Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ

Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ακαδημία Ρομποτικής Τμήμα Πληροφορικής και Μηχανικών Υπολογιστών Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών Πανεπιστήμιο Frederick, Λεμεσός, Κύπρος http://akrob.frederick.ac.cy g.demetriou@frederick.ac.cy +35725730975

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 2

Προέλευση 1921, o Τσέχος συγγραφέας Karel Capek δημοσιεύει το έργο «R.U.R.» (Rossum's Universal Robots). Ο Capek προβάλλει ιδιαίτερα ικανά και ευφυή ρομπότ, κάτι παντελώς άγνωστο για τους περισσότερους τότε Παράλληλα δώρισε στην ανθρωπότητα τον ίδιο τον όρο «Ρομπότ». Η λέξη «ρομπότ» προέρχεται από την τσέχικη λέξη «robota», που σημαίνει «(εξ)αναγκαστική δουλειά». Η λέξη «ρομποτική» πρωτοεμφανίζεται το 1942 στην ιστορία «Runaround» του Isaac Asimov Ο Asimov εισήγαγε, επίσης, την ιδέα του «ποσιτρονικού εγκέφαλου» καθώς και τους περίφημους «νόμους της ρομποτικής». Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 3

Τι είναι Ρομπότ? Ρομπότ είναι μια μηχανή που «αισθάνεται», «σκέφτεται» και «επενεργεί» (sense, think, act). Το ρομπότ διαθέτει: Αισθητήρες (sensors), για απόκτηση πληροφοριών 1) Από το εξωτερικό περιβάλλον (exteroceptive), ή/και 2) Από τις δικές του λειτουργίες (proprioceptive) Δυνατότητες επεξεργασίας (processing) αντίληψη, συλλογισμός, λήψη αποφάσεων, σχεδιασμός δράσης (cognition) Επενεργητές (actuators), για την εκτέλεση κάποιας εργασίας (motion, manipulation) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 4

Βασικές Ιδιότητες του Ρομπότ Τρείς βασικές ιδιότητες ενός ρομπότ: Δυνατότητα επαναπρογραμματισμού (programmability): Το ρομπότ είναι υπολογιστής Πληροφορίες και επεξεργασία πληροφοριών) Δυνατότητα μηχανικής δράσης (mechanical abilities). Εκτέλεση φυσικών εργασιών (physical) Το ρομπότ είναι μηχανή (mechatronic device) Προσαρμοστικότητα, ευελιξία, πολυσχιδής λειτουργικότητα (adaptability, versatility, flexibility): Προσαρμόζεται σε διαφορετικά περιβάλλοντα και στόχους εργασίας Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 5

Κατηγορίες Ρομποτικών Συστημάτων Κατηγορίες Ρομποτικών Συστημάτων: Βιομηχανικοί (κλασσικοί) ρομποτικοί χειριστές (industrial robot manipulators) Επιδέξιοι ρομποτικοί χειριστές (dextrous robots) Αυτοκινούμενα ρομπότ ρομπότ προσφοράς υπηρεσιών (mobile/service robotics) Μικρορομποτική (microrobotics) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 6

Νόμοι της Ρομποτικής του Isaac Asimov 1. Το ρομπότ δεν κάνει κακό σε άνθρωπο, ούτε και με την αδράνειά του θα επιτρέψει να βλαφτεί ανθρώπινο όν 2. Το ρομπότ υπακούει στις διαταγές που του δίνουν οι άνθρωποι, εκτός αν αυτές οι διαταγές έρχονται σε αντίθεση με τον πρώτο νόμο 3. Το ρομπότ οφείλει να προστατεύει τον εαυτό του, εφόσον αυτό δεν συγκρούεται με τον πρώτο και το δεύτερο νόμο Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 7

Τα Ρομπότ στην Αρχαιότητα Μυθολογία Χρυσοί Βοηθοί Τους κατασκεύασε ο Ήφαιστος να τον βοηθάνε στο εργαστήριο, να τον στηρίζουν για να περπατάει καλύτερα και να επικοινωνεί μαζί τους Μηχανικοί Σκύλοι Χρυσοί και ασημένιοι αθάνατοι και πανίσχυροι μηχανικοί σκύλοι. Τους χάρισαν οι Θεοί στον βασιλιά Αλκίνοο. Κινούμενες Κούκλες Ο Όμηρος και ο Πλάτωνας αναφέρουν ότι ο Δαίδαλος (ανάμεσα στις άλλες εντυπωσιακές του κατασκευές) έφτιαξε και κούκλες, για τα παιδιά του Μίνωα, που μπορούσαν να μιλάνε και να κινούνται. Λέγεται μάλιστα ότι αναγκάζονταν να τις δένουν για να μην τους φεύγουν μακριά και τις χάνουν! Το ίδιο λέγεται και για τους μηχανικούς ανθρωπόμορφους φύλακες του λαβύρινθου που κινούταν με υδράργυρο. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 8

Τα Ρομπότ στην Αρχαιότητα (2) ΤΑΛΩΣ Το πιο γνωστό μυθολογικό ρομπότ Κατασκευάστηκε από τον Θεό Ήφαιστο, δώρο στον βασιλιά της Κρήτης Μίνωα. Προστάτευε την Κρήτη από τους εχθρούς της και επέβλεπε την εφαρμογή των νόμων. Μπορούσε να κινείται πολύ γρήγορα και ήταν σε θέση να κάνει σε μία μέρα τρεις φορές τον γύρο της Κρήτης (περίπου 250 km/h). Είχε την δύναμη να εκσφενδονίζει τεράστιους βράχους εναντίων των αντιπάλων του ή να τους καίει με την αναπνοή του που πετούσε φωτιά! Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 9

Κατασκευές στην Αρχαιότητα Ο Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης είπε: «Αν κάθε εργαλείο, όταν του δίνονται οδηγίες (ή από δικιά του πρωτοβουλία) μπορεί να εργαστεί μόνο του, τότε δεν θα χρειαζόμασταν σκλάβους ή εργάτες...» Ο Έλληνας μαθηματικός Αρχύτας σχεδίασε και κατασκεύασε μηχανοκίνητο περιστέρι που πετούσε με τη βοήθεια ατμομηχανής (η ατμομηχανή ήταν κατασκευή του Ήρωνα ή του Αρχιμήδη) Ο Έλληνας εφευρέτης και φυσικός Κτησίβιος κατασκευάζει αυτόνομα Υδραυλικά Ρολόγια (Ρολόγια Ύδατος) Γενικότερα, οι αρχαίοι είχαν δώσει μεγάλη σημασία στις αυτόματες και αυτόνομες μηχανές. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 10

Ήρωνας Ένας από του σημαντικότερους αρχαίους επιστήμονες ήταν ο Ήρωνας ο Αλεξανδρεύς. Ο Ήρωνας ήταν μηχανικός και γεωμέτρης. Έζησε στην Αλεξάνδρεια περίπου τον 1ο π.χ ή 1ο μ.χ αιώνα. Ήταν γνωστός και ως Ήρων ο Κτησιβίου (ως μαθητής, πιθανότατα, του μεγάλου μαθηματικού και εφευρέτη Κτησιβίου), και Ήρων ο Μηχανικός. Η πιο διάσημη εφεύρεση του είναι η αιολόσφαιρα ή ατμοστρόβιλος, η πρώτη ατμομηχανή στην ιστορία. Υπήρξε διευθυντής της περίφημης Ανώτατης Τεχνικής Σχολής της Αλεξάνδρειας, το πρώτο πολυτεχνείο που είχε ιδρυθεί στο Μουσείο για μηχανικούς. Λέγεται ότι ακολουθούσε την θεωρία των ατόμων και τη Μηχανική Σύνταξη του Φίλωνα. Πολλά από τα έργα του είχαν βάση τις ιδέες του Κτησιβίου. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 11

Ήρωνας (2) Οι κατασκευές και οι αυτοματισμοί του τον κάνουν να βρίσκεται ανάμεσα στις μεγαλύτερες και πιο σημαντικές μορφές της επιστήμης στην αρχαιότητα. Το τεράστιο έργο του αποτελείται από δεκαέξι πραγματείες. Από αυτές έχουν διασωθεί ολόκληρες οι δέκα και τρεις άλλες αποσπασματικές. Οι αυτοματισμοί του Ήρωνα είχαν εφαρμοστεί σε: θέατρα, θρησκευτικές τελετές, Άνοιγμα πόρτων, Βιομηχανία, Πολεμική Βιομηχανία κλπ. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 12

Τα Ρομπότ στη Νεότερη Εποχή Τα πρώτα μοντέρνα ρομπότ κατασκευάστηκαν μετά την εφεύρεση των υπολογιστών τη δεκαετία του 1940. Ένα από τα πρώτα ήταν ο Σέικι. Σχεδιάστηκε από τους ερευνητές του Stanford Research Institute (ΗΠΑ), στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Ο Σέικι ήταν σε θέση να τοποθετεί τουβλάκια σε κατακόρυφες στήλες, έχοντας μια βιντεοκάμερα ως οπτικό αισθητήρα και ένα μικρό υπολογιστή για την επεξεργασία των πληροφοριών που λάμβανε. Τα επόμενα χρόνια οι περισσότερες εφαρμογές της ρομποτικής ήταν σε αυτοματισμούς και ρομπότ εργοστασίων Ένα μεγάλο μέρος των ερευνητών εστίασαν τις προσπάθειές τους στην αναπαραγωγή ανώτερων και αφηρημένων ανθρώπινων ικανοτήτων, δηλαδή στην επίτευξη τεχνητής νοημοσύνης. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 13

Εφαρμογές της Ρομποτικής Τα τελευταία χρόνια έχει δοθεί περισσότερη έμφαση σε πολλές άλλες εφαρμογές: Βιομηχανικά ρομπότ Ρομπότ εδάφους Ρομπότ αέρος Θαλάσσια ρομπότ Διαστημικά ρομπότ Ιατρικά ρομπότ Πολεμική βιομηχανία Κλπ. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 14

Ανατομία Ρομπότ Ένα ρομπότ είναι κατασκευασμένο από: Ένα εξωτερικό σώμα (περίβλημα) Κινητήρες που λειτουργούν σαν μύες Αισθητήρες για πληροφόρηση Πηγή ενέργειας (συνήθως ηλεκτρική ενέργεια) Ηλεκτρονικό Υπολογιστή (το «μυαλό») για έλεγχο και λειτουργία Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 15

ΕΥΦΥΗ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΡΟΜΠΟΤ Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 16

Θεματικές Περιοχές Κινουμένων Ρομπότ Μηχανισμοί Κίνησης στο χώρο (locomotion) Αισθητήριες Διατάξεις (sensing) Αισθητήρες εσωτερικής κατάστασης (διάταξη) του ρομπότ (internalstate sensors ή αλλιώς proprioceptive sensors) Αισθητήρες εξωτερικής κατάστασης του ρομπότ - Κατάσταση/Δομή εξωτερικού περιβάλλοντος (external-state sensors ή αλλιώς exteroceptive sensors) Σύνθεση αισθητηριακών πληροφοριών (sensor fusion) Αρχιτεκτονικές ελέγχου (mobile robot control architectures) Αυτοεντοπισμός θέσης / Χαρτογράφηση (self-localization / mapbuilding) Σχεδιασμός πορείας Πλοήγηση (path planning / navigation) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 17

Εφαρμογές Κινουμένων Ρομπότ Βιομηχανικά Ρομπότ Ρομποτικοί Χειριστές: Σταθερή βάση περιορισμένος χώρος εργασίας Κινούμενα ρομπότ: σε χώρους εργασίας με αυτόνομη ή τηλεχειριζόμενη κίνηση Αυτόνομη κίνηση: δυνατότητες χαρτογράφησης και αντίληψης θέσης στο χώρο, καθώς και σχεδιασμό δρόμου Εργασία σε «μη φιλικό» προς τον άνθρωπο περιβάλλον, ή αλληλεπίδραση με τον άνθρωπο στο περιβάλλον εργασίας Μηχανισμοί δημιουργίας κίνησης και αισθητήριες διατάξεις Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 18

Τα Ρομπότ Σήμερα Βίντεο http://www.youtube.com/watch?v=9h433plilfg Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 19

Παράδειγμα: HelpMate, Transition Research Corp. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 20

Παράδειγμα: B21, Real World Interface Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 21

Παράδειγμα: Robart II, H.R. Everett Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 22

Παράδειγμα: Savannah, River Site Nuclear Surveillance Robot Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 23

Βασική Δομή Ελέγχου Κινούμενων Ρομπότ Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 24

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΚΙΝΗΣΗΣ ΑΥΤΟΝΟΜΩΝ ΚΙΝΟΥΜΕΝΩΝ ΡΟΜΠΟΤ Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 25

Είδη κίνησης που υπάρχουν στη φύση Τα φυσικά είδη κίνησης είναι τεχνικά δύσκολο να μιμηθούν από την τεχνολογία. Τα περισσότερα κινούμενα ρομποτικά συστήματα χρησιμοποιούν τροχούς ή ερπύστριες για κίνηση. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 26

Κίνησης Κινούμενων Ρομπότ Τα είδη κίνησης που συναντάμε στη φύση τεχνικά δύσκολο να μιμηθούν Τα περισσότερα συστήματα χρησιμοποιούν τροχούς ή ερπύστριες Η κύλιση είναι αποδοτική αλλά δεν προέρχεται από την φύση Το περπάτημα ενός δίποδου είναι πολύ κοντά στην κίνηση με κύλιση Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 27

Κατηγορίες Κινούμενων Ρομπότ Μηχανισμοί κίνησης ρομπότ στο χώρο βασίζονται στη κινηματική (ορθή / ανάστροφη), δυναμική ανάλυση της κίνησης, στη σχεδίαση και στον έλεγχος της κίνησης. Βασικές κατηγορίες κινούμενων ρομπότ: Επίγεια (terrestrial) Τροχοφόρα (wheeled) Ρομπότ με πόδια (βαδίζοντα, αναρριχώμενα, κλπ.) (legged robots: walking, climbing etc.) Υποβρύχια (aquatic, underwater robotics) Ιπτάμενα (αεροπλάνα, ελικόπτερα κλπ.) Διαστημικά Μικρό / Νάνο - Ρομποτική Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 28

Κινούμενα Ρομπότ Μηχανισμοί Κίνησης Τα ρομπότ με τροχούς είναι κατάλληλα για τις πλείστες επιφάνειες Το ρομπότ με τεχνικά πόδια είναι κατάλληλα για φυσικό εξωτερικό περιβάλλον και δύσβατο έδαφος. Ιπτάμενα ρομπότ (π.χ. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), Remotely Piloted Vehicles (RPVs)) Υποβρύχια ρομπότ (π.χ. Autonomous Undewater Vehicles (AUVs), Remotely Operated Vehicles (ROVs)). Πολλά ρομπότ που συναντούμε σε πολλές εφαρμογές είναι υβριδικά συστήματα. Χρησιμοποιούν διάφορα συστήματα κίνησης. Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 29

Επίδοση Κινούμενων Ρομπότ Η επίδοση των κινούμενων ρομπότ εξαρτάτε από: Την ευστάθεια τους στατική/δυναμική, χαρακτηριστικά εδάφους Την πολυπλοκότητα ελέγχου (μηχανισμοί δημιουργίας κίνησης) Την ταχύτητα μετακίνησης Την κατανάλωση ενέργειας (αν είναι αυτόνομο και δεν παίρνει ενέργεια από εξωτερική μπαταρία) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 30

Ρομπότ με τροχούς Οι τροχοί είναι η πιο κατάλληλη λύση για τις περισσότερες εφαρμογές Τρεις τροχοί είναι αρκετοί και εγγυούνται ευστάθεια Η επιλογή τροχών εξαρτάται από την εφαρμογή Τύποι τροχών: a) Τυπικός τροχός (σταθερό ή περιστρεφόμενου κατακόρυφου άξονα) b) Προσανατολιζόμενος τροχός (Castor wheel) c) Πανκατευθυντικός τροχός (Omnidirectional (Swedish) wheel) d) Σφαιρικός τροχός (Spherical wheel) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 31

Ρομπότ με τροχούς (2) Τρεις τροχοί είναι αρκετοί και εγγυούνται ευστάθεια Το κέντρο βάρους είναι στο τρίγωνο που σχηματίζεται από τα σημεία επαφής των τροχών με το έδαφος Με 4 ή περισσότερους τροχούς βελτιώνεται η ευστάθεια απαιτείται και ελαστική ανάρτηση Οι μεγαλύτεροι τροχοί μπορούν να ξεπερνούν ψηλότερα Εμπόδια απαιτούν μεγαλύτερη ροπή ή μείωση στο κιβώτιο ταχυτήτων Οι περισσότερες διατάξεις είναι μη-ολονομικές απαιτούν καλύτερο έλεγχο Ο συνδυασμός κίνησης και στροφής σε έναν τροχό κάνει τον σχεδιασμό πολύπλοκο και αυξάνει τα λάθη οδομετρίας Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 32

Διατάξεις τροχών Δύο τροχοί Τρεις Τροχοί Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 33

Διατάξεις τροχών (2) Τρεις Τροχοί (συνέχεια) Συχρονισμένη Κίνηση (Synchro Drive) Όλοι οι τροχοί κινούνται συγχρόνως από έναν κινητήρα Καθορίζει την ταχύτητα Όλοι οι τροχοί στρίβουν συγχρόνως από έναν δεύτερο κινητήρα Ορίζει την κατεύθυνση Η κατεύθυνση του κουτιού του ρομπότ δεν μπορεί να αλλάξει Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 34

Διατάξεις τροχών (3) Τρεις Τροχοί (συνέχεια) Παντο-κατευθυνόμενη Όλοι οι τροχοί μπορούν να στρίψουν και να κινηθούν Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 35

Διατάξεις τροχών (4) Τέσσερις Τροχοί Έξι Τροχοί Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 36

Ερπυστριοφόρο Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 37

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ, ΣΤΑΤΙΚΗ, ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 38

Βασικό Όροι Αρχές Ρομποτικοί βραχίονες (βιομηχανικοί ρομποτικοί χειριστές) (robot manipulators): ανοικτές κινηματικές αλυσίδες Κινηματική αλυσίδα (kinematic chain): σύστημα στερεών σωμάτων που συνδέονται μέσω αρθρώσεων (joints) Βαθμοί ελευθερίας (degrees of freedom - DOF): αριθμός ανεξάρτητων μεταβλητών για την περιγραφή της διάταξης (configuration) ενός μηχανισμού στο χώρο Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 39

Βασικές Ρομποτικές Αρθρώσεις Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 40

Παράδειγμα Αρθρωτού Ρομπότ: 6 DOF - Το ρομπότ Τ3 Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 41

Χαρακτηριστικά Κίνησης Σταθερότητα Αριθμός σημείων επαφής Κέντρο βάρους Στατική/δυναμική ευστάθεια Κλίση επιπέδου Χαρακτηριστικά επαφής Σημείο ή περιοχή επαφής Γωνία επαφής Τριβή Περιβάλλον Δομή Μέσο (αέρας, νερό, μαλακό ή σκληρό δάπεδο) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 42

Σύνθετο Σύστημα Οδήγησης Τροχών Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 43

«Υβριδικό» Ρομποτικό Όχημα Ρομπότ EPFL «Shrimp» Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 44

Βαδίζοντα Συστήματα με Πόδια Όσο λιγότερα πόδια τόσο πιο πολύπλοκη η κίνηση Χρειάζονται τουλάχιστον 3 πόδια για στατική ευστάθεια Κατά τη διάρκεια κίνησης κάποια πόδια σηκώνονται Η ευστάθεια χάνεται; Για στατικό περπάτημα χρειάζονται τουλάχιστον 6 πόδια Διάταξη ποδιών για βάδιση σε διάφορα βιολογικά συστήματα στη φύση Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 45

Αριθμός συνδέσμων για κάθε πόδι (DOF - Degrees of freedom) Τουλάχιστον 2 DOF για να κινηθεί ένα πόδι μπροστά Πρέπει να σηκωθεί και να μετακινηθεί Συνήθως έχουμε 3 DOF για κάθε πόδι Για τον σύνδεσμο του αστράγαλου 4ος DOF Πιθανώς θα βελτιωθεί η κίνηση Αλλά, επιπλέον DOF αυξάνει την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και ελέγχου της κίνησης Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 46

Πλήθος διασκελισμών Ο διασκελισμός χαρακτηρίζεται ως η ακολουθία γεγονότων ανύψωσης και απελευθέρωσης των ποδιών Εξαρτάται από τον αριθμό των ποδιών Ο αριθμός των πιθανών γεγονότων Ν για μια συσκευή με k πόδια είναι Ν = (2k 1)! Για ένα δίποδο (k=2) ο αριθμός πιθανών γεγονότων Ν είναι Ν = (2k 1)! = 3! = 6 Τα 6 διαφορετικά γεγονότα είναι Ανύψωση δεξιό ή αριστερό ποδιού, απελευθέρωση δεξιό ή αριστερό ποδιού, ανύψωση ή απελευθέρωση και των 2 ποδιών Για ένα εξάποδο k = 6 Ν = (2k 1)! = 11! = 39,916,800! Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 47

Αυτοκινούμενα Ρομπότ με Πόδια Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 48

Τύποι «Βηματισμού» Τετράποδου Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 49

Περπάτημα Δίποδου Κύλιση πολυγώνου με μήκος πλευράς ίσο με το μήκος ενός βήματος Όσο πιο μικρό το μέγεθος του βήματος τόσο πιο πολύ τείνει να γίνει κύκλος Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 50

Ανθρωπόμορφα Ρομποτικά Δίποδα Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 51

Ανθρωπόμορφα Ρομποτικά Δίποδα (2) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 52

Ανθρωπόμορφα Ρομποτικά Δίποδα (3) P2 Honda, Japan Maximum Speed: 2 km/h Autonomy: 15 min Weight: 210 kg Height: 1.82 m Leg DOF: 2*6 Arm DOF: 2*7 http://world.honda.com Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 53

Ανθρωπόμορφα Ρομποτικά Δίποδα (4) Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 54

Άλλα Δίποδα Ρομπότ Leg Laboratory, MIT http://www.ai.mit.edu/projects/leglab/ Spring Flamingo Troody M2 Δρ Γιώργος Α. Δημητρίου Ευφυή Κινούμενα Ρομπότ 55