5._predavanje_2010

ROBOTIKA

5. PREDAVANJE

Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu

Split, 18. studenog 2009.

FUNKCIONALNE CJELINE ROBOTA

Mehanika konstrukcijaPogonski ureajiSenzoriRaunalo s upravljakim programomUlazno suelje: senzori raunaloIzlazno suelje: raunalo pogonski ureajiNapajanje

4. RAUNALO S UPRAVLJAKIM PROGRAMOM (I)

Robotom upravlja raunalo upravljaka jedinica, na kojem se nalazi odgovarajui upravljaki program.Danas su gotovo sva upravljaka raunala digitalna raunala.Raunalo je opremljeno ulaznim i izlaznim sueljima (4. i 5. funkcionalna cjelina robota), s koji su neophodni za primanje informacija i slanje upravljakih naredbi aktuatorima robota.Vrste i brojnost ulaznih i izlaznih suelja, ovisi o namjeni robota.

4. RAUNALO S UPRAVLJAKIM PROGRAMOM (II)

Upravljako raunalo pokree i izvrava upravljaki program.Ovisno o namjeni i karakteristikama robota, upravljaki program moe biti vie ili manje sloen.Sloeniji upravljaki programi zahtijevaju monija raunala kako bi se omoguilo vremenski efikasno izvravanje programa, a s tim i uspjeno upravljanje robotom.

4. RAUNALO S UPRAVLJAKIM PROGRAMOM (III)

Upravljaki program moemo podijeliti na nekoliko ciklusa:Mjerenje ulaznih signala senzori mjere potrebne fizikalne veliine i preko ulaznog suelja alju informacije upravljakom programuUsporedba izmjerenih rezultata s eljenim veliinamaIzraun vrijednosti upravljakih signalaSlanje upravljakih signala preko izlaznih suelja na aktuatore

4. RAUNALO S UPRAVLJAKIM PROGRAMOM (IV)

Odvijanje sva etiri ciklusa zahtjeva odreeni vremenski period izvravanja t.Ovisno o okruju u kojem se robot nalazi, mehanikoj konstrukciji i samoj namjeni odreuje se duljina vremenskog perioda izvravanja.Najee je potrebno imati to krai t, kako bi se postigla vea stabilnost, preciznost, te brzina.

KLASIFIKACIJA ROBOTSKIH MANIPULATORA PREMA NAINU UPRAVLJANJA

1. Roboti upravljani pomou sekvenci su roboti kod kojih je upravljaki program ve predodreen i pokreti se odvijaju slijedno, prema zadanoj sekvenci.

2. Kod robota upravljanih pomou putanje, pokreti se odreuju na temelju optimizacije pokreta segmenata robota, prema zadanim uvjetima optimizacije (npr. uvjet najkraeg puta, najbreg dolaska, najmanje potronje energije).


3. Adaptivni roboti su roboti namijenjeni za rad u p romjenjivim, nepoznatim i nepredvidivim radnim okolinama. Opremljeni su senzorima i naprednim upravljakim programom, koji pomou oitanja sa senzora donosi odluke o sljedeim pokretima robota.Razvoj umjetne inteligencije direktno utjee na razvoj adaptivnih robota.


4. Roboti upravljani na daljinu su, kao to i samo ime kae, roboti kojima operater upravlja preko daljinskog komunikacijskog kanala. Operater se oslanja na oitanja senzora, postavljenih na robotu, i donosi odluke o upravljakim naredbama.

KINEMATIKA ROBOTA

KINEMATIKA ROBOTA (I)

Kinematika prouava gibanje, ali ne uzima u obzir sile i momente koji su to gibanje izazvali.Svaki zadatak koji robot obavlja svodi se na ispravno pozicioniranje i orijentaciju prihvatnice, stoga je potrebno u svakom trenutku znati poloaj i orijentaciju vrha manipulatora, to nam omoguava kinematiki model.Kinematiki model je najee prvi model koji se sastavlja za potrebe analize rada robota.

KINEMATIKA ROBOTA (II)

Pozicioniranje dovoenje vrha robota u eljenu toku radnog prostoratoka definirana s tri koordinate (x, y, z) s obzirom na referentni koordinatni sustav (vezan za radni prostor)Orijentacijapostavljanje vrha robota pod odreenim kutom u prostorudefinirana s tri kuta (, , ) s obzirom na referentni koordinatni sustav

KINEMATIKA ROBOTA (III)

Unutranje koordinate: skalarne veliine koje opisuju relativan poloaj jednog segmenta robota u odnosu na drugi. Zapisuju se: q= [q1, q2, q3, q4, q5, q6]Vanjske koordinate: opisuju poloaj i orijentaciju hvataljke robota u odnosu na neki nepokretni koordinatni sustav, koji je najee vezan za bazu manipulatora.Pozicija se opisuje s tri koordinate (x, y, z) i orijentacija se opisuje s 3 kuta (, , )

KINEMATIKA ROBOTA (IV)

Ilustracija unutranjih i vanjskih koordinata

KINEMATIKA ROBOTA HOMOGENE TRANSFORMACIJE (I)

Za definiranje kinematikog modela koriste se matematike metode, od kojih se najee koriste homogene transformacije:

Matrica homogenih transformacijaorijentacijapoloaj

KINEMATIKA ROBOTA HOMOGENE TRANSFORMACIJE ROTACIJE

KINEMATIKA ROBOTA HOMOGENE TRANSFORMACIJE TRANSLACIJE

Vrh robotskog manipulatora opisan je vektorom poloaja , a osi koordinatnog sustava jednako su orijentirane kao i osi referentnog sustavaOdrediti poloaj i orijentaciju vrha manipulatora ako se nad njim izvre sljedee transformacije:ROT(z, 90)ROT(y, 90)TRANS(4, -3, 7)

KINEMATIKA ROBOTA PRIMJER HOMOGENE TRANSFORMACIJE

KINEMATIKA ROBOTA APSOLUTNE TRANSFORMACIJE

Kod apsolutnih transformacija sve se operacije vre s obzirom na ishodite osnovnog tj. referentnog sustava.

KINEMATIKA ROBOTA RELATIVNE TRANSFORMACIJE

Kod relativnih transformacija sve se pojedine operacije translacije i rotacije izvode s obzirom na osi trenutnog koordinatnog sustava.

KINEMATIKA ROBOTA KINEMATIKI PROBLEMI

Direktni kinematiki problem:Obuhvaa odreivanje pozicije i orijentacije vrha robota s obzirom na fiksni koordinatni sustav, za zadane koordinate zglobovaVri se transformacija unutarnjih u vanjske koordinateRjeava se najee jednostavnim matrinim operacijama

KINEMATIKA ROBOTA KINEMATIKI PROBLEMI

Inverzni kinematiki problem:Obuhvaa odreivanje zglobnih koordinata za zadanu poziciju i orijentaciju vrha robotaVri se transformacija vanjskih u unutranje koordinateMnogo sloeniji od direktnog kinematikog problemaJednadbe koje dobijemo najee nelinearne, imaju vie rjeenja, te su esto nerjeive

DINAMIKA ROBOTA

DINAMIKA ROBOTA

Dinamika robota povezuje kinematiki model robota sa silama, odnosno momentima koji ostvaruju gibanje.Moemo definirati direktni i inverzni dinamiki problemKod direktnog dinamikog problema izraunavamo sile i momente uz poznate pomake, a kod inverznog iz poznatih sila i momenata izraunavamo pomake.

DINAMIKA ROBOTA

Rjeavanjem direktnog dinamikog problema dobijemo dif. jednadbe gibanja (dinamiki model robota).Inverzni dinamiki problem koristi se pri simulaciji rada robota jer dobivene dif. jednadbe nije mogue rijeiti

DINAMIKA ROBOTAEULER-LAGRANGEOVA METODA

Euler-Lagrangeova metoda temelji se na poznavanju kinetike i potencijalne energije sastavnih dijelova robota.Euler-Lagrangeova formula

m broj stupnjeva slobode gibanjaMi ukupni moment u pojedinom i-tom zglobuqi pomaci u i-tom zglobuL Lagrengeova funkcija (Lagrangian)

DINAMIKA ROBOTAEULER-LAGRANGEOVA METODA

L = K P; K ukupna kinetika energija P ukupna potencijalna energija

Matrini oblik

***********************

5._predavanje_2010

Documents