. W prostym projekcie prototypowym z użyciem podstawowego pióra LASEROWEGO, urządzenie jest sterowane przez tranzystor pełniący rolę przełącznika. Tranzystor odbiera niski sygnał logiczny z mikrokontrolera i jest w stanie wyłączenia, dzięki czemu moduł LASER jest bezpośrednio podłączony do zasilania 5 V.
Pistolet laserowy napędzany tranzystorem pracującym jako falownik
Sterowanie robotem
Aby sterować ruchem robota, należy sterować pracą silników. Można to zrobić za pomocą sterowanej radiowo operacji sterowników silników. Polecenia są przesyłane za pomocą nadajnika RF w pewnej odległości około 200 metrów i odbierane przez odbiornik RF w celu napędzania silników.
Jednostka nadajnika składa się z kilku przycisków, które działają jako przełączniki poleceń, aby przesuwać robota w dowolnym pożądanym kierunku. Przyciski są połączone z mikrokontrolerem, który jest zaprogramowany do wysyłania danych równolegle na podstawie wejścia przycisku do enkodera. Enkoder konwertuje te równoległe dane do postaci szeregowej i te dane szeregowe są przesyłane za pomocą modułu nadajnika RF przez antenę.
Schemat blokowy przedstawiający sekcję nadajnika
Jednostka odbiorcza składa się z modułu odbiornika RF, który odbiera zmodulowany sygnał i demoduluje go. Dekoder odbiera zdemodulowany sygnał w postaci szeregowej i przetwarza go na postać równoległą. Mikrokontroler odbiera sygnały i odpowiednio steruje sterownikiem silnika. Sterownik silnika używany w LM293D, który może sterować 2 silnikami jednocześnie.
Schemat blokowy przedstawiający sekcję odbiornika
Dzięki temu za pomocą komunikacji radiowej możemy sterować robotem.
W powyższych opisach przedstawiłem pokrótce prosty prototyp pojazdu-robota z wiązką LASEROWĄ. W rzeczywistych zastosowaniach do sterowania robotem z odległych miejsc używane są zwykle systemy komunikacji dalekiego zasięgu, takie jak GSM lub DTMF.
3 zastosowania pojazdu-robota z pistoletem laserowym:
- Wykrywanie celu : Zautomatyzowany pojazd może wykorzystać wiązkę LASEROWĄ, aby ustawić punkt na celu, tak aby był on dobrze widoczny i można go było namierzyć. Przykładem jest LASER na powietrzu.
- Docelowe zniszczenie : Silny Wiązka laserowa rzędu 95GHz może powodować pieczenie w ludzkim ciele, ponieważ wnika w skórę w 1/64thcala, a energia wiązki może podgrzać cząsteczki wody w organizmie. Przykładem jest Active Denial System opracowany przez USA.
- Celownik i wykrywanie prędkości : Wiązka LASEROWEGO pojazdu zautomatyzowanego może być wykorzystana do znalezienia zasięgu celu na zasadzie odbicia światła LASEROWEGO, a także prędkość celu można obliczyć po uzyskaniu zasięgu.
Więc teraz mamy krótkie wyobrażenie o robotach używających detektora celu i niszczyciela. Czy ma to jakieś zastosowanie dla zwykłego społeczeństwa, poza tylko wojskiem? Pomyśl i odpowiedz.
