Caracteristici Cinematice ale Roboților Pășitori cu Secvență Fixă

1. Introducere

Cuvântul ,, robot ,, a fost folosit pentru prima dată în sensul acceptat astăzi, în anul 1920 de către scriitorul ceh K. Capek , care l-a preluat din limba cehă unde înseamnă “muncã grea”.

Primul domeniu în care şi-au făcut apariţia primii roboţi a fost industria. Epopeea roboţilor industriali durează de numai 30 de ani, primul robot industrial fiind folosit în anul 1963 la uzinele Trenton (S.U.A.) ale companiei General Motors. De atunci şi până astăzi numărul şi performanţele roboţilor au crescut în continuu, pe măsura dezvoltării posibilităţilor lor, găsindu-şi noi utilizări şi în alte domenii de activitate, având cele mai diferite forme şi structuri.

Dintre cele mai importante criterii de clasificare ale roboţilor amintim :

1. în funcţie de informaţia de intrare şi modul de învăţare al robotului , aceştia pot fi :

a. robot manipulator manual, care este acţionat direct de cãtre om;

b. robot secvenţial păşitor care execută anumiţi paşi ce “ascultă” de o procedură predeterminată. La rândul lor roboţii secvenţiali pot fi :

- robot secvenţial fix, la care informaţia predeterminatã nu poate fi modificatã;

- robot secvenţial variabil, la care informaţia predetrminată poate fi uşor schimbată;

2. în funcţie de generaţii sau nivele, de comanda şi gradul de dezvoltare al inteligenţei artificiale , se deosebesc :

- Roboţi din generaţia I, care acţioneazã pe baza unui program flexibil, dar prestabilit de programator, care nu se mai poate schimba în timpul executiei;

- Roboţii din generaţia a-II-a se caracterizeazã prin aceea cã programul flexibil prestabilit poate fi schimbat în limite foarte restrânse în timpul execuţiei;

- Roboţii din generaţia a-III-a posedã însuşirea de a-şi adapta singuri programul în funcţie de informaţiile culese prin proprii senzori din mediul ambiant.

În afara roboţilor de topologie serială şi a celor de topologie paralelă în ultimii ani au proliferat roboţii păşitori datorită avantajelor lor care îi recomandă în anumite tipuri de activităţi. Domeniile în care aceştia sunt din ce în ce mai prezenti sunt : explorările planetare, medicină (asistarea persoanelor cu handicap), explorări submarine , activităţi nucleare, aplicaţii militare (detectări de mine antipersonal), precum şi explorarea zonelor periculoase pentru om.

Roboţii păşitori au următoarele caracteristici :

- se pot deplasa şi pe teren accidentat ;

- necesită un consum energetic redus ;

- garda la sol ridicată le permite să depăşească obstacole ;

- contactul cu solul este discontinuu piciorul având posibilitatea de a selecta punctul de contact (de sprijin ) ;

- posibilitatea perceperii contactului cu solul ;

- se pot deplasa pe un teren moale ;

- deterioarează puţin solul pe care se deplasează ( aspect important în exploatările forestiere ) ;

- viteza de deplasare este scăzută ;

- controlul mersului este complicat , datorită numărului ridicat de grade de libertate

Una dintre cele mai dificile probleme este cea a schemei structurale a piciorului, datorită complexităţii cinematicii mersului. Un exemplu de definire a parametrilor geometrici la un robot păşitor este ilustrat în Fig.1. Există mai multe tipuri de mecanisme care pot fi utilizate la acţionarea unui picior. Dintre acestea amintim pe cele mai des utilizate : mecanisme derivate din mecanismul patrulater, mecanisme din familia pantografelor, mecanisme mai complicate derivate din lanţuri cinematice cu mai multe contururi independente.

Fig.1 Definirea parametrilor geometrici şi numerotarea picioarelor

Roboţii cu secvenţă fixă aparţin generaţiei a doua de roboţi şi sunt acei roboţi de tip braţ robot sau roboţi mobili, la care amplitudinea şi succesiunea mişcărilor ramân imuabile. In general acestea sunt sisteme cu o structură mecanică cu un grad de mobilitate. Pentru ilustrarea acestei categorii de roboţi se prezintă în cele ce urmează câţiva microroboţi păşitori cu caracteristici biomorfe, sisteme echipate cu diverse categorii de senzori – tactili, de proximitate, de sunet şi de lumină.