Podstawowe pojęcia robotyki PDF

Preview

Summary

Download Podstawowe pojęcia robotyki PDF

Description

Kurs: Podstawy robotyki – wykład 1 Temat: Robotyka – podstawowe pojęcia Autor:

Justyna Tołstoj-Sienkiewicz

Wprowadzenie [1] Robotyka jest dziedziną nauki, która zajmuje się problematyką mechaniki, sterowania ruchem, projektowania, sensoryki, inteligencji maszynowej, zastosowań oraz eksploatacji manipulatorów i robotów. Wyróżnić możemy w niej następujące działy:  robotyka teoretyczna,  robotyka ogólna,  robotyka metrologiczna,  robotyka maszyn lokomocyjnych = robotyka mobilna,  robotyka medyczna i rehabilitacyjna,  robotyka przemysłowa,  robotyka pozaprzemysłowa (w tym domowa i „rozrywkowa”),  systemy wizyjne,  sztuczna inteligencja. Wśród czynników stymulujące rozwój robotyki znajdziemy: 1. Czynniki techniczne:  postęp w konstrukcji elementów wykonawczych przy opanowaniu metod masowej i nisko cennej produkcji minikomputerów i mikrokomputerów ułatwił pod względem technologicznym i finansowym produkcję robotów,  zwiększenie zapotrzebowania w przemyśle na czynności manipulacyjne przedmiotami, które są zbyt gorące, ciężkie, o skomplikowanym kształcie, promieniotwórcze, z zawartością szkodliwych substancji, itp. aby mógł je wykonać człowiek,  dążenie do zapewnienia wysokiej i jednakowej jakości wyrobów wywołane przez rosnącą konkurencję na rynku. 2. Czynniki ekonomiczne:  konieczność zapewnienia ciągłej obsługi maszyn,  zwiększenie kosztów pracy ludzkiej,  możliwość zapewnienia elastycznej produkcji,  instalacja robotów zwiększa efektywność ekonomiczną i skraca czas uruchomienia produkcji. 3. Czynniki społeczne:  malejąca liczba chętnych do wykonywania prac monotonnych i powtarzalnych, niskopłatnych spowodowana wzrostem przeciętnego poziomu wykształcenia oraz malejącą stopą przyrostu naturalnego,  polityka państwa odnośnie uzupełniania brakującej siły roboczej (Niemcy a Japonia),  zwiększenie nacisku kładzionego na zwiększanie bezpieczeństwa pracy (zmiany w ustawodawstwie).

1

Rys historyczny oparty na materiale zamieszczonym na stronie asimo.pl. Zapraszam do lektury i wybrania waszym zdaniem najważniejszych i najciekawszych wydarzeń.

Rozdział 1 Prawa robotyki [1] Pierwsze prawa robotyki umieścił w swojej twórczości I.Asimov: Robot nie może ingerować w działanie człowieka, oprócz tych działań, które szkodzą człowiekowi. Robot musi być posłuszny rozkazom wydawanym przez człowieka, oprócz tych, które są sprzeczne z Pierwszym Prawem. Robot musi chronić sam siebie, oprócz tych przypadków, które są sprzeczne z Pierwszym lub Drugim Prawem. Trzy pierwsze prawa (tzw. kanony) robotyki mają charakter uniwersalny i ponadczasowy. W ostatnich latach sformułowano jednak wiele innych. Robot musi ujawniać swoją naturę robota. W szczególności robot nie może udawać człowieka. [Campbell i Dillow] Im bogatsze jest wyposażenie robota w układy sensoryczne, zapewniające w szczególności możliwości autonomicznego określania działań tym uboższa, mniej złożona może być jego konstrukcja. Jeśli cele dwóch robotów kolidują ze sobą, to najpierw powinna zostać zrealizowana strategia tego robota, którego iloraz inteligencji jest niższy. [Honczarenko] Jednego można być pewnym, ponieważ robotyka ciągle rozwija się kolejne prawa będą formułowane 

Źródło: http://www.spidersweb.pl/2016/09/roboetyka.html

Tu warto zapoznać się z najnowszymi trendami związanymi z roboetyką. Zapraszam do lektury artykułu z 21.09.2016 w SpiderWeb pt. „Robot nie może skrzywdzić człowieka”, czyli rzecz o roboetyce.

2

Rozdział 2 Kluczowe definicje [2] Słowo „robot” w językach słowiańskich oznacza pracę w ogóle lub jej odmiany. Twórcą tego słowa jest czeski pisarza K. ČAPEK (1890-1938). W latach dwudziestych naszego stulecia napisał on sztukę pod tytułem RUR (Rozumu Uniwersalne Roboty). W sztuce tej ČAPEK stworzył automatyczne urządzenia o ludzkim wyglądzie i wyposażone w „ludzkie” uczucia. Robot przemysłowy jest automatycznym, sterowanym ze wspomaganiem, dowolnie programowalnym, wielo-celowym manipulatorem z kilkoma osiami dla operowania przedmiotami, narzędziami czy specjalnymi urządzeniami. Zmiennie programowane operacje czynią możliwym wykonywanie różnorodnych zadań. [Międzynarodowa Organizacja Standardów (ISO)] Robot jest automatycznie sterowana, (re-)programowalna, wielozadaniowa maszyna manipulacyjna o wielu stopniach swobody, posiadająca własności manipulacyjne i lokomocyjne, stacjonarna lub mobilna, stosowana do różnych celów przemysłowych i specjalnych. [Jacak, Tchoń] Manipulator jest to urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji niektórych funkcji kończyny górnej człowieka. Rozróżniamy dwa rodzaje funkcji: manipulacyjne (gr. manus – ręka) wykonywane przez chwytak (efektor końcowy) i wysięgnikowe realizowane przez ramię manipulatora. Manipulatorem antropomorficznym nazywamy układ podobny do kończyny człowieka (gr. anthropos – człowiek i gr. morphe – kształt) pod względem kształtu (w sensie anatomicznym) oraz fizjologicznym (w sensie funkcji), czyli działania. Pedipulatorem nazywamy „nogę” maszyny kroczącej. Pedipulator może być układem jedno-, dwu- lub trójczłonowym. Maszyna krocząca to urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji wybranych funkcji podobnych do funkcji lokomocyjnych. Lokomocja może być realizowana za pomocą jednej, dwóch, trzech, czterech, sześciu, ośmiu i wielu „nóg” jako chód, bieg i skok po twardym podłożu.

Sześcionożny robot Hexor II firmy Stenzel [fot. materiały firmy Stenzel]

3

Liczbą stopni swobody (stopni ruchliwości, osi) nazywa się liczbę niezależnych zmiennych położenia, które należy podać w celu określenia położenia wszystkich części składowych manipulatora. Każde połączenie ruchowe (obrotowe lub posuwiste), sterowalne lub nie, dodaje stopień ruchliwości do robota; (połączenia ruchowe = pary). Termin stopnie swobody ma bardzo specyficzne znaczenie w mechanice. Ciało sztywne, poruszające się w przestrzeni ma sześć stopni swobody: trzy postępowe (translacyjne) i trzy obrotowe (rotacyjne). Przestrzeń robocza (obszar pracy). Niech A będzie punktem na efektorze końcowym robota. Wtedy wszystkie punkty globalne ( x, y, z ), które A może zająć, tworzą przestrzeń roboczą robota; granica przestrzeni roboczej nazywana jest obwiednią roboczą. Otoczenie robota w którym robot jest usytuowany. Dla robotów nieruchomych otoczenie ogranicza się do przestrzeni roboczej, w której może poruszać się chwytak. Otoczenie rozumiane jest nie tylko w sensie geometrycznym, lecz również w sensie fizycznym własności otoczenia oraz uwzględnienia wszystkiego, co w tym otoczeniu występuje, np. przeszkód.

Wykaz źródeł 1. Honczarenko J.: Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie. WNT, Warszawa, 2010. 2. Zdanowicz R.: Podstawy robotyki. WPŚ, Gliwice, 2010. 3. Craig J.J.: Wprowadzenie do robotyki. Mechanika i sterowanie. WNT, Warszawa, 1995.

4...