Een besturingssysteem in robotica is een reeks apparaten, sensoren en algoritmen die worden gebruikt om het dynamische gedrag van een echt of gesimuleerd systeem te benaderen. Met andere woorden, het is wat helpt om uw robot op het goede spoor te houden.
Door te begrijpen hoe deze systemen werken, kunt u robots ontwerpen en programmeren die beter in staat zijn om door hun omgeving te navigeren en te reageren op externe prikkels.
Dit artikel geeft een overzicht van verschillende besturingssystemen en hoe ze worden gebruikt in robotica-toepassingen.
Hoe werkt het besturingssysteem in robotica?
Om een robot te laten bewegen en interactie te hebben met zijn omgeving, heeft hij een besturingssysteem nodig. Dit systeem verzamelt data van sensoren en zet deze om in actie.
Als een robot bijvoorbeeld vooruit moet gaan, stuurt het besturingssysteem een signaal naar de motor om dat te laten gebeuren. Het besturingssysteem is ook verantwoordelijk voor taken zoals navigatie, het vermijden van obstakels en het oppakken van objecten.
Er zijn twee hoofdtypen besturingssystemen die in robotica worden gebruikt: gecentraliseerd en gedecentraliseerde. Gecentraliseerde besturingssystemen worden meestal gebruikt voor eenvoudige taken, zoals het in een rechte lijn bewegen van een robot.
In dit type systeem zijn alle sensoren en actuatoren aangesloten op een centrale controller. De controller beslist welke actie hij moet ondernemen op basis van de gegevens die hij van de sensoren ontvangt.
Gedecentraliseerde besturingssystemen worden gebruikt voor complexere taken, zoals navigatie en objectmanipulatie. In dit type systeem heeft elke sensor en actuator zijn eigen controller.
Deze controllers communiceren met elkaar om te beslissen welke actie moet worden ondernomen. Gedecentraliseerde controlesystemen zijn flexibeler dan gecentraliseerde controlesystemen, maar ze kunnen moeilijker te ontwerpen en te implementeren zijn.
Het besturingssysteem is een van de belangrijkste onderdelen van een robot. Het is verantwoordelijk voor het vertalen van gegevens van sensoren naar actie. Zonder een goed ontworpen besturingssysteem zou een robot niet kunnen bewegen of interactie hebben met zijn omgeving.
Een besturingssysteem voor uw robot ontwerpen
Als het om robotica gaat, is het besturingssysteem een van de belangrijkste aspecten van het ontwerp. Het is verantwoordelijk voor het vertellen van de robot wat hij moet doen en hoe hij het moet doen. In dit artikel bespreken we hoe u een besturingssysteem voor uw robot ontwerpt.
We bespreken de verschillende soorten besturingssystemen en hoe u de juiste kunt kiezen voor uw behoeften.
Er zijn twee hoofdtypen regelsystemen: open-loop en closed-loop.
Open-lussystemen zijn eenvoudiger en goedkoper te ontwerpen, maar ze zijn minder nauwkeurig en kunnen zich niet aanpassen aan veranderingen in de omgeving.
Gesloten systemen zijn complexer en duurder, maar ze zijn nauwkeuriger en kunnen zich aanpassen aan veranderingen in de omgeving.
Bij het kiezen van een besturingssysteem voor uw robot, moet u rekening houden met het soort taken dat uw robot gaat uitvoeren.
Als uw robot bijvoorbeeld objecten van de ene plaats naar de andere gaat verplaatsen, hebt u een regelsysteem met gesloten lus nodig, zodat hij zijn grijpkracht en positie kan aanpassen om te voorkomen dat het object valt.
Aan de andere kant, als uw robot een repetitieve taak gaat uitvoeren, zoals lassen, kunt u wegkomen met een open-lussysteem.
Een andere belangrijke overweging is het nauwkeurigheidsniveau dat u nodig hebt. Als je robot bijvoorbeeld kleine onderdelen gaat assembleren, heb je een zeer nauwkeurig besturingssysteem nodig.
Aan de andere kant, als je robot zoiets gaat doen als een hek schilderen, kun je wegkomen met een minder nauwkeurig systeem.
Als je eenmaal hebt nagedacht over het soort taken dat je robot gaat uitvoeren en het precisieniveau dat je nodig hebt, kun je beginnen met het verfijnen van je opties.
Verschillende soorten besturingssystemen-
PID controllers zijn het meest voorkomende type besturingssysteem. Ze gebruiken een feedbackloop om de output van de robot constant aan te passen op basis van het verschil tussen het gewenste resultaat en het werkelijke resultaat. PID-controllers zijn zeer nauwkeurig, maar ze kunnen moeilijk af te stemmen zijn.
fuzzy logische controllers zijn vergelijkbaar met PID-controllers, maar ze gebruiken een meer vereenvoudigde vorm van feedback. Fuzzy logic-controllers zijn gemakkelijker te ontwerpen en af te stemmen, maar ze zijn niet zo nauwkeurig als PID-controllers.
Neural netwerkcontrollers zijn het meest complexe type besturingssysteem. Ze gebruiken kunstmatige intelligentie om te leren en aan te passen aan veranderingen in de omgeving. Neurale netwerkcontrollers zijn zeer nauwkeurig en kunnen zeer effectief zijn, maar ze zijn ook erg duur.
Nu u de verschillende soorten besturingssystemen kent, moet u beslissen welke geschikt is voor uw robot. Het type besturingssysteem dat u kiest, hangt af van het soort taken dat uw robot gaat uitvoeren, het precisieniveau dat u nodig heeft en uw budget.
De basis van besturingssystemen voor robotica
Besturingssystemen zijn een belangrijk onderdeel van robotica. Hiermee kunnen robots worden bestuurd en bestuurd, en kunnen bewegingen en taken worden voltooid.
Er zijn een paar verschillende soorten besturingssystemen, maar ze werken allemaal samen om een robot te helpen functioneren. Zonder een besturingssysteem zou een robot nutteloos zijn!
De drie hoofdtypen controlesystemen zijn mechanisch, elektronisch en pneumatisch. Elk type heeft zijn eigen voor- en nadelen, dus het is belangrijk om de juiste te kiezen voor uw robot.
Mechanische controlesystemen zijn het eenvoudigste en meest voorkomende type besturingssysteem. Ze gebruiken fysieke onderdelen om de robot te bewegen, zoals tandwielen, hendels en katrollen.
Mechanische besturingssystemen worden vaak gebruikt in kleine robots, omdat ze goedkoper en onderhoudsvriendelijker zijn dan elektronische of pneumatische besturingssystemen.
Elektronische regelsystemen gebruik elektrische signalen om de robot te verplaatsen. Ze zijn nauwkeuriger dan mechanische besturingssystemen, maar ze zijn ook duurder. Elektronische besturingssystemen worden vaak gebruikt in grote industriële robots, omdat ze meer gecompliceerde taken aankunnen.
Pneumatische regelsystemen gebruik perslucht om de robot te verplaatsen. Ze lijken op elektronische regelsystemen, maar zijn minder duur.
Pneumatische besturingssystemen worden vaak gebruikt in kleine robots, omdat ze goedkoper en onderhoudsvriendelijker zijn dan elektronische of pneumatische besturingssystemen.
Tips voor het afstemmen van uw besturingssysteem voor optimale prestaties
Als het om robotica gaat, zorgt het besturingssysteem ervoor dat uw robot beweegt zoals u dat wilt. Als je niet oppast, kan je robot veel energie verspillen, of erger nog, omvallen.
In dit artikel geven we u enkele tips om uw besturingssysteem af te stemmen voor optimale prestaties.
Het eerste waar je rekening mee moet houden is het gewicht van je robot. Zwaardere robots hebben meer kracht nodig om te bewegen, dus u zult het koppel van uw actuatoren dienovereenkomstig moeten verhogen.
Je moet ook letten op de stijfheid van je actuators. Als ze te stijf zijn, zal je robot moeite hebben om te bewegen; als ze te flexibel zijn, is je robot inefficiënt en kan hij zelfs omvallen.
Het volgende dat u moet overwegen, is het type terrein waarop uw robot zal werken. Als het over ruw terrein gaat, moet u de kracht van uw actuatoren vergroten.
Aan de andere kant, als het op glad terrein gaat bewegen, kunt u de kracht van uw actuatoren verminderen.
Tot slot moet je ook rekening houden met het looppatroon van je robot. Als u wilt dat uw robot soepel beweegt, moet u een poortalgoritme gebruiken dat energie bespaart.
Aan de andere kant, als u wilt dat uw robot snel beweegt, kunt u een gang gebruiken die minder energie-efficiënt is, maar de klus sneller geklaard krijgt.
Door met al deze factoren rekening te houden, kunt u uw besturingssysteem afstemmen om de beste prestaties uit uw robot te halen.
Links
- AI versus machine learning
- Beste hulpmiddelen voor het genereren van AI-verhalen
- Lijst met beste virtuele machines voor Linux
Conclusie- Besturingssysteem in robotica 2024
Robotica biedt een interessant perspectief op de regeltheorie. In deze blogpost hebben we gekeken naar een vereenvoudigd model van een robotsysteem en de effecten van feedback en feedforward-controle op de stabiliteit ervan bestudeerd.
We ontdekten dat het toevoegen van feedback de stabiliteit van het systeem verbeterde, terwijl feedforward-controle het tegenovergestelde effect had. Deze resultaten zijn belangrijk voor robotica-ingenieurs die stabiliteit zorgvuldig moeten balanceren met andere factoren zoals snelheid en nauwkeurigheid.
