Radni Prostor Robota

Radni prostor robota definiše sve moguće tačke koje kraj manipulatora (end-effector) može dosegnuti. On zavisi od vrste zglobova, njihovih ograničenja i dužina segmenata robota.

1. Tipovi Zglobova

Postoje dva osnovna tipa zglobova u robotici:

• Prizmatični zglob (T - Translacioni) – omogućava linearno kretanje u jednoj osi.

• Rotacioni zglob (R - Rotacioni) – omogućava kružno kretanje oko fiksne ose.

2. Konfiguracije robota i njihov radni prostor

a) TTT Konfiguracija (Tri Translaciona zgloba)

• Ova konfiguracija se često koristi kod kartezijanskih robota.

• Radni prostor je pravougaoni ili kubni, ograničen hodom svake ose.

• Prednost: jednostavno programiranje i visoka preciznost.

• Nedostatak: ograničena fleksibilnost u nekim aplikacijama.

b) RRT Konfiguracija (Dva Rotaciona + Jedan Translacioni zglob)

• Ovaj sistem se često koristi kod SCARA robota.

• Radni prostor je u obliku izrezanog cilindra.

• Prva dva zgloba omogućavaju rotacije u ravni, dok treći pruža vertikalno kretanje.

• Prednost: brza i precizna manipulacija u ravni.

• Nedostatak: ograničen vertikalni domet.

c) RRR Konfiguracija (Tri Rotaciona zgloba)

• Najčešće se koristi kod antropomorfnih (zglobnih) robota.

• Radni prostor ima oblik složenog sfernog volumena.

• Omogućava visoku fleksibilnost i slobodu pokreta.

• Prednost: širok spektar primena (montaža, zavarivanje, slikanje, medicinska robotika).

• Nedostatak: složeno programiranje i kinematički proračuni.

Ako uvedemo graničnike za maksimalno i minimalno izduženje u zglobu S3, a smatramo da su obrtanja u zglobovima S1 i S2 bez ograničenja, tada je radni prostor robota jedna šuplja lopta. Ako postoje graničnici koji određuju krajnje tačke obrtanja u zglobovima S1 i S2, tada je radni prostor jedan isečak opisane lopte.

3. Faktori koji utiču na radni prostor

• Dužina segmenata robota – veće dužine daju veći domet.

• Ograničenja zglobova – fizička ograničenja mogu suziti radni prostor.

• Sudari sa okolinom – prepreke mogu smanjiti efektivan radni prostor.

Zaključak

Razumevanje radnog prostora robota ključno je za pravilan izbor manipulatora u industrijskim i naučnim aplikacijama. Svaka konfiguracija ima svoje prednosti i ograničenja, a izbor zavisi od zadatka koji robot treba da obavlja.

Senzori u Robotici

Senzori igraju ključnu ulogu u omogućavanju robotima da percipiraju svoje okruženje i prilagode svoje operacije unutar radnog prostora. Oni pomažu u određivanju položaja, izbegavanju prepreka, preciznom hvatanju objekata i interakciji sa okolinom.

1. Podela senzora prema funkciji

Senzori u robotici mogu se podeliti na unutrašnje i spoljašnje senzore:

• Unutrašnji senzori – mere stanje robota, kao što su položaj zglobova, brzina i ubrzanje.

• Spoljašnji senzori – detektuju informacije iz okruženja, uključujući objekte, prepreke i sile interakcije.

2. Ključni senzori za radni prostor robota

a) Encoders (enkoderi)

• Merenje ugla rotacije ili translacije zgloba.

• Inkrementalni – mere promene položaja.

• Apsolutni – daju tačan položaj u svakom trenutku.

• Primena: precizno određivanje položaja manipulatora u prostoru.

b) IMU (Inercijalna merenja – akcelerometri i žiroskopi)

• Akcelerometri mere ubrzanje robota u 3D prostoru.

• Žiroskopi mere ugaonu brzinu zglobova ili celog robota.

• Primena: stabilizacija pokreta, balansiranje humanoidnih robota.

c) Lidari i Ultrazvučni senzori

• Lidar (Light Detection and Ranging) – koristi laserske zrake za mapiranje prostora.

• Ultrazvučni senzori – koriste zvučne talase za detekciju prepreka.

• Primena: autonomna navigacija, izbegavanje prepreka, određivanje radnog prostora u dinamičnom okruženju.

d) 3D Kamere i Vision Sistemi

• Kamere sa dubinskim senzorima (npr. Intel RealSense, Microsoft Kinect).

• Omogućavaju prepoznavanje objekata i procenu njihovog položaja.

• Primena: precizno hvatanje, inspekcija i montaža u industriji.

e) Taktilni senzori i senzori sile

• Mere kontaktne sile između robota i objekta.

• Haptički senzori daju robotički osećaj dodira.

• Primena: precizno rukovanje predmetima, sprečavanje oštećenja krhkih objekata.

3. Integracija senzora sa radnim prostorom

• Senzori položaja (enkoderi, IMU) osiguravaju da robot zna gde se nalazi u radnom prostoru.

• Senzori prepreka (lidari, ultrazvuk) omogućavaju da robot izbegava sudare.

• Vizuelni senzori (kamere, 3D skeneri) omogućavaju robotsku ruku da pronađe i uhvati objekte.

• Taktilni senzori i senzori sile omogućavaju prilagođavanje sile hvatanja i interakciju sa okruženjem.

Zaključak

Senzori su ključni za funkcionalnost robota unutar radnog prostora, omogućavajući mu da precizno kontroliše svoje pokrete, izbegava prepreke i interaguje s objektima. Razvoj naprednih senzorskih sistema omogućava sve složenije operacije u industriji, medicini i autonomnim sistemima.