Sistemas Robóticos de Locomoção - Programação Robótica e Visão por Computador - Eng. Manuel Silva ISEP - IPP

Transcrição

1 Sistemas Robóticos de Locomoção - Programação Robótica e Visão por Computador - Eng. Manuel Silva ISEP - IPP

2 Índice da Apresentação 1. Limitações dos veículos tradicionais 2. Características dos veículos com pernas e aplicações potenciais 3. Evolução dos veículos com pernas 4. Aplicações actuais destes veículos 5. Perspectivas de desenvolvimento futuro e conclusões

3 Limitações dos Veículos Tradicionais Veículos com rodas exigem superfícies pavimentados rápidos eficientes difícil vencer obstáculos e desníveis grandes Veículos com lagartas +50% da superfície terrestre é inacessível a veículos tradicionais

4 Vantagens dos Veículos com Pernas Possibilidade de percorrerem trajectos acidentados irregulares com grandes desníveis transpor obstáculos de grandes dimensões Possibilidade de variar a altura ao solo efeito de amortecimento

5 Limitações dos Veículos com Pernas Difícil atingir velocidades elevadas Grande consumo energético (elevado número de actuadores) Controlo difícil

6 Campos de Aplicação Potenciais 3-Ds (Dirty, Doll, Dangerous) Exploração de locais remotos exploração espacial exporação do fundo marinho Ambientes hostis ou perigosos minas desminagem situações de catástrofe Entretenimento

7 Primeiras Ideias (I) Gravura de um dos primeiros veículos com pernas Século XVIII

8 Primeiras Ideias (II) Esboço da primeira máquina quadrúpede The Mechanical Horse (L.A.Rygg) patenteada em 14 de Fevereiro de 1893 nunca construída

9 Primeiras Ideias (III) Modelo de um tractor com pernas Primeira Guerra Mundial

10 Primeiras Ideias (IV) A primeira máquina bípede The SteamMan projectado por Georges Moore em 1893

11 Primeiras Implementações (I) O quadrúpede da G.E. projecto concluído em 1968 desenvolvido por R. Mosher primeiro camião com pernas controlado manualmente accionamento hidraúlico

12 Primeiras Implementações (II) Phoney Poney construído em 1966 desenvolvido por McGhee e Frank na University of South Carolina primeira máquina com pernas controlada por computador accionamento eléctrico

13 Primeiras Implementações (III) Big Muskie toneladas mina de carvão ao ar livre quatro pernas accionadas hidraulicamente

14 Projecto Dificuldades de Implementação estrutura mecânica do robô que tipo de actuadores nas juntas qual o melhor padrão de locomoção periódicos não-periódicos

15 Controlo Dificuldades de Implementação coordenação de múltiplas cadeias cinemáticas fechadas que sinais de comando devem ser enviados para as pernas para coordenar todos os graus de liberdade (muitos!) distribuição de força nas pernas como manter a estabilidade dinâmica ao parar

16 Estudos na Área de Controlo ARL MonopodII 2 d.o.f. accionamento eléctrico armazenamento/ recuperação de energia através de molas

17 Exemplos Actuais (I) ASV - Adaptive Suspension Vehicle motor combustão interna accionamento hidráulico capacidade de carga: 250 Kg

18 Exemplos Actuais (II) Walking chassis for multipurposes quadrúpede para efectuar transportes em terrenos acidentados

19 Exemplos Actuais (III) Plustech motor Diesel accionamento hidráulico protótipo com vários prémios

20 Exemplos Actuais (IV) Pipe Crawling Robot accionamento eléctrico 8 pernas (3 d.o.f.) Pipe Climbing Robot accionamento eléctrico 8 pernas (2 d.o.f.)

21 Exemplos Actuais (V) RobugII accionamento pneumático 4 pernas (3 d.o.f.)

22 Exemplos Actuais (VI) CWRU Robot III bio-design : CWRU Robot II: mímica do Stick Insect accionamento eléctrico CWRU Robot III: mímica da Blaberus Discoidalis accionamento pneumático CWRU RobotIV: actuadores musculares

23 Exemplos Actuais (VII) TUM mímica da Carausius Morosus geometria e cinemática das pernas padrões de locomoção sistema de controlo accionamento eléctrico

24 Exemplos Actuais (VIII) Rhex accionamento eléctrico whegs (wheels + legs)

25 Exemplos Actuais (IX) (Locomoção híbrida) Biped type legwheeled robot accionamento eléctrico duas pernas com rodas nas extremidades Roller-Walker accionamento eléctrico quatro pernas com rodas nas extremidades

26 Exemplos Actuais (X) (Locomoção híbrida) Trojan Horse conceito veículo híbrido rodas, com accionamento próprio, nas extremidades das pernas (8 d.o.f.) possibilidade de mover-se em terra e na água falta financiamento ao projecto

27 Exemplos Actuais (XI) Honda Humanoid Robot objectivo...should coexist and cooperate with human beings, by doing what a person can not do... introduzir robôs deste tipo nas fábricas accionamento eléctrico autonomia: 15 min capacidade de carga: 5 Kg/mão

28 Exemplos Actuais (XII) WABIAN (WAseda BIpedal humanoid) Humanoid Project bípede actuado electricamente 43 d.o.f. visão artificial

29 Exemplos Actuais (XIII) (Entretenimento) AIBO (SONY)

30 Exemplos Actuais (XIV) (Entretenimento) SONY Humanoid Robot

31 Exemplos Actuais (XV) SpringWalker bipedal exoskeleton ampliador de força disponível comercialmente

32 Perspectivas de Desenvolvimento Futuro Aprofundamento do estudo dos sistemas biológicos Novas estruturas cinemáticas para as pernas Sistemas de controlo mais poderosos (estabilidade dinâmica) Actuadores mais eficientes

33 O Futuro? Conclusão

34 Obrigado pela Vossa atenção! Sistemas Robóticos de Locomoção - Programação Robótica e Visão por Computador -