Αποφυγή εμποδίων κινούμενου ρομπότ

• Κύριος συγγραφέας: Στράτος, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Τζες, Αντώνιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2009
• Θέματα: Ρομπότ; Εμπόδια; Robots; Obstacles; LabVIEW; 629.892

Ο στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας αυτής είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος ελέγχου για την κίνηση ενός επίπεδου ρομποτικού βραχίονα πλεονάζοντων βαθμών ελευθερίας με στόχο την αποφυγή εμποδίων έτσι ώστε να αποφευχθεί οποιαδήποτε πιθανή σύγκρουση. Αρχικά γίνεται εισαγωγή στα κινούμενα ρομπότ και στις παραμέτρους που τα χαρακτηρίζουν. Επίσης δεδομένου ότι η επικοινωνία του ρομπότ με το περιβάλλον γίνεται μέσω αισθητήρων γίνεται μια εισαγωγή για τη γενική λειτουργία αυτών. Πιο συγκεκριμένα αυτή η εργασία πραγματεύεται τους ρομποτικούς βραχίονες οι οποίοι είναι αρθρωτά ρομπότ η λειτουργία των οποίων είναι παρόμοια με αυτή του ανθρώπινου βραχίονα. Τέλος γίνεται αναφορά στους αισθητήρες θερμοκρασίας και συγκεκριμένα σε αυτούς που παρέχουν οι ολοκληρωμένες πλατφόρμες Telos motes οι οποίες συνδυάζουν χαμηλή κατανάλωση ισχύος και δυνατότητα ασύρματης μετάδοσης δεδομένων. Για να προσομοιώσουμε την αποφυγή εμποδίων και στη συνέχεια να εκτελέσουμε το πείραμα χρειάστηκε πρώτα να μελετήσουμε το ευθύ κινηματικό πρόβλημα, το οποίο προσδιορίζει τη θέση του τελικού σημείου όταν γνωρίζουμε τις γωνίες των συνδέσμων του βραχίονα. Επιπρόσθετα παρουσιάζεται το μαθηματικό μοντέλλο της θεωρίας της αποφυγής εμποδίων και η τελική εξίσωση η οποία εφαρμόζεται στον επαναληπτικό αλγόριθμο της αποφυγής. Σε αυτή την εργασία δεν ασχολούμαστε καθόλου με τη δυναμική των ρομπότ. Στο τρίτο κεφάλαιο προσομοιώνουμε με τη βοήθεια του λογισμικού πακέτου MATLAB την αποφυγή εμποδίων θεωρώντας πολλές περιπτώσεις ρομπότ διαφόρων βαθμών ελευθερίας και ποικίλων εμποδίων στο περιβάλλον του βραχίονα. Η στρατηγική αποφυγής έγγυται στο να προσδώσουμε στα σημεία του βραχίονα που απειλούνται από ενδεχόμενα εμπόδια μία ταχύτητα έτσι ώστε να τα οδηγήσει μακρύα από αυτά. Για να γίνει αυτό χωρίς να διακοπέι η πρωτεύουσα εργασία του ρομπότ, η οποία είναι η τοποθέτηση του τελικού σημείου δράσης σε ένα σημείο του επιπέδου, χρειάζεται ο βραχίονας να διαθέτει πλεονάζοντες βαθμούς ελευθερίας ώστε να είναι αρκετά ευέλικτος σε ένα περιβάλλον με εμπόδια. Σε τελικό στάδιο παρουσιάζεται η πειραματική αποφυγή ενός εμποδίου χρησιμοποιώντας το λογισμικό Lab VIEW για την επικοινωνία του χρήστη με ένα ρομποτικό βραχίονα τριών βαθμών ελευθερίας. Εδώ εφαρμόσαμε για πρώτη φορά τη θεωρία της ανάδρασης δεδομένου ότι λόγω θορύβου και μηχανικών τριβών στα γρανάζια των επενεργητών η πραγματική θέση του ρομπότ θα διαφέρει από την επιθυμητή. Για μέτρηση της πραγματικής θέσης χρησιμοποιήθηκαν δύο ψηφιακοί και ένας οπτικός encoders. Τέλος για αισθητήρα χρησιμοποιήσαμε ένα Telos mote για αναγνώριση θερμοκρασίας του εμποδίου το οποίο ήτανε μια πηγή φλόγας. Με κατάλληλους μετασχηματισμόυς μετατρέψαμε αυτή τη μέτρηση θερμοκρασίας σε απόσταση η οποία είναι και η απόσταση του εμποδίου από το βραχίονα. Στο τελευταίο κεφάλαιο συνοψίζουμε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης και του πειράματος και παραθέτουμε προτάσεις για περεταίρω έρευνα καθώς και για βελτίωση των αποτελεσμάτων σε μελλοντικά πειράματα. Εντέλει, αυτή η εργασία αποτελεί μία εισαγωγή στη ρομποτική και σε πειράματα ελεγχόμενα από ηλεκτρονικό υπολογιστή και τονίζει τη σπουδαιότητα της χρήσης τον ρομπότ στη σύγχρονη επιστήμη.