Prezentacja multimedialna:Roboty mobilne

Wykonał: Mariusz Czajkowski

Temat: „Projekt i wykonanie platformy mobilnej”

Promotor: dr inż. Marcin Derlatka

1. Co to jest robot mobilny Robot mobilny Robot mobilny to taki robot, który może dowolnie zmieniać swoje

położenie w przestrzeni. Roboty tego rodzaju mogą pływać, latać lub jeździć. Roboty mobilne z założenia powinny być robotami autonomicznymi tzn. takimi których prawie nic nie ogranicza np. przewody sterujące bądź zasilające (a jedyne ograniczenia to np. ściany lub przestrzeń w jakiej się znajdują itp.)

1.1 Klasy mobilności dla robotów kołowych Klasa robota zapisywana jest jako (Δm,Δs) gdzie: Δm [stopień mobilności robota] liczba stopni swobody bazy

(korpusu) robota, które mogą być zmieniane poprzez zmianę prędkości koła.,

Δs [stopień sterowalności (kierowalności) robota] oznacza liczbę niezależnie orientowanych kół kierowanych (skrętnych).

Liczby te (aby ruch był możliwy) zawierają się w granicach:

1.1. Klasy mobilności dla robotów mobilnych Przedstawienie poszczególnych klas mobilności: (3,0) - robot posiada trzy koła szwedzkie *, (2,1) - robot posiada jedno koło kierowane oraz dwa koła Kastora **, (2,0) - robot zwany inaczej unicycle, posiadający dwa koła umieszczone na wspólnej

osi z których każde może obracać się z różną prędkością oraz jedno koło Kastora, (1,2) - robot posiadający dwa koła kierowane oraz jedno koło Kastora (roboty tego

typu sprawiają największy problem podczas sterowania), (1,1) - robot zwany samochodem kinematycznym, zachowujący się podczas

sterowania tak samo jak samochód posiada jedno koło kierowane. Klasa (3,0) opisuje robot, który jest holonomiczny ***. Pozostałe klasy dotyczą

robotów nieholonomicznych. * Koło szwedzkie zwane także kołem omnikierunkowym, stosowane jest w robotach

mobilnych, a dokładniej w robotach o klasie (3,0). Dzięki nim robot staje się robotem holonomicznym.

** Koło Kastora - jest to koło umożliwiające ruch robota. Nie posiada ono żadnych dodatkowych właściwości, tzn. nie jest ani napędzane, ani kierowane. Mocowane jest tak, aby obracało się zgodnie z kierunkiem ruchu robota.

*** Holonomiczność jest to pojęcie nierozerwalnie związane z robotami mobilnymi oraz ograniczeniami Pfaffa i opisuje ograniczenia ruchu jakim podlega robot. Razem z nim występuje przeciwstawne pojęcie nieholonomiczność. Robot jest holonomiczny, jeśli może zmienić kierunek swojego ruchu (swoją orientację) w miejscu.

2.1. Zastosowanie robotów mobilnych w przemyśle Roboty mobilne w nowoczesnym

przemyśle służą głównie do dwóch zadań. Pierwszym z nich jest przenoszenie materiałów (np.: gotowych produktów z linii produkcyjnej do magazynu), bądź służą do inspekcji i diagnostyki konstrukcji. W przypadku pierwszych z nich roboty te klasyfikuje się na dwa rodzaje:

roboty poruszające się po stałym torze

autonomiczne roboty mobilne (AGV - Automated Guided

Vehicles)

2.1. Zastosowanie robotów mobilnych w przemyśle

Robot poruszający się postałym torze

Robot AGV

2.2. Roboty mobilne do zadań specjalnych w wojsku i policji Roboty bojowe widziane w filmach SF przestały być fikcją i dzięki

nowoczesnym technologiom możliwe zostało ich zbudowanie. Takie roboty są wykorzystywane do niebezpiecznych dla człowieka prac. Roboty te mogą służyć do różnych celów, od rozbrajania bomb, obserwowania terenu, aż do kierowania ostrzałem artyleryjskim. Takie platformy mobilne mają konstrukcję bardzo specjalizowaną do zadania jakie mają wykonywać.

2.2. Roboty mobilne do zadań specjalnych w wojsku i policji Robot INSPECTOR zastępuje człowieka w

sytuacjach zagrożenia życia lub zdrowia. Antyterrorystyczny robot inspekcyjno-

interwencyjny (EOD/IEDD) INSPECTOR w swojej klasie wyróżnia się dużą siłą udźwigu i uciągu oraz zdolnością jazdy po trudnym terenie, a także pokonywania wysokich przeszkód.

Typowe zastosowania: Inspekcja, przenoszenie i neutralizacja

ładunków niebezpiecznych. Wspomaganie operacji

antyterrorystycznych. Praca w warunkach szkodliwych lub

niebezpiecznych dla człowieka. Ochrona i inspekcja obiektów.

2.2. Roboty mobilne do zadań specjalnych w wojsku i policji Big Dog to czteronożny robot mobilny,

który potrafi podnieść ciężar do 40 kg. Nogi zapewniają mu bardzo dobrą stabilność - robot nawet wytrącony z równowagi (np. podczas kopnięcia go), potrafi powrócić do optymalnego dla siebie położenia. Został zaprojektowany do celów militarnych.

Firma która skonstruowała robota - Boston Dynamics - twierdzi, że jest to najbardziej zaawansowany technologicznie robot czworonożny na świecie. System aktywnego balansowania oparty na wewnętrznych czujnikach siły pozwala robotowi utrzymać równowagę na nierównym terenie, czy pod działaniem zewnętrznych sił.

2.2. Roboty mobilne do zadań specjalnych w wojsku i policji Logistyczny robot wielozadaniowy

nazwie MULE (Muł) (z ang. Multifunction Utility/Logistics and Equipment) potrafi samodzielnie pokonywać złożone przeszkody. Jest w stanie wspiąć się na 76 centymetrowy stopień i przejechać nad dziurą wielkości 1,77 metra. Co więcej, nie potrzebuje do tego interwencji operatora, a jedynie opis przeszkody. Jego producentem jest firma Lockheed Martin.

2.3. Rodzaje platform mobilnych w robotyce amatorskiej

AmatorskieRoboty mobilne

Roboty sumo LineFollowery Micromouse

3. Urządzenia pomiarowe

Systemypomiarowe

Czujnikizbliżeniowe

Czujniki fotoelektryczne

CzujnikiFotoelektryczne

odbiciowe

Czujnikidotykowe

Czujniki pomiaru

kąta

Urządzenia pomiarowe w robotach mobilnych składają się zazwyczajz następujących urządzeń, zawierają one przetworniki które wstępniedokonują transformacji wielkości fizycznej na inną wielkość fizyczną możliwą do interpretacji przez system sterowania

4. Elementy wykonawcze

Elementy wykonawcze

Silniki elektryczne

Mostki H Elektromagnesy Elektrozawory Manipulatory Przekaźniki

Elementy wykonawcze w robotach tego typu mają za zadanie umożliwić poruszanie się samego robota oraz możliwośćwykonywania powierzonych mu zadań np.: transportowaniemateriałów.

5. Systemy sterujące platformami mobilnymi

Systemy sterujące

Systemymikroporocesorowe

Układylogiczne

Układy typuB. E. A. M.

Inne układyscalone

5.1. Systemy mikroprocesoroweNajpopularniejsze systemy

sterowania robotami, opierające się na jednym bądź kilku mikrokontrolerach. Ich zaletą jest minimalizacja ilości elementów przy bardzo dużych możliwościach przetwarzania informacji. Mikrokontrolery wyposażone są w takie urządzenia jak timery, moduły I/O, komparatory, moduły PWM, przetworniki ADC, pamięć ROM, RAM i EEPROM, interfejsy komunikacji z urządzeniami wewnętrznymi np.: USB, RS232C.

5. Systemy sterujące platformami mobilnymi

5.2. Układy logiczne Roboty sterowane poprzez

zastosowanie prostych układów logicznych, takich jak bramki logiczne. Konstrukcyjnie projektant chce wykorzystać wszystkie możliwości mikrokontrolerów używając układów o małej integracji, dodatkowo łączy on urządzenia według swojego pomysłu zamiast narzuconego, dodatkowo nie musi on wykorzystywać wielu urządzeń jakie by otrzymał w układach dużej integracji.

5.3. Układy typu B.E.A.M. B.E.A.M - Biology, Electronics,

Aesthetic, and Mechanics. Roboty typu B.E.A.M. są to roboty wykonane w najprostszy sposób bez użycia jakiegokolwiek układu scalonego który pozwalał by na cyfrowe przetwarzanie danych. Do takich konstrukcji wykorzystuje się np.: proste układy analogowe takie jak wzmacniacze operacyjne. Roboty tego typu mają za zadanie swoją konstrukcją naśladować ludzkie neurony, przez to wymagany jest brak używania urządzeń cyfrowych

5.4. Sterowanie innymi układami scalonymi

Sterowanie robota można też zrealizować na innych układach scalonych niż wymienione powyżej. Takim przykładem mogą być systemy sterowania zrealizowane za pomocą technologii FPGA, lub też systemy oparte na procesorach sygnałowych (DSP - Digital Signal Processor). Ilość zastosowania różnych systemów sterowania jest bardzo duża chociaż inne systemy które nie zostały wymienione wcześniej są mało popularne poprzez trudności związane z wprowadzeniem ich w życie, wyobraźmy sobie tylko robota mobilnego sterowanego układem pneumatycznym, funkcjonalnością mógłby dorównać systemom opartym na układach logicznych ale znacznym problemem była by wielkość tego rozwiązania oraz system zasilający.

6. Koniec Dziękuję za uwagę