W1 Rozwój idei robotów i robotyki, przegląd zastosowao robotów

Robotyk a w literat urze:

a)Karel C apek

,

RUR j es t 1920 dramat s cien ce fiction . Akcja rozgryw a s ię w fabryce. Wys tęp ują w niej is toty s ztuczne(cyborgi a nd roidy, klon y które

mogą myśled za s iebie ) wprow adzenie n azwy ROBOT

b)Izaak Asim ov,

napisał cykl ks iążek ROBOT. użycie p ierws zy ra z sł owa rob otyka opra cował ta kże trzy prawa robotyki - które s tały s ię in spiracj ą n ie

tylko d la p is arzy, a le i nau kow ców.

- prawo nadrzędne (zerowe) robot nie może skrzywdzid ludzkości, ani przez zaniechanie działania doprowadzid do uszczerbku dla ludzkości.

- prawo pierwsze: robot nie może skrzywdzid człowieka, ani przez zaniechanie działania dopuścid, aby człowiek doznał krzywdy.

- prawo drugie: robot musi byd posłuszny rozkazom człowieka, chyba że stoją one w sprzeczności z pierwszym prawem.

- prawo trzecie: robot musi chronid sam siebie, jeśli tylko nie stoi to w sprzeczności z pierwszym lub drugim prawem.

c)Mary Shelly .

Frankens tein albo: Ws półczesn y Prometeusz (1818 )

p rekursorką litera tu ry fa nta styczno -na ukow ej.

Inżynierow ie i wynalazcy:

a)Jacques de V aucanson ,

XVIII w

- automa ty – "F lecis ta"; "Graca na tambu ryn ie" "Kaczka"

b) J oseph Jacquard,

przełom XVII i XVIII-

maszynę do wiązania sieci

1805

- udoskonalenie krosna; skonstruowanie nowego urządzenia przesmykowego- maszyna Jacquarda

(Żakarda), do wielobarwnego tkania wielowzorzystego.Było to pierwsze programowe sterowanie

w dziejach techniki.

c)Henri Maillar det,

XVIII-

seria au toma tów przed s tawia jących magów

d) George Devol.

1954

ameryka oski w yna lazca , który otrzymał p atent na Unim ate , p ierw szego rob ota

przemysłow ego . Pa ten t Devol za p ierws zy obsług iwany cyfrowo programowan ym ramien ia

rob ota s tanow iła fun damen t n owoczesnego przemysłu rob otyki

pierwszy wynalazek

au toma tyczn e d rzw i

Współczesne zastosowania robot ów.



W przemyśle (roboty zgrzewające, spawające (łukowo, punktowo, laserowo, montażowe, do malowania natryskowego, itp.). Spawanie za pomocą
robota.



W transporcie – przenoszenie materiałów, załadunek i rozładunek,



Badania podwodne i kosmiczne,



Naprawa satelitów,



Rozbrajanie urządzeo wybuchowych,



roboty do owijania palet (owijarki),



paletyzujące i depaletyzujące,



w medycynie – protezy kooczyn to roboty,



roboty czyszczące

Daty

1954

zaprojektowanie pierwszego programowalnego robota Unimate przez George’a Devola

1963

opracowanie pierwszego systemu wizyjnego do robota

1966

Stanford ResearchInstitute demonstruje Shakeya, pierwszego robota potrafiącego się przemieszczad, posługiwad procesami myślowymi, korzystając z

prostych mechanizmów przetwarzania obrazów i sztucznej inteligencji;

1970-1973

Pierwszy robot humanoidalny (człekokształtny)), nazwany WABOT-1 porusza rękami i nogami, a także posługuje się prostymi systemami wzrokowymi

i słuchowymi; opracowanie pierwszego języka programowania robotów (WAVE). Robot ma 25 stopni swobody;

1978

Firma Unimation Inc.wprowadza robot PUMA

1996

Firma Honda zaprezentowała, chodzącego robota humanoidalnego P2, (protoplastę robota Asimo);

1999

Humanoidalny robot DB, wspólne dzieło firmy Sacrosi laboratorium ATR, uczy się żonglowad i naśladowad ludzkie ruchy;

2003

Firma Sony prezentuje rozrywkowego robota, humanoidalnego QRIO, który umie chodzidi taoczyd, a także rozpoznaje glosy i sam potrafi mówid

2008

Kanada zbudowała robot nazwany Dextre, który został umieszczony na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Ma on pomagad astronautom

podczas spacerów kosmicznych; będzie też przenosił ładunki i dokonywał prac remontowych czy budowlanych na zewnątrz stacji.

W2 Roboty humanoidalne, interakcja robotów i ludzi

Histor ia robotów humanoidanych:

al-Jaz ari,

- pierwszy prymitywny robot przypominający wyglądem człowieka - było to 4 automatycznych muzyków umieszczonych w mechanicznej łodzi, pływającej po

wodzie. Wynalazek miał zabawiad gości podczas przyjęd królewskich.

Leonardo da Vinci,

-urządzenie mechaniczne-rycerz w zbroi. Mechanizmy ukryte w jego wnętrzu sprawiały, że mechaniczny rycerz poruszał się - wyglądało to tak jakby wewnątrz

siedziała żywa osoba.

- urządzenie "robot Leonarda", wykonujące określone czynności, takie jak zamykanie i otwieranie drzwi, witanie wchodzących itp. Urządzenia takie budowano do

zabawiania władców.

Juanelo T uriano,

-zbudował Cristalino , zegar astronomiczny;

- Artificio de Juanelo , silnik, który miał za zadanie "transportowad" wodę z rzeki do miasta

-"Mechaniczna modlitwa" automat reprezentujący mnicha;

- automat pani grająca na lutni

Pierre Jaquet Droz,

- wynalazca nowoczesnych zegarków na rękę

- trzy automaty lalki, każda z unikatową funkcją. Jedna potrafiła pisad, kolejna grała melodię, a trzecia rysowała obrazki.

Joseph Faber ,

-1840 - zaprojektowanie automatu mówiacego "Euphoria" ; automat potrafił wypowiedzied każdą kombinację słów i głosek w każdym języku

Jose ph Bar nett.

-1939r stworzył robota o nazwie Electro. Potrafił on samodzielnie chodzid, rozmawiad, palid papierosy oraz wybierad kolory. Ma także psa - robota o nazwie

Sparko.

Funkcjonowanie w świecie ludzi,

-

roboty przemysłowe

- manipulacja przedmiotami o dużej wadze. ABB, Kawasaki, KUKA, Mitsubishi, FANUC Robotics.

-

roboty w służbie prawa

- rozbrajanie bomb (Mini-Andros). Papero -tłumacz na lotnisku Narita pod Tokio. Artemis to robot patrolujący japooskie centrum

handlowe i wszczynający alarm .Bear to robot – sanitariusz do celów militarnych.

-

roboty – zwiadowcy

eksploracja środowisk z jakichś powodów niedostępnych dla człowieka- praca pod wodą; operowanie w środowiskach o silnej radiacji

(Robug III); eksploracja kosmosu Sojourner, Spirit oraz Opportunity

-

roboty w rozrywce

interaktywny pluszowy Furby'ie, humanoidalny Robosapien oraz przypominający szczeniaka, wyposażony w zmysły wzroku, słuchu, dotyku i

równowagi Aibo.

-

roboty w nauce

roboty humanoidalne Hondę ASIMO, oraz Sony QRIO.

-

roboty w gospodarstwie domowym

roboty pomagające w pracach domowych - odkurzanie; zmywanie podłóg czyszczenie rur, basenów, koszenie trawy, mycie.

DARPA Robotic s Challenge.

konkurs, którego celem wyłonienie jest robota mającego najbardziej przysłużyd się ludzkości podczas różnego rodzaju katastrof. Trzęsienia ziemi, epidemie,

klęski żywiołowe – wszędzie tam, gdzie życie służb ratowniczych będzie zagrożone do akcji będą miały wkroczyd owe roboty.

Konstr ukcje:

a)HRPx,

Robot HRP-4C – humanoidalny robot stworzony przez Advanced Industrial Science and Technology, Mierzący 158 cm o wadze 43 kg (włączając w to baterie).

Robot potrafi syntezowad mowę oraz rozpoznawad głos.

b)Nao,

humanoidalny robot, towarzysz, asystent oraz platforma badawcza. Zaprojektowany do celów akademickich w zróżnicowanych przedmiotach kształcenia, od

interakcji robota z człowiekiem i obróbki sygnału do pracy nad sztuczną inteligencją, kontroli ramion i chwytania. Z 25 stopniami swobody Nao jest zdolny do

wykonywania szerokiego zakresu ruchów (chodzenie, siedzenie, wstawanie, taniec, unikanie przeszkód, kopanie, wykrywanie przedmiotów, itp).

roboty używane do badao naukowych,

a)Asim o (Honda),

- humanoidalny Stworzony Honda. ASIMO jest jedenastym udanym modelem dwunożnego robota. Uważany jest za jeden z najbardziej rozwiniętych technicznie

chodzących robotów na świecie. Projekt rozwijał się od roku 1986 gdzie stworzono pierwszy model E0. ASIMO jest stworzony tak aby mógł chodzid do przodu, do

tyłu, w bok, biegad, omijad przeszkody, zawracad i wchodzid w interakcję z otoczeniem. Celem producenta jest stworzenie robota, który będzie pomocny w

codziennym życiu człowieka.

b)J ustin (DLR),

-Humanoid, potrafi złapad w locie nawet dwie piłeczki, które lecą w jego stronę. W jego ręce zostały wbudowane bardzo wrażliwe czujniki, dzięki którym potrafi

wyczuwad delikatne przedmioty. Na jednym z pokazów zaprezentował umiejętnośd robienia kawy w plastikowym kubeczku.

c)Nexi (MIT),

-humanoidalny robot potrafiący wyrażad uczucia. Jego zaawansowana twarz może wyrażad radośd, smutek, irytację, zaskoczenie, oraz inne stany. Jego ręce z

pięcioma palcami potrafią podnosid ciężar do 4,5kg. Odbiera sygnały z otoczenia za pomocą kamer CCD w oczach, oraz kamery na podczerwieo.

kooczyny bioniczne,

- to protezy kooczyn, sterowane za pomocą impulsów przekazywanych z mózgu do mięśni. Taką protezą pacjent może sterowad za pomocą swoich myśli. Jest to

najlepsze odzwierciedlenie prawdziwej kooczyny pod względem ruchów i sterowania.

Interakcj a z ludźmi: reakcj a na polecenia, gesty, k omendy głosowe.

Wiele robotów takich jak Nexi , czy też ASIMO wchodzi w bezpośrednia interakcję z ludźmi. Potrafią rozpoznad i zrozumied mowę ludzką, a także odkodowad ich

gesty i zareagowad w odpowiedni sposób.

W3 Roboty przemysłowe

Histor ia w spółczesnych robot ów przemysłowych:

George Devol, Jose ph Enge lbe rger,

-pierwsze ramię robota przemysłowego - Unimate. Zostało zbudowane przez firmę Unimation założoną przez G.C. Devola i J.S.Engelbergera. Manipulator

przemysłowy został zaprojektowany do wykonywania powtarzalnych i niebezpiecznych zadao na linii produkcyjnej General Motors.

-Joseph Engelberger zakłada firmę Transition Robotics (później znana jako Helpmates), która zajmuje się rozwojem i budową robotów usługowych.

Viktor She inmann.

-ramię robotyczne Stanford Arm (manipulator standfordzki). Projekt ramienia staje się standardem i do dzisiejszych czasów ma wpływ na projekty tego typu

ramion robotów.

-PUMA-Programmable Universal Machine for Assembly

Konstr ukcje:

Unimate ,

UNIMATE- pierwszy robot przemysłowy. Manipulator

przemysłowy został zaprojektowany do wykonywania powtarzalnych

i niebezpiecznych zadao na linii produkcyjnej General Motors.

PUMA,

PUMA – (Programmable Universal Machine for Assembly).

Przeznaczony głównie do zadao montażowych. Napędzany elektrycznie.

Produkowany przez UNIMATION.

Typowe zastosow ania

Roboty spawalnicze-

roboty wykorzystywane do spawania, zgrzewania, lutowania, wykorzystywanych najczęściej w przemyśle samochodowym i elektronicznym.

Roboty malarskie-

Powtarzalnośd i szybkośd pracy robotów pozwala uzyskad prawie doskonałe pokrycie malowanego materiału. Dodatkowym powodem

stosowania robotów przy malowaniu natryskowym jest eliminacja szkodliwości stosowanych substancji dla człowieka. Robot PX1850 (MOTOMAN)

Roboty montażowe

- procesowi montażu mogą podlegad różnego rodzaju operacje technologiczne, od mało skomplikowanych (np. zakręcanie nakrętki na

śrubie) do bardzo skomplikowanych (operacje montażu układów elektronicznych).

Roboty do przenoszenia materiałów i załadunku palet

-redukcja kosztów związana z zatrudnianiem wykwalifikowanych pracowników do obsługi urządzeo

transportowych, ale także ulepszenie bezpieczeostwo pracy. Innym bardzo ważnym celem tego typu robotów jest zastąpienie człowieka w wykonywaniu

monotonnych operacji takich jak np. układanie, sortowanie.

Roboty stosowane do obróbki materiałów

-Obecnie można spotkad roboty wykorzystywane do operacji obróbki materiałów, może to byd obróbka skrawaniem

jednak wraz z rozwojem nowych gałęzi przemysłu i rozwojem nowych metod wytwarzania doskonałym przykładem może byd zastosowanie robotów do cięcia

przy pomocy wody pod wysokim ciśnieniem. Pionierem tej metody obróbki był dr Norman C.Franc w roku 1960.

Stanford Arm

Stanford Arm - sześcioosiowy robot przegubowy, którego

wszystkie osie były napędzane elektrycznie.

Projekt ramienia staje się standardem i do dzisiejszych

czasów ma wpływ na projekty tego typu ramion

robotów. Stanford Arm dzięki możliwości wykonywania

dowolnych ruchów w przestrzeni roboczej,

rozszerzył potencjalne zastosowanie ówczesnych robotów o

prace bardziej wyrafinowane, takie jak

zadania montażowe lub spawanie

SCARA

Roboty z trzema osiami równoległymi - dwoma o ruchu

obrotowym i jedną o ruchu postępowym.

Głównym przeznaczeniem jest montaż elementów i

podzespołów oraz powtarzalne przenoszenie detali

i ich sortowanie (np. paletyzacja produktów). Strukturę tę

wykorzystuje się także do tworzenia obwodów

drukowanych w elektronice.

W4 Podstawowe pojęcia z kinematyki i dynamiki robotów, cz.1

Opis kinem aty ki robota:

a) wy bór ze stawu parame trów konfiguracy jnyc h,

Reprezentacja lokalizacji (pozycji i orientacji) koocówki manipulatora w układzie podstawowym (odniesienia)

Macierz transformacji z układu i-1 do układu i

𝐴

𝑖−1

𝑖

= 𝐴

𝑖−1

𝑖

(𝑞

𝑖

) ∈ 𝑆𝐸

Kinematyka wyraża się wzorem

𝐾 𝑞 = 𝐴

0

𝑛

𝑞 = 𝐴

1

𝑛

𝑞

1

𝐴

2

𝑛

𝑞

2

… … . 𝐴

𝑛−1

𝑛

𝑞

𝑛−1

gdzie:

konfiguracja

𝑞 = [𝑞

1

… … … . 𝑞

𝑛

]

𝑇

b)ws półr zędne uogólnione,

Współrzędn e u ogólnione ( kin ematyczn e , kon figu ra cyjn e ) s tosuj e s ię do określania p ołożeo manip ula tora. Jeżeli manipu lator

zbud owan y j est z pa r kla sy pią tej to wsp ółrzęd ne uogólnion e są kątami obrotu ( względn ie przesuwam i ) w p oszczególnych węzłac h.

Wektor ws półrzęd nych uogólnionych zap isuj emy ja ko

q(t) = [q1 (t) q2 (t) q 3(t) . .. q n(t) ]T

PRZYKŁAD

Liczba współrzędnych niezależnych to liczba stopni swobody. Dla

powyższego układu są to kąty 𝜑

1

𝑜𝑟𝑎𝑧 𝜑

2

, które nie są od siebie zależne-

są to współrzędne uogólnione.

𝑥

1

= 𝑓

1

(𝜑

1

, 𝜑

2

)

𝑥

2

= 𝑓

2

𝜑

1

, 𝜑

2

𝑥

3

= 𝑓

3

𝜑

1

, 𝜑

2

𝑥

4

= 𝑓

4

𝜑

1

, 𝜑

2

wtedy

𝑥

1

= 𝑙

1

𝑠𝑖𝑛𝜑

1

𝑦

1

= 𝑙

1

𝑐𝑜𝑠𝜑

1

𝑥

2

= 𝑙

1

𝑠𝑖𝑛𝜑

1

+ 𝑙

2

𝑠𝑖𝑛⁡

(𝜑

1

+ 𝜑

2

)

𝑦

2

= 𝑙

1

𝑐𝑜𝑠𝜑

1

+ 𝑙

2

𝑐𝑜𝑠⁡

(𝜑

1

+ 𝜑

2

)

opis punktu w przes tr zeni,

Tor punktu- linia ciągła, która jest miejscem geometrycznym kolejnych położeo punktu ruchomego w przestrzeni. Tor jest zawsze związany z układem

odniesienia. Może byd krzywą płaską lub krzywą przestrzenną.

Sposoby opisu punktu:

- opisany promieniem- wektorem

postad wektorowa równania

𝑟 = 𝑟 (𝑡)

postad sumy wektorowej 𝑟 = 𝑖 𝑥 𝑡 + 𝑗 𝑦 𝑡 + 𝑘 𝑧(𝑡)

równania składowe 𝑟

𝑥

= 𝑥(𝑡)

𝑟

𝑧

= 𝑧(𝑡)

𝑟

𝑦

= 𝑦(𝑡)

-opisany współrzędnymi prostokątnymi

współrzędne x,y,z są funkcjami czasu

𝑥 = 𝑓

1

𝑡

𝑦 = 𝑓

2

(𝑡)

𝑧 = 𝑓

3

(𝑡)

-opisany współrzędną łukową

𝑠 = 𝑓(𝑡)

-opisany współrzędnymi krzywoliniowymi

współrzędne biegunowe na płaszczyźnie 𝑟 = 𝑓

1

(𝑡)

𝜑 = 𝑓

2

(𝑡)

współrzędne sferyczne

𝑟 = 𝑟(𝑡)

𝜓 = 𝜓(𝑡)

𝜑 = 𝜑(𝑡)

współrzędne walcowate (cylindryczne)

𝑧 = 𝑓

1

(𝑡)

𝜌 = 𝑓

2

(𝑡)

𝜑 = 𝑓

3

(𝑡)

opis c iała s ztyw nego w przestr zeni

Bryła sztywna (inaczej: ciało sztywne, ciało rozciągłe) - pojęcie używane w fizyce oznaczające ciało fizyczne, którego elementy (części, punkty materialne) nie

mogą się względem siebie przemieszczad. Jest to idealizacja ciał fizycznych, obiekty w których uwzględnia się możliwe zmiany położeo ich punktów względem

siebie, określa się mianem ośrodków ciągłych. Bryła sztywna w ogólnym przypadku posiada sześd stopni swobody.

Sposoby opisu ciała s ztywne go:

RUCH POSTĘPOWY

-wszystkie punkty ciała poruszają się po identycznych torach

- w każdej chwili posiadają takie same prędkości i przyspieszenia (wartośd, kierunek i zwrot).

-dla analizy ruchu postępowego wystarczy określenie ruchu jednego punktu ciała.

RUCH OBROTOWY

- dwa punkty sztywno związane z ciałem pozostają nieruchome wyznaczając nieruchomą oś obrotu ciała.

RUCH PŁASKI

RUCH KULISTY

𝑟

𝑎

= 𝑟

𝑎

(𝑡)

𝑟

𝑏

= 𝑟

𝑏

(𝑡)

𝑟

𝑐

= 𝑟

𝑐

(𝑡)

Równania

-ruchu

𝑠 = 𝑟𝜑(𝑡)

-prędkośd liniowa 𝑣 =

𝑑𝑠

𝑑𝑡

= 𝑟

𝑑𝜑

𝑑𝑡

= 𝑟𝜔(𝑡)

-prędkośd kątowa 𝜔 =

𝑑𝜑

𝑑𝑡

=

2𝜋𝑛

60

-przyśpieszenie styczne 𝑎

𝑡

=

𝑑𝑣

𝑑𝑡

= 𝑟

𝑑𝜔

𝑑𝑡

= 𝑟𝜀

𝑡

-przyśpieszenie kątowe 𝜀 =

𝑑𝜔

𝑑𝑡

-przyśpieszenie dośrodkowe 𝑎

𝑛

=

𝑣

2

𝑟

=

(𝜔𝑟 )

2

𝑟

= 𝜔

2

𝑟

-przyśpieszenie wypadkowe 𝑎 = 𝑟 𝜀

2

+ 𝜔

4

Analiza ruchu płaskiego sprowadza się do badania ruchu

jednego przekroju ciała, będącego figura płaską.

Ruchem kulistym nazywamy ruch, w czasie którego jeden z punktów bryły jest

stale nieruchomy. Ruch kulisty jest obrotem dookoła chwilowej osi obrotu (oś ta

zmienia swoje położenie w czasie) 𝜃 = 𝜃(𝑡) 𝜓 = 𝜓(𝑡) 𝜑 = 𝜑(𝑡)

RUCH ŚRUBOWY

opis położenia robota we ws półrzędnych mas zyny

Obrót wokół osi Z o kąt a zapisuje się jako: Obrót wokół osi Y o kąt b zapisuje się jako:

Obrót wokół osi X o kąt c zapisuje się jako: Przesunięcie o wektor W

T

zapisuje się jako:

stopie o re dundancji kons tr ukcj i,

Stopieo redundanc ji konstruk cji - jeś li kons trukcja pos iad a n s topn i swob ody, a tra jektorie można zap isa d za p omocą m fun kcj i

współrzęd nych to różn icę n - m nazywamy s top niem redund ancj i kon strukcj i wzg lęd em określonej kla sy trajektorii (m). Jeżeli n -

m>0 to kons trukcja j es t red un dantna. J eś li n = m to kons tru kcja j es t n iered unda ntna.

macier z r otacj i,

wektor prze sunięc ia,

Wektor pr zes unięcia (inac zej wektor przem ies zczenia), jes t w ektor łąc zący dw a r óżne poł ożenia punktu materialne go - początek ma

tam gdzie punkt m ater ialny znajdował s ię wc ześ nie j, a konie c (gr ot) - tam gdzie dotarł później.

macier z trans lacj i,

Trzy pr zes unięc ia m ogą zostad zapis ane j ako je dna m acier z, ponieważ r óżnią s ię tylko os tatnią kolum ną.

x

1

, x

2

, x

3

– współrzędne danej pozycji ciała wyrażone w głównym

układzie
cos: x’, y’, z’ – nowa współrzędna
cos: x, y, z – pierwsza współrzędna
x, y, z – położenie początku układu lokalnego w głównym układzie
x

p1

, x

p2

, x

p3

– współrzędne danej pozycji ciała w lokalnym

układzie

𝑛 = 𝑛

𝑥

𝑖 + 𝑛

𝑦

𝑗 + 𝑛

𝑧

𝑗

𝑜 = 𝑜

𝑥

𝑖 + 𝑜

𝑦

𝑗 + 𝑜

𝑧

𝑗

𝑎 = 𝑎

𝑥

𝑖 + 𝑎

𝑦

𝑗 + 𝑎

𝑧

𝑗

𝑅

𝐴

𝐵

= 𝑛 𝑜 𝑎 =

𝑛

𝑥

𝑜

𝑥

𝑎

𝑥

𝑛

𝑦

𝑜

𝑦

𝑎

𝑦

𝑛

𝑧

𝑜

𝑧

𝑎

𝑧

=

𝑛

𝑇

𝑖

𝑜

𝑇

𝑖

𝑎

𝑇

𝑖

𝑛

𝑇

𝑗

𝑜

𝑇

𝑗

𝑎

𝑇

𝑗

𝑛

𝑇

𝑘

𝑜

𝑇

𝑘

𝑎

𝑇

𝑘

∈ 𝑅

3×3

a, b, c - przesunięcie wzdłuż osi X, Y oraz Z

𝑟

𝑐

′

=

(𝜔 × 𝑣

0

′

)

𝜔

2

+ 𝜆𝜔

Znajdowanie takich punktów C, dla których w
każdej chwili czasu wektor C jest równoległy do
wektora , nazywamy sprowadzaniem ruchu
ogólnego bryły do ruchu śrubowego.

λ- dowolna wielkośd dodatnia lub ujemna

interpr etacja i zas tos owanie m acier zy trans lacj i,

-ogólnie w g rafice słu żą do tra nsformacj i w ektorów/p unktów

-przeks ztałcenia

repre zentacj a pr zesunięc ia i obrotu w różnych ukł adach współrzę dnyc h (karte zj aos ki, cylindryczny, s feryc zny

WSPÓŁRZĘDNE CYLINDRYCZNE

WSPÓŁRZĘDNE KARTEZJAŃSKIE

WSPÓŁRZĘDNE SFERYCZNE

formy zapisu obrotu (obr ót wokół s tałe go układu ws półr zę dnych, kąty Eulera, parame try Eulera),

obr ót w okół s tałe go układu ws półrzędnych

Obrót wokół poc zątku układu współr zędnych na płas zczy źnie o kąt

punktu

można opisad w zorem

analityc znym

, gdzie

kąty Euler a

par ametr y Eulera

macier z ws półr zędnych R w pe wnej przy jęte j bazie, w które j q = *q1, q2, q3+

prze ks ztałcenie odwr otne,

Przekształcenie odwrotne pozwala wyrazid położenie i orientację układu współrzędnych odniesienia w układzie lokalnym, związanym z rozważanym członem

Przyjmujemy stały układ 0, x, y, z i w tym samym początku 0 ruchomy

0,



,



,



.

Położenie układu ruchomego możemy określid za pomocą trzech

kątów, zwanych kątami Eulera (Rys. 3)

Kąty Eulera: 𝝍- precesji, 𝝑 - nutacji, 𝝋 -obrotu

Równania ruchu kulistego:

)

(

),

(

),

(

t

t

t



















osobliwośd repr eze ntacj i,

Może zdarzyd się także sytuacja w której rozwiązao będzie nieskooczenie wiele, bądź rozwiązanie nie będzie istnied w zbiorze liczb rzeczywistych. Takie sytuacje

mają miejsce w tzw. punktach osobliwych odwzorowania kinematyki.

opis prze gubu o jednym stopniu swobody,

Podpora przegubowo -przesuwna - na pod porze tej w ys tęp uj e jedna siła reakcji o zn anym kierun ku, p rostopadł ym do płas zczyzny

przesu nięcia . Podpora ta odb iera ciału j eden s top ieo sw obody, gdyż eliminu je przes unięcie w j edn ym kierun ku, a zezwa la na

przesu nięcie w drugim kierun ku i swob odn y obrót. Podp orę tę można zas tąp id jed nym p rętem. Na rysu nku poka zan o elem ent

kon strukcyjny podpa rty w s po s ób p rzegubow o -przes uwny i id ealiza cj ę tego podp arcia w s ch emacie s ta tyczn ym.

par ametr y De nav ita -Har tenber ga,

Notacja Denavita-Hartenberga wprowadzona została do

robotyki

w celu uproszczenia opisu "mechanicznych ramion". W uproszczeniu przedstawia ona sposób

na przejście od początku do kooca układu połączonych ze sobą obiektów (które mogą byd liniami prostymi, prostopadłościanami, itp.) W notacji Denavita-

Hartenberga są cztery parametry, ilośd parametrów wynika z dobrania położenia początku układu oraz jego osi i tak, oś z jest uprzywilejowana i opisuje ruch

przegubu natomiast oś x umożliwia odpowiednie ustawienie układów współrzędnych związanych z poszczególnymi członami. Oś y nie jest wykorzystywana w

opisanej notacji, a jej ustawienie jest wypadkową ustawienia osi z i x. Jedyne założenie związane z układem współrzędnych to przyjmowanie zawsze

prawoskrętnego układu współrzędnych.

Założenia:

1.

ponumerowanie członów robota od 0 do n (podstawa robota to człon 0)ponumerowanie

2.

robota od 1 do n, przy czym przegub i łączy człon i-1 z członem i.

3.

zmienna przegubowa dla przegubu 1 jest oznaczona przez q

i

; gdy przegub jest obrotowy to q

i

reprezentuje kąt, gdy przegub jest pryzmatyczny jest

to przemieszczenie

4.

z każdym członem w sposób sztywny doczepia się układ współrzędnych. W podstawie dołącza się układ bazowy oznaczony numerem 0.

5.

wybór układu od 1 do n w sposób taki iż układ i jest na sztywno związany z członem i. Oznacza to, iż przy ruchu robota współrzędne każdego punktu
członu i pozostają niezmienne.

6.

założenie, że A

i

jest macierzą przekształcenia jednorodnego, które transformuje współrzędne punktu z układu i do układu i-1. Macierz A

i

nie posiada

stałych wartości, lecz zmienia się wraz ze zmianą konfiguracji robota w przestrzeni.
Dokonując założenia, że wszystkie przeguby są obrotowe lub pryzmatyczne oznacza to, iż A

i

jest funkcją tylko jednej zmiennej q

i

.

𝐴

𝑖

= 𝑅𝑜𝑡

𝑧,𝜃

𝑖

𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠

𝑧,𝑑

𝑖

𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠

𝑧,𝑎

𝑖

𝑅𝑜𝑡

𝑧,𝛼

𝑖

Parametry:
𝑎

𝑖

- długośd członu

𝛼

𝑖

- skręcenie członu

𝑑

𝑖

- odsunięcie przegubu

𝜃

𝑖

- kąt przegubu

Macierz A

i

jest funkcją jednej zmiennej, wynika z tego, iż trzy z powyższych czterech wielkości są dla danego członu stałe, a czwarty parametr 

i

dla przegubu

obrotowego i d

i

dla przegubu pryzmatycznego jest wielkością zmienną.

W notacji Denavita-Hartenberga są cztery parametry, ilośd parametrów wynika z dobrania położenia początku układu oraz jego osi i tak, oś z jest
uprzywilejowana i opisuje ruch przegubu natomiast oś x umożliwia odpowiednie ustawienie układów współrzędnych związanych z poszczególnymi członami.
Oś y nie jest wykorzystywana w opisanej notacji, a jej ustawienie jest wypadkową ustawienia osi z i x. Jedyne założenie związane z układem współrzędnych to
przyjmowanie zawsze prawoskrętnego układu współrzędnych.

układy współrzędnych związ ane z przegubami, przykł ady.

-układ lokalny
Obszar roboczy, zasięg robota.

- główną przestrzeń roboczą - w obrębie której przemieszcza się konstrukcyjne zakooczenie ostatniego, wolnego, ale nierozdzielnie związanego z mechanizmem
jednostki kinematycznej członu, z reguły sprzęgu chwytaka lub narzędzia;
- przestrzeń kolizyjną - w obrębie której zawierają się wszystkie elementy konstrukcyjne i przemieszczają się wszystkie zespoły ruchu - człony mechanizmu
jednostki kinematycznej;
- przestrzeń ruchów jałowych - przestrzeo kolizyjną z wyłączeniem głównej przestrzeni roboczej;
- strefę zagrożenia - przestrzeo zabronioną przepisami lub normami BHP dla obsługi w czasie pracy jednostki kinematycznej.

Podział przestrzeni roboczych:
-mechaniczne wynikają z konstrukcyjnych właściwości jednostki kinematycznej z korekcjami pochodzącymi np.: od sumowania luzów w połączeniach,
statycznymi i dynamicznymi odkształceniami sprężystymi itp. Przestrzenie te są z reguły większe od przestrzeni nominalnych określonych na podstawie geometrii
mechanizmu.
-sterownicze uwzględniają ograniczenia sterownicze wynikające z właściwości układów pomiarowych przemieszczeo, ograniczenia wynikające z zakresu
przetwarzania oraz właściwości samego układu sterownia np. ograniczenia wynikające z zakresów pracy serworegulatorów. Przestrzenie te są z reguły mniejsze
od przestrzeni nominalnej.

W6 Samochody autonomiczne i roboty na kołach

Prezenta cja: Stanl ey – samochód un iwersytetu Stan ford a przygotowany na DA RPA Desert Chall enge.

-

autonomiczny samochód stworzony przez Stanford Racing Team ze współpracą z

Volkswagen Electronics Research Laboratory

-

wygrał 2005 DARPA Grand Challenge.

-k

onstrukcja opierała się na ramie z modelu Volkswagena Toureg

-

system kontroli „drive by wire” który jest dostosowany do uruchomienia bezpośrednio z komputera pokładowego bez wykorzystania siłowników czy

serwonapędów.

-do nawigacji,

użyto 5 teledetektorów umieszczonych na dachu do budowy mapy 3D, uzupełniając położenie systemem GPS.

-w

ewnętrzny system prowadzenia wykorzystując żyroskopy i akcelerometry monitorował orientację pojazdu oraz służył do uzupełnienia GPS.

-d

odatkowo naprowadzanie było zapewniane za pomocą kamery video użytej do obserwacji warunków prowadzenia do 80 metrów oraz do

wykrycia przestrzeni wystarczającej na przyśpieszenie.

intelig entny samochód Carn rgie -Melon Un iversity.

-Burza piaskowa jest autonomiczny pojazd stworzony przez Carnegie Mellon University 's Red Team,

- startował w 2004 i 2005 DARPA Grand Challenge.

-czujniki wykorzystywane przez Sandstorm w 2004 roku obejmowała trzy stałe LIDAR urządzeo laserowych zakrojone, jeden sterowanych LIDAR (w świecie na

górze), A RADAR jednostkę (opracowany we współpracy z Duke University Robotics Team) i parę kamer na wizji stereo .

H1ghlander jest autonomiczny pojazd . Stworzony przez

Carnegie Mellon University

's Red Team

-

startował w2005 DARPA Grand Challenge.

-czujniki wykorzystywane przez H1ghlander m.in. LIDAR jednostek laserowych zakrojone, jeden sterowanych LIDAR (w świecie na górze), GPS i inercyjny system

nawigacyjny .

Współcz esne systemy wspo magania k ierowcy:

tempomaty,

– urządzenie utrzymujące stałą prędkośd pojazdu niezależnie od tego, czy pojazd porusza się po płaskiej nawierzchni, czy też pochyłej (podjazdy, zjazdy).

- regulacja prędkości odbywa się

-Technicznie tempomat jest rodzajem regulatora PID.

-parametry wejściowymi są przyciski sterowania itp. dostępne kierowcy, czujniki położenia pedałów gazu, hamulca ew. sprzęgła oraz sygnał opisujący prędkośd

pojazdu.

-Typowym efektorem jest w starszych rozwiązaniach zespół zaworów i siłownika (najczęściej podciśnieniowego) napędzającego przepustnicę równolegle do

pedału gazu, w wersjach nowszych sterowana jestprzepustnica elektroniczna.

Konstrukcja tempomatu (z ang. Cruising Control System, w skrócie CCS)

Elementy tempomatu:

•czujnik prędkości jazdy,

•elektroniczna jednostka sterująca,

•regulator (nastawnik) kąta ustawienia przepustnicy,

•przełączniki służące do ustawienia żądanej prędkości jazdy i wyłączenia układu

systemy detek cji zmiany pa sa ruchu,

Asystent pasa ruchu

•Ostrzega kierowcę sygnałami wizualnymi i dźwiękowymi przed nieplanowanym i niekontrolowanym zjechaniem z pasa ruchu, czyli przed potencjalnie jednym z

najniebezpieczniejszych zagrożeo w ruchu drogowym.

systemy oceny kondycj i kierowcy,

-system

będzie się składał z rozmaitych urządzeń i czujników, które w sposób całkowicie nieinwazyjny skontrolują stan psychofizyczny kierowcy.

-

monitorują oddech, tętno oraz stopień koncentracji. aktywność elektryczną mózgu oraz temperaturę skóry i jej potliwość. Wszystkie czujniki i

urządzenia będą rozmieszczone w podsufitce, kierownicy, na desce rozdzielczej oraz w fotelu kierowcy.

systemy obserwacji warunk ów na drodze,

VIDEO ROAD TRAFFIC INFO SYSTEM (VRTIS) to system podglądu sytuacyjnego drogi służący do obserwacji jej stanu przez całą dobę, tj. ogólnych warunków

panujących na drodze oraz dodatkowych informacji dzięki wyposażeniu systemu w opcjonalne czujniki:

-temperatura asfaltu na powierzchni i w głębi

-rezystancja drogi

-ilośd wody na drodze

-stan drogi – sucha, wilgotna, mokra, zasolona itp.

-temperatura powietrza

-wilgotnośd powietrza

-ciśnienie atmosferyczne

systemy parkowania, przykłady.

Park Assist − system wspomagający parkowanie samochodów.- przestrzeo z boku pojazdu jest skanowana

-zadaniem kierowcy jest włączenie wstecznego biegu i kontrola prędkości.

- Park Assist cały manewr wykonuje sam (przejmuje kontrolę nad układem kierowniczym).

Systemy komunika cji lok aln ej między samochodam i i mo żliwości ich zas tosowan ia.

- wykorzystuje technologię bezprzewodowych sieci lokalnych (ang. WLAN) lub dedykowaną komunikację krótkiego zasięgu (ang. DSRC), które wspierają

komunikację V2V, V2I lub komunikację między infrastrukturą drogową a pojazdami (ang. I2V).

-Oczekuje się, że systemy globalnej nawigacji satelitarnej (ang. GNSS) oraz zastosowanie trybu pracy w podczerwieni wzmocnią rozwiązania DCRC oraz

technologie łączności mobilnej takie jak LTE i wspólnie stworzą futurystyczną platformę dla współpracujących ze sobą inteligentnych systemów transportowych

w regionie.

Konstrukcj e robotów na ko łach:

rodzaje kół m ontowanych w robotach d omowych i przem ysłowych,

wleczone,

koło wleczone-Wahacz wleczony jest to odmiana wahacza wzdłużnego, w której oś obrotu koła znajduje się za osią
obrotu przegubu. Czyli oś koła jest ciągnięta ("wleczona") za osią przegubu.

parametry kin ema tyczne,

droga, przemieszczenie średnie, chwilowe, kątowe dośrodkowe, prędkośd średnia, chwilowa, kątowa,

koła Mecan um, przykłady za stosowań,

koła dzięki którym robot może się poruszać w każdym kierunku

koła kul owe, przykładowe z astosowania,

Robot porusza się na kuli do kręgli pokrytej warstwą gumy, za pomocą 3 niezależnych kółek, które powodują ruch kuli. Powoduje to, że robot nie tylko utrzymuje

pozycję pionową w jednym miejscu ale możne przemieszczad się w dowolnym kierunku w płaszczyźnie poziomej.

pojazdy balansuj ące na dwó ch koła ch, na k uli, Hond a U3 -X.

- mają zastosowanie w platformach transportowych. Najpopularniejszą z nich jest „Segway”.

-Roboty tego typu są niczym innym jak odwróconym, mobilnym wahadłem. Idea ta zakłada, że środek ciężkości w takim układzie

znajduje się powyżej osi obrotu. Takie wahadło jest więc układem niestabilnym.

-Honda U3-Xjest samobalansującym robotem jednokołowym zaprojektowanym do transportu osób

Kinema tyka robotów na ko łach – klasy kimena tyczne, typowe kons trukcj e.

Klasy kinematyczne:

Klasa robota zapisywana jest jako (

) gdzie:

*stopieo mobilności robota+liczba stopni swobody bazy (korpusu) robota, które mogą byd zmieniane poprzez zmianę prędkości koła.,

*stopieo sterowalności (kierowalności) robota+ oznacza liczbę niezależnie orientowanych kół kierowanych (skrętnych).

Liczby te (aby ruch był możliwy)zawierają się w granicach:

,

,

i przedstawiają kolejno klasy:

(3,0) - robot posiada trzy koła szwedzkie,

(2,1) - robot posiada jedno koło kierowane oraz dwa koła kastora,

(2,0) - robot zwany inaczej unicycle, posiadający dwa koła umieszczone na wspólnej osi z których każde może obracad się z różną prędkością oraz jedno koło
Kastora,

(1,2) - robot posiadający dwa koła kierowane oraz jedno koło Kastora (roboty tego typu sprawiają największy problem podczas sterowania),

(1,1) - robot zwany samochodem kinematycznym, zachowujący się podczas sterowania tak samo jak samochód posiada jedno koło kierowane.

W7 Napędy robotów

silnik synchroniczny (z magne sami trwałymi, bez szczotkowy prądu stałe go) – budowa, charakterystyki mechaniczne , ste rowanie;

Silnik synchroniczny

regulacja

- zmiana częstotliwości napięcia zasilającego

Bezszczotkowy

silnik indukcyjny – budowa, c harak terystyki mechaniczne,

1. Silnik indukcyjny (asynchroniczny)

Silnik asynchroniczny składa się z 2 podstawowych części:
nieruchomego

stojana

, wykonanego z ferromagnetycznych

blach elektrotechnicznych ze żłobkami na cewki uzwojenia, i
ruchomego

wirnika

, również wykonanego z blach ze żłobkami

na uzwojenie.

Regulacja poprzez zmianę napięcia zasilającego

Regulacja poprzez zmianę rezystancji w
obwodzie wirnika

Regulacja poprzez zmianę napięcia zasilającego

silnik krokowy (re luk tancyjny) budowa, charakterystyki mec haniczne, ster owanie ;

Charakterystyki mechaniczne silnika skokowego:

A – krzywa momentu pracy; B- krzywa momentu rozruchowego; fg-częstotliwośd graniczna przy biegu jałowym; fg – częstotliwośd graniczna pod obciążeniem;

frmax 0 częstotliwośd graniczna rozruchu (bieg jałowy); fr max – częstotliwośd graniczna pod obciążeniem; fr częstotliwośd rozruchu; fp częstotliwośc pracy; Mp

moment pracy; Mr moment rozruchowy; Ml moment obciążenia

Serwonapędy e lektryczne – charakterystyk i mechaniczne, zasady doboru, przykładowe k arty kat alogowe napę dów.

Kryteria doboru

Podstawowym kryterium doboru serwonapędu jest jego przeznaczenie czyli warunki i rodzaj pracy do jakiej będzie on przeznaczony. prawidłowy dobór

serwonapędu związany jest z właściwym dopasowaniem wszystkich wielkości elementów współpracujących ze sobą podczas pracy serwonapędu. Do

podstawowych należą: silnik elektryczny z saniami; -częśd mechaniczna; -układ pomiaru położenia; -dobór regulatora..

Ch. Mechaniczna

Silniki liniowe – budow a, przykłady k onstrukcj i, zastosowania.

Silnik liniowy – silnik elektryczny generujący ruch postępowy bez użycia przekładni transformujących ruch obrotowy na postępowy. Działa na zasadzie podobnej

do silnika obrotowego, w którym stator i rotor zostały rozwinięte do postaci liniowej i odpowiednio przedłużone lub skrócone w celu uzyskania odpowiedniego

zakresu ruchu.

Silniki indukcyjne liniowe:
-koleje miejskie, w tym typu maglev
-mechanizm przemieszczający głowicę w dyskach twardych
-mechanizm zmiany położenia i kąta materaca w łóżkach szpitalnych
-mechanizmy realizujący zamykanie okien
-mechanizmy bicia dzwonów
-mechanizm posuwu w niektórych obrabiarkach sterowanych numerycznie

Silnik taki składa się z rotora o wielu zębach wykonanego z miękkiej stali i uzwojonego stojana.

Kiedy uzwojenia stojana są zasilane prądem stałym, bieguny namagnesowują się. Ruch pojawia

się na skutek przyciągania zębów rotora przez zasilane bieguny stojana.

Napęd pneumatyczny: siłowniki, szt uczne mię śnie, charakte rystyki mechaniczne , typowe konstrukcje i zastosowania,

przykładowe oprogramowanie do doboru napędów pneum atycznych.

Siłownik pneumatyczny

siłownik pneumatyczny – rodzaj

pneumatycznego siłownika

jednostronnego działania. Jest to elastyczny przewód w oplocie, który pod wpływem

ciśnienia

zwiększa swoją

objętośd

– zwiększa

średnicę

i zmniejsza długośd, co jest wykorzystywane jako ruch roboczy.

Zastosowanie

-automatyka

-przemysł

-maszyny rolnicze

Napęd hydrauliczny.

Napęd hydrauliczny – urządzenie służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytworzenia do miejsca napędzanego za pomocą cieczy. Zasada

działania napędów hydraulicznych oparta jest na prawie Pascala.

Napędy hydrauliczne są wykorzystywane w górnictwie, hutnictwie, obrabiarkach, maszynach rolniczych, budowlanych i drogowych. Napędy hydrauliczne

dzielone są na hydrostatyczne i hydrokinetyczne.

Zalety napędów hydraulicznych

•

małe gabaryty i ciężar, zwarta budowa,

•

trwałośd i niezawodnośd,

•

duży moment rozruchowy przy krótkim czasie rozruchu i hamowania,

•

płynna, bezstopniowa regulacja prędkości i zmiany kierunku ruchu,

•

duża obciążalnośd przy małych prędkościach ruchu,

•

łatwośd zabezpieczenia przed przeciążeniem,

•

realizacja dowolnych ruchów urządzenia wykonawczego: posuwisto-zwrotnych, wahadłowych i obrotowych,

•

precyzja działania,

•

standaryzacja elementów i łatwośd automatyzacji,

•

łatwośd prowadzenia instalacji nawet na duże odległości,

•

małe koszty konserwacji ze względu na smarne właściwości czynnika roboczego.

Wady napędów hydraulicznych

•

wrażliwośd na zapowietrzenie,

•

straty mocy podczas przepływu czynnika roboczego w instalacji,

•

wymagania wysokiej precyzji wykonania i remontu urządzeo,

•

wymagania wysokiej kwalifikacji obsługi,

•

koniecznośd dokładnego wykonania elementów zasilających,

•

w niektórych przypadkach koniecznośd utrzymywania stałej temperatury obiegowej

Zjawisk o lewit acji kwant owej i moż liw ości jego zast osowania w technice. System Supra M otion (Festo).

Nadprzewodnictwo – sta n materiału p olegający n a zerowej rezystancj i, j es t osiągany w niektórych materiała ch w n iskiej

tempe raturze. Nadp rzewod nictwo zos tało w ykryte w 1911 p rzez Kamerlingha Onn esa

[ 1 ]

. Jes t to zjaw is ko kwan tow e, n iemożliwe do

wyjaśn ienia na g run cie fizyki klasycznej . Poza zerową rezysta ncją in ną wa żną cechą nad przewodników jest w yp ycha nie ze swej

objętości p ola magnetyczneg o (efekt Meiss nera).

W8 Interakcja człowieka z robotem

Modele wspó łp ra cy człowiek a z robotem n a pods tawie d okumen tu „Problem Doma in s in HRI”

(humanrobotinteraction .org ): współpraca zd alna, k ooperacja z maszyną znajdującą się w bezpośred niej bliskości

człowieka, człowiek jako na dzorca, partner lub podmiot nadzorowany przez maszynę.

Obszary współpracy: akcj e poszukiwawcze i ra townictwo , rehabilita cja, wspomag anie niepełnos prawnych, zapew nien ie

bezpieczeńs twa i porządku (wojsko i pol icja), kszta łcen ie i rozrywka, współpraca w kosmosie, zastosowania do mowe i

przemysłowe.

Interakcja człowiek-robot - badanie interakcji między ludźmi i robotami. Przez naukowców jest to często określane jako HRI. Interakcja człowiek-robot jest

multidyscyplinarnym polem składającym się z interakcji człowiek-komputer, sztucznej inteligencji, robotyki, rozumienia języka naturalnego, projektowania i nauk

społecznych.

USAR - (miejskie SAR lub US & R w Stanach Zjednoczonych) polega na lokalizacji, wyzwoleniu i początkowej stabilizacji medycznej ofiar uwięzionych w zapaści

strukturalnej z powodu klęsk żywiołowych, w kopalniach i podkopach.

UAV - (bezzałogowy statek latający) statek powietrzny, który nie wymaga do lotu załogi obecnej na pokładzie oraz nie ma możliwości zabierania pasażerów,

pilotowany zdalnie lub wykonujący lot autonomicznie. Bezzałogowe statki latające obecnie wykorzystywane są głównie przez siły zbrojne do obserwacji i

rozpoznania przez co zwykle wyposażone są w osprzęt służący do obserwacji w postaci głowic optoelektronicznych. Uzbrojone i przeznaczone do wykonywania

działao bojowych statki są określane jako Unmannedcombatairvehicle (UCAV).

Modele współpracy człowieka z robotem

-Współpraca zdalna

-Kooperacja z maszyną znajdującą się w bezpośredniej bliskości człowieka

-Człowiek jako nadzorca

-Człowiek jako partner

-Człowiek jako przedmiot nadzorowany przez maszynę
Obszar zastosowao

Sposób sterowania

Rola

Przykład

Poszukiwanie i ratownictwo

Zdalny

Człowiek jest kierownikiem
lub operatorem

Zdalnie starowany robot szukający

Bezpośredni

Człowiek i robot są parą

Robot podpierajacy niestabilne
struktury

Robotyka wspomagająca

Bezpośredni

Człowiek i robot są parą lub
robot jest narzędziem

Pomoc dla osób niewidomych
Terapia dla osób starszych

Bezpośredni

Człowiek jest mentorem

Interakcja społeczna dla dzieci z
autyzmem

Wojsko i policja

Zdalny

Człowiek jest kierownikiem

Rekonesans/rozminowywanie

Zdalny lub Bezpośredni

Człowiek i robot są parą

Wsparcie patrolu

Zdalny

Człowiek jest odbiorcą
informacji

Dowódca wykorzystujący informacje
rozpoznawcze

Edutainment

Bezpośredni

Robot jest mentorem

Robot asystent w klasie (szkoła)

Robot jest mentorem

Robot przewodnik po muzeum

Robot jest obserwatorem

Towarzysz społeczny

Przestrzeo kosmiczna

Zdalny

Człowiek jest kierownikiem
lub operatorem

Zdalny robot naukowy i
eksploracyjny

Bezpośredni

Człowiek i robot są parą

Robot asystent astronauty

Dom i przemysł

Bezpośredni

Człowiek i robot są parą

Robot towarzysz

Bezpośredni

Człowiek jest kierownikiem

Robot próżniowy

Zdalny

Człowiek jest kierownikiem

Robot budowlany

W9 Systemy nawigacji lokalnej i globalnej, logistyka

Urządzenia służą ce d o prow adzenia nawiga cji zliczen io wej:

enkod ery,

Enkoder - przetwornik do ilościowego określania ruchu obrotowego lub liniowego i wyrażania go w postaci impulsów

elektrycznych, np.:

•

enkoder liniowy

•

optyczny e nkoder obrotowy

•

enkoder inkrementalny

•

enkoder absolutny

akcel erometry,

akcelerometr, akceleromierz, przetwornik przyspieszenia – przyrząd do pomiaru przyspieszeń liniowych lub kątowych.

Mierzy własny ruch.

żyroskop mechaniczny,

Żyroskop-służy do pomia ru, a także utrzymywania położenia kątowego. Działa ono w oparciu o zasadę zachowania momentu

pędu.

żyroskopy mechaniczne które mają ograniczoną swobodę obrotu przeważnie w jednej z osi układu kartezjańskiego

żyrokompas (mechaniczny, MEMS),

Żyrokompas, ży robusola, kompas żyroskopowy, kompas elektroniczny, przyrząd żyroskopowy wskazujący kierunek północy

geograficznej, w którym wykorzystano zasadę stałego położenia w przestrzeni osi wirującego z dużą prędkością bąka

(żyroskopu).

Przykład: wyniki eks peryment u o pisan ego w artykule: C hung H, Oj eda L. Borens tein J.:„Accurate Mobil e Ro bot Dead -

reckon ing With a Precisio n -calibra ted Optic Gyroscope”.

Nawigacj a na podstaw ie pozycji zmierzonej – zasada pro wadzenia nawiga cji.

Systemy sterowania stosują ce naw igacj ę po m iarową: GP S, system North Star (Evolution Robotics).

Global Positioning System (GPS)- system nawigacji. Działanie polega na pomiarze czasu dotarcia sygnału radiowego z satelitów do odbiornika.
Znając prędkośd fali elektromagnetycznej oraz znając dokładny czas wysłania danego sygnału można obliczyd odległośd odbiornika od
satelitów.

Systemy pomiaru odl egłości wykorzystywane w robotach : pomiar ul tradźwiękowy, ka mery TOF, lidar.

Systemy pomiaru odległości wykorzystywane w robotach:
Pomiar ultradźwiękowy-Ultradźwięki dzięki małej długości fali pozwalają na uzyskanie dokładnych obrazów przedmiotów. Urządzenie, które
umożliwia obserwację głębin morskich to sonar

[3]

. Jego zastosowanie to lokalizacja wszystkich obiektów zanurzonych w wodzie. Sonary

wykorzystywano w okrętach podwodnych.

Kamery TOF- rejestrują obraz z prędkością światła. ToF polega na wysłaniu w określonych kierunkach zmodulowanych impulsów świetlnych i
pomiarze czasu ich powrotu do umieszczonego w urządzeniu sensora.

Lidar – urządzenie działające na podobnej zasadzie jak radar. Lidar jest połączeniem lasera z teleskopem.
Lidar służy do wyznaczania przejrzystości powietrza, badania koncentracji zanieczyszczeo w atmosferze i detekcji ich składu, wykrywania
obszarów o odmiennej temperaturze

Systemy nawigacji według z nacznik ów: ma ty z elemen ta mi RFID, elektron iczn e ogro dzenia , znaczn iki w pos taci kodów

QR.

Elektroniczne ogrodzenie- płot elektryczny, ogrodzenie elektryczne, paralizator – rodzaj ogrodzenia, wykorzystywanego na pastwiskach, zabezpieczającego

przed wychodzeniem zwierząt hodowlanych poza ogrodzenie, a także zabezpieczających pastwisko przed wchodzeniem na nie z zewnątrz zwierzyny dzikiej.

Problem pokrycia powierzchni i naw igacj i w robota ch sprzątających: his toria robo tó w sprzątających, obszary

zastosowań, przykład owe ko nstrukcje i dan e techn iczn e, porównanie stra tegii pokry cia powierzchn i na przykład zie

auto nomicznych odkurzaczy .

W10 Sztuczna inteligencja w robotyce

Algorytmy gene tyczne: podst awowe pojęcia: gen, c hrom osom, kodowanie, przestrzeo poszukiwao; typowe zastosow ania,

przykłady, prezentacja przykładowych problemów ( przeszuk iwanie z bioru rozwiązao, problem kom iwojażera)

Algorytm genetyczny - rodzaj algorytmu przeszukującego przestrzeo alternatywnych rozwiązao problemu w celu wyszukania najlepszych rozwiązao. Algorytmy

genetyczne stanowią wzorowaną na naturalnej ewolucji metodę rozwiązywania problemów optymalizacyjnych. Są procedurami przeszukiwania przestrzeni

rozwiązao opartymi na mechanizmach doboru naturalnego i dziedziczenia. Korzystają z ewolucyjnej zasady przeżycia osobników najlepiej przystosowanych.
Gen – podstawowa jednostka dziedziczności determinująca powstanie jednej cząsteczki białka lub kwasu rybonukleinowego zapisana w sekwencji nukleotydów
kwasu deoksyrybonukleinowego.
Chromosom - inaczej nazywany łańcuchem lub ciągiem kodowym - to uporządkowany ciąg genów Zbiór wszystkich możliwych rozwiązao danego problemu nosi
nazwę przestrzeni poszukiwao

Zapis algorytmu:
Najczęściej działanie algorytmu przebiega następująco:
-Losowana jest pewna populacja początkowa.
-Populacja poddawana jest ocenie (selekcja). Najlepiej przystosowane osobniki biorą udział w procesie reprodukcji.
-Genotypy wybranych osobników poddawane są operatorom ewolucyjnym:
-są ze sobą kojarzone poprzez złączanie genotypów rodziców (krzyżowanie),
-przeprowadzana jest mutacja, czyli wprowadzenie drobnych losowych zmian.
-Rodzi się drugie (kolejne) pokolenie. Aby utrzymad stałą liczbę osobników w populacji te najlepsze (według funkcji oceniającej fenotyp) są powielane, a
najsłabsze usuwane. Jeżeli nie znaleziono dostatecznie dobrego rozwiązania, algorytm powraca do kroku drugiego. W przeciwnym wypadku wybieramy
najlepszego osobnika z populacji - jego genotyp to uzyskany wynik.
Działanie algorytmu genetycznego obejmuje kilka zagadnieo potrzebnych do ustalenia:
- ustalenie genomu jako reprezentanta wyniku.
- ustalenie funkcji przystosowania/dopasowania.
- ustalenie operatorów przeszukiwania.

Kodowanie jest bardzo istotnym etapem projektowania algorytmu. Sposób zakodowania w chromosomie informacji o proponowanym rozwiązaniu wydatnie
wpływa na szybkośd i jakośd znajdowanych wyników. Przyczyną takiego zjawiska jest wpływ kodowania na sposób w jaki przeszukiwana jest przestrzeo
rozwiązao.
Najczęściej stosowane kodowania chromosomu:
-wektorem genów, z których każdy z nich może byd jedno- lub wielobitową liczbą całkowitą, bądź też liczbą rzeczywistą.
-za pomocą drzewiastych struktur danych.

Zastosowania algorytmów genetycznych:
-Projektowanie genetyczne
-Przeszukiwanie
-Rozwiązywanie problemów NP

Problem komiwojażera
Komiwojażer ma do odwiedzenia pewna liczbę miast. Chciałby dotrzed do każdego z nich i wrócid do miasta, z którego wyruszył. Dane są również odległości
miedzy miastami. Jak powinien zaplanowad trasę podróży, aby w sumie przebył możliwie najkrótsza drogę? Przez 'odległośd' miedzy miastami możemy rozumied
odległośd w kilometrach, czas trwania podróży miedzy tymi miastami albo koszt takiej podróży (na przykład cenę biletu lotniczego). W tym ostatnim przypadku,
poszukiwanie optymalnej trasy polega na zminimalizowaniu całkowitych kosztów podróży. Tak wiec możemy poszukiwad trasy najkrótszej albo najszybszej albo
najtaoszej. Zakładamy przy tym, że odległośd miedzy dowolnymi dwoma miastami jest nie większa niż długośd jakiejkolwiek drogi łączącej te miasta, która
wiedzie przez inne miasta. Założenie to tylko z pozoru wydaje sie byd zawsze spełnione.

Już przy pięciu miastach wszystkich możliwych tras podróży komiwojażera jest ½ * 4 * 3 * 2 * 1 = 4!/2. Można zauważyd, że przy większej liczbie miast
rozważanie wszystkich możliwości nie jest najlepszym pomysłem.
Dlaczego rozwiązanie tego problemu zawsze istnieje ?
Dowolny graf pełny posiada co najmniej jeden cykl Hamiltona. Ponieważ graf ma skooczona liczbę wierzchołków, to w zbiorze cykli Hamiltona istnieje taki
(niekoniecznie jedyny), który posiada minimalna sumę wag krawędzi.
Algorytmy rozwiązujące problem komiwojażera.
Istnieje wiele algorytmów rozwiązujących ten problem. Wszystkie maja jedna podstawowa wadę. Wymagają rozważenia bardzo dużej liczby przypadków i czas
ich działania może byd bardzo długi. Niewielki przyrost liczby miast powoduje 'duży' wzrost ilości przypadków do rozważenia i tym samym czasu działania
algorytmu. Jeden z możliwych algorytmów polega na obliczeniu całkowitej długości wszystkich istniejących w danym grafie cykli Hamiltona. Jest to jednak bardzo
skomplikowane już dla liczby miast niewiele większej od pięciu. Na przykład dla 20 miast liczba cykli Hamiltona w grafie pełnym o 20 wierzchołkach wynosi
19!/2 czyli około 6000000.

Logik a rozmyta: podstawowe pojęcia: zmienna liczbow a, zm ienna z iarnista, zmienna lingwistyczna, f uzyfik acja, de fuzy fik acja;

prawa logiki rozmytej, schem at sterow ania z re gulat orem r ozmytym; typowe z astosowania, przykłady, prezentacj a

przykładowych problem ów ( st erowanie suwnicą – pr ogram f uzzyTech)

LOGIKA ROZMYTA (Fuzzy-Logic)
Logika rozmyta opiera się na pojęciu zbioru rozmytego. Zbiór rozmyty różni się od klasycznegozbioru logiki dwuwartościowej tym, że nie ma ostrej, dobrze
określonej granicy. W przypadkuklasycznego zbioru A element x całkowicie należy do A (przynależnośdrówna 1) albo całkowicie jestz A wyłączny
(przynależnośdrówna 0), czyli należy do zbioru nie-A (jest to tzw. zasada wyłączonegośrodka). W przypadku zbioru rozmytego przynależnośdelementu może byd
częściowa i przybieraddowolną wartośd z przedziału *0,1+. Wartośd ta jest określona przez tzw. funkcję przynależności (membershipfunction). W przypadku pojęd
nieostrych i nieprecyzyjnych logika rozmyta jestnaturalnym sposobem opisu. O konkretnym kształcie i położeniu funkcji przynależności decyduje"wiedza
eksperta", którym może byd doświadczony operator albo np. sied neuronowa uczona danymidoświadczalnymi z procesu.Poziomy przynależności do zbiorów
rozmytych różne od 0 (false) lub 1 (true) wymagają rozszerzeniadefinicji operacji logicznych. I tak najprostszym rozszerzeniem operacji iloczynu logicznego A AND
B, gdzie A,B*0,1+ są poziomami przynależności, jest zastosowanie funkcji min(A,B) wybierającej mniejszą z wartości funkcji przynależności do A i B, dla operacji
sumy A OR B można zastosowad funkcją max(A,B), a dla negacji NOT A funkcją 1-A. Tworzy się w ten sposób tablice prawdy logiki rozmytej.

Schemat systemu rozmytego

Zmienna lingwistyczna –średni
Zmienna liczbowa – 170 cm

Projektowanie układu sprowadza się do zdefiniowania operacji wykonywanych w poszczególnych
krokach:
1. Fuzzyfikacja(rozmywanie)wejśd. Polega ona na określeniu stopnia przynależności danej wartości wielkościwejściowej do każdego z odpowiadających jej
zbiorów rozmytych pokrywających zakres możliwychwartości wejściowych (np. do jakiego stopnia temperatura jest niska, a do jakiego średnia). Operacja
tasprowadza się na obliczaniu funkcji lub wyszukiwaniu odpowiednich wartości w tabelach.
2. Zastosowanie operatorów logiki rozmytej do określenia stopnia, w jakim spełniona jest
przesłanka w każdej z reguł. Wartościamiwejściowymi sąwartości przynależnościsfuzzyfikowanych wejśd, na których wykonywane są rozmyte operacje logiczne
(AND, OR itp.)
tworzące przesłanki. Jako wynik otrzymuje się pojedynczy poziom prawdy spełnienia przesłanki.
3. Zastosowanie metody implikacji. Operacja ta sprowadza się do zmiany kształtu funkcji
przynależności zbioru rozmytego konkluzji zgodnie z poziomem prawdy spełnieniaprzesłanki (przez
obcięcie lub skalowanie). Dodatkowo przesłance każdej z reguł można nadad wagę z zakresu od 0 do
1 wyrażającą jej ważnośd w porównaniu z innymi. Wynikiem operacji są zbiory rozmyte
odpowiadające każdej wielkości wyjściowej występującej w konkluzji.
4. Agregacja wszystkich wyjśd. Polega ona na połączeniu dla każdej wielkości wyjściowej
odpowiadających jej zbiorów wyjściowych ze wszystkich reguł w jeden zbiór rozmyty. Na wejściu
procesu agregacji mamy listę obciętych lub przeskalowanych w wyniku implikacji funkcji
przynależności danej wielkości wyjściowej w poszczególnych regułach (niekoniecznie wszystkich).
5. Defuzzyfikacja ( wyostrzanie ).Polega na wyznaczeniu konkretnej wartości dla każdej wielkości wyjściowej zezbioru rozmytego otrzymanego po agregacji.
Najczęściej stosowaną metod" defuzzyfikacji jestobliczanie środka ciężkości obszaru pod krzywą zagregowanej funkcji przynależności (centroidmethod). Inne
możliwości to średnia maksimów funkcji zbioru wyjściowego, wybór największego lubnajmniejszego z maksimów czy metoda bisekcji.

Zastosowanie:

Sformułowanie problemu.
Zbudujmy graf ważony, którego wierzchołki są miastami. Otrzymujemy w ten sposób graf pełny, który
ma tyle wierzchołków ile miast musi odwiedzid komiwojażer (wliczając w to miasto, z którego wyrusza).
Odwiedzenie wszystkich miast odpowiada cyklowi, który przechodzi przez każdy wierzchołek danego
grafu dokładnie raz. Cykl taki nazywamy cyklem Hamiltona. Poszukujemy wiec w grafie pełnym cyklu
Hamiltona o minimalnej sumie wag krawędzi.
Wagami krawędzisą odległości podane w kilometrach. Poszukujemy rozwiązanianastępującego
problemu: Komiwojażer wyrusza z Warszawy i chce odwiedzid wszystkie pozostałe cztery miasta a
następnie wrócid do Warszawy. Jak powinien zaplanowad podróż, aby przebył możliwie najmniejsza
liczbę kilometrów?

Logika rozmyta jest stosowana w wielu dziedzinach, służy do wyboru sposobu działania. Znalazła ona szerokie zastosowanie w sprzęcie AGD takim jak zmywarki
kuchenne, pralki automatyczne używające logiki rozmytej do optymalnego dozowania ilości mydła, odpowiedniego ciśnienia wody do brudnych naczyo i ubrao.
Jest też używana również w kamerach z auto fokusem, systemach wspomagania hamowania w samochodach (ABS), systemach eksperckich wspierających
decyzje i systemach meteorologicznych.Logika rozmyta służy także do takich zagadnieo jak przetwarzanie obrazu, rozwiązywanie problemu korków ulicznych czy
unikanie kolizji. Sterowniki wykorzystujące logikę rozmytą są również używane na przykład w połączeniu z sieciami neuronowymi.

Sieci neuronowe : podst awowe pojęc ia: neuron, synapsa, w aga, funkcja przełączaj ąca, proces uczenia siec i; schem at uczenia

sieci; typowe zastosowania, przykłady.

Neuron - komórka nerwowa – rodzaj elektrycznie pobudliwej komórki zdolnej do przetwarzania i przewodzenia informacji w postaci sygnału elektrycznego. T
Synapsa – miejsce komunikacji błony kooczącej akson z błoną komórkową drugiej komórki, nerwowej lub komórki efektora (narządu wykonawczego), np. mięśni
lub gruczołu.
Impuls nerwowy zostaje przeniesiony z jednej komórki na drugą przy udziale substancji o charakterze neuroprzekaźnika– mediatora synaptycznego (synapsy
chemiczne) lub na drodze impulsu elektrycznego (synapsy elektryczne)
Waga synaptyczna - neuron jest zdolny do określania znaczenia (ważkości) każdego z nich dla organizmu. Stwierdzono, że wagi poszczególnych wejśd oraz
wysokości progów pobudliwości są zmienne. Obserwacje te wykorzystano w czasie tworzenia modeli sztucznych neuronów i sztucznych sieci neuronowych.
Sztuczny neuron jest elementem sieci, w którym pewna liczba danych wejściowych (zmiennych niezależnych) jest przekształcana w jedną wyjściową wartośd
zmiennej zależnej (wartośd funkcji aktywacji, obliczaną dla zsumowanych wejśd). Wagi sygnałów wejściowych są liczbami, przez które mnoży się wartości
wejściowe.

Do wejśd doprowadzane są sygnały dochodzące z neuronów warstwy poprzedniej. Każdy sygnał mnożony jest przez odpowiadającą mu wartośd liczbową zwaną
wagą. Wpływa ona na percepcję danego sygnału wejściowego i jego udział w tworzeniu sygnału wyjściowego przez neuron. Waga może byd pobudzająca -
dodatnia lub opóźniająca - ujemna; jeżeli nie ma połączenia między neuronami to waga jest równa zero. Zsumowane iloczyny sygnałów i wag stanowią argument
funkcji aktywacji neuronu.
Sztuczna sied neuronowa ogólna nazwa struktur matematycznych i ich programowych lub sprzętowych modeli, realizujących obliczenia lub przetwarzanie
sygnałów poprzez rzędy elementów wykonujących pewną podstawową operację na swoim wejściu, zwanych neuronami. Oryginalną inspiracją takiej struktury
była budowa naturalnych układów nerwowych, w szczególności mózgu.
Algorytm propagacji wstecznej - uczenie z nadzorem lub inaczej - z nauczycielem.
Podobnie jak w przypadku pojedynczego neuronu, główną zaletą sieci neuronowej jest to, że nie musimy "ręcznie" dobierad wag. Możemy te wagi wytrenowad,
czyli znaleźd ich w przybliżeniu optymalny zestaw za pomocą metody obliczeniowej zwanej wsteczną propagacją błędu. Jest to metoda umożliwiająca
modyfikację wag w sieci o architekturze warstwowej we wszystkich jej warstwach.
Proces uczenia się sieci wygląda następująco:
-Ustalamy topologię sieci, tzn. liczbę warstw, liczbę neuronów w warstwach.
-Inicjujemy wagi losowo (na małe wartości).
-Dla danego wektora uczącego obliczamy odpowiedź sieci (warstwa po warstwie).
-Każdy neuron wyjściowy oblicza swój błąd, oparty na różnicy pomiędzy obliczoną odpowiedzią y oraz poprawną odpowiedzią t.
-Błędy propagowane są do wcześniejszych warstw.
-Każdy neuron (również w warstwach ukrytych) modyfikuje wagi na podstawie wartości błędu i wielkości przetwarzanych w tym kroku sygnałów.
-Powtarzamy od punktu 3. dla kolejnych wektorów uczących. Gdy wszystkie wektory zostaną użyte, losowo zmieniamy ich kolejnośd i zaczynamy wykorzystywad
powtórnie.
-Zatrzymujemy się, gdy średni błąd na danych treningowych przestanie maled. Możemy też co jakiś czas testowad sied na specjalnej puli nieużywanych do
treningu próbek testowych i kooczyd trenowanie, gdy błąd przestanie maled.

Schemat uczenia się sieci

Sztuczne sieci neuronowe znajdują zastosowanie w rozpoznawaniu i klasyfikacji wzorców (przydzielaniu wzorcom kategorii), klasyfikacji danych, predykcji
szeregów czasowych, analizie danych statystycznych, aproksymacji funkcji, odszumianiu i kompresji obrazu i dźwięku oraz w zagadnieniach sterowania i
automatyzacji.

W11. Chwytaki, egzoszkielety

Chwytak to w robotyce oprzyrządowanie manipulatorów, robotów, dające możliwośd chwycenia i transportu przedmiotów w zautomatyzowanych czynnościach
precyzyjnych. Chwytak może byd wyposażony w narzędzie (np. lutownica, spawarka), umożliwiające realizację określonych czynności.



Zadania chwytaka

o

uchwycenie manipulowanego przedmiotu z zapewnieniem mu właściwej orientacji

o

utrzymanie przedmiotu pomimo działających sił zewnętrznych i przyspieszeo transportowych

o

pozostawienie przedmiotu we właściwej orientacji w miejscu przeznaczeni



Rodzaje chwytaków:

Ze względu na budowę:



napędu

o

mechaniczny

o

pneumatyczny

o

hydrauliczny

o

elektromagnetyczny

o

adhezyjny



układu przeniesienia napędu

o

nożycowy

o

szczypcowy

o

imadłowy

o

opasujący



układu wykonawczego

o

dwuszczękowy

o

trójszczękowy

o

wieloszczękowy

o

inny

z końcówkami:



sztywnymi



sprężystymi



elastycznymi

Ze względu na sposób trzymania detalu:



kształtowe



siłowe



siłowo-kształtowe

Ze względu na sposób mocowania chwytaka:



ręczny



automatyczny (z adapterem)



Stopnie swobody chwytaka, ruchliwośd, manewrowośd

Liczba stopni swobodyjest to ilośd zmiennych położenia, jaką należy podad w celu jednoznacznego określenia układu w przestrzeni. W celu wyznaczenia liczby
stopni swobody korzysta się ze wzoru:
w =6n - 5p

5

- 4 p

4

gdzie:
w - liczba stopni swobody
n - liczba członów (par) łaocucha kinematycznego
p

5

, p

4

– odpowiednie pary kinematyczna klasy piątej i czwartej

Zazwyczaj liczba stopni swobody jest równa liczbie osi robota.

Ruchliwośd r - liczba stopni swobody łaocucha kinematycznego mechanizmu z unieruchomionym członem - podstawą.
r = w - 6

Manewrowośd m - liczba stopni swobody łaocucha kinematycznego mechanizmu z unieruchomionymi: podstawą i ostatnim w łaocuchu członem
kinematycznym.
m = r - 6

Pierwszy z tych parametrów określa liczbę więzów, jaką należałoby nałożyd na mechanizm, aby go całkowicie unieruchomid. Drugi - podobnie, ale po
dodatkowym jeszcze unieruchomieniu ostatniego wolnego członu, a więc określa swobodę ruchu mechanizmu w przypadku gdy np. chwytak lub narzędzie
jednostki kinematycznej zajmuje ściśle określone położenie.



Czujniki stosowane w chwytakach

Podstawowymi czujnikami, w jakie wyposażone są chwytaki maszyn manipulacyjnych stosowanych współcześnie w robotyzacji procesów

produkcyjnych, są:



czujniki zbliżenia chwytaka lub koocówek chwytnych do obiektu,



czujniki dotyku koocówek chwytnych do powierzchni obiektu,



czujniki nacisku koocówek chwytnych na obiekt.

Czujniki zbliżenia umożliwiają bezdotykowe zebranie wybranych informacji o obiekcie manipulacji. Jako czujniki zbliżenia wykorzystuje się przeważnie

przetworniki indukcyjne, pojemnościowe oraz optyczne. Jako czujniki dotyku wykorzystuje się z reguły elementy stykowe umieszczone w korpusie chwytaka w
taki sposób, aby przemieszczenie koocówki chwytnej powodowało ich przełączenie. Dla pomiaru nacisku koocówek chwytnych na obiekt manipulacji,
wykorzystuje się przetworniki tensometryczne. Przez porównanie sygnału wyjściowego z układu pomiaru odkształceo w koocówkach chwytnych z zadaną
wartością progową można uzyskad informację o uchwyceniu obiektu z odpowiednią wartością siły chwytu.

Pomocnicze urządzenia i narzędzia technologiczne stosowane jako wyposażenie chwytaków mogą realizowad m.in. zadania:



technologiczne, których wykonanie w trakcie manipulacji nie wpływa na pewnośd uchwycenia obiektu,



eliminowania niedokładności wzajemnego ustawienia obiektu manipulacji i koocówek chwytnych albo obiektu manipulacji i urządzenia mocującego
maszyny technologicznej,



właściwego ukierunkowania (zorientowania) obiektu manipulacji.



Przenoszenie napędu chwytaka - sterowanie

Niezwykle istotnym elementem chwytaków oraz innych urządzeń mechanicznych jest sposób przeniesienia napędu. Najczęściej
spotykane układy przeniesienia napędu dla chwytaków przedstawione zostały na poniższych rysunkach zebranych poniżej:

napęd dźwigniowy

napęd zębaty

napęd klinowy

napęd jarzmowy



Nowe materiały stosowane do budowy chwytaków

Elastomery dielektryczne (zwane także polimerami elektrostrykcyjnymi) pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego wykazują mechaniczne
odkształcenie. Zdolnośd do odkształcenia takiego materiału to nawet 10-30%. Dzięki swojej zdolności elektrostrykcyjnego odkształcenia, materiały te znalazły
szerokie zastosowanie przy budowie sztucznych mięśni.
Jak działają elastomery dielektryczne. Zasada działania nowego rodzaju siłowników, nazywanych sztucznymi mięśniami, jest stosunkowo prosta. Wiele
elastomerów dielektrycznych umieszczonych w dostatecznie silnym polu elektrycznym, kurczy się w kierunku pola i rozszerza w płaszczyźnie do niego
prostopadłej, ulegając zjawisku, które fizycy nazywają naprężeniem Maxwella. Nowe urządzenia przypominają giętkie kondensatory - dwie okładki z umieszczoną
między nimi warstwą dielektryka. Po podłączeniu napięcia przeciwległe okładki ładują się odpowiednio dodatnio i ujemnie. Przyciągają się i zgniatają
rozdzielający je izolator, który w odpowiedzi zwiększa swoją powierzchnię.

Powleka się z obydwu stron cienkie (zwykle grubości 30-60 mm) warstwy elastomerów dielektrycznych plastycznym polimerem, zawierającym drobiny
przewodzącego węgla. Po połączeniu przewodami z zasilaczem zewnętrzne warstwy z węglem służą za elastyczne elektrody, rozciągające się wraz ze
znajdującym się między nimi materiałem. Taka przypominająca kanapkę struktura jest podstawowym elementem wielu rodzajów nowych siłowników, czujników
i generatorów prądu.

Materiał kompozytowy, kompozyt − materiał o strukturzeniejednorodnej, złożony z dwóch lub więcej komponentów (faz) o różnych właściwościach.
Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z komponentów stanowi lepiszcze, które gwarantuje
jego spójnośd, twardośd, elastycznośd i odpornośd na ściskanie, a drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większośd pozostałych własności
mechanicznych kompozytu.

Wiele kompozytów wykazuje anizotropię różnych właściwości fizycznych. Nie muszą to byd
wyłącznie własności mechaniczne. Np. polaroid to przykład kompozytu, który osiągnął sukces
komercyjny dzięki jego szczególnym anizotropowym własnościom elektrooptycznym.

Jednymi z najczęściej stosowanych komponentów konstrukcyjnych są silne włókna takie jak
włókno szklane, kwarc, azbest, kevlar czy włókna węglowe dając materiałowi dużą odpornośd
na rozciąganie. Do najczęściej stosowanych lepiszczy zaliczają się żywice syntetyczne oparte na
poliestrach, polieterach (epoksydach), poliuretanach i żywicach silikonowych.

W12 Roboty równoległe

Historia rozwoju maszyn z kinema tyką równol egłą : pierwsze patenty, Eric Gough.

Maszyny równoległe: ko nstrukcje maszyn z równoleg łymi łań cuch am,i k inem atyczny mi wg badań Pro f. Jean -Pier re Merlet

(INRIA), właściwości maszyn ró wnoległych , zastosowan ia maszyn równoległych: ro zrywka, symulatory lotu/jazdy,

stabiliza cja ob iek tów, ma nipulacj a (przemysł, medycyn a), montaż i opera cje transportowe (handl ing), optyka, przemysł

maszynowy.

Szczegóły konstruk cji maszyn równoległych : napędy , mo cowania, przeguby.

Sterowanie maszyn równoległych.

Maszyny równoległe: ko nstrukcje maszyn z równoleg łymi łań cuch am,i k inem atyczny mi wg badań Pro f. Jean -Pier re Merlet

(INRIA), właściwości maszyn ró wnoległych , zastosowan ia maszyn równoległych: ro zrywka, symulatory lotu/jazdy,

stabiliza cja ob iek tów, ma nipulacj a (przemysł, medycyn a), montaż i opera cje transportowe (handl ing), optyka, przemysł

maszynowy.

Szczegóły konstruk cji maszyn równoległych : napędy , mo cowania, przeguby.

Sterowanie maszyn równoległych. Pokaz maszyny równoległej sk onstruowa nej w Katedrze Automatyzacj i.

Roboty z równoległą strukturą kinematyczną (z zamkniętym łańcuchem kinematycznym - roboty równoległe)
Zasada działania tego typu robotów opiera się na idei odpowiednio zaprojektowanych ramion robota. Użycie tych ramion pozwala ustawić pozycję i orientację
ruchomej platformy. Roboty te posiadają 3 lub 6 ramion, które wprowadzają odpowiednio 3 lub 6 stopni swobody. Ruchoma platforma jest wyposażona w efektor
który posiada dodatkowy stopień swobody umożliwiający np. obrót. Tego typu roboty znalazły zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym
oraz elektronicznym. Roboty równoległe w porówaniu do urządzeń szeregowych, wykazują się większą dopuszczalną obciążalnością oraz dużo wyższą
sztywnością. Na ich niekorzyść przemawia mniejsza przestrzeń robocza oraz skomplikowane sterowanie.

Rozwiązania jednostek kinematycznych o bardziej złożonych układach zespołów ruchu lub zwielokrotnionych łańcuchach kinematycznych stanowią zazwyczaj

kombinację wymienionych wyżej struktur.

Klasyfikacja robotów ze względu na sterowanie:

- roboty sekwencyjne: roboty z sekwencyjnym układem sterowania.

- roboty realizujące zadane trajektorie: roboty realizujące ustaloną wcześniej procedurę ruchów, według instrukcji określającej żądane pozycje i prędkość ruchu.

- roboty adaptacyjne: roboty o najbardziej zaawansowanym technologicznie układzie sterowania, pozwalającym na adaptację ruchów robota w zależności od

aktualnej sytuacji, np. roboty wyposażone w czujniki wizyjne, dzięki którym możliwa jest korekta ruchów podczas wykonywania danej czynności. Układy takie

charakteryzują się możliwością zmiany własności, dzięki wykorzystaniu informacji z czujników lub nagromadzonych doświadczeń, planowania zadań lub przez

nauczanie.

- teleoperator - robot ze sterowaniem zdalnym, realizowanym przez operatora lub komputer.

Pierwsze patenty :

Platforma Stewarta - po raz pierwszy przedstawiona w formie papierowej w VE Gough w 1956 roku. Nazwa Stewart została dołączona do tej architektury,

ponieważ wcześniejsze prace Erica Gough były opublikowane w 1965 r. przez D. Stewarta. W tym dokumencie, Stewart prezentuje hybrydowy projekt, na trzech

nogach po dwa silniki na każdej.

Robot równoległy –

robot

, którego człony tworzą zamknięty

łańcuch kinematyczny

. Zwykle są to roboty roboty trój- lub sześcioczłonowe, zwane

odpowiednio tripodami orazhexapodami. Istnieją też modele złożone z czterech członów.

Budowa -

Poszczególne człony robota równoległego są zazwyczaj krótkie i dzięki temu sztywne. Błędy pozycjonowania w jednym łańcuchu są uśredniane w

połączeniu z innymi, a nie kumulowane – jak ma to miejsce w strukturze szeregowej. Wraz ze wzrostem ilości członów, wzrasta też sztywność manipulatora.
Roboty tego typu oferują też zazwyczaj lepszą powtarzalność niż konstrukcje o strukturze otwartej.

Zastosowanie - Roboty równoległe najczęściej stosowane są w symulatorach – zarówno lotniczych jak i samochodowych. Są także używane do paletyzacji czy

też operacjach typu pick and place. Istnieją także specjalistyczne konstrukcje – wykorzystywane w medycynie czy też biologii (np. do operacji na komórkach).

Zastosowania maszyn równoległych:



rozrywka,



symulatory lotu/jazdy,



stabilizacja obiektów,



manipulacja (przemysł, medycyna),



montaż i operacje transportowe (handling),



optyka,



przemysł maszynowy.

Naped -W robotach równoległych stosowane są wszystkie typowe rodzaje napędów, które można znaleźć w innych robotach przemysłowych.

-Pneumatyczne – nośnikiem energii jest sprężone powietrze.

-Hydrauliczne – nośnikiem energii jest ciecz.

-Elektryczne – poruszanie członów następuje przy pomocy liniowych siłowników elektrycznych.

Własności robotów równoległych:
+ mała bezwładność (małe zużycie energii)
+ duże prędkości i przyspieszenia ruchu
+ niski koszt wykonania (jednakowe elementy o łatwej konstrukcji

i prostej technologii wykonania)

+ duża sztywność
+ duża przestrzeń robocza

- trudność sterowania ruchem efektora

W13 Mikro i nanoroboty

Manipulacja na poziom ie atomów – podst awy te oretyczne, Richard Feynm an.

Prezentacja wybranych konstrukcji mik ro i nano-manipulatorów, histor ia rozwoju nanorobotyki, urządzenia m ikro -ele ktr o-

mechaniczne (MEMS), zastosowania, koncepcja uniwersalne j mini -f abryki, per spek tywy i z agrożenia rozwoju nanotechnologii,

właściwości nanorurek węglowych (grafen).

Układy napęd owe nanorobotów, porównanie sił i oddz iaływ ao w nano -skali. Technik a obserwacji nanorobotów – porów nanie

mikroskopów optycznych i ele ktronowych. Technik i budowy nanostruktur: fotolitogr af ia, wstrzykiwanie jonów, nakładanie

cienk ich war stw, mikr oskraw anie, mikromontaż, przykłady operacji wykonywanych w skali nano. K lasyfik acja nanorobot ów.

Zastosowania: biomanipulacj a, budow a obwodów e lek trycznych.

Mikroroboty:

Nanoroboty:

Nanomaszyny są obecnie w fazie badao, chod pewne prymitywne molekularne maszyny już przetestowano. Przykładem może byd sensor posiadający przełącznik
wielkości 1.5 nanometra, mogący liczyd specyficzne molekuły w próbce chemicznej. Na Uniwersytecie Rice jako ciekawostkę zademonstrowano
jednomolekułowy samochód wytworzony w procesie chemicznym, mający koła z fulerenów. Uruchamiany jest on przez zmianę temperatury otoczenia i przez
odpowiednie nakierowanie koocówki skaningowego mikroskopu tunelowego.

Rozwój nanotechnologii przewidział ponad 40 lat temu noblista Richard Feynman. W 1959 roku znany fizyk wygłosił wykład pod tytułem "Na dnie jest jeszcze
mnóstwo miejsca" (w druku ukazał się rok później). Uczony twierdził, że w przyszłości ludzie będą potrafili sami układad atomy w taki sposób, by otrzymywad z
nich nowe cząsteczki. - Co chemik zaprojektuje, fizyk mu zbuduje - mówił. Jego pomysł stał się realny w latach 80., kiedy skonstruowano najpierw skaningowy
mikroskop tunelowy, a potem mikroskop AFM (Atomic Force Microscope), wyposażony w sondę do ustawiania atomów.

Skaningowy mikroskop tunelowy (STM od ang. ScanningTunnelingMicroscope) – rodzaj SPM, mikroskopu ze skanującą sondą (ang. ScanningProbeMicroscope)
– umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. Uzyskanie obrazu powierzchni jest
możliwe dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego, od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki,
ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego. Ten sam skrót używany jest do określenia gałęzi
mikroskopii – STM (ang. ScanningTunnelingMicroscopy). Poza obrazowaniem struktury atomowej i profilu powierzchni skanowanej próbki, skaningowy
mikroskop tunelowy znajduje inne zastosowania. Eksperymenty z mikroskopem STM doprowadziły do ważnego odkrycia. Jeżeli do igły przyłoży się większe
napięcie niż przy skanowaniu, to może ona oderwad pojedynczy atom z powierzchni próbki i przełożyd go w inne miejsce. W ten sposób możliwa jest obróbka
materiału na poziomie atomowym. Mikroskop STM stał się pierwszym prawdziwym narzędziem nanotechnologii.

Porównanie mikroskopu optycznego i elektronowego

optyczny elektronowy

-powiększa kilka tysięcy razy -powiększa kilka milionów razy

-używa światła -używa elektronów

-powiększa za pomocą soczewek -powiększa komputerowo

-jest względnie mały (zmieści się na stole) -zajmuje dużo miejsca

-pokazuje obraz pozorny -pokazuje obraz rzeczywisty

Wśród pomysłów nanotechnologów znajdują miejsce takie jak



Inteligentna mgła zastępująca pasy bezpieczeostwa w samochodzie. Składad się na nią ma mnóstwo małych nanorobotów z haczykami, które w razie

niebezpieczeostwa na drodze chwytają się ze sobą haczykami tworząc gęstą substancję łagodzącą skutki kolizji.



Mechaniczny nanokomputer. Komputer oparty na prętach wielkości nanometrów, w którym operacje i stany logiczne są uzyskiwane przez zmianę

położeo tychże prętów.



Maszyna do robienia dowolnej rzeczy. Skoro możemy zamieniad miejscami atomy i tworzyd nowe cząsteczki, to możemy kazad nanorobotom wykonad

np. kawałek upieczonego steku wołowego, wystarczy dostarczyd odpowiednio dużo atomów odpowiednich pierwiastków.

Jeżeli kiedykolwiek zostaną zbudowane nanomaszyny, będą mied wiele zastosowao. W medycynie, nanoroboty mogą byd użyteczne do identyfikowania komórek
rakowych i ich niszczenia oraz prawdopodobnie, wprowadzone do organizmu byłyby w stanie znacznie wydłużyd czas życia naszego gatunku likwidując inne
zagrożenia życia (choroby genetyczne) a nawet zapewnid nam nieśmiertelnośd (nieustanie "naprawiając" DNA – lecz są to na razie hipotetyczne pomysły). Innym
potencjalnym zastosowaniem, jest detekcja toksycznych chemikaliów i pomiar ich koncentracji w środowisku.

Nanotechnologia w tej postaci nie doczekała się jak na razie realizacji i mimo, że w obecnej chwili jest technologicznie możliwe np. sztuczne syntetyzowanie
białek, to trudno powiedzied, że odbywa się to na gruncie tzw. mechanochemii, w której robot dokleja kolejne aminokwasy do powstającej cząsteczki białka.
Wynika to głównie stąd, że zachowanie materii na poziomie nanometrów kontrolowane jest przez mechanikę kwantową. Nanotechnolodzy-futurolodzy
powołują się na odkrycia technologiczne dokonane w ostatnich latach (np. jednoelektronowy tranzystor, sztuczne atomy – kropki kwantowe, fulereny,
nanorurki) jednak sposób ich otrzymywania i zastosowania daleko różnią się od tego, co wyobrażają sobie ortodoksyjni przedstawiciele tego nurtu.MEMS (ang.
Micro Electro-MechanicalSystems), lub też Mikrosystemy, określenie zintegrowanych układów elektro-mechanicznych, których co najmniej jeden wymiar
szczególny znajduje się w skali mikro (0,1 - 100 μm).

Zastosowania mikrosystemów:
-czujniki:
-przyspieszenia (akcelerometry):

w samochodach – wykrywanie momentu wypadku (uruchomienie poduszek powietrznych, napinaczy pasów itp.)

w aparatach fotograficznych – wykrywanie drgao (stabilizacja obrazu)

w komputerach – wykrywanie swobodnego spadania (zabezpieczenie dysku twardego przed uszkodzeniem w momencie upadku)

w nowoczesnych zabawkach

-ciśnienia

reaktory chemiczne

zbiorniki substancji

wibracji

przepływomierze

żyroskopy

pola magnetycznego (wykorzystujące efekt Halla)

-przełączniki optyczne
-rzutniki
-głowice drukarek atramentowych
-elektrody do badania mózgu
-endoskopia
-miniaturowe zegary atomowe
-mikroreaktory chemiczne (Lab-On-Chip)

Właściwości nanorurek

Mechaniczne

Nanorurki są jednymi z najwytrzymalszych i najsztywniejszych znanych materiałów. Wytrzymałośd na rozciąganie nanorurek wielowarstwowych sięga 63 GPa

.

Dla

porównania, hartowana stal osiąga wytrzymałośd rzędu 1,2 GPa. W połączeniu z niewielką gęstością rzędu 1,3-1,4 g/cm³ daje to najlepszy rezultat spośród
znanych ludzkości materiałów.

Nanorurki nie są natomiast wytrzymałe na zgniatanie. Z powodu elastyczności i pustej struktury łatwo wyginają się i odkształcają pod wpływem sił ściskających
lub zginających.

Kinetyczne

W nanorurkach wielowarstwowych wewnętrzne warstwy mogą ślizgad się prawie bez tarcia wewnątrz zewnętrznych, tworząc idealne atomowe łożyska.
Własności te wykorzystano do konstrukcji pierwszych prostych molekularnych mechanizmów: nanorotorów i nanopotencjometrów

.

Elektryczne

W zależności od ułożenia linii wiązao wzdłuż albo w poprzek nanorurki, nanorurki mogą byd dobrymi przewodnikami lub półprzewodnikami.

Termiczne

Wszystkie nanorurki znakomicie przewodzą ciepło wzdłuż swojej struktury (dzięki przewodnictwu balistycznemu), natomiast bardzo słabo przewodzą ciepło w
poprzek.

Techniki budowy nanostruktur

Fotolitografia – proces pochodzący z technologii półprzewodnikowej polegający na odtworzeniu wzorów fotomasek na podłożu np. półprzewodnikowym. Celem

wykonywania fotolitografii jest uzyskanie pożądanego kształtu powierzchni. Zasada działania fotolitografii jest podobna do litografii w poligrafii.

Nanopowłoki i nanowarstwy na metalach i stopach otrzymuje się stosując metody obróbki powierzchniowej. Niezbędnym warunkiem ich otrzymania jest

odpowiedni dobór parametrów, tak aby dominującym procesem nakładania było tworzenie nowych zarodków, a nie rozrost już istniejących. Można to osiągnąd

minimalizując temperaturę i czas nakładania.

Przykładowe metody otrzymywania nanopowłoki to:



wytwarzanie pasywnych warstw tlenkowych



osadzanie z fazy gazowej



osadzanie elektrolityczne



rozdrobnienie ziarna za pomocą odkształcenia plastycznego



Wiercenie wysokoobrotowe wiertłem z węglika spiekanego pozwala na otrzymanie otworu o nanokrystalicznej warstwie wierzchniej



Skrawanie z dużym odkształceniem W wyniku tego procesu otrzymuje się wióry o średniej średnicy ziarna rzędu 100nm

Mikromontaż

Metoda łączenia, używana głównie w przemyśle półprzewodnikowym, w której elektrycznie przewodzące styki są wykonywane przez zgrzewanie cierne

(zgrzewanie na zimno) np. okienek złączowych na układach scalonych z obudowami lub ścieżkami przewodzącymi poprzez druty przewodzące. Proces

mikromontażu jest często zakłócany przez zanieczyszczenia organiczne, pochodzące z poprzednich operacji technologicznych – zanieczyszczenia te można usunąd

za pomocą plazmy.

Przykłady operacji wykonywanych w skali nano: montaż mikroprocesorów

W14 Zastosowania robotyki w medycynie

Porównanie zdolnoś ci cz łow ieka i robota, po tencjal ne zyski z zastosowan ia robo tów: nowe metody leczen ia, popr awa

jakości zab iegów ch irurgicz nych i zmniejszenie liczby powikła ń, ogran iczen ie s topn ia inwazyjności zabiegów, zmiana

sposobu wykonywania n iek tórych badań i uzyskiwan ia wyników, poprawa ja kości d okumen ta cji medycznej. Roz wój

nanorobo tyki.

Obszary zastosowań robotó w: chirurgia, ba dania kliniczne, diagnostyka, częściowe zastępstwo l ekarzy/person elu

medycznego , in tel igen tn e pr otezy sterowan e bez pośredn io sygnałam i z mózgu.

Prezenta cja: rob ot m edyczn y DaVinci, pro tezy końc zyn z integrowane z właś ciciel em.

Sterowanie robotam i przy pomocy sygnał ów z mózgu.

Zastosowania robotyki w medycynie i opiece zdrowotnej

1. Rozwój technologii inteligentnych mikro kapsuł, które mogą podróżowad wewnątrz ludzkiego ciała dozując leki, a także zbierad dane na potrzeby

diagnostyczne lub wykonywad drobne zabiegi chirurgiczne,

2. Zwiększenie ilości precyzyjnych mało inwazyjnych operacji chirurgicznych w trudno dostępnych częściach ciała,

3. Rozwój technologii inteligentnych protez sterowanych myślami pacjenta,

4. Pomoc pacjentom po udarach przechodzącym rehabilitację lub innym z upośledzoną koordynacją ruchową,

5. Rozwój zastosowao robotów do terapii pacjentów umysłowo chorych, pacjentów z zaburzeniami procesów poznawczych i chorobami społecznymi,

6. Rozwój systemów monitoringu pacjentów głównie do zastosowao w terapii domowej, dla starszych ludzi, głównie w krajach z szybko starzejącymi się

społeczeostwami i przeładowanymi systemami opieki zdrowotnej.

Robot da Vinci

Pierwszy w Polsce robot chirurgiczny – da Vinci od 2010 roku znajduje się we wrocławskim Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym. Pierwszym zabiegiem z jego

wykorzystaniem, była operacja 71-letni mężczyzny chorego na raka jelita grubego[47]. Robot wraz z zestawem trzech kompletów narzędzi, pozwalającymi

wykonad około 30 operacji, został zakupiony w ramach grantu naukowego Funduszu Nauki i Technologii Polskiej Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego,

jednak NFZ nie refunduje operacji wykonywanych przy pomocy systemu da Vinci.

Wady i zalety

Stosowanie robotów medycznych w chirurgii umożliwia dokonywanie operacji, które w tradycyjny sposób były niemal niemożliwe do wykonania. Ponadto

pozwala na zwiększenie precyzji, skrócenie czasu operacji i ograniczenie potrzebnego personelu medycznego. Dla pacjentów operacje z wykorzystaniem robotów

wiążą się z mniejszym bólem i szybszym dochodzeniem do siebie po operacji dzięki precyzyjnemu operowaniu przez niewielkie otwory zamiast sporych nacięd.

Nie ma konieczności uszkadzania np. żebra w celu dokonania operacji. Dodatkowo po zabiegu pozostają tylko niewielkie blizny, niepowodujące takiego

dyskomfortu u pacjentów, jak przy klasycznych operacjach. Roboty rehabilitacyjne oferują, nieosiągalną dla człowieka wielokrotną powtarzalnośd działao.

Jednak korzystanie z robotów wiąże się ze sporymi kosztami. Koszt zabiegu z wykorzystaniem znajdującego się w Polsce systemu da Vinci wynosi ok. 15-30 tys. zł,

a po 10 zabiegach trzeba kupid nowy zestaw narzędzi. NFZ nie refunduje operacji przeprowadzanych za pomocą wartego ok 9 mln zł da Vincim[52]. W przypadku

robotów rehabilitacyjnych przy braku odpowiedniego nadzoru, problem może byd brak odpowiedniej interwencji na reakcje pacjenta takie jak ból, czy szybsze

postępy. Roboty, które utrzymują kontakt z pacjentem umożliwiają osiągnięcie lepszych efektów, ale mogą prowadzid do późniejszych problemów w relacjach

międzyludzkich.

Roboty w chirurgii

Stosowanie robotów w chirurgii zmniejsza czas trwania operacji, czas przebywania w szpitalu i na intensywnej terapii, zmniejsza liczbę i ryzyko komplikacji oraz

utratę krwi. Przy operacjach chirurgicznych głowy i szyi, w porównaniu z tradycyjnymi technikami operacji otwartych lub przeprowadzanych przez jamę ustną,

zastosowanie robotów zmniejsza ryzyko zapadalności na choroby pooperacyjne, czas pozostawania w szpitalu oraz zwiększa możliwośd obserwacji zmian

chorobowych.