Problema conducerii unui robot

Problema conducerii unui robot

Conducerea unui robot presupune doua aspecte aparent distincte dar aflate, in realitate, intr-o interdependenta numai principial divizibila.

I).Parcurgerea etapelor unui proces tehnologic presupune deplasarea

dispozitivului de ghidare, in raport cu obiectele din mediu, astfel incat punctul caracteristic sa ocupe, in fiecare etapa, situari impuse sau determinate (acesta este scopul conducerii unui robot).

In fiecare etapa a procesului tehnologic punctul caracteristic trece prin

anumite puncte din spatiul cartezian. Cele mai multe dintre aceste puncte sunt impuse de procesul tehnologic si reprezinta puncte tinta ( goal points). La trecerea punctului caracteristic printr-un punct tinta sistemul de coordonate atasat acestuia are anumite pozitii si orientari care se exprima matricial ( de exemplu cu matricea T₆).

Observatii: la trecerea printr-un punct din spatiul cartezian conteaza nu numai

atingerea punctului respectiv, ci si orientarea in spatiu a efectorului final. Conteaza  unde si cum "pune mana" robotul.

Orientarile si pozitiile punctului caracteristic ( exprimate cu T₆) pot fi calculate

( in blocul pentru modelarea mediului) sau pot fi invatate, inainte de efectuarea deplasarii. Asadar punctele tinta sunt fie invatate, fie calculate.

In deplasarea punctului caracteristic de la un punct tinta la altul, el trece prin puncte via (puncte de trecere). Dintre aceste puncte via unele sunt puncte via propriu-zise ( through via points ), prin care trecerea este obligatorie, iar altele sunt puncte pseudovia, la care trecerea se face numai prin vecinatatea lor.

Observatie: de obicei, in punctele tinta este obligatorie si oprirea, iar prin

punctele via, de regula, trecerea se face fara oprire, cu o anumita viteza impusa. Exista insa si cazuri in care in punctele via este obligatorie si oprirea.

Deoarece punctele definite mai sus se afla in spatiul de lucru al robotului

( impunandu-se trecerea prin ele), este natural ca punctele tinta si via sa fie exprimate in coordonate operationale ( coordonatele in care opereaza efectorul final al robotului). De cele mai multe ori se foloseste exprimarea in coordonate carteziene.

Pornind de la coordonatele operationale ( carteziene) care corespund trecerii

punctului caracteristic printr-un punct tinta sau via, cu analiza cinematica inversa se determina un set de coordonate pozitionale relative ale elementelor cuplelor cinematice conducatoare sau, pe scurt, coordonate c.c.c. numite si coordonate articulare sau coordonate robot.

Acestea pot fi unghiuri θ - pentru cuplele de rotatie - dau distante d - pentru

cuple cinematice de translatie.Setul de valori obtinut ( cu analiza cinematica inversa) este tot un set de puncte tinta sau via, dar exprimate in coordonate c.c.c.(coordonate

articulare, robot).

Conducerea unui robot poate fi realizata in coordonate operationale

(carteziene), cand punctele tinta si via sunt exprimate cu valori numerice concrete pentru elementele matricii T_6, sau in coordonate c.c.c., cand punctele tinta si via sunt

exprimate prin seturi de valori sau/si d_I de la nivelul c.c.c.Se utilizeaza curent terminologia "conducerea unui robot incoordonateoperationale" (carteziene), respectiv "conducerea unui robot in coordonate c.c.c." ( coordonate articulare).

II).In afara de trecerea prin punctele tinta si via, in conducerea unui robot

intereseaza si evolutia in timp a miscarii acestuia. In desfasurarea unui proces tehnologic este necesar ca dispozitivul de ghidare sa aiba o miscare lina, fara smucituri, fara franari si/sau accelerari bruste.

Acest deziderat este impus, de cele mai multe ori, de insusi procesul

tehnologic ( de exemplu paletizare, montaj ). Pe de alta parte, o miscare fara smucituri este impusa si de necesitatea de a reduce la minimum uzurile din structura sistemului mecanic.

Evolutia lina in timp se asigura daca pentru coordonata generalizata q se alege o variatie in timp

q = f ( t ) (4.1)

unde f este o functie lina, adica pentru q se alege o lege de miscare lina.

O functie se numeste lina daca functia si cel putin primele sale doua derivate sunt continue in timp ( uneori se cere ca si derivata a 3-a sa fie continua).

Nota : q este coordonata generalizata utilizata in conducere - poate fi operationala ( carteziana) sau c.c.c.

Concluzie: problema conducerii unui robot consta din doua aspecte intre care exista o stransa legatura : impunerea trecerii prin punctele tinta sau via

( exprimate in coordonate c.c.c. sau in coordonate operationale) in conditiile asigurarii unei evolutii line ( in timp ) a miscarii.

Observatie : Aceasta problema este intalnita si in viata cotidiana la conducerea automobilelor.

In primul rand intereseaza deplasarea automobilului pe drumul impus, cu evitarea obstacolelor. Pe de alta parte, intereseaza ca automobilul sa aiba o evolutie lina, fara accelerari si/sau franari bruste. Deosebirea intre un sofer experimentat si unul incepator se manifesta, mai ales, prin modul in care cei doi asigura evolutia in timp a automobilului.