mobile robots

Aplicaţii pentru roboţi mobili 2DW/1FW – studii de caz

Cuprins:

1. Introducere 2. WMR 2DW/1FW 3. Pioneer 3 DX 4. Controlul prin sliding-mode 5. Controlul prin backstepping 6. Rezultatele simulărilor 7. Concluzii

2/16

http://www.cum-ne-imbracam.ro

Introducere

Pornind de la conceptul clasic de robot mobil, putem defini acest dispozitiv ca şi o maşină automatizată, capabilă să se deplaseze după un anumit set de reguli.

Aceşti roboţi mobili sunt capabili să se deplaseze într-un mediu înconjurător, în funcţie de un model cinematic predefinit sau actualizat în mod dinamic.

Pe lângă aceasta deplasare, robotul este capabil să efectueze anumite acţiuni în cadrul unor posturi de lucru, în funcţie de complexitatea algoritmului după care lucrează.

3/16

http://www.cum-ne-imbracam.ro

WMR 2DW/1FW

WMR 2DW/1FW – robot mobil cu două roţi acţionate de un motor şi o roată liberă pentru susţinerea platformei robotice

4/16

http://www.cum-ne-imbracam.ro

Pioneer 3 DX

Pioneer 3 DX este un robot mobil cu acţiune diferenţială.

Acesta vine cu un motor cu 500 de rot/min, roţi de 19 cm, carcasă din aluminiu, un sonar cu 8 senzori bazaţi pe ultrasunete, laser, dar şi multe alte accesorii ce pot fi ataşate.

Platforma de bază Pioneer 3 DX poate atinge viteze de 1.6 m/s şi poate transporta o sarcină de până la 23kg.

5/16

http://www.cum-ne-imbracam.ro

Controlul prin sliding-mode

Metodă eficientă pentru realizarea unor controlere rubuste pentru operarea dinamică neliniară de înaltă fidelitate în condiţii de mediu nesigure.

Marele avantaj este reprezentat de robusteţea la variaţia parametrilor şi perturbaţiilor.

6/16

http://www.cum-ne-imbracam.ro

Controlul prin backstepping

Tehnică dezvoltată pentru a stabiliza controlul unor subsisteme ce raziază dintr-un subsistem ireductibil.

Din cauza acestei structuri recursive, se poate începe procesul de la sistemul stabil cunoscut şi introduce noi controlere ce stabilizează progresiv fiecare subsistem.

Procesul se termină când controlul extern final este atins.

7/16

http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor – Traseul deplasării

Traseul Mapper3 Traseul Notepad

8/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor – Aplicaţia principală

Interfaţa aplicaţieiCoordonatele deplasării

9/16 http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor - Simularea

Deplasarea fără acţiune (stânga) şi cu acţiune la post de lucru (dreapta) 10/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor – Sliding-mode

Controlul prin sliding-mode 11/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor - Erori de deplasare

Deplasarea pe axa OX pentru 5 măsuratori consecutive12/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor - Erori de deplasare

Traiectoria obţinută prin sliding-mode

13/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

Rezultatele simulărilor – Sarcini colaborative

14/16Deplasarea aleatoare a doi roboţi într-un labirint

http://www.cum-ne-imbracam.ro

Concluzii

În cadrul acestei lucrări am studiat comportamentul roboţilor mobili 2DW/1FW cu ajutorul simulatorului MobileSim, alegând ca robot reprezentativ Pioneer 3 DX de la Active Mobile Robots.

Algoritmii dezvoltaţi au avut la bază interfaţa de programare ARIA şi librăria Stage, în timp ce pentru crearea hărţilor s-a folosit utilitarul Mapper3.

S-a simulat comportamentul robotului în cazul unei deplasări bazate pe coordonate preluate dintr-o hartă de coordonate, cu sau fără acţiune la un post de lucru, definit deasemenea în cadrul hărţii, dar şi comportamentul robotului în cazul unei deplasări bazate pe conducerea sliding-mode.

S-au definit modele matematice pentru deplasarea robotului prin controlere ce au la bază conducerile backstepping, respectiv sliding-mode în timp continuu.

S-a prezentat o simulare în care au fost folosiţi doi roboţi în interiorul aceleiaşi hărţi, într-un mediu colaborativ având ca metode de direcţionare sonarul şi senzorii frontali.

15/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

Va mulţumesc!

http://www.cum-ne-imbracam.ro