System sterowania w robotyce to zestaw urządzeń, czujników i algorytmów wykorzystywanych do przybliżania dynamicznego zachowania rzeczywistego lub symulowanego systemu. Innymi słowy, pomaga utrzymać robota na właściwym torze.
Rozumiejąc, jak działają te systemy, możesz projektować i programować roboty, które lepiej potrafią poruszać się w swoim otoczeniu i reagować na bodźce zewnętrzne.
Ten artykuł zawiera przegląd różnych systemów sterowania i sposobów ich wykorzystania w zastosowaniach robotyki.
Jak działa system sterowania w robotyce?
Aby robot mógł się poruszać i wchodzić w interakcje z otoczeniem, potrzebuje systemu sterowania. System ten zbiera dane z czujników i przekłada je na działanie.
Na przykład, jeśli robot musi jechać do przodu, system sterowania wyśle sygnał do silnika, aby to się stało. System sterowania odpowiada również za takie zadania, jak nawigacja, omijanie przeszkód i podnoszenie obiektów.
Istnieją dwa główne rodzaje systemów sterowania stosowanych w robotyce: scentralizowany i Zdecentralizowane. Scentralizowane systemy sterowania są zwykle używane do prostych zadań, takich jak przesuwanie robota w linii prostej.
W tego typu systemie wszystkie czujniki i aktuatory są podłączone do centralnego sterownika. Kontroler decyduje, jakie działania podjąć na podstawie danych, które otrzymuje z czujników.
Zdecentralizowane systemy sterowania są wykorzystywane do bardziej złożonych zadań, takich jak nawigacja i manipulacja obiektami. W tego typu systemie każdy czujnik i siłownik ma swój własny sterownik.
Ci kontrolerzy komunikują się ze sobą, aby decydować, jakie działania podjąć. Zdecentralizowane systemy sterowania są bardziej elastyczne niż scentralizowane systemy sterowania, ale mogą być trudniejsze do zaprojektowania i wdrożenia.
System sterowania jest jedną z najważniejszych części robota. Odpowiada za przełożenie danych z czujników na działanie. Bez dobrze zaprojektowanego systemu sterowania robot nie byłby w stanie się poruszać ani wchodzić w interakcje ze swoim otoczeniem.
Jak zaprojektować system sterowania dla swojego robota
Jeśli chodzi o robotykę, system sterowania jest jednym z najważniejszych aspektów projektowania. Odpowiada za informowanie robota, co ma robić i jak to robić. W tym artykule omówimy, jak zaprojektować system sterowania dla swojego robota.
Omówimy różne rodzaje systemów sterowania i jak wybrać odpowiedni do Twoich potrzeb.
Istnieją dwa główne typy systemów sterowania: pętla otwarta i pętla zamknięta.
Systemy otwartej pętli są prostsze i tańsze w projektowaniu, ale są mniej precyzyjne i nie dostosowują się do zmian w środowisku.
Systemy zamkniętej pętli są bardziej złożone i droższe, ale są bardziej precyzyjne i potrafią dostosować się do zmian w otoczeniu.
Wybierając system sterowania dla swojego robota, musisz wziąć pod uwagę rodzaj zadań, które będzie wykonywał Twój robot.
Na przykład, jeśli twój robot będzie przenosić obiekty z jednego miejsca do drugiego, będziesz potrzebować systemu sterowania z zamkniętą pętlą, aby mógł dostosować siłę uchwytu i pozycję, aby uniknąć upuszczenia obiektu.
Z drugiej strony, jeśli twój robot będzie wykonywał powtarzalne zadanie, takie jak spawanie, możesz uciec z systemu otwartej pętli.
Inną ważną kwestią jest wymagany poziom precyzji. Na przykład, jeśli twój robot będzie montował drobne części, będziesz potrzebować bardzo precyzyjnego systemu sterowania.
Z drugiej strony, jeśli twój robot będzie robił coś w rodzaju malowania ogrodzenia, możesz uciec z mniej precyzyjnym systemem.
Po rozważeniu rodzaju zadań, które będzie wykonywał Twój robot, oraz wymaganego poziomu precyzji, możesz zacząć zawęzić opcje.
Różne rodzaje systemów sterowania-
PID sterowniki są najczęstszym rodzajem systemu sterowania. Wykorzystują pętlę sprzężenia zwrotnego, aby stale dostosowywać wydajność robota w oparciu o różnicę między wynikiem pożądanym a rzeczywistym. Regulatory PID są bardzo precyzyjne, ale ich dostrojenie może być trudne.
Zamazany Regulatory logiczne są podobne do regulatorów PID, ale wykorzystują bardziej uproszczoną formę sprzężenia zwrotnego. Sterowniki z logiką rozmytą są łatwiejsze do zaprojektowania i dostrojenia, ale nie są tak precyzyjne jak sterowniki PID.
Nerwowy sterowniki sieciowe są najbardziej złożonym rodzajem systemu sterowania. Oni używają sztuczna inteligencja uczyć się i dostosowywać do zmian w środowisku. Kontrolery sieci neuronowych są bardzo precyzyjne i mogą być bardzo efektywne, ale są też bardzo drogie.
Teraz, gdy znasz już różne rodzaje systemów sterowania, musisz zdecydować, który z nich jest odpowiedni dla Twojego robota. Rodzaj systemu sterowania, który wybierzesz, będzie zależał od rodzaju zadań, które będzie wykonywał Twój robot, wymaganego poziomu precyzji i budżetu.
Podstawy systemów sterowania dla robotyki
Systemy sterowania są ważną częścią robotyki. Pozwalają na sterowanie i kierowanie robotami, a także na ruch i wykonywanie zadań.
Istnieje kilka różnych typów systemów sterowania, ale wszystkie współpracują ze sobą, aby pomóc robotowi funkcjonować. Bez systemu sterowania robot byłby bezużyteczny!
Trzy główne typy systemy kontroli są mechaniczne, elektroniczne i pneumatyczne. Każdy typ ma swoje zalety i wady, dlatego ważne jest, aby wybrać odpowiedni dla siebie robot.
Mechaniczne systemy sterowania są najprostszym i najczęstszym rodzajem systemu sterowania. Wykorzystują fizyczne części do poruszania robotem, takie jak koła zębate, dźwignie i koła pasowe.
Mechaniczne systemy sterowania są często stosowane w małych robotach, ponieważ są tańsze i łatwiejsze w utrzymaniu niż elektroniczne lub pneumatyczne systemy sterowania.
Elektroniczne systemy sterowania używać sygnałów elektrycznych do poruszania robotem. Są bardziej precyzyjne niż mechaniczne systemy sterowania, ale są też droższe. Elektroniczne systemy sterowania są często stosowane w dużych robotach przemysłowych, ponieważ mogą one obsługiwać bardziej skomplikowane zadania.
Pneumatyczne systemy sterowania użyj sprężonego powietrza do poruszania robotem. Są podobne do elektronicznych systemów sterowania, ale są tańsze.
Pneumatyczne systemy sterowania są często stosowane w małych robotach, ponieważ są tańsze i łatwiejsze w utrzymaniu niż elektroniczne lub pneumatyczne systemy sterowania.
Wskazówki dotyczące dostrajania systemu sterowania w celu uzyskania optymalnej wydajności
Jeśli chodzi o robotykę, system sterowania zapewnia, że Twój robot porusza się w sposób, w jaki tego chcesz. Jeśli nie będziesz ostrożny, twój robot może zmarnować dużo energii lub, co gorsza, przewrócić się.
W tym artykule podamy kilka wskazówek, jak dostroić system sterowania w celu uzyskania optymalnej wydajności.
Pierwszą rzeczą, którą musisz wziąć pod uwagę, jest waga twojego robota. Cięższe roboty wymagają większej mocy do poruszania się, dlatego konieczne będzie odpowiednie zwiększenie momentu obrotowego siłowników.
Musisz również zwrócić uwagę na sztywność twojego siłowniki. Jeśli są zbyt sztywne, robotowi trudno będzie się poruszać; jeśli będą zbyt elastyczne, twój robot będzie nieefektywny, a nawet może się przewrócić.
Następną rzeczą, którą musisz wziąć pod uwagę, jest rodzaj terenu, na którym będzie pracował Twój robot. Jeśli ma się poruszać po nierównym terenie, musisz zwiększyć siłę swoich siłowników.
Z drugiej strony, jeśli będzie poruszał się po gładkim terenie, możesz zmniejszyć siłę swoich siłowników.
Na koniec musisz również wziąć pod uwagę chód swojego robota. Jeśli chcesz, aby robot poruszał się płynnie, musisz użyć algorytmu bramkowania, który oszczędza energię.
Z drugiej strony, jeśli chcesz, aby twój robot poruszał się szybko, możesz użyć chodu, który jest mniej energooszczędny, ale wykonuje pracę szybciej.
Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki, możesz dostroić swój system sterowania, aby uzyskać najlepszą wydajność robota.
Szybkie linki
- AI a uczenie maszynowe
- Najlepsze narzędzia do generowania historii AI
- Lista najlepszych maszyn wirtualnych dla systemu Linux
Wniosek – system sterowania w robotyce 2024
Robotyka oferuje ciekawe spojrzenie na teorię sterowania. W tym poście na blogu przyjrzeliśmy się uproszczonemu modelowi systemu robotycznego i zbadaliśmy wpływ sprzężenia zwrotnego i sterowania z wyprzedzeniem na jego stabilność.
Odkryliśmy, że dodanie informacji zwrotnej poprawiło stabilność systemu, podczas gdy sterowanie wyprzedzające miało odwrotny skutek. Wyniki te są ważne dla inżynierów robotyków, którzy muszą starannie zrównoważyć stabilność z innymi czynnikami, takimi jak szybkość i dokładność.
