Robot mobilny - Polski Serwis Naukowy

Robot mobilny to taki robot, który może dowolnie zmieniać swoje położenie w przestrzeni. Roboty tego rodzaju mogą pływać, latać lub jeździć. Roboty mobilne mogą być robotami autonomicznymi tzn. takimi których prawie nic nie ogranicza np. przewody sterujące bądź zasilające (a jedyne ograniczenia to np. ściany lub przestrzeń w jakiej się znajdują itp.). Poniższe informacje dotyczą robotów poruszających się po ziemi.

Robot – mechaniczne urządzenie wykonujące automatycznie pewne zadania. Działanie robota może być sterowane przez człowieka, przez wprowadzony wcześniej program, bądź przez zbiór ogólnych reguł, które zostają przełożone na działanie robota przy pomocy technik sztucznej inteligencji. Roboty często zastępują człowieka przy monotonnych, złożonych z powtarzających się kroków czynnościach, które mogą wykonywać znacznie szybciej od ludzi. Domeną ich zastosowań są też te zadania, które są niebezpieczne dla człowieka, na przykład związane z manipulacją szkodliwymi dla zdrowia substancjami lub przebywaniem w nieprzyjaznym środowisku.

Samochód – pojazd mechaniczny z własnym napędem (silnik) i źródłem energii, którym jest paliwo (gaz, ropa, benzyna, wodór), jak również bateria. Dwu lub trzyśladowy, na trzech (np. cyklonetka), lub więcej kołach (najczęściej czterech), przeznaczony do przewozu osób, ładunków itp.

Klasy

Klasa robota zapisywana jest jako ( $\Delta_m, \Delta_s$ ) gdzie: $\Delta_m$ [stopień mobilności robota]liczba stopni swobody bazy (korpusu) robota, które mogą być zmieniane poprzez zmianę prędkości koła., $\Delta_s$ [stopień sterowalności (kierowalności) robota] oznacza liczbę niezależnie orientowanych kół kierowanych (skrętnych).

Liczby te (aby ruch był możliwy)zawierają się w granicach:

Koło kastora (Koło samonastawne) - jest to koło umożliwiające ruch robota. Nie posiada ono żadnych dodatkowych właściwości, tzn. nie jest ani napędzane, ani kierowane. Mocowane jest tak, aby obracało się zgodnie z kierunkiem ruchu robota.

$1 \le \Delta_m \le 3$ , $0 \le \Delta_s \le 2$ , $2 \le \Delta_m+\Delta_s \le 3$

i przedstawiają kolejno klasy: (3,0) - robot posiada trzy koła szwedzkie, (2,1) - robot posiada jedno koło kierowane oraz dwa koła kastora, (2,0) - robot zwany inaczej unicycle, posiadający dwa koła umieszczone na wspólnej osi z których każde może obracać się z różną prędkością oraz jedno koło Kastora, (1,2) - robot posiadający dwa koła kierowane oraz jedno koło Kastora (roboty tego typu sprawiają największy problem podczas sterowania), (1,1) - robot zwany samochodem kinematycznym, zachowujący się podczas sterowania tak samo jak samochód posiada jedno koło kierowane.

Klasa (3,0) opisuje robot, który jest holonomiczny. Pozostałe klasy dotyczą robotów nieholonomicznych.

Wzory

$L$ - połowa szerokości platformy (podwozia) $\beta$ - kąt skrętu koła sterującego $\eta, \zeta$ - prędkości sterujące $\theta$ - orientacja robota $\eta_1, \eta_2$ - prędkość liniowa względem osi x i y układu lokalnego $\eta_3$ - prędkość kątowa

Klasa (3,0)

$\begin{bmatrix}x^{'} \\ y^{'} \\ \theta^{'}\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}\cos\theta & -\sin\theta & 0\\\sin\theta & \cos\theta & 0\\0 & 0 & 1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}\eta_1 \\ \eta_2 \\ \eta_3\end{bmatrix}$ ,

Klasa (2,1)

$\begin{bmatrix}x^{'} \\ y^{'} \\ \theta^{'} \\ \beta^{'}\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}\cos(\theta+\beta) & 0 & 0\\\sin(\theta+\beta) & 0 & 0\\ 0 & 1 & 0 \\0 & 0 & 1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}\eta_1 \\ \eta_2 \\ \zeta\end{bmatrix}$

Klasa (2,0)

$\begin{bmatrix}x^{'} \\ y^{'} \\ \theta^{'} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix}-\sin\theta & 0 \\\cos\theta & 0 \\ 0 & 1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}\eta_1 \\ \eta_2 \end{bmatrix}$

Klasa (1,2)

$\begin{bmatrix}x^{'} \\ y^{'} \\ \theta^{'}\\ \beta_1^{'} \\ \beta_2^{'} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -L[\sin\beta_1\sin(\theta+\beta_2)+\sin\beta_2\sin(\theta+\beta_1)] & 0 & 0 \\ L[\sin\beta_1\cos(\theta+\beta_2)+\sin\beta_2\cos(\theta+\beta_1)] & 0 & 0 \\ \sin(\beta_2-\beta_1) & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix}\eta_1 \\ \zeta_1 \\ \zeta_2 \end{bmatrix}$

Klasa (1,1)

$\begin{bmatrix}x^{'} \\ y^{'} \\ \theta^{'}\\ \beta^{'} \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} -L\sin\theta\sin\beta & 0 \\ L\cos\theta\sin\beta & 0 \\ \cos\beta & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix}\eta_1 \\ \zeta_1 \end{bmatrix}$