Побутовий робот

Побутовий робот - це автоматична машина, що складається з маніпулятора і пристроїв програмного управління його рухом, призначена для заміни людини при виконанні основних і допоміжних операцій у виробничих процесах. Призначений для захоплення і переміщення побутових речей, для полегшення життя людям з вадами опорно-рухового апарату.

Класифікація роботів - маніпуляторів

На сьогоднішній день побутові роботи не надто поширені, однак є всі підстави припускати широке їх поширення в найближчому майбутньому. Це полегшить життя не лише людям з обмеженими можливостями, для яких в першу чергу були спроектовані такі системи, а й усім решту.

Побутові роботи бувають:

1. програмні;
2. адаптивні;
3. інтелектуальні.

---

• виробничі, або технологічні - для основних операцій технологічних процесів;
• підйомно - транспортні, або допоміжні , що виконують дії типу «взяти - перенести - покласти» ;
• універсальні - для різних операцій.

Основні завдання побутових роботів:

• орієнтація і переміщення в обмеженому просторі з мінливою обстановкою (предмети в будинку можуть змінювати своє місце розташування);
• відкривання і закривання дверей при переміщенні по будинку;
• маніпулювання об'єктами складною і іноді заздалегідь невідомої форми, наприклад посудом на кухні або речами в кімнатах;
• активна взаємодія з людиною на природній мові і прийняття команд в загальній формі;
• Прибирання в будинку;
• Миття посуди;
• Миття вікон (наприклад: Window Washing Robot – побутовий робот «спайдермен» для миття вікон).

Побутовий робот-помічник STAIR

Побутовий робот-помічник STAIR

У 2008 році вченими Стенфордського університету був розробрений побутовий робот-помічник STAIR, що самостійно знаходить двері і відкриває їх. На сьогоднішній момент робот розуміє голосові команди типу «Принеси степлер», самостійно знаходить степлер серед інших предметів у приміщенні, бере його маніпулятором і приносить людині, котрий віддав команду. Це робить новий алгоритм, який дозволяє впізнавати знайомі особливості в незнайомих об'єктах і вибирати правильний спосіб захоплення.

Робот-помічник PR2 (Personal Robot 2)

Робот-помічник PR2 (Personal Robot 2)

Учені з Каліфорнійського університету в Берклі (UC Berkeley) створили робота-помічника PR2 (Personal Robot 2) та впершев світі навчили робота взаємодії з деформованими об'єктами. Як не дивно, але тільки зараз вдалося навчити машину працювати з м'якими і, головне, легко і непередбачувано міняють форму предметами. Ця робототехнічна платформа покликана допомогти дослідникам в тому, щоб не йти по складному і дорогому шляху створення робота з нуля, а зосередити свої зусилля на ще невирішені проблеми. Робот демонструє свої можливості: самостійно знаходить, відкриває і закриває двері, закладає і дістає посуд у посудомийну машину, а коли рівень заряду батареї стає занадто низьким, самостійно вставляє штекер в розетку. Також робот може виконувати і досить тонку роботу, наприклад, перегортати сторінки звичайної книги.

Побутовий робот-помічник Care-O-Bot

Побутовий робот-помічник Care-O-Bot

Робот здатний виконувати такі функуії як: переміщення по кімнаті, обїзд перешкод, відкривання дверей, розпізнавання та захоплення речей. Розробники з токійського університету «Information and Robot Technology» вже відомі своїми проектами в галузі робототехніки. Тепер же вони мають намір розробляти рішення для старіючого суспільства Японії, а саме роботів- помічників по будинку. Вже була представлена перша напрацювання людиноподібного робота , який міг би виконувати нескладну роботу по типу «подай- принеси-прибери». Численні датчики допомагають йому переміщатися по будинку, обходячи перешкоди. Але головний секрет в незвичайних кінцівках, які як з'ясувалося, до найдрібніших подробиць імітують рухи людини. В даний час ведеться робота для здійснення ідеального балансу. Команда вчених сподівається, що вже незабаром робот зможе похвалитися ходьбою, присіданням і навіть кроками з боку в бік. Можливо, з такими технологіями у літніх людей буде більше часу і можливостей для відпочинку.

Розрахункова схема трьох ланкового механізму

Загальний вид робота - помічника

Конструкція побутового робота - помічника

Маніпулятор робота за своїм функціональним призначенням повинен забезпечувати рух вихідної ланки і, закріпленого в ньому, об'єкта маніпулювання в просторі по заданій траєкторії і з заданою орієнтацією. Для повного виконання цієї вимоги основний механізм важеля маніпулятора повинен мати не менше шести степеней вільності, причому рух по кожній з них має бути керованим. Робот з шістьма степенями вільності є складною автоматичною системою. Ця система складна як у виготовленні, так і в експлуатації. Тому в реальних конструкціях роботів часто використовуються механізми з числом подвижностей менше шести. Найбільш прості маніпулятори мають три, рідше дві, степені вільності. Такі маніпулятори значно дешевше у виготовленні та експлуатації, але висувають специфічні вимоги до організації робочого середовища. Модель маніпулятора складена на основі аналізу існуючих конструкцій побутових роботів. Основним режимом роботи маніпулятора є безперервне стеження за об'єктом. Таким чином, завдання данної роботи полягає в аналітичному рішення прямої та зворотної задачі кінематики у вигляді, придатному для алгоритмічного опису та написання керуючої програми, виконання якої відбувається в режимі реального часу, вкладається в проміжки між отриманими даних про об'єкт від відеокамери. В роботі розглядається трьох ланковий механізм [4], ланки 1-3 якого зєднані між собою приводами обертового руху 4-6. Положення ланок визначається кутами φ1, φ2, φ3. Зі сторони курпуса на ланку 1 діє момент М10, зі сторони ланки 1 на ланку 2 діє момент М12, зі сторони ланки 2 на ланку 1 діє момент М21, зі сторони ланки 2 на ланку 3 діє момент М23, зі сторони ланки 3, в свою чергу, на ланку 2 діє момент М32. Окрім того на ланки механізма діють сили ваги, які в загальному випадку направлені під деяким кутом α до вибраної системи координат.Нехай в початковому положені ланки 1, 2 та 3 знаходяться під кутами φ1, φ2 та φ3 . Ланка 1 здійснює обертовий рух під дією системи моментів, і його положення в любий момент часу визначається кутом φ1, при цьому протягом руху ланки 1 данка 2 здійснює плоско-паралельний рух, обертова складова якого задається кутом φ2, ланка 3 рухається також плоско-паралельно, і його обертання задається кутом φ3. Механіка робота - маніпулятора реалізована у вигляді 3-х ланок (2-4), поворотньої платформи (1) та захватного механізму на кінці (5). Усі деталі виготовлені із органічного скла, що забезпечує порівняно невелику вагу конструкції. Для кріплення деталей між собою, передбачені певні пази.

ШІМ – управління серводвигунами

---

Уся конструкція робота – маніпулятора приводиться в рух за допомогою сервоприводів (серви) обертання HXT, що складаються з двигуна, редуктора і системи управління. Встановлюються валом відразу на вісь обертання ланок. Інтерфейс управління: ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) по положенню. Шпаруватість імпульсу визначає цільове положення вихідного вала, діапазон ~ 1000-2000мкс, ці значення відповідають крайнім положенням вала, значення 1500мкс відповідає середньому положенню. Рекомендована частота ШІМ 50 Гц.

Посилання

1. Курсова робота "Побутовий робот-помічник" - http://knowledge.allbest.ru/manufacture/2c0a65635a3ac69b4d53b88421216d27_0.html
2. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82_(%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F)
3. Хомченко В.Г., Соломин Ю.В., Робототехнические системы. - ОмГТУ, 2008.-162 с.: ил.
4. Механика промышленных роботов: Под ред. К.В. Фролова, Е.И.
5. Шахинпур М. Курс робототехники. - М.: Мир, 1990. - 527 с.
6. Фу К., Гонсале Р., Ли К. Робототехника. - М.: Мир, 1989. - 624 с.
7. Манипуляционные системы роботов / Под ред. А.И. Корендясева - М.: Машиностроение, 1989. - 472 с.