Опыт создания антропоморфного робота

Реферат

5. Система технического зрения с одной (в перспективе — двумя) цветными видеокамерами.

6. Система контроля устойчивости, включающая блоки тактильных датчиков на каждой стопе, а также блок гироскопов и датчиков линейных ускорений.

Несущая оболочковая конструкция макета выполнена из полиамида. Подвижные сочленения элементов конструкции реализованы 1, 2 и 3-х степенными шарнирами с независимым приводом по каждой координате. Двадцать шесть электроприводов макета позволяют выполнять программное перемещение в пространстве (ходьбу), движение руками, захват предметов схватом кисти рук и ее поворот, ориентацию видеокамер по азимуту и углу места. Питание осуществляется от внешнего источника постоянного тока +24 В, 10 А. Габариты робота АРНЭ 01: 1375х635х400 мм, вес — 32,6 кг, число степеней подвижности — 26.

Внешний вид представлен на рис.1, его кинематическая схема — на рис.2.

Экспериментальные работы с макетом позволили проверить основные конструктивные и технологические решения, опробовать программное обеспечение, промоделировать варианты походки и программного перемещения конечностей, проверить статическую устойчивость.

Определены оптимальные по критериям устойчивости значения параметров ходьбы: величина шага — 60мм; скорость прямолинейного перемещения — 0,3м/мин; темп ходьбы — 4 шага/мин.

Необходимо отметить, что все исследования проводились в области статической походки с чередованием двухопорного и одноопорного состояния макета робота. Величина шага, скорость перемещения и манипуляций конечностями ограничивались мощностью приводов и источников питания.

На основе приобретенного опыта удалось сформулировать основные технические требования к полномасштабным роботам АРНЭ-02. При их создании основное внимание было сосредоточено на повышении энерговооруженности и на поиске решений в области дизайна внешнего облика. Некоторым изменениям подверглась и кинематическая схема. Изготовлено два практически идентичных экземпляра робота — АРНЭО и АРНЭЯ, отличающиеся только цветовым оформлением и тембром голоса.

5 стр., 2062 слов

Робота зі скаргами незадоволених клієнтів

... Promus. 22 5. Система обслуговування клієнтів в Microsoft 23 6. Організація роботи Service Desk. ... звернутися після того зі своїми скаргою. 18 2.6. Використовуйте скарги як цінний джерело інформації.. 20 3. Особливості обслуговування в Internet 21 4. Система роботи зі скаргами у мережі готелів ...

Учитывая различную требуемую мощность в шарнирах нижних и верхних конечностей, а также условия компоновки, были разработаны и изготовлены два типоразмера приводов. Они состоят из трехфазного вентильного двигателя оригинальной конструкции с условным диаметром 50 и 70 мм мощностью 16 и 60Вт [1], покупного волнового редуктора с передаточным отношением 110 и 160 соответственно и оптоэлектронного датчика положения ротора (энкодера).

Это позволило сконструировать компактные 1,2 и 3-х степенные шарниры с независимым приводом по каждой координате. В состав робота входят 20 силовых вентильных привода и 8 миниатюрных приводов постоянного тока (также с встроенными редукторами).

Кинематическая схема представлена на рис.3. В отличие от макета, плечевые шарниры получили по одной дополнительной степени подвижности, а два поясных шарнира удалены и их функции частично переданы бедренным шарнирам. Изменилась конструкция схватов. Пяти палый схват имеет раздельный привод большого и группы остальных четырех, движущихся синхронно, пальцев.

Состав робота АРНЭ-02:

1. Несущая оболочковая конструкция с элементами силового электропривода в шарнирах;

2. Силовой электропривод на базе трехфазного вентильного двигателя с волновым редуктором, энкодера, потенциометрического датчика положения исполнительного органа, драйвера и двухканального унифицированного контроллера KR1-04.

3. Система управления на базе ПК.

4. Блок вторичных источников электропитания и блок коммутации.

5. Система технического зрения с цветной аналоговой ПЗС видеокамерой и радиоканалом связи с управляющим ПК.

6. Система контроля устойчивости, включающая блоки тактильных датчиков на каждой стопе, блок гироскопов и датчиков линейных ускорений.

7. Речевой процессор с радиоканалом связи с управляющим ПК и встроенными в оболочку головы динамиками.

8. Система голосового управления с внешним радиомикрофоном.

9. Радиоканал Blue Tooth TM связи с управляющим ПК через интерфейс RS232.

10. Блок автономного питания.

11. Элементы диагностики и индикации.

Система управления имеет пять уровней [2].

Пятнадцать управляющих контроллеров на процессорах DSP56F805 фирмы Motorola связаны в общую сеть CAN. Элементы первых трех и частично четвертого уровня управления входят в состав робота, остальные реализованы внешним ПК.

Конструкция робота разработана в трехмерном графическом редакторе Solid Works 2001, что позволило изготовить несущие оболочковые элементы из стеклонаполненного полиамида методом прототипирования (процесс MDM) на установке SS2500+. Во внутренних полостях конечностей размещены контроллеры и драйверы силового электропривода; в грудной полости — блок гироскопов и датчиков линейных ускорений, контроллеры тактильных датчиков и управляющие, блок коммутации, блок вторичных источников питания, радиоканал Blue Tooth TM и элементы индикации.

Видеосистема, речевой процессор, динамики и привод ориентации видеокамер скрыты в головной части под прозрачным экраном. В съемной панели спины установлены аккумуляторы блока автономного питания 24 В, емкостью 22А*ч, обеспечивающего 30 минут работы. Приведём некоторые параметры робота АРНЭ 02: габариты — 1235 х 520 х 315 мм, вес — 65 кг, число степеней подвижности — 28.

4 стр., 1610 слов

Управление системой теплоснабжения

... может быть заранее рассчитан. При эксплуатации систем воздушного теплоснабжения, главным образом, используют качественное регулирование, ... теплоснабжение как отрасль строительной техники; охарактеризовать особенности регулирования системы теплоснабжения; описать основные положения управления работой системы тепло-снабжения. Объектом является система теплоснабжения, предметом – особенности управления ...

Внешний вид робота АРНЭ 02 представлен на рис. 4 (фотография), а на рис.5 — его компьютерная модель.

Применение новых силовых приводов в шарнирах позволило значительно увеличить диапазон угловых перемещений конечностей и, тем самым, расширить кинематические возможности робота. Экспериментально получены следующие параметры ходьбы:

  • величина шага — 140 мм;
  • скорость прямолинейного перемещения — 0,8 м/мин;
  • темп ходьбы — 6 шагов/мин.

Изменения, внесенные в кинематическую схему верхних конечностей, сделали их более подвижными, а новый вариант кистевого схвата позволяет захватывать и удерживать цилиндрические предметы диаметром 20 — 70 мм и весом до 0,5 кг.

Система технического зрения может распознавать цветные объекты, вычислять их координаты в системе координат видеокамеры и определять положение робота относительно реперных точек.

Система голосового управления распознает команды оператора, переданные по радиомикрофону, и формирует управляющее задание. В настоящее время можно распознать около 20 различных команд.

Речевой процессор содержит в своей памяти ряд сообщений предупреждающего характера и используется для повышения безопасности работы с роботом. Кроме того, он транслирует принятые по радиоканалу сообщения (фразы) синтезированные управляющим ПК.

Демонстрация роботов на Военно-Морском салоне в Санкт-Петербурге привлекла внимание широкого круга посетителей и прошла успешно. Однако в условиях ограниченного времени, не удалось полностью отработать систему динамической устойчивости и задействовать все пять уровней системы управления. Поэтому заявленное участие наших роботов в чемпионате мира RoboCup 2003, который проводился в Италии, ограничилось их заочной презентацией.

робот технологический программный

Подводя итог проделанной работы, можно положительно оценить полученные результаты. В короткий срок удалось создать работоспособную конструкцию с привлекательным дизайном, и тем самым, обеспечить базу для отработки программного обеспечения, проверки новых принципов управления и всевозможных идей, а также для совершенствования элементов самого робота.

Следует подчеркнуть, что создание роботов в ОАО «Новая ЭРА» проводилось в тесном сотрудничестве с представителями технических университетов Санкт-Петербурга, с привлечением аспирантов и студентов старших курсов к решению конкретных задач. Это дало возможность: студентам — получить хорошую практику и приобрести опыт работы; научным сотрудникам — проверить свои наработки и новые идеи, а полученные результаты использовать в учебном процессе.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/antropomorfnyie-robotyi/

1. DSP Controlled Drives with Embedded Permanent Magnet Synchronous Motors for Biped Walking Robot. D.D. Mordovchenko, A.V. Iakovlev, A.G.Mikerov, A.N.Doroshenko, V.V.Djankhotov. Proceedings of St. Petersburg IEEE Chapters, 2003, pp 78-81. SPb ETU “LETI” Publishing House.

2. Станкевич Л.А., Тихомиров В.В. Управление устойчивой походкой антропоморфного робота. Труды XIV НТК «Экстр емальная робототехника». — СПб.: СПбГТУ, 2003.

3. Д.Д. Мордовченко, Л.А. Станкевич, А.В. Яковлев. Опыт разработки антропоморфных роботов и программ-агентов по футболу роботов на фирме «Новая ЭРА», Санкт-Петербург. Тезисы доклада на семинаре «Робототехника и мехатроника». — М.: изд-во «Новые технологии», 2004.

6 стр., 2981 слов

Методы организации работ и управления реконструкцией зданий и сооружений

... реконструкции необходимы методы организации работ, методы управления реконструкцией зданий и сооружений, о чем и пойдет речь в данной работе. 1. Организация работ и управление реконструкцией 1.1 Применяемые методы организации работ При реконструкции ... строительно-монтажных работ позволяют использовать поточный метод организации. 1.2 Управление реконструкцией Управление реконструкцией жилых ...