Мобилни роботи

Слайд 1

МОБИЛНИ РОБОТИ
ВЪПРОС 1
Мобилни роботи. Определение. Видове. Приложение

Слайд 2

1. Промишлен робот и мобилен робот
промишлен робот, манипулатор - автоматично устройство, състоящо се от механичен манипулатор и препрограмируемо управляващо устройство, предназначено за изпълнение на различни работни операции
манипулатор – механизъм за въздействие (манипулиране) на материали и предмети за определяне на положението им в пространството или промяна на състоянието им

Слайд 3

Промишлен робот и мобилен робот
(продължение)
Мобилен робот - автоматично устройство, което може да се придвижва и ориентира в окръжаващата го среда – възприема, чрез сензори, анализира и реагира на условията на околната среда
Автономни мобилни роботи (AMR - autonomous mobile robot) - ориентира се и изпълнява задачи в непозната околна среда - не се нуждае от “пряко “дистанционно управление от страна на човек
Роботизирани транспортни колички (AGV - autonomous guided vehicle) – ориентира се и изпълнява задачи в позната среда (производствено хале). Може да използва маркери за движение по зададен маршрут

Слайд 4

2. ВИДОВЕ МОБИЛНИ РОБОТИ
Наземни
- колесни
- най-широко разпространение
- евтини
- сравнително проста конструкция
- може да се получи приплъзване на колелата
- управление на посоката на движение
- управляеми са предните две колела
- независимо управление на всяко колело (на ляво или дясно)
- управление на колелата в различни направления
- верижни
- по-малка вероятност за приплъзване
- по-равномерно разпределение на теглото на робота (на по-голяма площ)
- по- висока проходимост
- по- сложна конструкция
- при завой има странична сила, която може да увреди повърхността

Слайд 5

2. ВИДОВЕ МОБИЛНИ РОБОТИ
колесни

Слайд 6

2. ВИДОВЕ МОБИЛНИ РОБОТИ
верижни

Слайд 7

2. ВИДОВЕ МОБИЛНИ РОБОТИ
- крачещи
- подходящи за придвижване по неравни терени с препятствия
- не увреждат повърхността (терена)
- по-малък разход на енергия при неравен терен
- най-разпространен начин на движение в природата
- по-сложна реализация
- по-скъпи
- допускат по-малък размер на захранващата батерия

Слайд 8

- специални
за движение по специфични повърхности
- за преодоляване на препятствие “рампа”
- за движение по вертикална среда
- за движение в тръбопроводи

Слайд 9

- въздушни
AUAV (Autonomous Unmanned Aerial Vehicle, автономни безпилотни летателни апарати), дронове
- подходящи за наблюдение на обекти
- при дистанционно управление ограничен район на действие, при разширяване на района на действие нараства сложността на реализация

Слайд 10

d

Слайд 11

- подводни
- полезни при подводни операции
- изисква се добра херметизация
- затруднена комуникация с тях

Слайд 12

2. ВИДОВЕ МОБИЛНИ РОБОТИ
- хибридни
съчетават няколко вида мобилност, отговарят на специфични изисквания
- повишена функционалност и гъвкавост
- изпълняват се по специална поръчка
- по-висока сложност и разходи за построяване

Слайд 13

3. Приложение

Обслужване
- в медицината, в обществени сгради, в бита, екскурзоводи,
В промишлеността , селското стопанство, горското стопанство
Вътрешнозаводски транспорт
Сеитба и бране на плодове и зеленчуци
Дърводобив
Работа в опасна за хората среда
- обезвреждане на боеприпаси
- опасна за здравето на човек среда – пожар, обгазяване
Обгрижване на хора
При изследване на космоса
Охранителни действия
Военно дело

Слайд 14

МОБИЛНИ РОБОТИ
ВЪПРОС 2
Принципи за придвижване

Слайд 15

1. Принципи за придвижване
Течение в канал
За да има придвижване е необходимо да се преодолеят хидродинамичните сили
Кинематика на движението – завихряне
Пълзене
- За да има придвижване е необходимо да се преодолее силата на триене
- Кинематика на движението – надлъжна вибрация
Плъзгане
- За да има придвижване е необходимо да се преодолее силата на триене
- Кинематика на движението – напречна вибрация
Бягане
- движението е съпроводено със загуба на кинетична енергия
- Кинематика на движението – колебателно движение на многораменно махало
Скачане
- движението е съпроводено със загуба на кинетична енергия
- Кинематика на движението – колебателно движение на многораменно махало
Ходене
- преодолява се силата на гравитацията
- Кинематика на движението – търкалящ се многоъгълник
Търкаляне (на колело)
- За да има придвижване е необходимо да се преодолее силата на триене
- Кинематика на движението – въртеливо движение

Слайд 16

Принципи за придвижване в природата

Слайд 17

Принципи за придвижване. Сравнение
Принципи за придвижване в природата
Трудно се реализират технически
Изискват повече степени на свобода
Подходящи за разнообразен и “труден” терен
Енерго-икономични
Придвижване чрез колела
- по-лесно се реализира технически
- при равен, гладък терен имат предимство
- при “мека” и неравна повърхност губят ефективност
Крачещи роботи
При равна повърхност са по-бавни, но при разнообразен терен имат предимство
При равна повърхност са по-бързи и по-ефективни, но при неравен терен губят тези качества

Слайд 18

Принципи за придвижване
Сравнение

Слайд 19

2. Крачещи роботи
Особености
Контакт между робота и повърхността (терена) се осъществява в определени точки
Видът на повърхността между тези точки не е от значение
Подходящи за пресечен терен
В по-малка степен се разрушава повърхността
Имат сложна конструкция
Изискват голяма мощност за задвижване
Конфигурации на краката

Слайд 20

Колкото повече са краката, толкова по-сложно се осъществява (управлява) придвижването
За да се реализира статична стабилност са необходими поне три крака
За да се реализира статично ходене са необходими поне четири крака ?
Движение на краката
Краката имат две основни състояния
Опорно положение – кракът е стъпил на земята и служи за опора на тялото
Свободно положение – кракът е над земята и се премества в ново положение
- Преместването на крака включва три фази
Повдигане
Преместване в новото положение
Поставяне на земята
За преместване на един крак са необходими поне две стави (две степени на свобода)
При две стави движението е праволинейно
За да може да се променя направлението на движение са необходими три степени на свобода
Увеличаването на броя на ставите води до по-голяма прецизност, но усложнява конструкцията и управлението

Слайд 21

Л

Слайд 22

Координация на краката при движение
Възможният брой състояния (взаимно разположение) на краката при движение е
N = (2k – 1)!
k – брой на краката
За k = 2
N = (2*2-1)! = 3! = 3*2*1 = 6

Повдигане на десен крак
Повдигане на ляв крак
Поставяне на десен крак
Поставяне на ляв крак
Повдигане на двата крака заедно
Поставяне на двата крака заедно

Слайд 23

Ходене на четири крака

Слайд 24

Статично ходене на шест крака

Слайд 25

Ходене и тичане
Ходене – има състояние на краката при движение на робота, в което поне един крак е стъпил на земята
Може да бъде статично и динамично стабилно
Тичане – има състояние, при което нито един крак не е стъпил на земята
Може да бъде само динамично стабилно
Стабилност - способност да се поддържа дадено положение на тялото
Статична стабилност – когато може да се постигне, ако краката не се движат – необходими са поне три крака
Динамична стабилност – постига се чрез движение на краката
Първата е обект на кинематиката, а втората на динамиката
Управление на движението на робота включва
Осигуряване на движение по зададен маршрут с избягване на препятствия
Стабилизация на корпуса в пространството независимо от релефа
Управление на краката
последователност на преместване то на краката
Поставяне на крака на земята
Движението на тялото за подпомагане на краката

Слайд 26

3. Колесни роботи
Особености
Колелото е най-разпространения механизъм за придвижване
Сравнително проста конструкция
Добър баланс - всички колела контактуват непрекъснато със земята
Необходими са поне три колела за постигане на баланс
При четири и повече колела стабилността се повишава, но се усложнява окачването
Не са ефективни при пресечен терен
По-голям диаметър подобрява проходимостта, но се изисква по-голям въртящ момент (или скоростна кутия)
Увреждат терена
non-holonomic
Видове колела
Стандартно колело
Фиксирано – ориентацията на плоскостта на колелото е фиксирана спрямо шасито. Върти се около хоризонталната ос
Централно ориентируемо колело - има две степени на свобода – върти се около оста си и около вертикална ос, преминаваща през центъра му (около точката на контакт със земята)
Нецентрално ориентирано (кастор)колело – има две степени на свобода – върти се около оста си и оста на шарнира
- Шведско колело - три степени на свобода – върти се около оста си, около точката на контакт със земята и около осите на ролките. Ролките могат да бъдат ориентирани на 90 или 45 градуса. Позволява въртене на място при малка сила на триене.
- Сферично колело - може да се върти във всички направления, но конструкцията е сложна

Слайд 27

К

Слайд 28

К

Слайд 29

Л

Слайд 30

Конфигурация на колелата
Табл.2.1 – siegwart
- bycicle – най лоша статична стабилност
- Two-wheel differential drive – ако центърът на тежестта е под оста на колелата
- Two-wheel centered differential drive with a third point of contact – осигурява статична стабилност, ако центърът на тежестта е в триъгълника между колелата
- Three motorized Swedish or spherical wheels arranged in a triangle – по-лесно се движи в права посока от differential drive
- Ackerman steering configuration – добра статична стабилност при завой с висока скорост, но по-голям радиус

Регистрирайте се за пълен достъп