Mobile robots

1. Aplicaţii pentru roboţi mobili 2DW/1FW
– studii de caz

2. Cuprins:
 1. Introducere
 2. WMR 2DW/1FW
 3. Pioneer 3 DX
 4. Controlul prin sliding-mode
 5. Controlul prin backstepping
 6. Rezultatele simulărilor
 7. Concluzii
2/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

3. Introducere
 Pornind de la conceptul clasic de robot mobil, putem defini
acest dispozitiv ca şi o maşină automatizată, capabilă să se
deplaseze după un anumit set de reguli.
 Aceşti roboţi mobili sunt capabili să se deplaseze într-un mediu
înconjurător, în funcţie de un model cinematic predefinit sau
actualizat în mod dinamic.
 Pe lângă aceasta deplasare, robotul este capabil să efectueze
anumite acţiuni în cadrul unor posturi de lucru, în funcţie de
complexitatea algoritmului după care lucrează.
3/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

4. WMR 2DW/1FW
 WMR 2DW/1FW –
robot mobil cu două
roţi acţionate de un
motor şi o roată
liberă pentru
susţinerea
platformei robotice
4/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

5. Pioneer 3 DX
 Pioneer 3 DX este un robot mobil cu
acţiune diferenţială.
 Acesta vine cu un motor cu 500 de
rot/min, roţi de 19 cm, carcasă din
aluminiu, un sonar cu 8 senzori bazaţi
pe ultrasunete, laser, dar şi multe alte
accesorii ce pot fi ataşate.
 Platforma de bază Pioneer 3 DX
poate atinge viteze de 1.6 m/s şi
poate transporta o sarcină de până la
23kg. 5/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

6. Controlul prin sliding-mode
 Metodă eficientă pentru
realizarea unor
controlere rubuste
pentru operarea
dinamică neliniară de
înaltă fidelitate în
condiţii de mediu
nesigure.
 Marele avantaj este
reprezentat de
robusteţea la variaţia
parametrilor şi
perturbaţiilor.
6/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

7. Controlul prin backstepping
 Tehnică dezvoltată pentru a stabiliza controlul unor
subsisteme ce raziază dintr-un subsistem
ireductibil.
 Din cauza acestei structuri recursive, se poate
începe procesul de la sistemul stabil cunoscut şi
introduce noi controlere ce stabilizează progresiv
fiecare subsistem.
 Procesul se termină când controlul extern final este
atins.
7/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

8. Rezultatele simulărilor – Traseul deplasării
Traseul Mapper3 Traseul Notepad
8/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

9. Rezultatele simulărilor – Aplicaţia principală
Interfaţa aplicaţiei
Coordonatele deplasării
9/16 http://www.cum-ne-imbracam.ro

10. Rezultatele simulărilor - Simularea
Deplasarea fără acţiune (stânga) şi cu acţiune la post de lucru (dreapta)
10/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

11. Rezultatele simulărilor – Sliding-mode
Controlul prin sliding-mode 11/16
http://www.cum-ne-imbracam.ro

12. Rezultatele simulărilor - Erori de deplasare
Deplasarea pe axa OX pentru 5 măsuratori consecutive
12/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

13. Rezultatele simulărilor - Erori de deplasare
Traiectoria obţinută prin sliding-mode
13/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

14. Rezultatele simulărilor – Sarcini colaborative
14/16
Deplasarea aleatoare a doi roboţi într-un labirint
http://www.cum-ne-imbracam.ro

15. Concluzii
 În cadrul acestei lucrări am studiat comportamentul roboţilor mobili 2DW/1FW cu
ajutorul simulatorului MobileSim, alegând ca robot reprezentativ Pioneer 3 DX de
la Active Mobile Robots.
 Algoritmii dezvoltaţi au avut la bază interfaţa de programare ARIA şi librăria Stage,
în timp ce pentru crearea hărţilor s-a folosit utilitarul Mapper3.
 S-a simulat comportamentul robotului în cazul unei deplasări bazate pe coordonate
preluate dintr-o hartă de coordonate, cu sau fără acţiune la un post de lucru, definit
deasemenea în cadrul hărţii, dar şi comportamentul robotului în cazul unei
deplasări bazate pe conducerea sliding-mode.
 S-au definit modele matematice pentru deplasarea robotului prin controlere ce au
la bază conducerile backstepping, respectiv sliding-mode în timp continuu.
 S-a prezentat o simulare în care au fost folosiţi doi roboţi în interiorul aceleiaşi
hărţi, într-un mediu colaborativ având ca metode de direcţionare sonarul şi senzorii
frontali.
15/16http://www.cum-ne-imbracam.ro

16. Va mulţumesc!
http://www.cum-ne-imbracam.ro