130109475 Cap2 Generalitati Privind Robotii

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.


2.4.3. 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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


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


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


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


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.


2.4.3. 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


25

130109475 Cap2 Generalitati Privind Robotii

Documents

Transcript of 130109475 Cap2 Generalitati Privind Robotii