Un sistem de control în robotică este un set de dispozitive, senzori și algoritmi utilizați pentru a aproxima comportamentul dinamic al unui sistem real sau simulat. Cu alte cuvinte, este ceea ce vă ajută să vă mențineți robotul pe drumul cel bun.
Înțelegând cum funcționează aceste sisteme, puteți proiecta și programa roboți care sunt mai capabili să navigheze în mediul lor și să răspundă la stimuli externi.
Acest articol va oferi o privire de ansamblu asupra diferitelor sisteme de control și a modului în care sunt utilizate în aplicațiile robotice.
Cum funcționează sistemul de control în robotică?
Pentru ca un robot să se miște și să interacționeze cu mediul său, are nevoie de un sistem de control. Acest sistem colectează date de la senzori și le transpune în acțiune.
De exemplu, dacă un robot trebuie să avanseze, sistemul de control va trimite un semnal motorului pentru a face acest lucru. Sistemul de control este, de asemenea, responsabil pentru sarcini precum navigarea, evitarea obstacolelor și ridicarea obiectelor.
Există două tipuri principale de sisteme de control utilizate în robotică: centralizate și descentralizată. Sistemele de control centralizate sunt utilizate de obicei pentru sarcini simple, cum ar fi deplasarea unui robot în linie dreaptă.
În acest tip de sistem, toți senzorii și actuatoarele sunt conectate la un controler central. Controlorul decide ce acțiune să întreprindă pe baza datelor pe care le primește de la senzori.
Sistemele de control descentralizate sunt folosite pentru sarcini mai complexe, cum ar fi navigarea și manipularea obiectelor. În acest tip de sistem, fiecare senzor și actuator are propriul său controler.
Acești controlori comunică între ei pentru a decide ce acțiune să întreprindă. Sistemele de control descentralizate sunt mai flexibile decât sistemele de control centralizate, dar pot fi mai dificil de proiectat și implementat.
Sistemul de control este una dintre cele mai importante părți ale unui robot. Este responsabil pentru transpunerea datelor de la senzori în acțiune. Fără un sistem de control bine conceput, un robot nu s-ar putea mișca sau interacționa cu mediul său.
Cum să proiectați un sistem de control pentru robotul dvs
Când vine vorba de robotică, sistemul de control este unul dintre cele mai importante aspecte ale designului. Este responsabil pentru a spune robotului ce să facă și cum să facă. În acest articol, vom discuta despre cum să proiectați un sistem de control pentru robotul dvs.
Vom acoperi diferitele tipuri de sisteme de control și cum să-l alegem pe cel potrivit pentru nevoile dumneavoastră.
Există două tipuri principale de sisteme de control: în buclă deschisă și în buclă închisă.
Sisteme în buclă deschisă sunt mai simple și mai ieftin de proiectat, dar sunt mai puțin precise și nu se pot adapta la schimbările din mediu.
Sisteme cu buclă închisă sunt mai complexe și mai scumpe, dar sunt mai precise și se pot adapta la schimbările din mediu.
Atunci când alegeți un sistem de control pentru robotul dvs., trebuie să luați în considerare tipul de sarcini pe care robotul dvs. le va îndeplini.
De exemplu, dacă robotul dumneavoastră va muta obiecte dintr-un loc în altul, veți avea nevoie de un sistem de control în buclă închisă, astfel încât să își poată regla puterea și poziția de prindere pentru a evita scăparea obiectului.
Pe de altă parte, dacă robotul tău va efectua o sarcină repetitivă, cum ar fi sudarea, poți scăpa cu un sistem cu buclă deschisă.
Un alt aspect important este nivelul de precizie de care aveți nevoie. De exemplu, dacă robotul tău va asambla piese mici, vei avea nevoie de un sistem de control foarte precis.
Pe de altă parte, dacă robotul tău va face ceva de genul pictării unui gard, poți scăpa cu un sistem mai puțin precis.
Odată ce ați luat în considerare tipul de sarcini pe care robotul dvs. le va îndeplini și nivelul de precizie de care aveți nevoie, puteți începe să vă restrângeți opțiunile.
Diferite tipuri de sisteme de control -
PID controlerele sunt cel mai comun tip de sistem de control. Ei folosesc o buclă de feedback pentru a ajusta constant puterea robotului în funcție de diferența dintre rezultatul dorit și rezultatul real. Controlerele PID sunt foarte precise, dar pot fi dificil de reglat.
pufos controlerele logice sunt similare cu controlerele PID, dar folosesc o formă mai simplificată de feedback. Controlerele cu logică fuzzy sunt mai ușor de proiectat și reglat, dar nu sunt la fel de precise precum controlerele PID.
neural controlerele de rețea sunt cel mai complex tip de sistem de control. Ei folosesc inteligență artificială să învețe și să se adapteze la schimbările din mediu. Controlerele rețelei neuronale sunt foarte precise și pot fi foarte eficiente, dar sunt și foarte scumpe.
Acum că cunoașteți diferitele tipuri de sisteme de control, trebuie să decideți care este potrivit pentru robotul dvs. Tipul de sistem de control pe care îl alegeți va depinde de tipul de sarcini pe care le va îndeplini robotul dvs., de nivelul de precizie de care aveți nevoie și de bugetul dvs.
Elementele de bază ale sistemelor de control pentru robotică
Sistemele de control sunt o parte importantă a roboticii. Acestea permit roboților să fie controlați și direcționați și permit mișcarea și îndeplinirea sarcinilor.
Există câteva tipuri diferite de sisteme de control, dar toate lucrează împreună pentru a ajuta un robot să funcționeze. Fără un sistem de control, un robot ar fi inutil!
Cele trei tipuri principale de sistem de control sunt mecanice, electronice și pneumatice. Fiecare tip are propriile sale avantaje și dezavantaje, așa că este important să-l alegi pe cel potrivit pentru tine robot.
Sisteme mecanice de control sunt cel mai simplu și cel mai comun tip de sistem de control. Ei folosesc părți fizice pentru a deplasa robotul, cum ar fi angrenaje, pârghii și scripete.
Sistemele de control mecanic sunt adesea folosite la roboții mici, deoarece sunt mai puțin costisitoare și mai ușor de întreținut decât sistemele de control electronice sau pneumatice.
Sisteme electronice de control utilizați semnale electrice pentru a muta robotul. Sunt mai precise decât sistemele de control mecanic, dar sunt și mai scumpe. Sistemele electronice de control sunt adesea folosite la roboții industriali mari, deoarece se pot ocupa de sarcini mai complicate.
Sisteme de control pneumatic utilizați aer comprimat pentru a muta robotul. Sunt similare cu sistemele electronice de control, dar sunt mai puțin costisitoare.
Sistemele de control pneumatic sunt adesea folosite la roboții mici, deoarece sunt mai puțin costisitoare și mai ușor de întreținut decât sistemele de control electronice sau pneumatice.
Sfaturi pentru reglarea sistemului de control pentru o performanță optimă
Când vine vorba de robotică, sistemul de control este cel care asigură că robotul dumneavoastră se mișcă în modul în care doriți. Dacă nu ești atent, robotul tău poate ajunge să irosească multă energie, sau chiar mai rău, să se răstoarne.
În acest articol, vă vom oferi câteva sfaturi despre cum să vă reglați fin sistemul de control pentru o performanță optimă.
Primul lucru de care trebuie să ții cont este greutatea robotului tău. Roboții mai grei necesită mai multă putere pentru a se mișca, așa că va trebui să creșteți cuplul actuatoarelor dvs. în consecință.
De asemenea, trebuie să fiți atenți la rigiditatea dvs actuatoare. Dacă sunt prea rigizi, robotul tău se va mișca greu; dacă sunt prea flexibili, robotul tău va fi ineficient și s-ar putea chiar răsturna.
Următorul lucru pe care trebuie să îl luați în considerare este tipul de teren pe care va funcționa robotul dvs. Dacă se va deplasa pe teren accidentat, va trebui să creșteți forța actuatoarelor.
Pe de altă parte, dacă se va deplasa pe teren neted, puteți reduce forța actuatoarelor dvs.
În cele din urmă, trebuie să ții cont și de mersul robotului tău. Dacă doriți ca robotul dvs. să se miște fără probleme, va trebui să utilizați un algoritm de gating care economisește energia.
Pe de altă parte, dacă doriți ca robotul dvs. să se miște rapid, puteți utiliza un mers mai puțin eficient din punct de vedere energetic, dar care își face treaba mai repede.
Luând în considerare toți acești factori, vă puteți regla sistemul de control pentru a obține cele mai bune performanțe de la robotul dumneavoastră.
Link-uri rapide
- AI vs învățare automată
- Cele mai bune instrumente pentru generarea de povești AI
- Lista celor mai bune mașini virtuale pentru Linux
Concluzie - Sistem de control în robotică 2024
Robotica oferă o perspectivă interesantă asupra teoriei controlului. În această postare pe blog, am analizat un model simplificat al unui sistem robotizat și am studiat efectele feedback-ului și controlului feedforward asupra stabilității acestuia.
Am descoperit că adăugarea de feedback a îmbunătățit stabilitatea sistemului, în timp ce controlul feedforward a avut efectul opus. Aceste rezultate sunt importante pentru inginerii robotici care trebuie să echilibreze cu grijă stabilitatea cu alți factori, cum ar fi viteza și precizia.
