Osnove robotike1. Definicija robota?

Robot je višefunkcionalni manipulator s mogućnošću reprogramiranja, a predviđen je da prenosi materijale, dijelove, alatke ili posebne naprave kroz različite programirane pokrete u svrhu ispunjavanja različitih zadataka.

2. Značajke robota?

Nosivost Broj SSG-a (stupnjevi slobode gibanja) Točnost ponavljanja Točnost pozicioniranja Struktura Radni i kolizijski prostor Način upravljanja i programiranja Vrsta pogona Cijena

3. Najčešće strukture robota?

Kartezijeva TTT Cilindrična RTT Kvazicilindrična RTR Sferna RRT Rotacijska RRR SCARA RRRT Heksapodna

4. Kad se robot zaustavi u nekoj točki kako on zna koordinate te točke?

1

5. Skicirajte i opišite translacijske i rotacijske stupnjeve slobode gibanja?

6. Pomoću čega robot računa brzine članova?

7. Opišite tri generacije robota?

1.generacija

Programirani roboti-obuhvaća robote koji se sada primjenjuju. Njih karakterizira čisto upravljanje. Prema slici to je upravljački lanac upravljački uređaj – prigon – mehanizam ruke -

prihvatnica, pa nema povratne informacije.

Ti su roboti bez osjetila i s vrlo ograničenom »inteligencijom«., od atributa inteligencije imaju samo pamćenje (memoriju), u koje je pohranjen program.

Uz ograničenu inteligenciju i osjete, znatno zaostaju u spretnosti i pokretljivosti u odnosu prema čovjekovoj ruci.

Ipak djelotvorno mogu obavljati samo 'nisko kvalificirani rad, pa i okolina mora biti visoko organizirana.

Postoji mogućnost da se ugradi i pokoji senzor, što bitno ne mijenja svojstva robota prve generacije.

2

Roboti prve generacije vjerojatno će i ubuduće biti najrašireniji jer zadovoljavajuće rješavaju problem rukovanja u jednostavnijim slučajevima, koji su i najčešći u industrijskoj primjeni.

2.generacija

Senzitivni roboti-opremljena je nizom senzora (vizualni, taktilni, sile), a mogu imati i sustave za raspoznavanje.

Roboti preko senzora dobivaju informacije o stanju okoline, a pomoću jednostavne logike ugrađene u računalo takvi roboti imaju mogućno streagiranja.

U tim je slučajevima već riječ o regulaciji s petljom povratne veze (slika).

Uz pamćenje, ti roboti imaju mogućnost donošenja jednostavne logičke odluke:da ili ne.

Na taj se način kontrolom sile mogu zaštititi uređaji, smanjiti organiziranost okoline (slaganje, orijentacija predmeta), a konačni je cilj da robot može predmete »vaditi iz kutije« (engl. pick-from-the-box).

3.generacija

Inteligentni roboti - opremljenaje, osim sustavima za raspoznavanje, i računalima nove generacije.

Prema slici to je vođenje multivarijabilnog procesa s više izlaznih i ulaznih varijabli.

Cijeli bi sustav trebao imati svojstva višeg stupnja inteligencije, tj. donošenja odluka u determiniranim uvjetima (analiza), učenje i odlučivanje u ne determiniranirn uvjetima (sinteza).

Za tu je umjetnu inteligenciju najbitnija mogućnost učenja (povezuje nova iskustva s postojećim znanjem).

To se može postići modelom vanjskog svijeta ugrađenim u memoriju računala, odnosno datotekom.

Uspoređivanjem s dobivenim informacijam iz vanjskog svijeta, robot samostalno reagira na vanjske promjene, tj. donosi odluke bez programske upute.

3

8. Što objašnjavaju homogene transformacije?

One definiraju položaj i orijentaciju jednog koordinatnog sustava u odnosu prema drugome

Matrice homogenih transformacija su kvadratne 4x4 i nazivaju se homogenima zbog karakterističnih svojstava

Svrha homogenih transformacija jest jednostavan prijelaz između koordinatnih sustava , tj zadani vektor(točka) iz jednog koordinatnog sustava lako se preračunava u drugi

9. Skicirajte i opišite rotacijski, translacijski, vijčasti, valjkasti i kuglasti zglob?

Rotacijski zglob (zakretanje oko jedne osi), sa f = 1

Translacijski zglob (pomak duž jedne osi), sa f = 1

Vijčasti zglob (vezano zakretanje oko osi i pomak duž nje), sa f= 1 - zglob se helikoidalno giba.

4

Valjkasti zglob (zakretanje i pomak valjka unutar šupljeg valjka), sa f = 2;

Kuglasti zglob (tri neovisna zakretanja kugle unutar šuplje kugle), sa f = 3 -sličnost s ljudskim zglobom.

To su sve pasivni zglobovi koji nemaju pokretačke prigone. Najvažnij mjerilo kvalitete jednog zgloba jest krutost odnosno otpor prema svakome

nepoželjnom gibanju, a tome pogoduje manji broj stupnjeva slobode gibanja. I sa stajališta konstrukcije, kao i pogonskih uvjeta, poželjno je da zglobovi imaju što

niži stupanj slobode gibanja (SSG). Zato se osnovnim smatra rotacijski zglob, te translacijski zglob, sa f=1, a svi zglobovi

sa f>1 mogu se svesti na ta dva zgloba.

10. Kriteriji vođenja robota?

11. Objasnite pojam kinematičkog lanca, te opišite značajke otvorenog kinematičkog lanca?

Za prikazivanje kinematičkih struktura robota prikladna je apstraktna kinetička shema, kinematički lanac.

Prema slici to je, zapravo, niz čvrstih, krutih tijela koja se označuju kao članci (segmenti) S1, S2, .., njih povezuju zglobovi (artikulacije) A01, A12, ...

5

Otvoreni kinematički lanac na slici tipičan je za robote; početni članak So vezan je za čvrstu podlogu krajnji članak S4 nosi prihvatnicu. Kako svaki zglob ima f = 1, cijeli kinematički lanac odnosno ruka i šaka sa n zglobova

ima: F = n* f = n*1=n stupnjeva slobode gibanja. Treba podsjetiti da je u otvorenom kinematičkom lancu za svaki stupanj slobode

gibanja potreban neki prigon, tj. između dva susjedna članka treba dovesti energiju koja se pretvara u sile ili momente.

12. Programiranje robota?

Programiranje – veza između opisa zadatka što ga robot mora obaviti i njegova upravljačkog sustava

Mnoštvo programskih jezika (AL,AML,FUNKY,HRL,LAMA itd – VAN i HELP – komercijalni uspijeh)

Robotski jezici :

-orijentirani programiranju gibanja : roboti prve i druge generacije

- orijentirani programiranju zadatka : ilustrativno, program za programiranje zadatka mogao bi imati sljedeći smisao: „uzmi ležaj i stavi ga na osovinu“

13. Opišite pojam minimalne konfiguracije?

Svaki robot mora imati barem mogućnost pozicioniranja u prostoru – jer bez toga nema robota.

Zato se struktura sa tri stupnja slobode gibanja naziva minimalna konfiguracija. Sa tri stupnja slobode gibanja pozicionira se korijen šake, a stvarno je zanimljiv

položaj vrha prihvatnice. Uz dva osnovna zgloba ruke (R i T) i tri stupnja slobode gibanja, postoji

mogućih konfiguracija.

14. Preko čega se računa dinamika robota?

Direktni(izračunavanje sila/momenata koji uzrokuju zadano gibanje) i inverzni (izračunavanje gibanja što ga uzrokuju poznate sile/momenti) dinamički problem

6

15. Skicirajte i označite osam kinematičkih struktura sa tri stupnja slobode gibanja?

Od njih se upotrebljavaju:

Kartezijska struktura TTT Cilindrična struktura RTT Sferna struktura RRT Revolutna struktura RRR.

16. Koja se električna veličina pretvara u mehaničku kod električnog izvora?

Transformacija struje u moment(silu)

17. Opišite i skicirajte kartezijsku strukturu robota, te za istu napišite izraze za px, py, pz?

Mogu se očitati sljedeće kartezijske (vanjske) koordinate, sve u odnosu prema referentnim koordinatama (unutrašnjim) samog robota:

7

Na slici je crtkano prikazan manipulacijski (radni) prostor. Unutar tog prostora ruka robota može dovesti vrh prihvatnice. Kartezijska je struktura naročito prikladna za modularnu gradnju, te se može znatno

mijenjati manipulacijski prostor.

18. Senzori koji se koriste kod robota?

Senzori unutarnjih stanja

Mjerenje položaja

mikroprekidač potenciometar apsolutni enkoder inkrementalni enkoder rezolver

Mjerenje brzine

tahometar inkrementalni enkoder

Mjerenje sile/ubrzanja

tenzometarske trake integrirani senzor

Senzori vanjskih stanja

Matrični senzor opipa Ultrazvučni senzor Vizualni senzori Infracrveni senzor

19. Opišite i skicirajte cilindričnu strukturu robota, te za istu napišite izraze za px, py, pz?

Cilindrična struktura ruke robota RTT

8

Upotrebljava se za opsluživanje alatnih strojeva jer se mijenjanje obradaka obavlja u horizontalnom smjeru.

20. Mobilni roboti?

Roboti koji imaju sposobnost kretanja u prostoru

Imaju sustave za pokretanje,prepoznavanje okoline i određivanje položaja u prostoru

Autonomni i Teleoperacijski

21. Opišite i skicirajte sfernu strukturu robota, te za istu napišite izraze za px, py, pz?

Sferna struktura ruke robota RRT.

Većina prvih industrijskih robota 1960 – tih godina u SAD bili su cilindrične ili sferne strukture, i to zbog relativno lakog načina upravljanja.

Robot takve strukture primjenjuje se za točkasto zavarivanje i za opsluživanje.

22. Kada se primjenjuju roboti?

-kod teških,opasnih i monotonih radova

-kod poboljšanja kvalitete izrade – veća preciznost robota

23. Opišite i skicirajte revolutnu strukturu robota, te za istu napišite izraze za px, py, pz?

RRR – struktura ponajviše podsjećana čovječju ruku:

9

24. Nabrojite vrste prigona koji se koriste kod robota, te ukratko navedite prednosti i

nedostatke pojedine grupe prigona?

Električni prigoni:

Prednosti: - sveopća prisutnost el. Energije- jednostavni priključci -lagano,točno i pouzdano upravljanje-nema problema s istjecanjem ulja-mala razina šuma

Nedostaci: - nepovoljan odnos snage i težine-elektromotori razmjerno teški-pregrijavanje-opasna elektrika

Hidraulički prigoni:

Prednosti: - odnos snage i mase-samopodmazivanje-dobra dinamička svojstva

Nedostaci: - cijena-opasnost od istjecanja ulja-velika buka

Pneumatski prigoni

Prednosti:- za jednostavno premještanje predmeta-jednostavniji i jeftiniji od hidrauličkih-sigurni u eksplozivnoj atmosferi

Nedostaci:-zrak teško komprimirati-mala snaga-gotovo nemoguće kontrolirati položaj klipa

10

25. Navedite glavne razlike između robota s decentraliziranim i centraliziranim prigonima?

Decentralizirani prigoni

Njihove su mase direktno vezane za članke i njihove zglobove Nema većih problema oko prijenosnika gibanja, ali mase prigona smanjuju dinamičke

performanse robota.

Centralizirani prigoni

Postoje i robotske izvedbe s centraliziranim prigonima smještenim u postolju ili blizu njega

Takva izvedba zahtijeva drukčije prijenosne mehanizme kao što su remeni, lanci, navojna vretena ,zupčaste letve i sl.

Gibanje se teško prenosi preko više zglobova; trenje mehaničkih prijenosa smanjuje korisnu snagu i točnost;

Elastičnost dijelova prenosnika pogoduje vibracijama Smanjuju se sile, ali se povećava brzina gibanja ruke robota

26. Kako robot zna brzinu unutarnjih koordinata?

27. Definirajte i skicirajte tipove postolja i podvoza robota?

Tipovi postolja i podvoza:

stojeće postolje zidno postolje stropno postolje portalno postolje; podvoz u obliku tračnice kolica

11

28. Nabrojite elemente mehaničkog sustava robota, te navedite glavne značajke svake grupe?

Elementi mehaničkog sustava

Segmenti (engl. links)♦ okrugli, kvadratni, rešetkasti, ...♦ što lakši materijali♦ osiguravaju čvrstoću i krutost konstrukcije♦ rastavljivi spojevi♦ modularna gradnja

Uležištenja♦ omogućuju rotaciju/translaciju SSG-a♦ klizni, kotrljajući♦ trenje (suho i viskozno) svesti na minimum

Prijenosnici gibanja i momenata♦ lančani♦ harmonički♦ zupčasti

Kompenzatori gravitacijskog djelovanja♦ mehanički

Osovine (vratila)♦ prenose gibanja i sile (momente)♦ potrebni ih je uležištiti na dva mjesta

Prihvatnica♦ rješavaju problem orijentacije i hvatanja♦ imaju samo rotacijske SSG

29. Unutarnje i vanjske koordinate?

Vanjske koordinate – položaj robota (px,py,pz) i njegova orijentacija u prostoru određena Eulerovim kutevima(ϑ φ ψ). Tim se veličinama definira novi vektor

r = [px py pz ϑ φ ψ ] T

unutrašnje koordinate – rotacije i translacije u pojedninim stupnjevima slobode gibanja. Zbog toga će njihov broj biti jedna broju stupnjeva slobode gibanja,kojih mora biti 6.

q = [ q1 q2 q3 q4 q5 q6] T

30. Ukratko opišite temu seminarskog rada?

12