130109475 cap2 generalitati privind robotii
DESCRIPTION
zTRANSCRIPT
-
2. Capitolul II Generaliti privind roboii .
2.1. Ce este un robot?
2.1.1. Definitie.Particularitati.
2.1.2. Terminologie.Scurt istoric.
2.1.3. Legi ale roboticii.
2.1.4. Clasificare roboti.
2.2. Tipuri de roboti.Aplicatii.
2.3. Robot mobil.
2.3.1. Definitie.
2.3.2. Caracteristici.
2.3.3. Exemple de roboti mobile.
2.4. Robot mobil autonom.
2.4.1. Definiie.
2.4.2. Caracteristici.
2.4.3. Probleme ale navigaiei autonome
2.4.4. Exemple de roboi mobili autonomi.
-
Generalitati privind robotii
2. Capitolul II Generaliti privind roboii .2.1.Ce este un robot?
2.1.1. Definiie.Particularitati.Robotul poate fii definit ca un sistem sau un echipament cu funcionare automat,
adaptabil prin programarea condiiilor unui mediu complex i variabil in care acioneaz,
nlocuind sau amplificnd una sau mai multe din funciunile umane in aciunea acestuia
asupra mediului.
Robotul este un produs al mecatronicii care combin tehnologia mecanic cu cea
electronic fiind o componet evaluat de automatizare care inglobeaz electronica de tip
calculator cu sistemele avansate de acionare pentru a realiza un echipament independent de
mare flexibilitate.Mecanica stabilete nfiarea robotului i micrile posibile pe timp de
funcionare. Senzorii i actorii sunt ntrebuinai la interacia cu mediul sistemului.
Mecanismul de direcionare are grij ca robotul s-i ndeplineasc obiectivul cu succes,
evalund informaiile senzorilor. Acest mecanism regleaz motoarele i planific micrile
care trebuiesc effectuate.
Astzi, roboi sunt folosii pe scar larg n efectuarea de munci ieftine i cu o mai
mare precizie i fiabilitate decat cele executate de om. In general oamenii au o percepie
pozitiv de roboi fiind larg folositi n procesul de fabricaie, montaj i ambalare, de
transport, de explorare in spatiu, chirurgie, armament, laboratoare de cercetare, producie de
mas i de bunuri de consum sau industriale.
Particularitatile robotului ER-6.
Putem defini patru particularitati importante pe care le indeplineste ER-6 ca sa poata fi
incadrat in categoria robot mobil autonom:
1. Interactiunea.
ER-6 poate interactiona cu mediul, cu alti roboti sau cu oamenii, luand decizii pentru
a-si putea ndeplini obiectivul cu succes.
2. Autonomia.
ER-6 poate opera fara interventie umana pentru a efectua diferite activiti ntr-o
varietate de situaii specifice lumii reale.
3. Mobilitatea.
ER-6 se deplaseaza corect in spatiu.
4. Reprogramarea.
2
-
Generalitati privind robotii
ER-6 poate fi reprogramat prin intermediul software-ul IziLab pe baza de module si n
C folosind WINAVR.
Tinand cont de aceste particularitati putem intelege de ce ER-6 nu este o masina
automata ci un robot. Am subliniat acest aspect deoarece unii sunt adeptii definitiei simpliste
conform careia "un robot este o masina programata sa indeplineasca o anumita sarcina" deci o
masina de spalat poate fi considerata un robot. Aceasta definitie simplista produce confuzie
generala si nu poate fi luata serios in considerare.
2.1.2. Terminologie. Scurt istoric.Cuvantul robot a aprut pentru prima dat in anul 1921 introdus in piesa R.U.R.
( Robotul Universal al lui Rossum) scris de scenaristul ceh Karel Capek in care autorul
parodia cuvantul robota (in traducere inseamna munc in limba rusa i corvoad in limba
ceha) . Tema acestei scenete era despre dezumanizarea persoanei intr-o civilizatie bazata din
ce in ce mai mult pe tehnologie. In anul 1923 piesa fiind tradus in limba englez, cuvntul
robot a trecut neschimbat n toate limbile pentru a definii fiine umanoide protagoniste ale
povestirilor tiintifico-fantastice. apek folosete n lucrarea sa motivele clasice de golem.
Denumirea de astzi a creaturilor lui apek este de android. naintea apariiei termenului de
robot s-au utilizat de expemplu n uzinele lui Stanisaw Lem termenii automat i semiautomat.
Termenul de robotica, robotics se refera la stiinta care se ocupa de studiul si
utilizarea robotilor.Acest termen a fost prima data folosit de scriitorul si omul de stiinta
american de origine rusa, Isaac Asimov, intr-o scurta povestioara numita Runaround in anul
1942.
Pentru a intelege aparitia robotilor si dezvoltarea in timp a roboticii voi prezenta
evolutia cronologica si etapele semnificative care au pus bazele progresului tehnologic din
acest domeniu.
3
-
Generalitati privind robotii
ANUL SEMNIFICATIA NUME
ROBOT
INVENTATOR
/ COMPANIEPrimul
secol
d.Hr
Descrieri a peste 100 de masini si automate,
incluzand motorul de foc, moara de vant,
masini de executat monezi precum si
motorul electric cu abur.
Ctesibius din
Alexandria,
Philo din
Byzantium,
Heron din
Alexandria1206 Robot umanoid programabil O barca cu
patru roboti
muzicieni
Al-Jazari
1495 Design pentru un robot umanoid Mechanical
knight
Leonardo da
Vinci1733 Rata artificiala confectionata din cupru
suflat cu aur.Rata intindea gatul, lua
grauntele din mana si apoi le
inghitea.Transparenta cavitatii ventrale,
permitea spectatorilor sa urmareasca
procesul de digestie.
Digesting
Duck
Jacques de
Vaucanson
1736 Muzicantul flautist ce interpreta 12 melodii
diferite.
Muzicantul
flautist
Jacques de
Vaucanson1772 Omul-papusa scria unele cuvinte, propozitii
sidesena cu o deosebita precizie.
Androidul
Gramatic
Jacques-Pierre
Droz1800 Jucarie mecanica japoneza care servea
ceaiul, picta.
Karakuri toys Hisashige
Tanaka1801 Joseph Jacquard inventeaza o masina de
produs textile operata de cartele perforate.
Masina de
produs textile
Joseph Jacquard
1865 Omul cu aburi era o locomotiva cu chip de
om.
Omul cu aburi Johny Brainerd
1885 Robotul avea un proiector puternic iar din
ochi ieseau descarcari electrice.
Omul electric Frank Reade
1900 Un gigant cu o inaltime de 2 m din lemn
cauciuc si metal.
Omul automat Luis Philip
1921 Termenul de Robot a fost introdus pentru
prima data de Karel Capek in piesa
Rossum's
Universal
Karel Capek
4
-
Generalitati privind robotii
R.U.R." sau "Rossum's Universal Robots". Robot1938 Willard Pollard si Harold Roselund
realizeaza o masina de vopsit programabila.
Masina de
vopsit
programabila
Willard Pollard
si Harold
Roselund1939 Primul robot construit a fost Electro si era
insotit de un ciine robot: Sparko. Ei au fost
prezentati la Expozitia Mondiala din New
York din 1939. Electro spunea 77 de
cuvinte si se putea misca inainte si inapoi.
Electro si
Sparko
Westinghouse
Electric
Corporation
1940 Realizarea manipulatoarelor sincrone pentru
manevrarea unor obiecte in medii
radioactive.1942 Isaac Asimov a inceput sa scrie despre
roboti punand bazele stiintei pe care o
numim astazi robotica.Autorul a propus
legile roboticii sau mai bine zis ale
existentei unui robot .
Povestirea
Pribeagul
Isaac Asimov
1946 George Devol patenteaza "a playback
device for controlling machines "
George C.
Deval1948 Norbert Wiener, profesor la M.I.T., publica
Cybernetic
Lucrarea
Cybernetic
Norbert Wiener
1951 Un brat dirijat de la distanta este facut de
Raymond Goertz pentru Atomic Energy
Commission.
Brat dirijat de
la distanta
Raymond
Goertz
1954 Kernward din Anglia a brevetat un
manipulator cu dou brae.
Manipulator
cu dou brae
Kernward
1954 Primul robot programabil este construit de
George C. Deval. Unimation, devine prima
companie de produs roboti. George C.
Deval a brevetat in anul 1954 un dispozitiv
de transfer automat, dezvoltat in anul 1958
de firma american Consolidated Control
Inc.
Robot
programabil
George C.
Deval
1959 Joseph Engelberger achiziioneaz brevetul
lui Deval i realizeaz in 1960 primul R.I.
Unimate in cadrul firmei Unimation Inc.
R.I. Unimate Joseph
Engelberger
1959 Planet Corporation devine prima companie
ce produce roboti pentru productie.
Roboti pentru
productie
Planet
Corporation
5
-
Generalitati privind robotii
1962 General Motors instaleaza primul robot pe o
linie de asamblare a automobilelor.
Robot de
asamblare a
automobilelor
General Motors
1968 In uzina din Lordstown s-a instalat prima
linie de sudare a caroseriilor de automobile
dotat cu 38 de roboi Unimate. A rezultat
ca robotul era cel mai bun automat de
sudur in puncte.
Roboi
Unimate
1968 Prin asocierea cu firma Kawasaki N.I., n
Japonia a nceput fabricaia de roboi
Unimate, implementarea lor in industria
automobilelor avnd loc n 1971 la firma
Nissan-Motors.
Fabricaia de
roboi
Unimate
Kawasaki N.I
1971 Firma A.S.E.A. din Suedia realizeaz in
1971 robotul industrial cu acionare
electric Irb6 destinat operaiilor de sudur
cu arc electric.
Robotul
industrial cu
acionare
electric Irb6
A.S.E.A.
1973 Primul robot controlat de un minicomputer
este realizat de Richard Hohn for Cincinnati
Milacron Corporation. Robotul este denumit
T3, The Tomorrow Tool.
Robotul T3 Richard Hohn
1975 Firma de maini unelte Cincinatti Milacron
(S.U.A.) realizeaz o familie de roboi
industriali actionai electric T3 ( The
Tommorows Tool).
Roboi
industriali
actionai
electric T3
Cincinatti
Milacron
1976
Brate atriculate robotice sint folosite de
probele spatiale Viking 1 si Viking 2. 1978 Companiile Unimation i General Motors
lanseaz robotul PUMA(Programable
Universal Machine for Assembly).
Robotul
PUMA
Victor
Scheinman
1980 Incepe practic explozia industriala
robotica.In Romania in anul 1980 s-a
fabricat primul robot RIP63 la Automatica
Bucureti dup modelul A.S.E.A. iar prima
aplicaie industrial cu acest robot de sudare
in arc electric a unei componente a asiului
Robot RIP63
Robot indigen
REMT-1
Automatica
Bucureti
Electromotor
Timioara
6
-
Generalitati privind robotii
unui autobuz a fost realizat in anul 1982 la
Autobuzul Bucureti. Un alt robot indigen
este REMT-1 utilizat intr-o celula de
fabricaie flexibil la Electromotor
Timioara pentru prelucrarea prin achiere a
arborelor motoarelor electrice.1997 P3 robot umanoid realizat de Honda
Motor Co.
Robot P3 Honda Motor
Co.
1999 AIBO un cine robot cantarind 1,6kg facut
de Sony.
AIBO Sony
2000 ASIMO robot umanoid realizat de Honda. ASIMO Honda2002 Expozitia de roboti Robodex la care a fost
prezent robotul destinat gospodariei SDR-
4X la firmei Sony care recunoaste dupa
glas, memoreaza cuvinte si comenzi
SDR-4X Sony
2003 Robotul dadaca are trasaturi omenesti si este
destinat pentru supravegherea copiilor
Wakamuru
2004 Robot android ce canta la trompeta Robot android Toyota
2.1.3. Legi ale roboticii.Scriitorul de literatura Science Fiction si omul de stiinta american de origine rusa,
Isaac Asimov, intr-o scurta povestioara numita Runaround publicata in anul 1942 a propus
trei legi ale roboticii sau ale existentei unui robot.Ulterior, Isaac Asimov a formulat si ceea ce
in robotica poarta numele de legea zero.Isaac Asimov este recunoscut ca fiind printre oamenii
care au pus bazele roboticii si care a influentat profund alti scriitori si ganditori in privinta
acestui subiect. Ca urmare a Legii 0, toate celelalte legi se modifica corespunzator, Legea 0
fiind legea suprema. Legile existentei unui robot sunt:
7
-
Generalitati privind robotii
Legea 0.Un robot nu are voie sa provoace vreun rau umanitatii, sau prin inactivitate sa
permita vreun rau umanitatii.
Legea 1.Un robot nu are voie sa raneasca o persoana umana, sau sa permita ranirea
unei personae umane prin inactivitatea acestuia, cu exceptia cazului cand aceasta lege
contravene cu vreo lege anterioara.
Legea 2.Un robot trebuie sa respecte toate ordinele date de o persoana umana, cu
exceptia acelor reguli care intra in conflict cu vreo lege anterioara.
Legea 3.Un robot trebuie sa-si protejeze propria existenta atat timp cat aceasta
activitate nu intra in conflict cu legile anterioare.
Aceste legi au fost preluate mai tarziu de alti scriitori de Science Fiction cat si de
oameni de stiinta, ca si principii de baza pentru existenta unui robot.
2.1.4. Clasificare roboti.
2.1.4.1. Din punctual de vedere al gradului de mobilitate se cunosc roboti ficsi
si mobile.
2.1.4.2. Din punct de vedere al informatiei de intrare si a metodei de instruire
exista:
2.1.4.2.1. Roboti actionati de om;
2.1.4.2.2. Roboti cu sistem de comanda cu relee (secvential);
8
-
Generalitati privind robotii
2.1.4.2.3. Roboti cu sistem secvential cu program modificabil ;
2.1.4.2.4. Roboti repetitori (cu programare prin instruire);
2.1.4.2.5. Roboti inteligenti;
2.1.4.3. Din punct de vedere al sistemului de coordonate robotii sunt in sistem
de coordonate carteziene, cilindrice si sferice;
2.1.4.4. Din punct de vedere al sistemului de comanda:
2.1.4.4.1. Comanda punct cu punct (unde nu intereseaza traiectoria
propriuzisa);
2.1.4.4.2. Comanda pe contur (implica coordonarea miscarii axelor);
2.1.4.4.3. Comanda pe intreaga traiectorie (implica toti parametrii de
miscare);
2.1.4.5. Din punct de vedere al sistemului de actionare : hidraulica, electrica,
pneumatica, mixta;
2.1.4.6. Din punct de vedere al preciziei de pozitionare : sub 0,1mm,
(0,10,5)mm, (0,51)mm, (13)mm, peste 3 mm;
2.1.4.7. Din punct de vedere al tipului de programare :
2.1.4.7.1. Cu programare rigida (fara posibilitati de corectie);
2.1.4.7.2. Cu programare flexibila (exista posibilitatea modificarii
programului);
2.1.4.7.3. Cu programare adaptiva (exista posibilitatea adaptarii automate
a programului in timpul functionarii)
2.2. Tipuri de roboi. Aplicatii.Termenul de robot descrie un domeniu vast si din aceasta cauz roboii sunt sortai pe
categorii. O clasificare a celor mai intalnite tipuri de roboti ar putea fi:
2.2.1. Roboti industriali.Robotul industrial este un manipulator cu program de lucru
variabil, autonom si cu functionare automata, care reproduce anumite functii
motrice si intelectuale ale omului in realizarea unor operatii de productie auxiliare
sau de baza. El poate realiza cele mai variate succesiuni de operatii de
9
-
Generalitati privind robotii
manipulare in cadrul unor procese de fabricate, aceasta flexibilitate fiind
asigurata pe de o parte prin disponibilitatea unui numar suficient de grade de
libertate(grade de miscare), iar pe de alta parte prin programabilitate.
Din punct de vedere al relatiei om-robot in timpul desfasurarii lucrului
robotilor, acestia se impart in trei mari categorii:
2.2.1.1. Roboti automati realizeaza functiile lor fara participarea directa a
omului in procesul de comanda. Avand in vedere adaptibilitatea lor la
conditiile(starea) mediului in care isi realizeaza functiile, robotii automati se
impar in trei generatii:
2.2.1.1.1. Robotii din generatia I, care se caracterizeaza prin program fix
de functionare, ei fiind capabili sa repete in mod strict operatiile
specificate in program, sub conditia invariabilitatii mediului in care
lucreaza, fara perturbatii externe.Ei nu se adapteaza la schimbarile
mediului, neavand, practic, nici o informatie despre mediul extern.
Programul acestor roboti se poate schimba intr-o oarecare masura si
sunt utilizati cel mai bine la aplicatii industriale pentru operatii ce se
repeta stereotip.
2.2.1.1.2. Generatia a II-a cuprinde robotii adaptivi, capabili sa lucreze in
conditii de mediu variabile sau partial necunoscute initial.Capacitatea
de adaptare robotului la actiunea perturbatiilor date de schimbarile de
mediu este determinate de senzorii cu care se doteaza acesti roboti, de
la care se obtin informatii asupra schimbarii conditiilor externe. Acesti
roboti lucreaza dupa un ciclu de operatii definite in prealabil, dar pot
sa efectueze si operatii sub schimbarea conditiilor de operare.
2.2.1.1.3. Generatia a III-a cuprinde robotii inteligenti, posedand oarecari
caractere de inteligenta artificiala, gradul lor de inteligenta variind in
raport cu functiile care au fost dorite initial. Acesti roboti sunt capabili
sa-si defineasca actiunile instantanee luand in considerare informatiile
obtinute prin senzori tactili, vizuali sau de zgomot asupra mediului de
operare, sa rezolve probleme particulare si sa-si modifice modul de
actiune in concordanta cu variatiile mediului de operare.
2.2.1.2. Roboti biotehnici sunt robotii la care exista o permanenta participare a
operatorului uman in procesul de comanda. Sunt impartiti in trei subgrupe:
10
-
Generalitati privind robotii
2.2.1.2.1. Roboti comandati pas cu pas, prin actionarea de catre
operatorul uman a unui buton sau maneta, este pus in functiune unul
din gradele de miscare ale robotului.
2.2.1.2.2. Roboti copiativi, denumiti si master-slave robots sunt constituiti
din doua lanturi cinematice deschise, primul lant (master) avand
miscarea comandata de operatorul uman, iar al doilea (slave) copiind
la scara aceasta miscare si efectuand operatiile de manipulare pentru
care este destinat robotul. In alte cazuri, legatura dintre master si slave
este indirecta, prin teletransmisie. In ambele cazuri, operatorul uman
trebuie sa vada tot timpul miscarea elementului manipulat de slave,
aceasta printr-o fereastra sau pe un ecran display.
2.2.1.2.3. Roboti semiautomati la care operatorul uman participa
nemijlocit in procesul de comanda, dar in acelasi timp cu el lucreaza si
un calculator universal sau specializat. Semnalul de comanda la aceste
sisteme este dat de operatorul uman, obisnuit printr-o maneta de
comanda ce poate avea 3-6 grade de miscare. Semnalul obtinut prin
apasarea manetei dupa un grad de miscare oarecare este preluat de
calculator, care efectueaza calcule si formeaza semnalele de comanda
pentru fiecare grad de miscare al organului de executie al robotului.
2.2.1.3. Robotii interactivi se caracterizeaza prin faptul ca operatorul uman are
numai o participare periodica in procesul de comanda, in restul timpului
robotul fiind comandat automat de calculatorul electronic. Acesti roboti pot
functiona in regim automatizat, cu alternarea permanenta a regimului
biotehnic cu eel automat, cu comanda de supervizare sau cu comanda
dialog. Prin utilizarea acestor roboti se ating doua scopuri. Pe de o parte,
efectuandu-se automat toate operatiile robotului, se obtine productivitatea
maxima a lucrului acestuia. Pe de alta parte, infaptuind comanda la distanta
a robotului de catre om, se obtine posibilitatea efectuarii unor operatii
complexe in locuri in care omul nu poate actiona nemijlocit.Aplicatiile
robotilor interactivi sunt in cercetarea spatiului cosmic, a oceanului, in cazul
unor operatii complexe din mediul industrial, in exploatarea minelor cu
instalatii de teleoperare.
11
-
Generalitati privind robotii
Figura 2.1 Roboti industriali tip manipulator.
2.2.2. Roboti mobili.Robotii mobili difera in functionare fata de robotii industriali . Din aceasta cauza
problematica robotilor mobili este diferita de cea a robotilor industriali . Problemele unui
robot mobil sunt : stabilitatea vehiculului, propulsia, comanda si controlul.Daca robotul se
deplaseaza singur avem probleme cu software-ul(alegerea traseului si ocolirea obstacolelor) .
Daca robotul este telecomandat sau radioghidat sunt probleme legate de transmiterea si
primirea informatiilor de la robot .
Robotii mobili au intrebuintari multiple datorita diverselor functii pe care le
indeplinesc.
2.2.2.1. Robot mobil teleoperat
2.2.2.1.1. Aplicatii ale robotilor in medii ostile.
2.2.2.1.1.1. Detectarea minelor antipersonal.
Distrugerea acestor mine este o peraiune periculoas i costisitoare. Din acest motiv
exist n prezent mai multe proiecte ce ncearc rezolvarea acestei probleme. Soluiile alese
constau de obicei dintr-un robot mobil (ca unitate de execuie) un algoritm de scanare a
suprafeei ce trebuie eliberat, un element pentru detonarea sau dezamorsarea minelor
reperate. Reperarea se face n funcie de tipul minelor folosite cu diferii senzori: detector de
metale, senzor infrarou, electro-optic, multi spectral, cu dispozitive radar cu diferite lungimi
de und, senzori cu unde acustice, detectarea particulelor cu sarcini, rezonan, senzori
chimic, biologici.
12
-
Generalitati privind robotii
Figura2.2.Robot mobil detector de mine.
2.2.2.1.1.2. Inspecia n zone contaminate nuclear.
Acest tip de robot trebuie s fie proiectat s fac fa unei astfel de situaii, s fie imun
la radiaii ridicate, s poat depi obstacole de diferite forme (obstacole ce rezult n urma
unei exploziei), s fie capabili s furnizeze date corecte n aceste situaii personalului de
teleoperare.
Figura 2.3- Robot mobil folosit la inspecii n urma dezastrelor nucleare
2.2.2.1.1.3. Interveniile n cazul ameninrilor cu bombe i a
muniiei neexplodate.
Aceti roboi mobili au posibilitatea de a urca si cobor scri, deschide ui, ridica
obiecte. n majoritatea cazurilor sunt echipate cu un dispozitiv folosit la detonarea voit a
explozibilului.
13
-
Generalitati privind robotii
Figura 2.4.a) Robot mobil folosit la detectarea dispozitivelor explozive capcan.
Figura 2.5.b) Robot mobil echipat cu dispozitiv de distrugere a bombelor (disruptor).
2.2.2.1.1.4. Roboii mobili folosii n cercetarea spaial.
NASA este unul dintre sponsorii principali ai Institutului de Robotic de la CMU;
unele din proiectele de cercetare exploreaz construcia roboilor care ar putea funciona pe
staia spaial, n lipsa gravitaiei, i care se pot deplasa pe structuri metalice de forma unor
schele.
Unul dintre cei mai cunoscui roboi mobili teleoperai este Sojourner.
Sojourner a fost conceput de ctre JPL (Jet Propulsion Laboratory, laborator NASA) n
cadrul proiectului Mars Pathfinder. Sojourner este un robot cu 6 roi motoare pe un asiu
inovativ introdus de ctre NASA. Acest tip de asiu ales de ctre NASA a fost special
conceput pentru a face fa problemelor aprute datorit suprafeei plenetei Marte. Aceasta
este cunoscut pentru multitudinea de obstacole de diferite dimensiuni ntlnite.
Figura 2.6. - Robot mobil Sojourner- depirea unui obstacol.
2.2.2.1.2. Teleoperarea n zone inaccesibile omului
2.2.2.1.2.1. Inspecia conductelor
14
-
Generalitati privind robotii
Sistemele de inspecie a conductelor sunt formate uzual din mai multe pri: robotul
mobil ce ofer platforma locomotorie, o camer video uzual montat pe un dispozitiv ce
permite rotirea i nclinarea acesteia i unelte necesare efectuarea altor teste sau reparaii.
Dintre testele ce pot fi efectuate amintim cele de natur nedistructiv, cum ar fi probe cu
lichide penetrante, scanri ultrasonice, cu raze x. Acestea se efectueaz periodic pentru a
verifica parametrii conductei n cauz.
Figura 2.7. - Robot mobil folosit la inspecia evilor.
2.2.2.1.3. Inspecia n zone greu accesibile.
Pentru a putea ptrunde n zone greu accesibile este nevoie de roboi mobili de
dimensiuni foarte reduse. Aceste dimensiuni reduse au ns un impact asupra calitii
teleprezenei. n special calitatea imaginilor video teletransmise este sczut datorit distanei
la sol foarte mici. Pentru a depi acest inconvenient au fost concepui roboi mobili ce i
modific forma n timpul operrii.
Printre aplicaiile cele mai importante pentru acest tip de roboi mobili enumerm:
descoperirea de victime n cazul cutremurilor sau a unor explozii, inspecia cldirilor (n
special inspecia fundaiilor).
15
-
Generalitati privind robotii
Figura 2.8. - Robot mobil pentru zone greu accesibile. Modificarea formei n timpul
operrii.
2.2.2.1.4. Roboii subacvatici.
Acetia opereaz uzual la adncimi destul de mari, de pn la 7000-8000 de metri
adncime. Printre aplicaiile uzuale numrm: cartografiere, detectarea de epave, readucerea
la suprafa a diferitor obiecte (cum ar fi buci de epav, chiar elicoptere sau alte aparate de
zbor), inspecia epavelor, salvarea scufundtorilor sau a altor naufragiai.
Figura 2.9. - Robot subacvatic de recunoatere teleoperat.
2.2.2.1.5. Roboii militari mobili.
n cadrul militar folosirea roboilor mobili aduce numeroase avantaje. Se pot efectua
operaiuni de recunoatere, de spionaj fr riscul pierderilor de trupe (sau de divulgare a
informaiilor la capturarea acestora), suport logistic (transport de muniie, medicamente,
combustibil), evacuare medical a soldailor rnii, operaiuni de cutare i salvare.
16
-
Generalitati privind robotii
Figura 2.10. - Robot mobil militar multifuncional.
2.2.3. Robot mobil autonom.
2.2.4. Robot mobil umanoid.
Roboi umanoizi trebuie s acioneze i s reacioneze autonom n mediu, mobilitatea
lor fiind restrns la cele dou picioare ca locomoie. Roboii umanoizi pot fi clasificai ca
roboi pitori, abilitatea mersului biped, n poziie dreapt, este considerat ca o condiie
esenial.Acestia mai trebuie s fie capabili de a lucra cu braele i minile (manipularea i
prinderea).
Figura 2.11. Robotul umanoid
ASIMO produs de Honda.
Figura 2.12. Robotul umanoid SUMO-Fujitsu
2.2.5. Robot casnic.
Robotul casnic lucreaz autonom n gospodrie. Printre aplicatiile cunoscute se
numara: robot aspirator, robot de tuns gazonul, robot de splat ferestrele.
2.2.6. Robot jucarie.
Nu se cunoaste exact unde este granita dintre un robot si o jucarie electronica
avansata.Orice jucarie cu un circuit integrat care executa cateva sarcini elementare este
denumita imediat robot pentru ca suna bine, dar cred ca se abuzeaza excesiv de acest termen.
17
-
Generalitati privind robotii
Figura 2.13.-Robot jucarie Robosapien V2
Robosapien V2 este un robot jucarie, bazat pe stiinta aplicata a roboticii biomorfice,
ceea ce il face sa se miste si sa reactioneze asemeni unui organism viu.
Acesta face parte din penultima generatie de roboti, dotati cu functii care le ofera
autonomie (pot interactiona cu mediul inconjurator fara a avea nevoie de comenzi date de
utilizatorul uman prin intermediul telecomenzii) ; interactiunea cu mediul inconjurator se
bazeaza in special pe senzorii sonori (stereo-fonie distinge din ce parte ii vin sunetele - stanga
sau dreapta), senzorii de miscare, senzorii de atingere (maini, picioare), camera video
(recunoastere forme si culori).
Privind tipurile de roboti ne putem da seama ca acestia raspund unor aplicatii
industriale sau neindustriale.
Aplicatiile neindustriale au o dezvoltare spectaculoasa si voi detalia aplicatii concrete
precum si aplicatii abordabile in colective de ingineri din diferite domenii.Aceste domenii
sunt constructiile, reabilitarea bolnavilor, comert, transport si circulatia marfurilor,
administratia locala, protectia mediului inconjurator si agricultura; supraveghere, inspectie,
protectia de radiatii si interventii in caz de
catastrofe; hoteluri si restaurante; in medicina, gospodarie, hobby si petrecerea
timpului liber.
In medicina: sisteme robotizate pentru diagnoza prin ecografie, sisteme
robotizate pentru interventii neurochirurgicale; vehicule ghidate automat pentru transportul
bolnavilor imobilizati la pat; vehicule ghidate automat pentru transportul medicamentelor,
alimentelor; vehicule ghidate automat pentru activitati de
curatenie si dezinsectie in spitale; sisteme robotizate pentru pregatirea prin
simulare, inainte de operatie, a unor interventii chirurgicale.
Pentru reabilitare se pot identifica urmatoarele aplicatii: scaun cu rotile
pliant, imbarcabil in autoturisme; manipulator pentru deservirea persoanelor
paralizate, vehicul pentru conducerea nevazatorilor .
18
-
Generalitati privind robotii
In constructii: vehicul ghidat automat pentru asfaltarea soselelor; excavatoare
autonome, sistem robotizat pentru compactarea si nivelarea suprafetelor turnate din beton;
sistem robotizat pentru inspectarea fatadelor cladirilor; sistem robotizat pentru
montarea/demontarea schelelor metalice.
In administratia locala: vehicul autonom pentru curatirea zapezii de pe
autostrazi; vehicul autonom pentru mentinerea curateniei pe strazi; sistem
robotizat pentru inspectia si intretinerea automata a canalelor.
Pentru protejarea mediului inconjurator: sistem robotizat de sortare a
gunoiului in vederea reciclarii, sistem automat de inspectare, curatare si
reconditionare a cosurilor de fum inalte; platforme autonome mobile pentru
decontaminarea cladirilor, strazilor; vehicul ghidat automat pentru
decontaminarea solului.
In agricultura, dintre aplicatiile posibile amintim: sistem robotizat de
plantare a rasadurilor; sistem robotizat de culegere a fructelor; sistem robotizat
de culegere a florilor; sistem robotizat de tundere a oilor etc.
In comert, transporturi, circulatie: vehicule ghidate automat pentru
intretinerea curateniei pe suprafete mari (peroane de gari, autogari si aerogari);
sistem robotizat de curatire automata a fuselajului si aripilor avioanelor; sistem
automatizat de alimentare cu combustibil a autovehiculelor etc.
Hotelurile si restaurantele pot fi prevazute cu: sisteme robotizate pentru
pregatirea automata a salilor de restaurant, de conferinte; sistem de manipulare
automata a veselei; minibar mobil pentru transportul bauturilor, ziarelor etc.
Pentru siguranta si paza: robot mobil de paza pe timpul noptii in muzee;
robot mobil pentru paza cladirilor si santierelor; vehicul autonom pentru stingerea
incendiilor; robot mobil pentru detectarea si dezamorsarea minelor; sistem
robotizat pentru interventii in spatii periculoase etc.
In gospodarie, pentru hobby si petrecerea timpului liber se pot identifica
urmatoarele aplicatii: robot de supraveghere copii pentru diverse intervale de
varsta; robot de gestionare si supraveghere generala a locuintei, robot mobil
pentru pentru tunderea automata a gazonului; instalatie robotizata pentru
curatirea barcilor de agrement si sport.
Aplicatiile industriale cuprind robotii ce actioneaza in medii industriale care au capatat
denumirea de roboti industriali. In general, acestia sunt roboti automati si in cazuri mai rare se
19
-
Generalitati privind robotii
utilizeaza in industrie si roboti biotehnici sau interactivi. Sunt raspanditi, in special, robotii
programati si, mai putin, cei adaptivi. Robotii inteligenti se afla in faza de incercari in
laboratoare sau aplicatii la unele operatii de montaj automat.
Aplicabilitatile robotilor industriali sunt in fabricarea automobilelor (linie de
productie automatizata de sudat, lipit, vopsit si asamblare), in ambalare i paletizare de bunuri
fabricate, in electronica la fabricarea de circuite sute de mii de componente pe or, depasind
performantele un om n vitez, precizie i fiabilitate.
Robotii industriali interactivi sunt utilizati in cercetarea spatiului cosmic, a oceanului,
in cazul unor operatii complexe din mediul industrial, in exploatarea minelor cu instalatii de
teleoperare.
2.3.Robot mobil.2.3.1. Definitie.
Robotul mobil este un sistem complex care se deplaseaza intr-un anumit mediu fara
interventia umana si poate efectua diferite activiti ntr-o varietate de situaii specifice lumii
reale. El este o combinaie de dispozitive echipate cu servomotoare i senzori (aflate sub
controlul unui sistem ierarhic de calcul) ce opereaz ntr-un spaiu real, marcat de o serie de
proprieti fizice (de exemplu gravitaia care influeneaz micarea tuturor roboilor care
funcioneaz pe pmnt) i care trebuie s planifice micrile astfel nct robotul s poat
realiza o sarcin n funcie de starea iniial a sistemului i n funcie de informaia apriori
existent, legat de mediul de lucru.
2.3.2. Caracteristici.
Principala lor caracteristica este mobilitatea.
Exista marii diversiti de variante i tipuri de roboi mobili i o ampla paleta
de utilizri. Exist:
2.3.2.1. n funcie de dimensiuni: macro-, micro- i nano-roboi.
2.3.2.2. n funcie de mediul n care acioneaz: roboi tereti se deplaseaz
pe sol, roboi subacvatici n ap, roboi zburtori n aer, roboi
extrateretri pe solul altor planete sau n spaiul cosmic;
2.3.2.3. n funcie de sistemul care le permite deplasarea n mediul n care
acioneaz, exist, de exemplu, pentru deplasarea pe sol: roboi pe roi sau
enile; roboi pitori: bipezi, patrupezi, hexapozi, miriapozi; roboi
crtori: roboi trtori: care imit micarea unui arpe, care imit
20
-
Generalitati privind robotii
micarea unei rme etc; roboi sritori, care imit deplasarea broatelor,
cangurilor; roboi de form sferic (se deplaseaz prin rostogolire).
2.3.3. Exemple de roboti mobile.
Experiena multor universiti prestigioase din lume a confirmat faptul c roboii
mobili i, n special, roboii programabili sunt sisteme mecatronice ideale, care pot fi utilizate
pentru a spori creativitatea studenilor si interesul tiinific.
Robotul ER-6 care face scopul acestei lucrari, este un robot folosit in scopuri
educationale, programabil in software-ul IZIlab in functie de diferite tipuri de module.Din
acest motiv voi insista in acest subcapitol asupra unui singur tip de roboti mobili, si anume
robotii didactici folositi doar pentru cercetare in domeniul universitar.
ActivMedia Robotics LCC este recunoscuta ca fiind printre firmele din domeniul
tehnologiei cu o gama larga de roboti folositi in scopuri educationale pentru cercetare.Dintre
robotii educationali care s-au bucurat de un real success sunt robotii din seria Pioneer, precum
si robotul AmigoBot.
2.3.3.1. Pioneer 3 DX
Robotul Pioneer 3 DX de dimensiune 443822 cm suporta greutati de pana la 23 kg
datorita scheletului mecanic din aluminiu si a celor trei roti(doua de diametru 16.5cm si o a
treia mai mica pentru stabilitate) si poate atinge viteza de 1.6 metri/secunda.
Acest robot are opt senzori cu ultrasunete asezati intr-o configuratie de 180 grade care pot citi
date corect intre 15 cm si 7 m.
Figura 2.14.a)-Pioneer 3 DX, vedere frontala.
21
-
Generalitati privind robotii
Gama de accesorii pentru robotul Pioneer 3 DX contine: acces la retea wireless
Ethernet, sistem de localizare si navigare bazat pe senzori laser, gripper, senzori pentru
evitarea coliziunilor (bumper sensors), camera video stereo, senzori bazati pe unde in spectru
infalrosu, siatem de localizare bazat pe GPS.
Figura 2.14.b)-Pioner 3 DX, vederea din spate.
2.3.3.2. Pioneer 3 AT.
Dotarile standard ale acestui robot sunt : 16 senzori cu ultrasunete, camera cu vedere
de noapte, baze radio wireless Ethernet, GPS, patru roti ce pot fi folosite pe orice tip de teren,
cu precedere cel accidentat.
Figura 2.15-Pioneer 3 AT.
2.3.3.3. AmigoBot.
Amigobot este ideal pentru aplicatii didactice datorita dimensiunilor si pretului redus.
22
-
Generalitati privind robotii
Acestra este echipat cu 8 senzori cu ultrasonice, sase dispuse in fata robotului si doua in
spatele acestuia.Exista doua versiuni de Amigobot:
2.3.3.3.1. Amigobot Tethered, versiunea cu fir a robotului ce permite
deplasarea pana la distante de maxim 5 m de calculatorul personal la
care este conectat.
Figura 2.16.a) Robotul Amigobot in versiunea tethered.
2.3.3.3.2. Amigobot Wireless, versiunea fara fir a robotului ce foloseste
o baza radio instalata pe robot pentru a comunica cu un
calculator.Distanta maxima pana la care comunicatie se poate
desfasura cu success este de 100m.
Figura 2.16.b) Robotul Amigobot versiunea wireless.
2.4.Robot mobil autonom.Testarea sistemelor robot mobile se bazeaza pe notiunea de autonomie, adica abilitatea
unui robot de a ndeplini n siguranta misiunea primita (fara interventia omului). Autonomia
robotului este implementata cu ajutorul tehnicilor de inteligenta artificial.
2.4.1. Definitie.
Un robot autonom este o combinatie de dispozitive echipate cu servomotoare si
senzori aflate sub controlul unui sistem ierarhic de calcul. El opereaza intr-un spatiu real,
populat cu obiecte fizice, si trebuie sa-si planifice miscarile astfel incit sa poata realiza o
23
-
Generalitati privind robotii
sarcina in functie de starea initiala a sistemului si functie de informatia apriori existenta,
legata de mediul de lucru.Succesul in indeplinirea acestor sarcini depinde atit de cunostiintele
pe care acesta le are asupra configuratiei initiale a spatiului de lucru cit si de cele obtinute pe
parcursul evolutiei sale.
2.4.2. Caracteristici.
2.4.3. Probleme ale navigaiei autonome.
2.4.4. Exemple de roboi mobili autonomi.
Figura 2.17.Robotul Rovio
Acest robot poate fi controlat de la distanta cu ajutorul unui dispozitiv capabil de
navigare pe internet, oferind posibilitatea de a monitoriza locuinta din orice loc din lume.
Sistemul audio si video de inalta rezolutie (640480) foloseste formatul de codare MPEG4,
robotul putand captura si imagini statice pe care le trimite automat la o adresa email.
Microfonul si difuzoarele incorporate permit comunicarea in ambele sensuri.
Sasiul robotului se sprijina pe trei roti iar camera este amplasata pe un brat care se poate
extinde pentru a cupride o zona cat mai larga de observatie. Robotul poate fi programat sa
urmeze 10 cai personalizate de patrulare. Acesta va urma calea programata depistand si
ocolind obstacolele cu ajutorul unui senzor infrarosu.
Robotul are o autonomie de doua ore dupa care poate localiza singur dispozitivul de
reincarcare utilizand un senzor infrarosu. O reincarcare completa dureaza doua ore.
24
-
Generalitati privind robotii
25