Fondamenti di Robotica Autonoma
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- Rosalinda Papa
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1 Donato Di Paola mobile autonoma 2008
2 Contenuti Controllo Sensori Attuatori CONCETTI CHIAVE Robot Robot Mobile Robot Mobile Autonomo DEFINIZIONI FONDAMENTALI Manipolatori Robot Per Ricerca DOMINI APPLICATIVI Robot Umanoidi Robot di Servizio Veicoli Autonomi 2
3 DEFINIZIONI A.2 Elementi Strutturali Fondamentali 3
4 Definizioni Fondamentali Cos èunrobot? Unrobotèunamacchinachesente,pensaedagisce.! Interazione intelligente conl ambiente 4
5 Definizioni Fondamentali InterazioneIntelligente SENSORI Percezione ATTUATORI ROBOT Azione AMBIENTE 5
6 Definizioni Fondamentali Cosasiintendeperrobotmobili? Unrobotmobileèunrobotchepuòmuoversi,nellasua interezza,nellospazio.questotipodirobotè,disolito,dotatodi ruote,cingoliogambechenepermet tonolacompletamobilità. Cosasiintendeperrobotautonomi? Conilterminerobotautonomocisiriferiscearobotcapacidi operarenelmondorealesenzaalcunaformadicontrollo esternoperlunghiperiodiditempo. 6
7 CONCETTI CHIAVE A.2 Elementi Strutturali Fondamentali 7
8 Concetti chiave Sensore Dispositivochetrasformaunagrandezzafisicainunsegnaledinatura diversa,misurabile. TRASDUTTORE Segnalefisico t A/D CONVERTER AMP V(t) F(t) V(t) Segnaleditensione t X[n] Segnaleamplificato! t Segnalecampionato t 8
9 Concetti chiave Attuatore Unattuatoreèunmeccanismoattraversoilqualeunagente(insenso astratto)agiscesull ambienteesterno. D/A CONVERTER AMP V(t) ATTUATORE F(t) V(t) 1 SegnaleDigitale! Segnaleditensione t Segnaleamplificato t Segnalefisico t 9
10 Concetti chiave Controllo Ilcontrolloèl insiemediquellemetodologiechepermettonodisfruttare leinformazionisensorialeperottenereun azione,nelmondoreale, correttaeaccurata. Riferimento Azionedi controllo Errore CONTROLLORE! Uscita ATTUATORE SENSORE Retroazione 10
11 Connessioni TEORIA DEL CONTROLLO ELETTRONICA MECCANICA INGEGNERIA FISICA OTTICA VISIONE ARTIFICIALE ROBOTICA ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI MATEMATICA INFORMATICA ALGEBRA SOFT COMPUTING INTELLIGENZA ARTIFICIALE GEOMETRIA ANALISI MATEMATICA 11
12 DOMINI APPLICATIVI A.2 Elementi Strutturali Fondamentali 12
13 Domini Applicativi Manipolatori Industriali Irobotindustrialisonoutilizzatiperautomatizzare processiripetitiviechepotrebberonuocere all uomo. Saldatura Assemblaggio Verniciatura Caricoescaricodimaterialipesanti Ambitidiutilizzo: Catenediproduzioneautomobilistiche Produzionedicomponentimeccaniche(alta precisione) 13
14 Domini Applicativi Manipolatori Industriali INDUSTRIAL ROBOTS Assemblaggio KUKA ConcettiFondamentali Gradidilibertà(DoF) Lediversedirezioniincuipuòmuoversiuncorporigido Traiettoriapredeterminata Letraiettoriedimovimentonellospaziosonopredeterminate Utilizzodisensoriperottenereunfeedback Letraiettoriesiadattanoagliinputambientali 14
15 Domini Applicativi Robot per la ricerca Irobotperscopidiricercavengonoprogettatie costruitialfinedisperimentaretecnologieinnovative emetodologiecapacidirendereirobotsemprepiù intelligenti. Ambitidiutilizzo: Sperimentazionidinuovetecnologie Sperimentazionedinuovemetodologiedicontrollo Sperimentazionedialgoritmidiintelligenza artificiale Sperimentazionedisensoriinnovativi 15
16 Domini Applicativi Robot per la ricerca SWARM ROBOTICS Laswarmrobotics(roboticadisciame)èunapproccioperla coordinazionedisistemimultirobot. L ideasucuisibasaquestoapproccioècheil comportamentocollettivoemergedalleinterazionefrairobot edall interazionedeirobotconl ambienteesterno. Intro EPFL Clustering Dispersione Followtheleader Ilnomediquestoinsiemeditecnichederiva dall osservazionedelcomportamentodeigruppidianimali, tipicamenteinsetti. Scorta Formationcontrol 16
17 Domini Applicativi Veicoli Autonomi Iveicoliautonomisonomezzicapacidimuoversi autonomamente,senzalaguidadell uomo, nell ambienteperilqualesonostatiprogettati. Tipicamenteiveicoliautonomisonoquelli terrestri,maesistonoanchevelivoliautonomie mezzisottomarini. Ambitidiutilizzo: Scopimilitari Ricercascientifica Monitoraggioedesplorazione 17
18 Domini Applicativi Veicoli Autonomi IlDARPAGRANDCHALLENGEèunagaraper veicoliautonomiinambitourbano(sponsorizzata dalministerodelladifesaamericano). TeamTartan(Vincitore2007) TeamMexico(Presentazione) Iveicolinonpossonoesseretele operati,devono esserecapacidimuoversisoloservendosidei sensoriconiqualisonoequipaggiati. 18
19 Domini Applicativi Robot di Servizio Irobotdiserviziovengonoutilizzatipercompitidi tipodomesticoorelativiaspecificiambienti, oppurepossonoessereutilizzatiper l intrattenimento Ambitidiutilizzo: Robotguida/stazioneinformativamobile Robotpersorveglianzadiambienti Robotaspirapolvere Robottagliaerba Robotperl intrattenimento 19
20 Domini Applicativi Robot di Servizio Bumper Infrarossi Roomba Demo Pannello dicontrollo Motori 20
21 Domini Applicativi Umanoidi Unrobotumanoide(oandroide)ha,inparteo completamente,unastrutturasimileaquellaumana Ambitidiutilizzo: Ricerca Assistenzaperl uomo Intrattenimento Studiodell anatomiaumana 21
22 Domini Applicativi Umanoidi Asimoèilrobotumanoidepiùsofisticatochesiamai statocostruito. Ilprogettoèpartitonel1986edilprimoprototipo funzionanteèstatopresentatonel2000. SpotCommerciale Dimostrazione Running Asimoèdotatodicomponenticheglipermet tonodi muoversinell ambientecomenoiumani,solo nell ultimaversionedel2005èstatodotatodi intelligenzaartificiale. 22
23 Domini Applicativi Umanoidi SchedaTecnica Testa Altezza:130cm Braccia Peso:54kg Torso Velocità(camminata):2.7km/h Velocità(corsa):6Km/h Gambe Attuatori Sensori DoF:34 23
24 RIEPILOGO A.2 Elementi Strutturali Fondamentali 24
25 Riepilogo DefinizionieConcettiChiave DominiApplicativi (ambitidiutilizzo) Definizioni: Manipolatoriindustriali Robot RobotMobile Robotperlaricerca RobotMobileAutonomo Veicoliautonomi ConcettiChiave: Sensore Robotdiservizio Attuatore Controllo RobotUmanoidi 25
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