Главная > Механизмы

Ползучие роботы. Образование роботов и система управления

(Иванушкин Артем | 2012-04-17)

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах».


 

Два змееподобных робота. Левый оснащен 64-мя приводами, правый десятью.

  • Летающие роботы. Большинство современных самолётов являются летающими роботами управляемыми пилотами. Автопилот способен контролировать полёт на всех стадиях — включая взлёт и посадку. Также к летающим роботам относятся беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Подобные аппараты имеют меньший вес, за счет отсутствия пилота, и могут выполнять опасные миссии. Некоторые БПЛА способны вести огонь по команде оператора. Так же разрабатываются БПЛА, способные вести огонь автоматически. К БПЛА так же относятся крылатые ракеты. Кроме метода движения, используемого самолётами, летающими роботами используются и другие методы движения, например, подобные тем, что используют пингвины, скаты, медузы — такой способ перемещения используют роботы Air Penguin, Air Rayи Air Jelly компании Festo.
  • Змееподобные роботы. Существует ряд разработок роботов, перемещающихся подобно змеям. Предполагается, что подобный способ перемещения может придать им возможность перемещаться в узких пространствах; в том числе предполагается использовать подобных роботов для поиска людей под обломками рухнувших зданий]. Так же, разработаны змееподобные роботы, способные перемещаться в воде; примером подобной конструкции может служить японский робот ACM-R5.
  • Роботы, перемещающиеся по вертикальным поверхностям. При проектировании подобных роботов используются различные подходы. Первый подход — проектирование роботов, перемещающихся подобно человеку, взбирающемуся на стену, покрытую выступами. Примером подобной конструкции может служить разработанный в Стэнфордском университете робот Capuchin. Другой подход — проектирование роботов, перемещающихся подобно гекконам. Примерами подобных роботов являются Wallbot и Stickybot[.
  • Плавающие роботы. Существует много разработок роботов перемещающихся в воде подражая движениям рыб. По некоторым подсчетам эффективность подобного движения может на 80 % превосходить эффективность движения с использованием гребного винта. Кроме того, подобные конструкции производят меньше шума, а так же отличаются повышенной манёвренностью. Это является причиной высокого интереса исследователей к роботам, движущимся подобно рыбам. Примерами подобных роботов являются разработанный в Эссекском университете робот Robotic Fish и робот Tuna разработанный Institute of Field Robotics  (англ.) для исследования и моделирования способа движения, характерного для тунца. Так же, существуют разработки плавающих роботов других конструкций[40]. Примерами являются роботы компании Festo: Aqua Ray имитирующий движения ската и Aqua Jelly, имитирующий движение медузы.

Системы управления

По типу управления робототехнические системы подразделяются на:

  1. Биотехнические:
    • командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);
    • копирующие (повтор движения человека, возможна реализация обратной связи, передающей прилагаемое усилие, экзоскелеты);
    • полуавтоматические (управление одним командным органом, например, рукояткой всей кинематической схемой робота);
  2. Автоматические:
    • программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях окружения);
    • адаптивные (решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования);
    • интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);
  3. Интерактивные:
    • автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);
    • супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только целеуказательные функции);
    • диалоговые (робот участвует в диалоге с человеком по выбору стратегии поведения, при этом как правило робот оснащается экспертной системой, способной прогнозировать результаты манипуляций и дающей советы по выбору цели).

В развитии методов управления роботами огромное значение имеет развитие технической кибернетики и теории автоматического управления.

Образование

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах», положенную в основу такой крупной совместной образовательной программы США и Европейского союза, как ILERT. Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании дает возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, теория управления, схемотехника, программирование, теория информации. Востребованность комплексных знаний способствует развитию связей между исследовательскими коллективами. Кроме того студенты уже в процессе профильной подготовки сталкиваются с необходимостью решать реальные практические задачи.

Существующие робототехнические комплексы для учебных лабораторий:


Метки: Образования, Сисеты управления, Роботы


Возможно, вам будет интересно:

Гиростабилизатор

(Григорьев Артём; 2014-06-09)

Гиростабилизатор — гироскопическое устройство, предназначенное для стабилизации отдельных объектов или приборов, а также для определения угловых отклонений объектов. По принципу действия гиростабилизаторы делятся на непосредственные, силовые и индикаторные

Ворот

(Григорьев Артём; 2014-06-09)

Ворот (от — воротить, крутить, вращать) — простейший механизм, предназначенный для создания тягового усилия на канате (тросе, верёвке). Синоним простейшей лебёдки. В более широком смысле воротом называют рычаг (для создания крутящего момента), совершающий при работе полный оборот (вороток в слесарном инструменте, вороты привода мельничных жерновов от лошадей).