vehicul robot

7
Roboţi mobili utilizaţi pentru manipularea şi neutralizarea muniţiei ne-explodate Păun Antonescu, Constantin Gâlmeanu, Ovidiu Antonescu Catedra de Teoria Mecanismelor şi a Roboţilor, Universitatea Politehnica Bucureşti Splaiul Independenţei nr. 313, Sector 6, Bucureşti (ROMÂNIA) E-mail: [email protected] sau [email protected] Rezumat. În lucrare se prezintă structura mecanică a roboţilor mobili tip RM-RRT şi RM-RRR, evidenţiindu-se sistemul de locomoţie şi robotul propriu zis cu cele trei subsisteme (mecanismul generator de traiectorie, mecanismul de orientare şi mecanismul de prehensiune, folosit ca mecanism efector de lucru. Se consideră sistemul de locomoţie cu şenile, deoarece majoritatea muniţiei ne- explodate se descoperă în teren accidentat, iar roboţii mobili sunt destinaţi să execute cercetarea terenului, detectarea şi manipularea muniţiei. Diferitele variante constructive al mecanismului de apucare (folosit ca mecanism de lucru) au în vedere destinaţia acestora, vizând detecţia dispozitivelor explozive capcană, manipularea bombelor şi neutralizarea acestora. Orientarea robotului mobil în zona de intervenţie se face cu ajutorul camerelor de luat vederi, poziţionată în raport cu şasiul robotului considerat fix. Pentru mărirea preciziei de localizare a muniţiei ne-explodate se folosesc două camere de luat vederi, prin intermediul unor traductori de rotaţie şi a unui sistem de colimatoare. Se aduc contribuţii în sinteza funcţiilor de comandă ale robotului mobil tip RM-RRR, prin corelarea mişcării punctului caracteristic cu sistemul colimator. 1. ASPECTE GENERALE Dintre roboţii mobili, cei care se deplasează pe şenile sau roţi cu pneuri sunt folosiţi tot mai mult pentru executarea unor lucrări speciale [1, 2], cu grad mare de pericol pentru operatorul uman, dintre care se menţionează: manipularea şi neutralizarea muniţiilor ne- explodate; executarea unor culoare prin câmpurile de mine; cercetarea autovehiculelor, trenurilor, aeronavelor şi a clădirilor, urmată de neutralizarea dispozitivelor explozive descoperite în aceste vehicule. În vederea executării unor astfel de operaţii, roboţii mobili sunt echipaţi cu dispozitive speciale ca: aruncător de flăcări, detectoare de explozivi, disruptoare, cleşti etc. Braţul acestor roboţi mobili este un manipulator spaţial de tip RRT sau RRR, cu trei grade de mobilitate (libertate), utilizat ca mecanism de poziţionare şi generator de traiectorie [3, 4]. Roboţii mobili sunt comandaţi de la distanţă (prin unde radio sau prin cablu), sistemele de acţionare ale braţului manipulator fiind de tip electro-hidraulic sau electric, cu motoare hidraulice liniare sau motoare electrice rotative. La realizarea sistemelor de locomoţie ale roboţilor mobili trebuie să se aibă în atenţie îndeplinirea unor activităţi complexe cum ar fi: abordarea scărilor, escaladarea diferitelor obstacole, deplasarea în terenuri accidentate etc. În astfel de situaţii, siguranţa în funcţionarea robotului mobil depinde în principal de stabilitatea acestuia (pentru evitarea răsturnării sub greutatea proprie sau a sarcinii purtate) şi de aderenţa la terenul pe care se deplasează (pentru evitarea patinării chiar în condiţiile unui sol cu caracteristici nefavorabile). Gabaritul redus (atât longitudinal cât şi transversal), ca şi greutatea proprie redusă, reprezintă condiţii extrem de severe impuse roboţilor mobili; aceştia trebuie să pătrundă în clădiri şi locuri mai puţin accesibile, să se deplaseze pe culoare sau în pasaje proiectate iniţial numai pentru accesul operatorului uman. Ţările puternic industrializate [2] au în dotarea forţelor armate roboţi mobili înzestraţi cu echipamente de lucru, care permit efectuarea operaţiilor de detecţie, manipulare şi neutralizare a muniţiilor ne-explodate şi a dispozitivelor explozive capcană. Montate la capătul ultimului braţ al manipulatorului – robot, aceste echipamente de lucru pot fi: detector de metale sau explozivi la adâncime, dispozitiv de prehensiune tip cleşte, instalaţie de control prin radiografiere, disruptoare de diferite categorii. În domeniul protecţiei civile [1, 5], roboţii mobili sunt folosiţi pentru a interveni în locuri aglomerate (aeroporturi, gări, pieţe etc.) pentru a detecta şi neutraliza unele dispozitive explozive capcană (colete, genţi diplomat etc.).

Upload: paula09

Post on 25-Oct-2015

21 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Roboţi mobili utilizaţi pentru manipulareaşi neutralizarea muniţiei ne-explodate

Păun Antonescu, Constantin Gâlmeanu, Ovidiu Antonescu

Catedra de Teoria Mecanismelor şi a Roboţilor, Universitatea Politehnica BucureştiSplaiul Independenţei nr. 313, Sector 6, Bucureşti (ROMÂNIA)

E-mail: [email protected] sau [email protected]

Rezumat. În lucrare se prezintă structura mecanică a roboţilor mobili tip RM-RRT şi RM-RRR,evidenţiindu-se sistemul de locomoţie şi robotul propriu zis cu cele trei subsisteme (mecanismulgenerator de traiectorie, mecanismul de orientare şi mecanismul de prehensiune, folosit ca mecanismefector de lucru. Se consideră sistemul de locomoţie cu şenile, deoarece majoritatea muniţiei ne-explodate se descoperă în teren accidentat, iar roboţii mobili sunt destinaţi să execute cercetareaterenului, detectarea şi manipularea muniţiei. Diferitele variante constructive al mecanismului deapucare (folosit ca mecanism de lucru) au în vedere destinaţia acestora, vizând detecţia dispozitivelorexplozive capcană, manipularea bombelor şi neutralizarea acestora. Orientarea robotului mobil în zonade intervenţie se face cu ajutorul camerelor de luat vederi, poziţionată în raport cu şasiul robotuluiconsiderat fix. Pentru mărirea preciziei de localizare a muniţiei ne-explodate se folosesc două camere deluat vederi, prin intermediul unor traductori de rotaţie şi a unui sistem de colimatoare. Se aduccontribuţii în sinteza funcţiilor de comandă ale robotului mobil tip RM-RRR, prin corelarea mişcăriipunctului caracteristic cu sistemul colimator.

1. ASPECTE GENERALE

Dintre roboţii mobili, cei care se deplasează pe şenilesau roţi cu pneuri sunt folosiţi tot mai mult pentruexecutarea unor lucrări speciale [1, 2], cu grad mare depericol pentru operatorul uman, dintre care semenţionează: manipularea şi neutralizarea muniţiilor ne-explodate; executarea unor culoare prin câmpurile demine; cercetarea autovehiculelor, trenurilor, aeronavelorşi a clădirilor, urmată de neutralizarea dispozitivelorexplozive descoperite în aceste vehicule.În vederea executării unor astfel de operaţii, roboţiimobili sunt echipaţi cu dispozitive speciale ca:aruncător de flăcări, detectoare de explozivi,disruptoare, cleşti etc. Braţul acestor roboţi mobili esteun manipulator spaţial de tip RRT sau RRR, cu treigrade de mobilitate (libertate), utilizat ca mecanism depoziţionare şi generator de traiectorie [3, 4].Roboţii mobili sunt comandaţi de la distanţă (prin underadio sau prin cablu), sistemele de acţionare ale braţuluimanipulator fiind de tip electro-hidraulic sau electric, cumotoare hidraulice liniare sau motoare electrice rotative.La realizarea sistemelor de locomoţie ale roboţilormobili trebuie să se aibă în atenţie îndeplinirea unoractivităţi complexe cum ar fi: abordarea scărilor,escaladarea diferitelor obstacole, deplasarea în terenuriaccidentate etc.

În astfel de situaţii, siguranţa în funcţionarea robotuluimobil depinde în principal de stabilitatea acestuia(pentru evitarea răsturnării sub greutatea proprie sau asarcinii purtate) şi de aderenţa la terenul pe care sedeplasează (pentru evitarea patinării chiar în condiţiileunui sol cu caracteristici nefavorabile).Gabaritul redus (atât longitudinal cât şi transversal), caşi greutatea proprie redusă, reprezintă condiţii extrem desevere impuse roboţilor mobili; aceştia trebuie săpătrundă în clădiri şi locuri mai puţin accesibile, să sedeplaseze pe culoare sau în pasaje proiectate iniţialnumai pentru accesul operatorului uman.Ţările puternic industrializate [2] au în dotarea forţelorarmate roboţi mobili înzestraţi cu echipamente de lucru,care permit efectuarea operaţiilor de detecţie,manipulare şi neutralizare a muniţiilor ne-explodate şi adispozitivelor explozive capcană. Montate la capătulultimului braţ al manipulatorului – robot, acesteechipamente de lucru pot fi: detector de metale sauexplozivi la adâncime, dispozitiv de prehensiune tipcleşte, instalaţie de control prin radiografiere,disruptoare de diferite categorii.În domeniul protecţiei civile [1, 5], roboţii mobili suntfolosiţi pentru a interveni în locuri aglomerate(aeroporturi, gări, pieţe etc.) pentru a detecta şineutraliza unele dispozitive explozive capcană (colete,genţi diplomat etc.).

Aceste colete sunt transportate de către robotul mobil înzone mai puţin periculoase pentru cei din jur, unde suntneutralizate cu mijloace specifice.Din analiza principalelor caracteristici tehnice aleroboţilor mobili, realizaţi de firme cu renume [2] şiutilizaţi la detecţia şi neutralizarea muniţiilor şidispozitivelor explozive capcană ne-explodate, sedesprind următoarele [1]:• Roboţii mobili cu sistem de locomoţie cu şenile

sunt realizaţi într-o gamă foarte variată dedimensiuni şi greutăţi, având diferite grade demobilitate, în funcţie de complexitatea operaţiilorpe care trebuie să le efectueze, cu diferite viteze dedeplasare.

• Roboţii mobili cu sistem de locomoţie cu roţi pneuau dimensiuni de gabarit şi greutate mai mari, însăau viteza de deplasare superioară faţă de roboţiimobili cu şenile.

• Roboţii mobili cu sistem de locomoţie cu picioareau dimensiuni de gabarit şi greutate mai mari,viteze de deplasare mai mici, îndeplinind maipuţine operaţii decât roboţii din primele douăcategorii.

• Autonomia roboţilor mobili este strict legată detipul bateriilor de acumulatoare care sunt folosite laalimentarea motoarelor, în cazul celor mai bunebaterii această autonomie ajungând la 9 ore.

• Lungimea cablurilor de alimentare cu curentelectric este de maxim 250 m, iar raza de acţiuneprin radio este în majoritatea cazurilor de 300 m.

2. STRUCTURA ROBOŢILOR MOBILI

Structura roboţilor mobili (RM) corespunde arhitecturiigenerale a roboţilor, având două părţi:• Structura mecanică, respectiv manipulatorul, care

determină performanţele tehnice;• Structura electronică, respectiv de comandă-control,

care condiţionează calitatea performanţelor.Indiferent de generaţia robotului, probleme complexeapar la realizarea structurii mecanice de volum, greutateşi cost reduse, la transmiterea mişcării şi adaptarea lastructura mecanică a motoarelor electrice şi hidraulice,la proiectarea mâinilor mecanice pentru a apuca obiectede diferite forme.Referitor la structura electronică, posibilităţile actualepermit folosirea a câte unui microprocesor pentrucomanda fiecărui grad de mobilitate, precum şi a altormicroprocesoare specializate pentru tratarea semnaluluisenzorial.Robotul mobil inter-acţionează cu mediul înconjurătorprin structura sa mecanică, asigurând astfel deplasarea,poziţionarea şi orientarea organului de execuţie.Structura mecanică a roboţilor mobili este formată din:• sistemul de locomoţie (pe şenile sau roţi), prin care

se asigură deplasarea robotului pe o suprafaţă delucru (în cadrul unei autonomii sporite);

• sistemul de manipulare, care asigură poziţionarea şiorientarea organului de lucru.

2.1. Sistemul de locomoţie cu şenile

În general, sistemul de deplasare cu şenile (fig. 2.1) areîn componenţă:• o roată motoare I;• o roată de întindere II;• două sau mai multe roţi purtătoare III;• una sau două roţi de susţinere IV a şenilei V;• şenila V, realizată ca un lanţ articulat plan.

Fig. 2.1. Sistem de locomoţie cu şenilă

Roata motoare I este o roată dinţată conducătoare careangrenează cu lanţul articulat ce formează şenila V.Roata dinţată II asigură ghidarea şi întinderea şenilei.Roţile purtătoare III realizează punctele de sprijin şi derulare ale robotului mobil; aceste puncte se obţin peramura inferioară a lanţului şenilei care ce formeazăramura întinsă care vine în contact cu suprafaţaterenului.Numărul roţilor purtătoare este funcţie de greutatearobotului şi de sarcina pe care acesta o ridică sau otransportă.Roţile de susţinere IV formează puncte de susţinere aramurii superioare a şenilei, care este ramura slăbită,liberă a şenilei.Şenila V este compusă din mai multe eclise de cauciuc,cu armătură metalică, montate articulat cu bolţuri pentrurealizarea lungimii totale necesare. Pentru a obţineaderenţa la sol, şenila este prevăzută la partea exterioarăcu proeminenţe în X, iar pe partea interioară suntprezenţi dinţi pentru angrenarea cu roata motoare.Indiferent de construcţie, şenila formează o cale derulare fără sfârşit, prin care se obţine propulsiarobotului, se asigură aderenţa acestuia cu solul şi seobţine o presiune specifică pe sol mult mai mică decâtîn cazul altor soluţii.Acţionarea roţii motoare se face cu un motor electric decurent continuu, alimentat de la baterii de acumulatoaresau de la un grup electrogen cu putere corespunzătoare.Reductorul folosit este de tip armonic (cu deformator şiroată dinţată elastică) şi este prevăzut cu cuplajireversibil, prin care se asigură frânarea vehicululuirobot la opririle în pantă.Sistemul de locomoţie cu şenile permite deplasarearobotului înainte şi-napoi, efectuarea virajelor la stângaşi dreapta, precum şi o rotaţie în plan orizontal.De asemenea, şenila permite robotului mobil să urce şisă coboare pe scări cu pante până la 450.

III

IV

V

III

2.2. Sistemul de locomoţie cu roţi

Acest sistem de locomoţie cu roţi, prevăzute cu pneu,permite viteze de deplasare mai mari decât cel cu şenile.Roboţii cu astfel de sistem de locomoţie acţionează deregulă în zone cu teren asfaltat sau pietruit, avândposibilităţi de trecere peste obstacole mai mici decât încazul celor cu şenile.În funcţie de greutatea robotului şi sarcina de manipulat,acest sistem de locomoţie pe roţi poate fi prevăzut cu 3roţi, 4 roţi sau 6 roţi (fig. 2.2), acţionarea fiecărei roţifiind de regulă individuală.

Fig. 2.2. Sistem de locomoţie cu 2x3=6 roţi

În general roţile din mijloc II sunt articulate la o osiefixată de şasiul 2, iar roţile extreme I şi III suntarticulate la braţele 1 respectiv 3 care pot oscila, în planvertical, în raport cu şasiul 2.Acţionarea fiecărei roţi motoare se face independent, cuajutorul motoarelor electrice de curent continuu,folosindu-se reductoare armonice, alimentarea făcându-se de la baterii de acumulatoare sau de la grupurielectrogene adecvate.Sistemul de locomoţie cu roţi permite deplasarearobotului înainte şi-napoi, efectuarea virajelor la stângaşi la dreapta, precum a unei rotaţii în plan orizontal.De menţionat că raza de virare în cazul sistemului delocomoţie cu roţi este mai mare decât la sistemul cuşenile. Raza de virare se poate modifica de la o valoareminimă (fig. 2.3a) la o valoare maximă (fig. 2.3b).

a)

b)

Fig. 2.3. Virarea şasiului la stânga

3. SCHEMELE CINEMATICE ALE ROBOŢILORMOBILI

Se analizează două variante de roboţi mobili [1], avândstructuri mecanice diferite, atât pentru deplasarea înteren, cât şi pentru manipularea obiectelor specifice.Prima variantă este a unui robot mobil pe şenile (fig.3.1a), asistat de un manipulator plan tip RRT [3], cuacţionare electro–hidraulică; acesta este utilizat pentrumanipularea şi neutralizarea muniţiilor ne-explodate.Manipulatorul-robot este montat pe şasiul cu şenile şirealizează faţă de acesta mişcări plan-paralele în planvertical. Rotaţia de pivotare în plan orizontal se obţinecu ajutorul sistemului de virare al şasiului pe şenile.Fiecare şenilă este acţionată de un motor electric decurent continuu cu rotor disc, prin intermediul unuireductor armonic.Rotirea vehiculului-robot în ambele sensuri, fără nici odeplasare liniară, se obţine prin rotaţia inversă amotoarelor electrice de acţionare a celor două şenile dinstânga şi dreapta.

231

II IIII

Fig. 3.1a. Robot mobil pe şenile

Schema cinematică a acestui robot mobil (RM) pe şenileevidenţiază lanţul cinematic plan trimobil tip RRT (fig.3.1b) format din braţele articulate 1 şi 2 şi tija 3 caretranslează faţă de braţul 2.

Fig.3.1b. Schema cinematică a RM cu şenile

a3

a2

a1

0

43 2

1

Bascularea braţelor 1 şi 2 în plan vertical se face cuajutorul actuatorilor (cilindri hidraulici) a1 respectiv a2(fig. 3.1b), iar mişcarea de translaţie (telescopare) a tijei3, împreună cu dispozitivul special 4, se execută cuajutorul unui motor electric şi a unei transmisii cu şurubcu bile.Mecanismul de orientare 4 permite o singură mişcare derotaţie în plan vertical, prin care se asigură orientareadisruptorului (cartuşele de tragere) spre mecanismul depercuţie al muniţiei în vederea neutralizării.A doua variantă de robot mobil este cea cu şasiu pe roţicu pneuri (fig. 3.2a).

Fig. 3.2a. Robot mobil pe 6 roţi cu pneu

Montat pe şasiul cu 6 roţi, manipulatorul trimobil esteplan de tip RRT (fig. 3.2b), cele două braţe articulate 1şi 2 fiind acţionate prin actuatorii a1 şi a2, iar tija 3 estetelescopată printr-un sistem cu şurub cu bile.Mecanismul de orientare este reprezentat de bara 4, carepermite o singură mişcare de rotaţie în plan vertical.

Fig. 3.2b. Schema cinematică a RM pe 6 roţi

4. FUNCŢIILE DE POZIŢIE ALEMANIPULATORULUI PLAN TIP RRT

Se consideră schema lanţului cinematic (Lc) principaltip RRT (fig. 4), care este acelaşi pentru ambii roboţimobili prezentaţi anterior (fig. 3.1 şi 3.2).

Fig. 4. Schema cinematică a Lc principal tip RRT

Se folosesc următoarele notaţii (fig. 4):OA = d1; Ó(xOA) = à1; AB = d2; Ó(xBC) = à2; BC = s3.Coordonatele carteziene ale punctului C sunt exprimate,în sistemul xOy legat de şasiul vehiculului, în funcţie deparametrii independenţi de poziţie ai Lc principal RRTtrimobil:

XC = d1 cos à1 + d2 sin à2 + s3 cos à2; (1)

YC = d1 sin à1 - d2 cos à2 + s3 sin à2. (2)

De observat că lanţul cinematic plan Lc(1+2+3) are 3grade de libertate, fiind deci o structură redundantă.Pentru o anumită valoare s3=const. a parametrului s3, sepoate aborda calculul gemetro-cinematic invers [3, 4].Astfel, în funcţie de coordonatele punctului terminal C,impuse de poziţia unui obiect, în raport cu vehicululrobot, se calculează din (1) şi (2) cele două coordonateunghiulare de poziţionare ale braţelor 1 şi 2.Dacă se noteză AC = d2

* şi Ó(xAC) = à2* (fig. 4) se

deduc relaţiile:d2

* = Ù(d22 + s3

2); (3)

à2* = à2 - ~2; (4)

unde valoarea constantă a unghiului ~2 este (fig. 4)

~2 = arctg(d2/s3) (5)

Cu notaţiile (3) şi (4) ecuaţiile (1) şi (2) devin:

d1 cos à1 + d2* cos à2

* = XC; (6)

d1 sin à1 + d2* sin à2

* = YC (7)

a2

a1

4

3 2

1

x

y

O

A

C3

1

2

s3

φ2-é /2

φ1

B

Din sistemul de ecuaţii (6),(7) se calculează unghiurilede poziţie cu formulele [3]:

à1 = 2 arctg [B1 œ Ù(A12 + B1

2 – C12)] (8)

à2* = 2 arctg [B2 œ Ù(A2

2 + B22 – C2

2)] (9)

unde s-au folosit notaţiile:

A1 = 2 d1 XC ; B1 = 2 d1 YC;

C1 = XC2 + YC

2 + d12 – d2*2 (10)

respectiv

A2 = 2 d2* XC ; B2 = 2 d2

* YC;

C2 = XC2 + YC

2 + d2*

2 – d2

2 (11)

5. MIŞCAREA ROBOTULUI ÎN TERENUL CUOBSTACOLE

Robotul mobil se deplasează în terenul minat, pringhidarea sa în fiecare moment, fiind comandat de ladistanţă pentru a ocoli obstacolele apărute în cale [1, 5].Îndată ce robotul mobil a ajuns în apropierea unui obiectsuspect, acesta este examinat cu ajutorul unei camere deluat vederi. După această primă examinare se comandăactivarea manipulatorului - robot, în scopul de a apropiaend-efectorul care este dotat cu un dispozitiv deneutralizare.În cazul acestor intervenţii, obstacolele întâlnitereprezintă constrângeri pentru deplasarea vehiculului-robot şi anumite delimitări ale traseului punctuluicaracteristic al manipulatorului-robot, care este montatpe şasiul autovehiculului respectiv.Mişcarea end – efectorului se consideră ca o secvenţă depoziţii în spaţiul 3D, pe care trebuie să le realizezemanipulatorul-robot, dar şi ca o curbă spaţială 3D pecare o străbate.Traseul care trebuie parcurs este modelat printr-o curbăspaţială, în lungul căreia se mişcă punctul caracteristicşi end – efectorul, de la starea iniţială (poziţie şiorientare) până la starea finală.În general schema traiectoriilor planificate aproximeazătraseul dorit printr-o clasă de funcţii polinomiale şigenerează o secvenţă de control a setului de puncte, învederea comenzii transmise manipulatorului-robot, de lastarea iniţială la cea de destinaţie finală.Punctele de capăt ale traseului pot fi date fie încoordonate robot (specifice cuplelor lanţului cinematic)fie în coordonate carteziene, determinate cu ajutorulcinematicii inverse [3].Uzual [1], aceste puncte de capăt sunt exprimate încoordonate carteziene, deoarece cu ajutorul acestora sepot urmări mai uşor configuraţiile corecte ale end-efectorului.De cele mai multe ori, între cele două puncte de capătdate există mai multe traiectorii posibil de realizat.

Dacă situaţia permite, se impune condiţia ca punctulcaracteristic al manipulatorului să se mişte pe un traseurectiliniar, în lungul unei linii drepte care leagă punctelede capăt [3]. Dar se mai poate alege şi deplasareapunctului caracteristic de-a lungul unei traiectori netede,modelate prin polinoame care satisfac restricţiile depoziţie şi orientare în ambele puncte de capăt [3, 6]. Se începe cu sinteza traiectoriilor simple care satisfacconstrângerile traseului, incluzând condiţiile dinamiceale robotului mobil.În cazul traiectoriei plane se acceptă, la intrarea petraiectorie, variabile care corespund unor constrângeriale traseului. La capătul traseului, la ieşire, se considerăo secvenţă a configuraţiei braţului robotului, prin poziţieşi orientare, viteză şi acceleraţie, în funcţie de timp,exprimate fiecare în coordonate robot sau carteziene, dela starea iniţială până la starea finală.Pentru studiul traiectoriei plane, parcurse de punctulcaracteristic al braţului robot, se folosesc frecvent douămetode, care vizează explicitarea prin puncte nodalerespectiv prin funcţii analitice.Prima metodă de abordare necesită utilizarea uneiexplicitări specifice pentru un set de constrângeri (decontinuitate şi planeitate) ale poziţiei, vitezei şiacceleraţiei end-efectorului, în coordonate generalizate,ca stări selectate în lungul traseului (ca puncte deinterpolare).Astfel, traiectoria plană este realizată ca o traiectorieparametrizată, pentru o clasă de funcţii polinomiale degradul n care satisfac, într-un anumit interval de timp,condiţiile din punctele de aproximare.A doua metodă de abordare foloseşte explicitarea printr-o funcţie analitică, potrivit specificului traseului pe careend-efectorul trebuie să-l străbată. Pe porţiuni, traseul seasimilează cu o linie dreaptă, folosindu.se coordonatelecarteziene, astfel că traiectoria plană aproximeazătraseul dorit.În cazul primului procedeu, specificarea constrângeriiprecum şi planificarea traiectoriei end-efectorului suntrealizate în coordonate robot. Deoarece nu se impunconstrângeri de la braţul manipulatorului, este dificilăfolosirea urmei traseului parcurs de end-efector. Înaceastă situaţie, braţul robotului poate să loveascăobstacolele întâlnite, fără o avertizare anterioară.În cazul celui de al doilea procedeu, constrângeriletraseului sunt specificate în coordonate carteziene, iaractuatorii, plasaţi în cuplele cinematice ale braţelormanipulatorului, sunt comandaţi în coordonate robot.Deci, pentru a stabili o traiectorie, care aproximeazăîndeaproape traseul dorit, constrângerile cartezuene aletraseului se pot converti în constrângeri, la nivelulcuplelor cinematice, cu anumite aproximaţii funcţionale;după care se determină o traiectorie parametrizată caresatisface contrângerile din cuple ale traseului.Ambele metode, folosite pentru planificarea traiectoriei,trebuie să determine traiectorii simple, adică traiectoriieficiente, netede şi precise, cu timp de calcul apropiat decel real, pentru a genera secvenţe de control a setului depuncte de-a lungul traseului dorit pentru end-efectorulmanipulatorului-robot.

6. SISTEM INTEGRAT TELECOMANDATPENTRU DEMINARE (SITD)

SITD a fost realizat ca model experimental [1], lucrândîn timp real. Are o structură erarhizată pe trei nivele,fiind destinat detectării şi distrugerii minelor fără focosmagnetic, cu 8 grame de metal monobloc, mine caresunt plasate la adincimea de cel mult 10 cm.SITD este compus din trei unităţi (fig. 6a) care suntinterconectate prin intermediul unui soft corespunzător:• sistemul de detecţie (SD) aeropurtat, plasat la

bordul unui minielicopter electric detecţie (MED);• vehiculul-robot de deminare (VRD);• centrul de comandă mobil (CCM).

Fig. 6a. Componentele structurale ale SITD

Premergător declanşării operaţiunilor de deminare, înCCM sunt îmbarcate cele 2 vehicule (MED, VRD) şitransportate în zona de lucru. În timpul operaţiunilor dedeminare, cele 2 vehicule sunt debarcate şi evoluează înfaţa CCM la distanţele de 250m şi 1000m.Din cele trei componente structurale ale SITD (fig. 5a),numai CCM are la bord operatori umani.Fiind realizat ca un sistem modular, SITD permiteconfigurarea sa în conformitaate cu specificul misiunii,cu ajutorul sistemelor de testare specializate.Principalele caracteristici tehnico-tactice ale SITD sunt:• lăţimea culoarului de deminare: max 10 m;• distanţa de acţiune a vehiculului de deminare: 2 m;• modul de distrugere a minelor detectate: cu jet de

propan sau cu încărcătură explozivă;• viteza VRD în teren accidentat: 2 km/h;• panta longitudinală/transversală abordată: 300/150;• înălţimea obstacolelor abordate de VRD: 200 mm;• lăţimea şanţurilor traversate de VRD: 400 mm;• productivitatea de deminare: 6 mine/h;• modul de comandă a SD şi VRD: unde radio;• distanţa de telecomandare: 1000 m.

Sistemul de detecţie este aeropurtat la borul unuiminielicopter electric telecomandat (fig. 6b).

Fig. 6b. Minielicopter cu sistem de detecţie

Sistemul de detecţie care echipează minielicopterul 1are în componenţă:• detectorul de metale 2, cu ajutorul căruia se

descoperă prezenţa minelor în teren;• blocul inerţial triaxial 3, care stabileşte poziţia

minielicopterului electric 1, la un moment daat;• traductorul de proximitate 4, prin care se asigură

menţinerea minielicopterului electric 1 la înălţimeaconstantă faţă de sol;

• sistemul de achiziţie de date 5, de tip AQT, careprimeşte datele de la: detectorul de metale 2, bloculinerţial 3 şi traductorul de proximitate 4; după carele transmite la CCM pentru a fi prelucrate.

Minielicopterul electric prescanează câmpul minat, atâtoptic cât şi magnetic, oferind poziţiile estimate aleminelor din câmp. În baza acestor informaţii, VRD estedeplasat în vecinătatea unei mine, unde execută ocăutare de precizie în scoul localizării minei respective.

7. CONCLUZII

Din acest SITD, numai VRD este în faza de modelexperimental [1], împreună cu cele două sisteme STP1053 şi 1054 de testare a performanţelor acestuia. Înurma probelor din laborator şi de pe teren, VRD s-adovedit deosebit de maniverabil în teren, abordând cuuşurinţă obstacolele. Manipulatorul-robot a răspunsfoarte bine la comenzi, demonstrâd eficacitatea bloculuide comandă şi control, precum şi o dinamică foartebună a acestuia.

BIBLIOGRAFIE

[1] Gâlmeanu, C., Contribuţii la sinteza roboţilor mobilicu 3 grade de mobilitate, Teză de doctorat, UPB., 2000;[2] ***, Album cu principalele tipuri de tehnică militarădin înzestrarea armatelor străine, MApN, 1984;[3] Antonescu, P, Sinteza manipulatoarelor, UPB, 1993;[4] Gâlmeanu, C., Diaconu, Gh., Antonescu, P., Roboţimobili pentru neitralizarea muniţiilor neexplodaate,SYROM’97, vol II, p.145-152;[5] Zegloul, S., Pamanes, J:A:, Optimal Placement ofManipulators in Presence of Obstacles, Proceeding 8-thWorld Congress TMM, Praga, vol 2, pp. 521-524, 1991;[6] Antonescu, P., Gâlmeanu, C., Sinteza mişcării petraiectorie cu ajutorul funcţiilor spline, Lucrările Simp.de Roboţi, vol. I, Reşiţa, p. 95-102, 1996.