lekcija_3.pdf

7/26/2019 lekcija_3.pdf

1/66

Lekcija 3:Lokomocijanonih robota

Prof.dr.sc. Jasmin VelagiElektrotehniki fakultet Sarajevo

Kolegij: Mobilna robotika

2014/2015


2/66

Mobilni roboti sa kotaima kreu se uglavnom

po ravnoj podlozi, pri emu se najeezanemaruje klizanje izmeu robota i podloge.

Postavlja se pitanje: Da li je mogue

projektirati robote koji e se moi kretati

kuda i ovjek, to jest kroz ume, neravneterene, ruevine, itd?.

Kod mobilnih robota sa kotaima uspjenostkretanja ovisi o pogonskom mehanizmu kotaa.

Za razliku od njih, kretanje nonih robota ovisi obro ju nogui nainu na ko j i se noge kreu

(mijenjanje poze).

2/66

Lokomocija nonih robota


3/66

Kretanje nonih robota karakterizirano je nizom

dodirnih taakaizmeu mobilnog robota ipodloge.

Kljune prednosti ove lokomocije ukljuujuadaptibilnost, mogunost manevriranja na

neravnom terenu(podlozi) i sposobnostprolaska kroz otvore i ponore.

Takoer, ova vrsta lokomocije omoguujerukovanje okolnim objektima sa velikom

umjenou. Izvrstan primjer za ovo je insekt balegar,

odnosno buba, koji je sposoban kotrljati se

poput lopte zbog vjetih prednjih nogu.

3/66



4/66

Loa svojstva nonihrobota:

veliki broj stupnjeva slobode, mehanika sloenost,

sloeno odravanje stabilnosti robota.

Noga robota mora imati vie stupnjeva

slobode da bi mogla drati i nositi na sebitijelo hodajueg robota.

U nekim primjenama se koriste roboti koji mogu

podizati i prenositi druge robote.

Dodatno, dobra manevarska svojstva se mogu

postii samo ako noge imaju dovoljan brojstupnjeva slobode kako bi se moglo djelovati

silom u brojnim, razliitim smjerovima.

4/66



5/66

Budui da je lokomocija nonih robota bioloki

inspirirana, to je neophodno razmotriti ponaanjeraznolikih ivih bia.

Postoje brojne, razliite none konfiguracije koje suuspjeno realizirane kod mnogih organizama (slikaispod).

5/66


Raspored nogu razliitih ivih bia


6/66

Krupne ivotinje, kao to su sisari i gmizavci, imaju

etiri noge, dok insekti najee imajuestili vienogu.

Neki sisari se mogu perfektno kretati i na samo dvije

noge.

Za razliku od drugih ivih bia, ovjek se moekretati i skakutati na samo jednoj nozi.

Ova posebna ljudska sposobnost manevriranja

zahtijeva veoma sloenu aktivnu kontroluodravanja ravnotee.

Nasuprot njima, iva bia sa tri noge mogu postiistabilno dranjekoje se moe osigurati kada jenjihov centar gravitacije unutar tronoca, kojegformiraju noge sa podlogom.

6/66



7/66

Statika stabilnosttronone stolice je

uspostavljena bez potrebe kretanja. to se tie robota, on mora biti sposoban

podizati svoje nogeda bi se mogao kretati.

Da bi postigao statiko kretanje, robot moraposjedovati najmanje est nogu.

U takvoj konfiguraciji je mogue dizajniratihod u kome su tronoci statiki stabilni u

dodiru sa podlogom cijelo vrijeme tokomkretanja.

7/66



8/66

Statiko kretanje robota sa est nogu

8/66



9/66

Insekti i pauci imaju sposobnost kretanja

im se rode. Kod njih se problem ravnotee tokom kretanja

rjeava veoma jednostavno.

Sisari sa etiri noge ne mogu postii statikokretanje, ali su sposobni veoma lahko stajati na

nogama.

Ljudska bia nisu u mogunosti stajati u

mjestu uz zadravanje statike stabilnosti.

Kod bebe su potrebni mjeseci da bi mogla ustati

i hodati, a za tranje i skakanje, posebno najednoj nozi, neophodno je znatno vie vremena.

9/66



10/66

Ako je noni robot projektiran tako da se

njegova ravnotea odrava u svakomtrenutku, ak i kada su sve njegove nogeukoene, kae se da robot pokazujestatiku stabilnost.

Formalnije iskazano, statika stabilnost je

odravanje teita (centra gravitacije)

robota uvijek unutar konveksnog

podruja iznad poligona kome su vrhovitake dodira nogu robota sa tlom.

10/66

3.2. Stabilnost nonih robota


11/66

11/66

Stabilnost nonih robota

Stabilnost dvononog robota

Podruje statike stabilnosti je podruje a-b.

ba

Noge dodiruju tlo utakama ai b.

Ako projekcija teita

robota (isprekidanalinije) pada unutar

segmenta a-b, robot

ostaje statiki stabilan.


12/66

12/66


Stabilnost estononog robota

Konveksno podruje estononog robota.

Ako se teite robota nalazi unutar konveksnogomotaa, dobivenog konstrukcijom manjihkonveksnih omotaakoja sadre sve vertikalne

projekcije dodirnih taaka sa podlogom, tada jerobot stabilan.


13/66

Glavna prednost statikestabilnosti je da

se noni robot ne moe sruiti usljedkanjenjahoda nogu ili gubitka napajanja.

Statika stabilnost je mehanizam izbora zaogromnu veinunonihrobota.

Unutar statike stabilnosti, rub stabi lnost ije mjera trenutne stabilnosti robota i

definirana je kao minimalno rastojanje od

vertikalne projekcije teita robota dogranice vertikalne projekcije konveksnog

podrujaodgovarajuegpoligona.

13/66



14/66

Ako teite robota moe izai izvan

konveksnog podruja poligona i kretanjerobota se ostvaruje na upravljiv nain, tadase za robota kae da posjeduje dinamikustabi lnost.

Unutar dinamike stabilnosti robot odravastabilnost upravljanjem kretanjem robota,

modeliranjem i koritenjeminercije.

Ovo ima za posljedicu potrebu zasofisticiranim dinamikim modelomrobotskog sistema i visoko razvijenim

upravljanjem i procesom lokomocije.

14/66



15/66

Raibert je razvio brojne dinamiki stabilne

robote, ukljuujui jedno, dvo i etverononestrojeve.

Takoer je interesantan Honda robot (Asimo).

15/66


Iako je statika

stabilnost lagana za

odravanje, to je

ograniena vrsta hodarobota i njegova gornja

brzina.


16/66

Uz dinamiku stabilnost je usko povezan pojam

dinamiki hodkod koga se upravlja kretanjemrobota dinamiki da se odri ravnotea.

Vrlo ilustrativan primjer dinamikog hoda je kretanjejednononog mobilnog robot.

16/66



17/66

Noni roboti su graeni sa 1, 2, 4, 8, pa ak i sa 12

nogu. Iako se najmanje jedna noga mora slobodno kretati

da bi robot promijenio svoju pozu, za statikustabilnost robota koja odrava teite robota preko

konveksnog podruja poligona, potrebno jeminimalno etiri noge, tri za formiranje poligonastabilnosti i jedna za kretanje.

Ako robot pokazuje dinamiku stabilnost,minimalan broj nogu je jedan, kako tvrdi Raibert.

Ovdje se pretpostavlja da se dodir noge sa tlom

moe modelirati kao kontaktna taka.

Takoer je mogue konstruirati robota sa irim iliduim stopalima, to predstavlja robota sa veomstopalo-tlo kontaktnom povrinom.

17/66

3.3. Broj nogu


18/66

Iako je minimalan broj nogu zahtijevanih za

statiku stabilnost, etiri noge nisu idealanbroj za sve primjene.

Ako statiki stabilan robot ima samo etiri noge,tada njegovo kretanje moe biti jednostavno.

Mogue je kretanje jedne noge u vremenu, takoda robot mora pomaknuti svoju teinu kao diohoda.

Robot sa est nogu moe kretati vie od jednenoge u svakom trenutku i ne mora imati plan za

kretanje njegovog teita kao odvojenekomponente svoga hoda.

18/66

Broj nogu


19/66

Noga nonih robota ima dvije fiksirane take,

jedna na sastavu sa tijelom robota i druga na vrhunoge (stopalo).

Kod nonih robota obino je poeljno da se to jemogue vie povea podruje unutar koga se

stopalo moe kretati. Za kretanje u trodimenzionalnom prostoru,

neophodno je da minimalna konfiguracija nonogrobota sadri zglobove koji joj omoguuju dovoljanbroj stupnjeva slobode da bi stopalo obuhvatilo

trodimenzionalnu dodirnu povrinu s tlom. Fiziki, veina robotskih zglobova posjeduje jedan

stupanj slobode.

19/66

3.4. Izvedbe nogu


20/66

Ovi jednostavni zglobovi se mogu kombinirati da se

dobiju mnogo sloeniji zglobovi, kao to su loptastizglobovi.

Iako se minimalno zahtijeva tri jednostavna zgloba

za prekrivanje trodimenzionalnog prostora, stvarni

radni prostor noge moe se poboljati koritenjemvie od tri zgloba, i ako orijentacija dodira noge ipodloge mora biti kontrolirana, tada se zahtijevaju

dodatni zglobovi.

Drugim rijeima, zahtijeva se minimalno tristupnja slobode kretanjajer je prostor kontakta

noge i podloge trodimenzionalan.

Da bi se dobio kvalitetniji hod izvodi se vie od tristupnja slobode.

20/66

Izvedbe nogu


21/66

Slino robotskim manipulatorima, robotska noga

se moe modelirati kao skupina krutihsegmenata povezana zglobovima.

Bazni segment je privren na tijelo robota ivrh noge moe, ili ne mora, biti u dodiru s tlom.

Jednostavni zglobovi robotske noge mogu bititranslacijski i rotacijski.

Rotacijski zglobovi uzrokuju rotaciju izmeu dvakruta segmenta koje povezuje, dok translacijski

proizvode translaciju.

Sloeniji zglobovi se mogu modeliratikombinacijom dvaju jednostavnih tipova

zglobova.

21/66

Izvedbe nogu


22/66

Postoji osam osnovnih konfiguracija trodimenzionalnih

robotskih nogu dobivenih kombiniranjem osnovnih tipova

zglobova. 22/66

Izvedbe nogu

(d)(a) (b) (c)

(h)(e) (f) (g)


23/66

Izvedbe jednostavnih nogu na temelju

translacijskih i rotacijskih zglobova. Rotacijski zglobovi su oznaeni malim

kruiima, dok su translacijski oznaenisvijetlim pravokutnicima.

Kod struktura (a)-(d) translacijski zglobovi su

u kontaktu s tijelom robota, za razliku od

struktura (e)-(h) kod kojih su rotacijski

zglobovi u kontaktu s tijelom robota

23/66

Izvedbe nogu


24/66

Za dizajn pojedinane noge, zadatak kretanja

noge ukljuuje manipuliranje zglobovima takoda se omoguuje postizanje razliitih pozicija uprostoru.

Ovo predstavlja problem direktne kinematike

robotske noge, formuliran kao: kako izraunatipoziciju i orijentaciju vrha noge (stopala).

Klasina formulacija ovog problema izraava sekoritenjem homogenih koordinata za prikazpozicije svakog segmenta noge i zatimraunanje matrice homogene transformacijekoja predstavlja transformaciju iz baznog

koordinatnog sistema u koordinatni sistem

pridruen vrhu noge, odnosno stopalu.

24/66

Izvedbe nogu


25/66

Na sljedeoj slici prikazana je dvodimenzionalna

noga sastavljena od dva rotacijska zgloba odvojenakrutim segmentima duina l1i l

2.

25/66

Izvedbe nogu

y

x1

2

1l

2l

stopalo

tijelo robota

Noga povezuje tijelo robota pod

uglom 1u odnosu na horizontalnu

liniju. Drugi zglob zatvara ugao 2sa linijom produenja prvogsegmenta.


26/66

Postavljanjem ishodita koordinatnog sistema u

taku dodira zgloba sa tijelom robota, pozicijastopala, kao funkcija od 1i 2(zglobovski uglovi),dana je sa:

Jednadba (*) predstavlja jednadbu direktne

kinematike. Inverzna kinematikanoge ukljuuje odreivanje

uglova 1i 2, koji se zahtijevaju za mjesto stopala u

taki (x, y).

26/66

Izvedbe nogu

)sin(

)cos(

)sin(

)cos(

21

21

21

1

1

lly

x

(*)


27/66

Jednostavnim raunanjem se dobiva:

Rjeenje inverzne kinematike, u opem sluaju, nijejednoznano, moe postojati vie rjeenja istogproblema.

Takoer, nisu sva rjeenja (x, y) dohvatljiva za nogu.

Za ove take se kae da su van radnog prostoranoge.

27/66

Izvedbe nogu

21

22

21

22

22

)cos(ll

llyx

222222111 )sin())cos()cos(()cos( yx ylxll


28/66

Pretpostavljajui da je prvi zglob ogranien u

podruju |1|/2 tada je l2=l1/2. Rezultantni radni prostor noge je skiciran na slici.

28/66

Izvedbe nogu

Radni prostor dvodimenzionalne noge


29/66

Zbog postojanja vie stupnjeva slobode

dvozglobnog sistema kvazielastine operacije nogese, u principu, mogu realizirati kompenzirajuimneelastinim operacijama dvaju zglobova.

Svojstvo elastinosti postie se sinhroniziranimoptereenjem zglobova koljena i glenja (lanak).

Za postizanje optimalne duljine skoka pri odreenoj

brzini tranja minimalna krutost noge mora bitipostignuta.

Tokom skoka uglovi koljena i glenja mijenjaju sesinhronizirano.

U tranju ugao koljena openito dosee maksimalnosavijanje (ili ispruenje) ranije nego ugao glenja.Kod maratona kretanje rezultira sinhroniziranim

promjenama oba ugla.

29/66

Izvedbe nogu


30/66

Openito, savijanje u jednom zglobu praeno je

izduenjem u drugom zglobu (slika ispod). 30/66

Izvedbe nogu

Ugao glenja ()

Ugaokoljena()


31/66

Drugim rijeima, zglobovi se suprostavljaju jedan

drugom tokom kretanja. U sluaju prevelikog ispruenja zglobovski

momenti mijenjaju predznak.

Tako visoko nestabilno stanje moe nametnuti

ozbiljne zahtjeve na upravljaki sistem. Poznato je da bilo koji mehaniki sistem ima gubitke

usljed trenja. Jedan od naina smanjenja utjecajatrenja je poboljanje zglobova.

Tranje ovjeka se generira ciklikim operacijamanogu.

Horizontalna brzina stopala neminovno oscilira od

nulte vrijednosti tokom kontakta sa podlogom do

dvostruke brzine tranja tokom faze leta.

31/66

Izvedbe nogu


32/66

U vertikalnom smjeru dolazi do nagle

propagacije stopala prilikom slijetanja. Prilagoavanje brzine stopala, prilikom slijetanja,

u trenutku kontakta sa podlogom predstavlja

veliki izazov za sisteme upravljanja.

Posebno se u aksijalnom smjeru zahtijeva daaktivna noga smanji svoju brzinu za pola

dotadanje vrijednosti.

Isto tako, potrebno ubrzanje aktivne noge i

smanjenje pohrane energije e poveatitrokove lokomocije.

32/66

Izvedbe nogu


33/66

Umjesto toga, trka doivljava udar usljed naglog

smanjenja brzine distalne mase. Kvalitet jastuia pete (ovisno o kvalitetu dona patike) i

viskozno-elastina suspenzija miia noge smanjujuamplitudu i vrijeme porasta reakcije sile tokom sputanjanoge.

33/66

Izvedbe nogu


34/66

Fizika realizacijaviskozno-elastine suspenzije

klimavih segmenata. 34/66

Izvedbe nogu


35/66

Ovo znaajno priguuje utjecaj neizbjenih

gubitaka. Da bi se odrala brzina tranja, uz istovremeno

eliminiranje gubitaka uslijed trenja, trka morauloiti dodatni napor kombinirajui kretanje

razliitih zglobova. Kako se glavni gubici javljaju u aksijalnom smjeru

noge to je mogue kompenzirati gubitke aktivnimizduenjem noge.

Trka dodiruje podlogu sa savijenim segmentimau koljenu, time se smanjuje pritisak na sve

najblie zglobovske povrine.

Ovo izduenje opruga noge i koljena se moe

ostvariti pogonjenjem serijski povezanih opruga.

35/66

Izvedbe nogu


36/66

Za zadanu poziciju stopala postavlja se pitanje:

Moe li se nogom kvalitetno upravljati uokolici zadane pozicije?

Odgovor na ovo pitanje daje matrica Jacobiana,

koja povezuje brzine stopala (vrha noge) sa

ugaonim brzinama zglobova :

36/66

3.5. Upravljivost noge

21 ,

21

21

)(

yy

xx

J


37/66

Matricom Jacobiana predstavlja se problem

diferencijalne kinematike:

Ako je zadana eljena trajektorija noge uradnom prostoru, moese izraunatiinverznamatrica Jacobiana , koja odreujeodgovarajuebrzine zglobovskog prostora.

37/66

Upravljivost noge

2

1

)(

d

dy

d

dx

dt

dydt

dx

J

x 1)( J


38/66

Kada noga izgubi jedan ili viestupnjeva slobode

u radnom prostoru, kao to su granice radnogprostora noge, pojavljuju se tzv. singulariteti.

Postojanje singulariteta u nekim konfiguracijama

noge znai da je nemogue pomicati nogu uodgovarajuemsmjeru od singularne take.

Singulariteti se javljaju na granici radnog prostora,

ali se mogu pojaviti i unutar radnog prostora.

Matematiki se singulariteti dobivaju

izraunavanjem determinante matrice

Jacobiana i njenim izjednaavanjems nulom.

Kada je determinanta Jacobiana jednaka nuli,

matrica Jacobiana gubi puni rang i singulariteti

postoje.

38/66

Upravljivost noge


39/66

Za jednostavnu dvodimenzionalnu nogu

determinanta Jacobiana iznosi:

Fiziki ovi singulariteti odgovaraju ispruenom ilizgrenompoloajunoge.

39/66

Upravljivost noge

ili0

0|sin|))(det(

2

221llJ


40/66

Do sada je razmatran problem direktne i inverznekinematike u 2D prostoru, budui da je stanje nogedefinirano njenom pozicijom (x, y) i orijentacijom .

U 3D prostoru zahtijeva se est skalarnih

parametaraza prikaz stanja noge, tri za poziciju i tri

za orijentaciju.

Translacija i orijentacija u 3D prostoru postaju

prilino glomazne ako se uzima razdvajanje pozicijei orijentacije.

Mnogo efikasnije rjeenje predstavlja upotrebahomogenih koordinataza prikaz taaka ihomogene transformacije za prikaz transformacije

izmeu dva koordinatna sistema, odnosno za prikaz

pozicije i orijentacije, openito.

40/66

3.6. Direktna i inverzna kinematika 3D

prostora


41/66

Ovo omoguuje da se obje transformacije mogu

izraziti uniformno kao produkt matrica, kao iviestruke transformacije izraunate matrinimproduktom.

Taka P=(x1,x2,x3) u homogenim koordinatama

moe se predstaviti takom Ph=[x1,x2,x3,1]T

. Transformacija take Putaku P=(y1,y2,y3) moe

se ostvariti kombinacijom matrica rotacije i

translacije:

41/66

Direktna i inverzna kinematika 3D prostora

333231

232221

131211

rrr

rrr

rrr

R ),,( zyx pppP


42/66

U zapisu homogenih koordinata:

Koritenjem matrice homogene transformacije Tdobiva se:

gdje je:

42/66


11000

1

3

2

1

333231

232221

131211

3

2

1

x

x

x

prrr

prrr

prrr

y

y

y

z

y

x

1000

333231

232221

131211

z

y

x

prrr

prrr

prrr

T

TPP


43/66

Pretpostavimo da je jedan koordinatni sistem

privren na stopalo noge i drugi na tijelomobilnog robota.

Tada postoji homogena transformacija Tkoja

preslikava take koordinatnog sistemastopala u take koordinatnog sistema tijelarobota.

Te biti funkcija zglobovskih uglova i

segmenata koji sainjavaju nogu. Odreivanje matrice Tje proces

uspostavljanja direktne kinematike noge.

43/66



44/66

Ako koordinatni sistem privren na stopalo ima

ishodite u vrhu noge tada se problem inverznekinematike svodi na rjeavanje sljedee matrinejednadbe:

za neku kombinaciju zglobovskih uglova, gdje je

(x, y, z) eljena pozicija noge izraena ukoordinatama tijela robota.

44/66


1

0

0

0

1

1

z

y

x

T


45/66

Veina robotske literature, gdje se obrauje

hod robota, ima svoje ishodite u literaturi izbiolokih nauka.

Koraanje hodajuih robota moe serastaviti u sinhronizirane korake svake noge.

Pri tome se uoavaju dvije faze: pri jelaznafaza, u kojoj noga nije u dodiru s tlom, ifaza

potpore, u kojoj postoji dodir.

Vrijeme potrebno za kompletiranje korakapoznato je pod imenom vr i jeme cik lusa.

45/66

3.7. Hod nogu i upravljanje hodom


46/66

Postoje dvije vrste hoda:

Periodiki

Neperiodiki.

Neperiodiki hodje svojstven biolokimsistemima koji hodaju neravnim tlom, dok jeperiodiki hodsvojstven sistemima koji idu

ravnim tlom.

Muybridge (1957) razlikuje osam razliitihperiodikih hodova etveronoaca poravnom tlu.

46/66

Hod nogu i upravljanje hodom


47/66

Periodiki hod etveronoaca:

Sporo koraanje(ukljuujui gmizanje kaospecijalan sluaj). Jedna noga se kree u jednomtrenutku. Gmizanje je jedini statiki stabilan hod.

Umjeren hod(konjski hod). Hod bri od koraanja.

Postoji naizmjeninost izmeu jedne i druge nogeu hodu.

Kas.Dranje je osigurano dijagonalnimrasporedom para nogu.

Brzi hod.Dranje je osigurano lateralnimrasporedom parova nogu.

Lagano galopiranje.

47/66



48/66


Galop.Postoje dvije vrste galopa: linijski irotacijski galop. Kod linijskog galopa noge se

pomiu linijski du tijela. U rotacijskom galopunoge se pomjeraju cikliki oko tijela.

Rikoeto. Kretanje koje se sastoji odsekvence podskakivanja, skakutanja, skoka u

zrak ili preskakanja. Ovo kretanje je

svojstveno australijskim torbarima, naprimjer,

kengurima.

48/66



49/66


49/66


1 1

2 2

3 3

4 4

Koraanjei puzanje Umjeren hod

1 1

2 2

3 3

4 4

Kas Brzi hod


50/66


50/66


1 1

2 2

3 3

4 4

Lagano galopiranje Linijski galop

1 1

2 2

3 3

4 4

Rotacijski galop Odskakanje


51/66

Primjer realizacije etverononog mobilnog

robota. 51/66



52/66

Postoje dvije strategije za predvianje

rasporeda nogu tokom kretanja. Jedna strategija minimizira broj kretnji tijela,

a druga preferira pomicanje centra mase

kako bi se maksimiziralo podrujestabilnosti robota.

Kod robota sa est nogu postoje dvije vrstehoda: valniijednako-fazn ihod.

Valni hodkarakterizira jednolika aktivnostsvih nogu tokom hoda.

Jednako-fazni hodse odlikuje

optimalnom granicom statike stabilnosti.

52/66



53/66

Valni i jednako-fazni hod biolokih

esteronoaca. 53/66


1 1

2 2

3 3

4 4

5 5

6 6

Valni hod Jednako-fazni hod


54/66

to se tie ivih organizama, prvi koji su se

kretali na est nogu su rakovi. Po tome se odmah moe zakljuiti da je hod

na est nogu najjednostavniji.

est nogu je bitno zato da tijelo koje hoda

moe uvijek stabilno stajati na tri noge (kaotronoac), dok se druge tri noge pripremaju zanovu poziciju, na koju e se tijelo pomaknuti.

Tako je najjednostavnije napraviti robota koji

e hodati. Njemu za svaku nogu treba minimalno dva

servomotora, koji e pomicati nogu gore-doljei naprijed-nazad.

54/66



55/66

Takav robot e se moi uspjenije kretati po

neravnim terenima, ali e biti i sporiji odostalih vrsta robota, jer mu brzina ovisi o brzinipokretanja nogu, a poto sa servomotorimanije mogue te noge pomicati brzo on e biti

spor. Kada se pogledaju kukci, vidi se da se oni

kreu izuzetno brzo (za svoju veliinu), to jezato to se njihove noge sastoje od nekoliko

lanaka i vie miia. Mogue je nainiti imitaciju takve noge, pa za

pogon robota upotrijebiti umjetne miie ilivie brzih servomotora.

55/66


H d i lj j h d


56/66

Umjetni miii su graeni od materijala koji

se pod utjecajem elektrine energije steu,odnosno rasteu.

To su takozvani "pametni polimeri", na

primjer, polipiroli, ali oni su jo uvijek u

razvoju i jo nisu ni blizu organskimmiiima.

esterononi roboti, izmeu ostalog, imaju

veliku primjenu u deminiranju minskih poljai pronalaenju mina.

56/66


H d i lj j h d


57/66

Jedan od prvih estononih robota

deminera je COMET 1. 57/66


3 8 O t li ti i bil ih b t


58/66

Osim mobilnih robota na kotaima i nonih

robota postoje i druge vrste robota s obzirom nanain obavljanja kretanja i sredine unutar kojese kreu, kao to su podvodni roboti, letei(zrani) robotii svemirska vozila.

Kod podvodnih robota (plovila) najvie su uupotrebi dvije pogonske strukture: robot u

ob l iku torpedai robot sa perajama.

Torpedo podvodni roboti koriste pojedinane

propelere za kretanje naprijed, odnosno nazad,dok se upravljake povrine koriste zaupravljanje smjerom kretanja.

58/66

3.8. Ostali tipovi mobilnih robota

O t li ti i bil ih b t


59/66

Upravljake povrine mogu osigurati pravac

kretanja samo u horizontalnoj ravnini, odnosnosamo u vertikalnoj ravnini.

Dubina se moe kontrolirati plutanjem robota. Koddruge vrste robota kolekcija peraja je rasporeenadu tijela robota.

Upravljanje skupom peraja moe se mijenjatipozicija i orijentacija robota neovisno.

Rezultat su bolja manevarska svojstva u odnosu na

torpedo podvodne robote.

Takoer je vano naglasiti da je podvodnog robotamogue izgraditi bez aktivnog propulzionogupravljanja, koritenjem aktivnog upravljanjaplutanjem.

59/66

Ostali tipovi mobilnih robota



60/66

Kod podvodih robota su posebno izraeni

problemi opaanja okolinei upravljanje. Koritenje vizualnih senzora na velikoj dubini je

dosta problematino, zbog toga to voda sadrimaterijale koji mogu opaanje na temelju

svjetlosti uiniti nemoguim, ak i na malimudaljenostima od podvodnog robota.

Iako voda omoguava ljuljanje (plutanje) robotai njegovo kretanje, nemogue je tano

odometrijski estimirati poziciju i orijentacijupodvodnog robota na temelju brzine propelera i

pozicije upravljakih povrina.

60/66




61/66

Primjer podvodnog robota

61/66




62/66

Zrani roboti obuhvaaju sve vrste letjelica,

poevi od letjelica sa autopilotom doautonomne bespilotne letjelice (robota).

Veliki broj letjelica sa nepominim krilima semoe upravljati daljinski sa zemlje.

Daljinske komande se osiguravaju iz zemljanihstanica i koriste se sofisticirane metode

lokalizacije zranih robota na temelju mjerenjaGPS-a.

Druga vrsta leteih robota su autonomneletjelice koje na sebi imaju upravljako-navigacijski sistem koji omoguuje njihovokretanje bez pomoi ovjeka.

62/66




63/66

Kod leteih robota je posebno izraen

problem duljine letazbog ogranienogvremenskog trajanja baterija, odnosnoveliine benzinskog rezervoara.

Tipini primjeri leteih robota su helikopteri ibespilotne letjelice.

Upravljanje helikopterom predstavlja veliki

izazov, budui da je helikopter sloen i

nelinearan sistem sa znaajno izraenimmeusprenim efektima izmeu pojedinihosi kretanja, odnosno rotacije.

63/66




64/66

Primjeri bespilotnih letjelica i helikoptera

64/66


Bespilotna letjelica

Autonomni helikopter



65/66

Svemirski mobilni roboti se koriste kao

pomo pri konstrukciji, odravanju i popravcisvemirskih stanica i satelita.

U novije vrijeme se posebna panjaposveuje razvoju mobilnih robota za

istraivanje nepoznatih ili nedovoljnoistraenih svemirskih prostranstava, kao to

je izmeu ostalog i planeta Mars.

Za istraivanje Marsa je razvijeno nekolikogeneracija mobilnih robota iji oblik iperformanse su se prilagoavale novimsaznanjima vezanim za tu planetu.

65/66




66/66

Primjer robota za svemirska istraivanja

66/66


Documents

lekcija_3.pdf