BazTech - Yadda

1

Zastosowanie ludzkiego wzorca chodu do sterowania robotem kroczącym

Parulski P., Michalski M., Kozłowski K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 1

115--124

PL

Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wstępnych wyników prac zmierzających do opracowania systemu do analizy i projektowania chodu dwunożnych robotów kroczących w oparciu o dane biologiczne. Akwizycja danych biologicznych przeprowadzona została w oparciu o system wizyjny firmy Optitrack oraz środowisko Matlab. Wygenerowane trajektorie stanowią podstawę do tworzenia zestawów funkcji wyjścia, a w konsekwencji do projektu sterownika, którego zadaniem będzie jak najlepsze odwzorowanie chodu ludzkiego.

EN

The paper presents an attempt to create a system for analysis and design a gait for the two-legged walking robot, on the basis of biological data. The acquisition of biological data was conducted based on the Optitrack vision system and the Matlab software. Generated trajectories are used to create a set of output functions, and finally to create the controller, to track the human gait pattern.

2

Odporny gładki algorytm sterowania robotem o kinematyce monocykla

Pazderski D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 2

509--518

PL

Praca przedstawia metodę sterowania/nawigacji robota mobilnego o kinematyce monocykla. Proponowany gładki algorytm zapewnia zbieżność trajektorii pozycji i orientacji do otoczenia punktu zadanego o projektowanym promieniu i wykazuje odporność na addytywne ograniczone zakłócenia pomiarowe konfiguracji. Metoda wykorzystuje gładki hybrydowy algorytm nawigacji połączony z algorytmem sterowania ruchem wykorzystującym metodę funkcji transwersalnych. W pracy przedstawiono skróconą analizę stabilności oraz wybrane wynik i symulacyjne ilustrujące właściwości sterownika/nawigatora.

EN

In this paper a stabilizer dedicated for a unicycle-like robot is considered. The proposed smooth control law ensures the global boundedness of position and orientation trajectories to a neighborhood of the origin with an arbitrarily selected radius and some robustness to bounded additive measurement noises. The controller consists of a smooth hybrid navigation algorithm and a smooth feedback based on me transverse function approach. Sketch of stability proof and simulation results illustrating properties of the algorithm are investigated.

3

Modelowanie ruchu robota humanoidalnego z wykorzystaniem koncepcji podwójnego odwróconego wahadła

Żurawska M. S., Zielińska T., Szumowski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 1

125--134

PL

W artykule zaproponowano model odwzorowujący cechy chodu człowieka. Model ten składa się z dwu odwróconych wahadeł połączonych parą obrotową. Masy punktowe znajdujące się na wahadłach mogą przesuwać się. Dzięki wprowadzeniu sterowanej zmiany położenia mas, model może zostać wykorzystany nie tylko do opisania podstawowych sytuacji ruchowych (jak np. chód, bieg), ale również daje możliwość opisania złożonych sytuacji, jak np. popchnięcie obiektu w plecy, czy zmiany rodzaju chodu (np. przejście z chodu do biegu). W artykule przeanalizowano dane uzyskane z eksperymentów dotyczących podstawowych (chód i bieg) i złożonych (popchnięcie obiektu w plecy) sytuacji ruchowych. Na ich podstawie przeprowadzono weryfikację zaproponowanego modelu. Weryfikacja opisanej koncepcji polegała na odtworzeniu sytuacji popchnięcia obiektu w plecy z wykorzystaniem modelu podwójnego odwróconego wahadła.

EN

The simple model which allows to represent the kinematic synergies in the human motion was proposed. The model consists of two inverted pendulums connected by revolute joint. The position of pendulum point masses is not constant, the possibility of changing their position allows to imititate the properties of not only the basic movements (e.g. walking, running) but also of the complex motions like postural push recovery or gait transitions. For establishing this model the experimental data were considered for walking, running and push recovery. Based on experiments proposed model was verified. The push recovery behaviour was succesfully modelled using the concept of double inverted pendulum with movable masses.

4

Modeling and simulation of a tracked mobile inspection robot in MATLAB and V-REP software

Ciszewski M., Mitka Ł., Buratowski T., Giergiel M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 1

135--144

EN

This paper presents modeling and simulation of a tracked mobile robot for pipe inspection with usage o MATLAB and V -REP software. Mechanical structure of the robot is described with focus on pedipulators used to change pose of the track drive modules to adapt to different pipe sizes and shapes. Modeling of the pedipulators is shown with usage of MATLAB environment. The models are verified using V-REP and MATLAB co-simulation. Finally, operation of a prototype was verified on a test rig. The robot utilized joint trajectories computed with usage of mathematical models for reconfiguration of the pedipulators.

PL

W artykule przedstawiono modelowanie i symulacje mobilnego robota gąsienicowego przeznaczonego do inspekcji rurociągów przy użyciu oprogramowania MATLAB i V-REP. Przedstawiono konstrukcję mechaniczną robota, z uwzględnieniem pedipulatorów, służących do ustawiania pozycji gąsienicowych modułów napędowych w celu dostosowania się robota do różnych kształtów i średnic rur. Modelowanie i obliczenia trajektorii ruchu mechanizmu pedipulatorów zostały przeprowadzone w środowisku MA TLAB. Modele zostały zweryfikowane przy użyciu równoległej symulacji w oprogramowaniu V-REP i MATLAB. Poprawność modeli rekonfiguracji pedipulatorów została sprawdzona na stanowisku testowym przy użyciu prototypu, sterowanego za pomocą poprzednio obliczonych trajektorii złączowych.

5

Model robota mobilnego napędzanego dwiema półsferami

Joniak P., Muszyński R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 1

103--114

PL

Jednym z oryginalnych pomysłów napędu robotów mobilnych jest wykorzystanie do tego wirującej półsfery. Zastosowanie w napędzie robota dwóch takich półsfer daje obiekt o niezwykle ciekawych własnościach. W referacie przedstawiamy model kinematyki takiego układu, analizujemy jego zachowanie, proponujemy uproszczoną postać modelu i dyskutujemy cechy tego uproszczenia. Dla ilustracji właściwości wyprowadzonych modeli prezentujemy zestaw wyników symulacji wskazujących na podobieństwa i różnice w ich zachowaniu.

EN

The paper presents analysis of a two HOG wheel mobile robot. Capabilities of this drive are presented and discussed. Nonholonomic constraints and kinematics models are derived. Simplified model is proposed and its features are analysed. In addition, to present properties of the models, series of simulation arc performed. In result similarites and differences are shown.

6

Manipulatory równoległe 3(TRRR) i 3(TRTR) o liniowym modelu kinematyki

Mianowski K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 1

145--154

PL

W artykule przedstawiono projekty manipulatorów równoległych o strukturach 3(TRRR) i 3(TRTR) charakteryzujące się liniowymi modelami opisu kinematyki. Manipulatory mogą mieć zastosowanie jako zadajniki typu haptic device do zadawania ruchu w systemach telemanipulacji i jako mechanizmy posuwów podstawowych dla maszyn obróbczych typu frezarka CNC lub w konstrukcji maszyn do szybkiego prototypowania. Dzięki odpowiedniemu doborowi schematu kinematycznego oraz parametrów geometrycznych mechanizmu, platforma ruchoma manipulatora może przemieszczać się w przestrzeni 30 dokładnie odtwarzając składowe x-y-z z translacyjnych układów napędowych ulokowanych na podstawie i z zachowaniem stałej orientacji. Rozwiązania charakteryzują się przejrzystością konstrukcji, prostotą układu kinematycznego, zwartością i lekkością oraz niskim kosztem wykonania. Przedstawione koncepcje stanowią kolejne rozwinięcie wcześniejszych rozwiązań autora w zakresie robotycznych rekonfigurowalnych równoległych systemów modułowych pozwalających na różne sposoby zapewnić obsługę szerokiej gamy różnorodnych procesów. W konstrukcjach manipulatorów zastosowano ogólnie dostępne na rynku gotowe podzespoły.

EN

Three concepts of mechanical design of parallel manipulators with 3(TRRR) and 3(TRTR) structures are presented in the paper. Manipulators can be applied as haptic devices with force feedback control in telemanipulation, or as a support mechanisms in new CNC machines, and in the novel solutions of machines for rapid prototyping. Special kinematic system and kinematic parameters of presented solutions cause that kinematic model of the manipulator is linear and is not dependent on the other factors. Manipulator has 3 DOF's and can move the platform with constant orientation with linear input-output equations. Presented solutions are simple, compact and relatively cheap.

7

Badanie jednoznaczności reakcji i napędów w robotyce metodą kinetostatyki

Pękal M., Frączek J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2016

|

z. 195, t. 1

155--164

PL

Problem niejednoznaczności sił reakcji i sił napędowych może wystąpić podczas projektowania robotów czy np. syntezy ich sterowania. Dotychczasowe metody określania jednoznaczności sił reakcji polegały na badaniu macierzy Jacobiego równań więzów. Podejście bazujące na zadaniu kinetostatyki (prezentowane w niniejszej pracy) pozwala na jednoczesne badanie jednoznaczności sił reakcji i sił napędowych. Umożliwia ono zastosowanie kryteriów wywodzących się z pojęć algebry liniowej - np. sumy prostej przestrzeni liniowych czy przestrzeni zerowej macierzy. W niniejszej pracy przedstawiono podejście przestrzeni zerowej. Dla zilustrowania rozpatrywanej metody przygotowano trzy przykłady z dziedziny robotyki.

EN

A non-uniqueness of reactions and drives may occur during the design of robots or, e.g., in a synthesis of their control systems. Existing methods for determination of reactions uniqueness are based on examination of Jacobian matrix of constraints. Kinetostatics-based approach, presented in this paper, is applicable for simultaneous study of uniqueness of reactions and drives. This method uses criteria originating form linear algebra, e.g., direct sum or nullspace methods. In this paper, nullspace method is presented. The method is illustrated with three robotic examples.

8

Osobliwości kinematyczne współczesnych robotów przemysłowych

Szkodny T.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2014

|

z. 194, t. 2

553--568

PL

Artykuł przedstawia bardzo prostą metodę unikania konfiguracji osobliwych manipulatorów współczesnych robotów przemysłowych tak renomowanych firm jak: ABB, Fanuc, Mitsubishi, Adept, Kawasaki, COMAU i KUKA. Do wyznaczenia tych konfiguracji opracowano postać globalną opisu kinematyki członu roboczego względem pozostałych członów. Na podstawie tego opisu wyprowadzono formuły na jakobian analityczny manipulatora w układzie współrzędnych członu roboczego. Następnie opracowano postać jawną formuły na wyznacznik jakobianu. Z formuły tej wyznaczono konfiguracje osobliwe, przy których wyznacznik przyjmuje wartość równą zeru. Ponadto podano interpretacje geometryczne tych konfiguracji i zilustrowano je. Dla przykładowego manipulatora zastosowano zaproponowaną metodę unikania osobliwości, polegającą na niedużych korektach współrzędnych naturalnych członów, zapobiegających obniżeniu się rzędu jakobianu, z analizą błędów położenia spowodowanych tymi korektami.

EN

The article presents the very simple method of avoiding the singular configurations of contemporary industrial robot manipulators such renowned companies as ABB, Fanuc, Mitsubishi, Adept, Kawasaki and COMAU KUKA. To determine these configurations have worked form of a global description of the work link kinematics with respect to the other links. On the basis of this description the geometric Jacobian of manipulator was derived in work link frame. Next, the formula for the determinant of Jacobian was derived. From the formula the singular configurations were determined. Moreover, given geometric interpretations of these configurations and illustrated them. For the sample manipulator were proposed small corrections of link natural coordinates to prevent the reduction of a Jacobian rank. The analysis of the position errors caused by these corrections were presented.

9

Strategia śledzenia trajektorii z unikaniem kolizji dla robota mobilnego klasy (2,0)

Michałek M., Kowalczyk W., Kozłowski K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 2

381-390

PL

Artykuł przedstawia koncepcję sterowania kinematyką robota mobilnego klasy (2,0) dla zadania śledzenia trajektorii z funkcją unikania kolizji z wypukłymi przeszkodami statycznymi. Proponowane sterowanie wynika z modyfikacji oryginalnej metody VFO, która polega na rozszerzeniu definicji tzw. pola zbieżności o ortogonalny składnik zwany wektorem oddziaływania przeszkód. Wprowadzona modyfikacja pola zbieżności pozwala na zachowanie oryginalnej postaci reguły sterowania VFO. Metoda dopuszcza przechodzenie trajektorii referencyjnej przez obszary przeszkód a także nakładanie się obszarów oddziaływania przeszkód sąsiadujących. Efektywność metody zilustrowano wynikami eksperymentów.

EN

The paper presents a control strategy for a (2,0)-type mobile robot for a trajectory tracking task with static obstacles collision avoidance. The concept is a modified version of the original VFO (Vector-Field-Orientation) control algorithm with an additional orthogonal vector component - obstacle interaction vector - included in a definition of so-called convergence vector field. Modification included in the convergence vector field preserves the original definition of the VFO control law. The method admits time-evolution of a referenee trajectory through obstacle areas. Overlapping of obstacle interaction areas is also permitted. Experimental results illustrate effectiveness of the method.

10

Kinematyka robota KUKA KRC3

Szkodny T.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 2

357-368

PL

Artykuł przedstawia algorytm rozwiązywania zadania prostego i odwrotnego kinematyki robota KUKA KRC3. Algorytm ten stanowi podstawowy składnik przyszłej komputerowej inteligencji tego robota. Został zaimplementowany do środowiska programowego sterownika robota i pozwala sterować nim z zastosowaniem informacji wizyjnej. Informację wizyjną pozyskuje się z kamery zintegrowanej ze sterownikiem. Informacja ta specyfikuje położenie i orientację obiektu manipulacji, zauważonego przez kamerę. Umożliwia to zbliżanie się robota do zauważonego punktu i uchwycenie go, bez konieczności wcześniejszego doprowadzania go do tego obiektu. Najpierw przedstawiono opis kinematyki prostej manipulatora, a następnie formuły stanowiące rozwiązanie zadania odwrotnego kinematyki w postaci globalnej. Formuły te uwzględniają rozwiązania wielokrotne dla konfiguracji osobliwych manipulatora.

EN

In this paper the solution algorithm of forward and inverse kinematics problem for KUKA KR-3. The algorithm of solution of inverse kinematics problem was implemented into the controller of the robot. It allowed controlling these robots by using the vision system, which specifies required location of the end-effector. This required location makes it possible for the end-effector to approach a manipulation object (observed by vision system) and pick it up. First the location of end-effector in relation to the base of the manipulator were described. Next the analytical formulas for joint variables (dependent on these location) were presented. These formulas have take in account the multiple solutions for singular configurations of this manipulator. The example of joint variables computations are shown in chapter 4.

11

Hybrydowy stabilizator odporny dla robota mobilnego o kinematyce (2,0)

Michałek M., Pazderski D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2010

|

z. 175, t. 2

391-400

PL

Artykuł przedstawia propozycję nowego algorytmu stabilizacji dla robota mobilnego o kinematyce (2,0). Proponowana koncepcja wynika z połączenia za pomocą dynamicznie ważonej kombinacji liniowej dwóch algorytmów sterowania: nieciągłej metody VFO oraz gładkiego stabilizatora Pometa. Wynikowy stabilizator hybrydowy jest odporny na zakłócenia pomiarowe zmiennych konfiguracyjnych, dając generalnie szybką i nieoscylacyjną zbieżność składowej przejściowej błędu stabilizacji w zamkniętym układzie sterowania. Efektywność metody zilustrowano wynikami symulacyjnymi oraz eksperymentalnymi.

EN

The paper presents a novel stabilization algorithm for the (2,0)-type mobile robot. The concept comes from a dynamically-weighted linear combination of two independent control laws: the discontinuous VFO method and the Pomet's smooth stabilizer. The resultant hybrid stabilizer is robust against measurement noise of configuration variables, while generally giving fast and non-oscillatory transients of a stabilization error in a closed-loop control system. Effectiveness of the method is illustrated by simulation and experimental results.

12

Inverse kinematics problem of IRB, Fanuc, Mitsubishi, Adept and Kuka series manipulators

Szkodny T.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2010

|

Vol. 15, no 3

847-853

EN

In this paper the solution algorithm of an inverse kinematics problem for IRB, Fanuc, Mitsubishi, Adept and Kuka robots is presented. This algorithm may be a basic component of future computational intelligence for theses robots. The problem of computing the joint variables corresponding to a specified location of end-effector is called an inverse kinematics problem. This algorithm was implemented into the controller of the KUKA KRC3 robot. It allowed controlling these robots by using the vision system, which specifies the required location of the end-effector. This required location makes it possible for the end-effector to approach a manipulation object (observed by the vision system) and pick it up. These robots are equipped with several manipulators which have 6 links joined by a revolute joint. First the location of end-effector in relation to the base of the manipulator was described. Next the analytical formulas for joint variables (dependent on these location) were presented. These formulas have taken into account the multiple solutions for singular configurations of these manipulators.

13

Analiza ruchu robota dwunożnego

Babiarz A., Jaskot K.

Zeszyty Naukowe. Automatyka / Politechnika Śląska

|

2008

|

z. 150

107-114

PL

W pracy zaprezentowano kinematykę dwunożnego robota kroczącego posiadającego 15 stopni swobody. Wszystkie połączenia ruchowe są typu obrotowego. Pomiary zakresów zmian poszczególnych kątów przeprowadzono za pomocą urządzenia 3DM-GX1 firmy Microstrain. W ramach pracy przedstawiono również symulator robota dwunożnego.

EN

This paper presents kinematics of biped robot which has 15 degrees of freedom. Each joint is rotational and it has from 1 to 3 degrees of freedom. The range of angles for each joint were computed using 3DM-GX1 (IMU - an inertial measurement unit). At the end of the paper we show computer program that can be used to simulate robot motion.

14

Problems of the balancing of industrial robots manipulators

Wawrzecki J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2001

|

Vol. 5, nr 2

147-154

EN

The paper deals with certain problems of balancing that occur in manipulators, i.e. kinematic units of industrial robots constituting open kinematic chains of many degrees of freedom. Publications in this field testify to the need of research on the balancing of such mechanisms.