Amphibious-like minirobot

• Autorzy: Bodnicki M. , Sęklewski M. , Grzelak R.

Warianty tytułu

PL

Minirobot naśladujący płaza ziemnowodnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A subject of presented work ware design and building a prototype of microrobot, which can imitate behavior of an amphibian, (e.g. salamander). Robot, which has been built, generates both types of the amphibian movement: walk on four legs and imitation of the swimming gait. Modular structure is one of its features, and constructed modules are fully interchangeable. The commercial DC servos controlled by microprocessor unit were used as actuators (for leg and thorax movement). The master software is installed in PC microcomputer. Operator controls main parameters of the movement (straight on or turn) and sequences of commands for servos are generated automatically.

PL

Większość praktycznie wykorzystywanych robotów mobilnych porusza się na kołach lub gąsienicach. Rozwijany jest jednak także wątek mikrorobotów naśladujących naturalne (występujące w przyrodzie) formy ruchu – chód, pełzanie lub pływanie na wzór zwierząt żyjących w środowisku wodnym. Praca [7] przedstawia szeroko problematykę robotów kroczących, w tym bezpośrednio inspirowanych przez organizmy żywe. Bezpośrednią inspiracja autorów były prace grupy badawczej BIRG [8], w szczególności przedstawiające analizę mechanizmów ruchu płazów ziemnowodnych (rodzina salamandrowate) i opis matematyczny sposobu generacji chodu i pływania [1, 3-5]. Z wyżej wymienionych prac zaczerpnięto wzory (1-3), zaimplementowane następnie w opracowanym urządzeniu. Opracowany minirobot ma strukturę modułową. Jego ciało składa się z głowy, korpusu i ogona oraz czterech łap. Struktura całego systemu jest przedstawiona na rysunku 1. Konstrukcja mechaniczna składa się z dwóch typów modułów. Modułem bazowym jest tzw. segment A będący elementem korpusu urządzenia. Moduł ten może skręcać się względem elementu poprzedzającego (następującego) – rys. 1. Na bazie tego rozwiązania skonstruowano moduł osadzenia łap (moduł B), którego kinematyka umożliwia dodatkowo unoszenie łap oraz ich składanie przy zmianie trybu ruchu od chodu do pływania (przy czym konstrukcja prototypu nie jest jednak przystosowana do pracy w środowisku wodnym). Siłownikami są popularne modelarskie serwomechanizmy prądu stałego, sterowane za pośrednictwem specjalizowanego układu SK18 (z wykorzystaniem techniki PWM) z mikrokomputera PC – poprzez złącze RS232. Nadrzędny program sterujący jest zaimplementowany w mikrokomputerze PC. Panel główny programu przedstawiono na rysunku 2. Poszczególne przyciski panelu umożliwiają zmianę trybu ruchu, zmianę parametrów chodu lub "pływania" (np. szybkości lub promienia skrętu). Prowadzona jest również bieżąca wizualizacja układu ciała "salamandry". Główne algorytmy pracy urządzenia podano w pozycji literaturowej [2]. Robot może być zasilany z akumulatorów wbudowanych w poszczególne modułu, jednak w bieżącej fazie prac zdecydowano się na zmniejszenie masy (i autonomiczności) poprzez zastosowanie zasilania za pośrednictwem przewodów. Projektowanie struktury wykonawczej rozpoczęto od opracowania modeli trójwymiarowych (rys. 3). Umożliwiły one analizę zachowania robota w różnych warunkach oraz wygenerowanie dokumentacji konstrukcyjnej prototypu. Zbudowano następnie dwie wersje prototypu (różniące się wielkością i momentem serwomechanizmów. Zdjęcia prototypu przedstawia rysunku 4. Urządzenie zostało uruchomione i przetestowane. Obecnie trwają prace związane z zabudową sieci czujników (w tym mikrokamery wideo).

Słowa kluczowe

EN

education; microrobot; biomechanics

PL

nauczanie; mikrorobot; biomechanika

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2009
• Tom: Z. 240
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Bodnicki M.

autor

Sęklewski M.

autor

Grzelak R.

• Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics, Św. Andrzeja Boboli 8, 02-525 Warszawa,

Bibliografia

• 1. Ashley-Ross M. A.: Hindlimb kinematics during terrestrial locomotion in a salamander (Dicamptodon Tenebrosus). Journal Exp. Biol. v. 193. (1994). pp. 255-283
• 2. Bodnicki M., Sęklewski M.: Design of small-outline robot – simulator of gait of an amphibian. In „Recent Advances in Mechatronics”. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2007, pp. 77-81
• 3. Ijspeert A.J., Crespi A., Cabelguen J.: Simulation and robotic studies of salamander locomotion. Neuroinformatics, Vol.3, 2005, no.3
• 4. Ijspert A. J.: A 3-D Biomechanical Model of the Salamander. Brain Simulation Laboratory & Computational Learning and Motor Control Laboratory, University of Southern California.
• 5. Ijspert A. J.: Pattern generators: from biological observations to implementations in salamander-like and humanoid robots. Plenary lecture in Proceedings of 49 IWK TU Ilmenau, Shaker Verlag, 2004, v.2, pp.5-7.
• 6. Młynarski M.: Płazy i gady Polski. Atlas. WSiP, Warszawa, 1987 (wyd. IV)
• 7. Zielińska T.: Maszyny kroczące – Podstawy, projektowanie, sterowanie i wzorce biologiczne. PWN, Warszawa, 2003 (in Polish, Title in English: “Walking Machines – Fundamentals, Design Control and Biological Inspirations”)
• 8. http://birg.epfl.ch/ - Biologically Inspired Robotics Group (BIRG)