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.
(Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.)
Robot peab alluma inimese antud käsule, kui see ei lähe vastuollu esimese seadusega.
Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
Robot peab kaitsma oma olemasolu, kuni see ei ole vastuolus esimese või teise seadusega.
Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому или Второму Законам.

Peale nende kolme seaduse mõtles Asimov hiljem välja ka nullseaduse, mis on järgmine:

0. Robot ei tohi oma tegevuse või tegevusetusega inimkonnale kahju teha.

Sõnavara

Takisti – резистор

Elektriahel – Электрическая цепь

Mälu – память

Maandamine – заземление

Mootor – мотор

Robot. Roboteid on meie ümber väga palju, ilma et me seda ise märkaksime. Autod, koduelektroonika ning isegi mõned innovatiivsed mänguasjad on teatud mõistes robotid. Nende valmistamine ja hooldamine eeldab teadmisi robootika ja mehhatroonika vallast. Selle õpiku ülesanne ongi neid teadmisi vahendada.

Esimene Robot. Maailma esimesed robotid ehitati eelmise sajandi 60-ndatel aastatel tehase tootmistöö jaoks. Kõige esimeseks robotiks loetakse 1961. aasta kevadel tööd alustanud General Motors’i autotehase robotit nimega Unimate.

Põlvkonnad. Käesolevas peatükis uurime mõisteid „robot”, „robootika”, „manipulaator”, „mehhatroonika”, „andur”, „täitur” ja „kontroller”. Lisaks suudad peale peatüki läbimist otsustada, mille järgi kuulub robot 1., 2. või 3. põlvkonda, ning selgitada robotite ja inimeste vahelisi suhteid I. Asimovi seaduste kaudu.

Robotid võib oma arengutasemelt jagada kolme põlvkonda:

Esimene põlvkond (Industrial Robot).
Esimese põlvkonna robotid olid lihtsa ehitusega ning neil puudusümbrusetaju ehk andurid. Oma tööd suutsid nad teha vaid mittemuutuvates tingimustes.Näiteks robotkäsi, mis tõstab õlletehases pudeleid kastidesse. Robot sooritab identseidliigutusi, aga kuna tal ei ole ümbritsevast keskkonnast mitte mingit signaali, st ta ei saa omategevuse kohta mittemingisugust tagasisidet, siis keskonna muutuse korral ta enam ei töötakorralikult. Selliseid roboteid tänapäeval enam ei loetagi õigeteks robotiteks.
Teine põlvkond (Service Robot).
Teise põlvkonda kuuluvad robotid (vt joonis 2), mis suudavad andurite läbireageerida keskkonnas toimuvatele muutustele. Kuna robot suudab keskkonda tunnetada, siisroboti efektiivsus oleneb suures osas tarkvarast, mis teda juhib. Ka antud kursuse käiguskasutatavad robotid kuuluvad kõik teise põlvkonda, kui kasutada neil andureid keskkonnatunnetamiseks ning programmeerida nad iseseisvalt tegutsema.
Kolmas põlvkond (Ubiquitous Robot).
Kolmas põlvkond on veel väljatöötamisel. Kolmanda põlvkonna robotidsuudavad olukordi analüüsida ning õppida. Näiteks filmis „Mina, Robot” olev robot, mis suudabjäreldusi teha ning sellest õppida, on kolmandast põlvkonnast

Harjutus. Liigita järgnevad robotid põlvkondade kaupa:

Nõudepesumasin 2. põlvkond
fikseeritud liikumisega robotkäsi, 1. põlvkond
automaatselt süttiv lamp, 2. põlvkond
ise keeli õppiv robot. 3. põlvkond

Manipulaatorid. Miks manipulaatorid ei ole robotid?
Manipulaator on seade või masin, mida inimene juhib. Erinevalt väärarusaamadest pole manipulaatorid robotid, kuna neid juhib vahetult inimene. Manipulaatorid pole võimelised autonoomselt töötama.

Mis on masinate eelised võrreldes inimtööjõuga?
Kuna robotid on mehhaanilised seadmed, siis nad ei väsi ega tüdine, mis teeb nad ideaalseteks rutiinse töö tegijateks.

Millised kolm tingimust peavad olema täidetud, et teatud masinat või seadet saaks robotiks nimetada?
Autonoomia. Robot peab suutma töötada iseseisvalt või vähemalt osaliselt iseseisvalt, ilma pideva inimsekkumiseta. See tähendab, et robot suudab ise teha otsuseid ja tegutseda vastavalt oma sisemistele käsklustele või algoritmidele.

Tundlikkus ümbritseva keskkonna suhtes. Robot peab suutma tajuda oma keskkonda läbi erinevate sensooride (nt kaamerad, andurid, mikrofondid jne). See võimaldab tal reageerida muutuvatele oludele ja teha vastavaid kohandusi oma tegevustes.

Liikumisvõime. Robot peab suutma liikuda, et täita oma ülesandeid. See võib hõlmata liikumist füüsilises ruumis (nt robotkäed, robotauto) või liikumist andmete ja informatsiooni tasandil (nt tarkvararobotid).

Millistes Eesti tööstusettevõtetes võiksid mehhatroonikud töötada?
Robootika propageerimiseks korraldatakse üle-eestilisi robootika võistlusi Robotex ning FIRST LEGO League. Nendele võistlustele oodakse kõiki robootikahuvilisi noori.

Definitsioonid.
Robot – Autonoomne või poolautonoomne masin, mis on võimeline sooritama ülesandeid keskkonnast saadud andmete põhjal, kasutades liikumisvõimekust, sensoore ja tehisintellekti. Robot suudab töötada iseseisvalt või inimese juhendamisel.
Robootika – Teadus- ja inseneriteaduse valdkond, mis tegeleb robotite, nende koostisosade ja süsteemide kavandamise, arendamise ja rakendamisega. Robootika hõlmab mehaanika, elektroonika, informaatika ja tehisintellekti valdkondi.
Manipulaator – Robotite osa, mis liigutab objekte või täidab töötlusülesandeid (nt käed või haardurid).
Mehhatroonika – Multidistsiplinaarne valdkond, mis ühendab mehaanika, elektroonika, informaatika ja kontrollsüsteemide tehnoloogiad, et arendada välja nutikaid ja automatiseeritud süsteeme ja seadmeid. Mehhatroonika on oluline komponent robotite ja automatiseerimisprotsesside arendamisel.
Andur – Seade, mis tuvastab keskkonna muutusi ja muundab need mõõdetavaks signaaliks.
Täitur – Seade, mis viib ellu liikumis- või positsioonimuutused (nt mootor või hüdrauliline mehhanism).
Kontroller – Seade, mis juhib ja reguleerib teiste süsteemide tööd, andes neile käske ja jälgides nende tegevust.

Arduino Uno komponendid

USB pistik (USB – Universal Serial Bus) port. USB pistiku abil saab Arduino arendusplaadile voolu anda ja programmikoodi laadida. Arduino kasutab USB B tüüpi pistikut./Разъем USB (USB Порт) – Может использоваться для питания схем, а также для связи с компьютером.
Voolupesa. Voolupessa saab ühendada voolujuhtme, millega Arduinole voolu anda. /Разъем Питания (от батареи) – Может использоваться с блоками питания 9 – 12 Вольт.
GND (GND – ground, eesti k maandus) pesad. Nende pesade kaudu käib vooluringi maandamine.
5V (V – volt) pesa. 5V pesa kaudu saab arendusplaadi külge ühendatavaid lisakomponente varustada 5 voldise vooluga.
3,3V pesa. 3,3V pesa kaudu saab arendusplaadi külge ühendatavaid lisakomponente varustada 3.3 voldise vooluga.
Analoogpesad (A0-A5) loevad signaali analoogsensoritest ja teisaldavad selle digitaalkujule, mida programm saab lugeda ja pärast signaali töötlemist digitaalpesa kaudu väljastada. Analoogpesa on võimalik vajadusel kasutada ka signaali väljastamiseks./Порты (Analog In, Power In, Ground, Power Out, Reset) – аналоговые, входящие, исходящие, питание и земля.
Digitaalsed pesad (D0-D13). Nende abil saab lugeda ja väljastada digitaalsignaali. 15
Pulsilaiusmodulatsiooni (Pulse-Width Modulation (PWM)) pesade abil saab simuleerida analoogväljundit./Порты (ARef, Ground, Digital, Rx, Tx) – опорное напряжение, земля, цифровые порты, порты приема и передачи данных.
AREF pesa abil saab vajadusel lisapesana lugeda kindla tugevusega analoogsisendit.
Lähtestamise nupp (Reset button) – Lähtestamise nupu vajutamisel taaskäivitatakse Arduino arendusplaadile laetud lähtekood. Kui programmi töö on katkenud saab nupu abil programmi taaskäivitada. Samuti on nupp mugav viis testimiseks, kui on tarvis koodi mitu korda jooksutada saab seda teha nupule vajutades. /(сброс) – ручной перезапуск платы Arduino, приводит к перезапуску вашей программы.
Toite LED (LED – Light-emitting Diode) tuli. Toite LED tuli läheb põlema, kui Arduino arendusplaat on ühendatud vooluvõrguga. Kui pärast vooluga ühendamist tuli ei lähe põlema, on oht, et arendusplaadiga on midagi valesti./Индикатор (Индикатор питания) – сигнализирует о подаче питания на плату Arduino.
TX (TX – Transmit) RX (RX – Receive) LED tuled – Nende LED tulede abil on aru saada, kui arendusplaat võtab andmeid vastu või saadab neid välja. Kui andmeid saadetakse, põleb TX LED tuli, kui andmeid vastu võetakse, põleb RX LED tuli./Индикатор (RX: Прием) – Используется для индикации приема данных, если конечно это прописано в программе.Индикатор (TX: Передача) – Используется для индикации передачи данных, если конечно это прописано в программе.
ATmega328P mikrokontroller, juhib Arduino Uno arendusplaadi tööd.
Pingeregulaator. Pingeregulaator reguleerib arendusplaadi vooluringi lastavat pinget. Kui pinge on liiga suur, muudab pingeregulaator selle plaadile sobivaks

Elekter. Mikrokontroller. Põhikomponendid

Elekter/Электричество

Форма энергии, обусловленная движением частиц материи (электронов, позитронов и протонов).

Elektriahi/Электрическая цепь

Под действием напряжения источника питания,	U	Вольт
по проводникам и компонентам разного сопротивления,	R	Ом
от высокого потенциала,	+	«плюс»
к низкому потенциалу	–	«минус»
переносится заряд,	Q	Кулон
формируя электрический ток определённой силы,	I	Ампер
который совершает полезную работу,	W	Джоуль
превращаясь в другую энергию с некой скоростью.	P	Ватт

Рисованная и принципиальная схема(примеры)

Чтобы изобразить на бумаге как должна выглядеть та или иная электрическая цепь используют схемы. Схемы бывают разных видов со своими преимуществами и недостатками. Ниже приведена одна и та же электрическая схема, изображённая по-разному, в четырёх вариациях.

Рисованная схема

Принципиальная схема

Принципиальная схема без явного источника питания

Принципиальная схема с отдельными контурами

Закон Ома

Параллельное и последовательное соединение(опиши основные принципы)

При последовательном подключении сила тока в каждом потребителе — одна и та же, различается напряжение: в каждом компоненте падает его часть.

При параллельном подключении напряжение вокруг каждого потребителя — одно и то же, различается сила тока: каждый потребляет ток в соответствии с собственным сопротивлением.

Põhikomponeendid Arduino

Valgusdiood (LED)

Светодиод (англ. Light Emitting Diode или просто LED) — энергоэффективная, надёжная, долговечная «лампочка»

Светодиод — вид диода, который светится, когда через него проходит ток от анода (+) к катоду (-).

Nupp

Тактовая кнопка — простой, всем известный механизм, замыкающий цепь пока есть давление на толкатель.

Piesosummer

Пьезоизлучатель звука (англ. buzzer) переводит переменное напряжение в колебание мембраны, которая в свою очередь создаёт звуковую волну.

Fototakisti

Фоторезистор (англ. Light Dependent Resistor или сокращённо LDR) изменяет своё сопротивление в зависимости от силы света, попадающего на его керамическую «змейку»

Potentsiomeeter

Потенциометр ещё называют переменным резистором, триммером. Это делитель из двух резисторов в одном корпусе. Поэтому у него 3 ноги: питание, выход, земля.Соотношение R1 и R2 меняется поворотом ручки. От 100% в пользу R1 до 100% в пользу R2.

Temperatuuriandur

Servomootor

Mootor

Мотор переводит электрическую энергию в механическую энергию вращения.

Самый простой вид мотора — коллекторный. При подаче напряжения в одном направлении вал крутится по часовой стрелке, в обратном направлении — против часовой

Robotika Konspekt