ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Σχετικά έγγραφα
Σχεδιασμός Τροχιάς Ρομποτικών Χειριστών

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

Δυναµική των Ροµποτικών Βραχιόνων. Κ. Κυριακόπουλος

Μάθημα: Ρομποτικός Έλεγχος

υναµ α ι µ κή τ ων Ρ οµ ο π µ ο π τ ο ικών Βραχιόνων

3. ΥΝΑΜΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΙΟΝΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Π. Ασβεστάς Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 4. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

p& i m p mi i m Με τη ίδια λογική όπως αυτή που αναπτύχθηκε προηγουµένως καταλήγουµε στην έκφραση της κινητικής ενέργειας του ρότορα i,

3.6 Ευθεία και Αντίστροφη υναµική

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

Ροµποτικός Έλεγχος ύναµης / Μηχανικής Αντίστασης

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2008 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εισαγωγή στην Ρομποτική

9. ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΜΕ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ. Εξετάζουµε διάφορα µοντέλα ελέγχου αλληλεπίδρασης του βραχίονα µε το περιβάλλον.

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Άσκηση 1. (Κινητική ενέργεια λόγω περιστροφής. Έργο και ισχύς σταθερής ροπής)

Ρομποτική Ι: Διαφορική Κινηματική Ανάλυση

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2019

Σερβοκινητήρες πρόωσης σε συστήματα CNC

Έλεγχος Αλληλεπίδρασης με το. Έλεγχος «Συμμόρφωσης» ή «Υποχωρητικότητας» (Compliance Control)

[1kgm 2, 5m/s, 3,2cm, 8rad/s][1kgm 2, 5m/s, 3,2cm, 8rad/s]

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

ΑΣΚΗΣΗ 19. έκδοση DΥΝI-EXC a

ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΚΥΚΛΙΚΟΥ ΔΙΣΚΟΥ ΕΠΙΒΡΑΔΥΝΟΜΕΝΟΣ ΑΠΟ ΔΥΟ ΑΒΑΡΗΣ ΡΑΒΔΟΥΣ

δ. έχουν πάντα την ίδια διεύθυνση.

Ψηφιακός Έλεγχος. 10 η διάλεξη Ασκήσεις. Ψηφιακός Έλεγχος 1

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών, Ε.Μ.Π., Ακαδημαϊκό Έτος , 8ο Εξάμηνο. Ρομποτική II. Ευφυή και Επιδέξια Ρομποτικά Συστήματα

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος. Σάββατο 24 Φεβρουαρίου Θέμα 1ο

3. Μια ακτίνα φωτός προσπίπτει στην επίπεδη διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων. Όταν η

Ρομποτικά Συστήματα Ελέγχου: Διαφορική Κινηματική Ανάλυση

Με τη σύμβαση της «κινηματικής αλυσίδας», ο μηχανισμός αποτυπώνεται σε πίνακα παραμέτρων ως εξής:

Ηλεκτρική και Μηχανική ταλάντωση στο ίδιο φαινόμενο

Ρομποτικός Έλεγχος Δύναμης / Μηχανικής Αντίστασης

ΘΕΜΑ A Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

Οµάδα Ασκήσεων #3-Λύσεις

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 9 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΟΥ ΒΡΑΧΙΟΝΑ ΜΕ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΡΟΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΕΠΙΔΟΣΗΣ ΣΤΟ ΣΦΑΛΜΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ ΣΤΙΣ ΑΡΘΡΩΣΕΙΣ.

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2017: ΘΕΜΑΤΑ

3. Μια ακτίνα φωτός προσπίπτει στην επίπεδη διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων. Όταν η

ΔΠΜΣ «ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ» «ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ» Άσκηση 2. Έλεγχος Pendubot

Δυναμική Μηχανών I. Επανάληψη: Κινηματική και Δυναμική

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

website:

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΟΕΦΕ 2013 ΤΑΞΗ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Εσωτερικές Αλληλεπιδράσεις Νο 3.

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Λύσεις 1ης σειράς ασκήσεων

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Στερεό (Μέχρι Ροπή Αδράνειας) Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. Α)Σε κάθε μια από τις ερωτήσεις (1-4) να σημειώσετε στο τετράδιό σας τη σωστή απάντηση.

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Μοντελοποίηση Μηχανικών Συστημάτων Πολλών Βαθμών Ελευθερίας

Θέση και Προσανατολισμός

Με τη σύμβαση της «κινηματικής αλυσίδας», ο μηχανισμός αποτυπώνεται σε πίνακα παραμέτρων ως εξής:

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΘΕΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΤΕΙ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2003

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2003

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟ ΜΗΧΑΝΩΝ

Μηχανική Στερεού Ασκήσεις Εμπέδωσης

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 3. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ - ΣΥΝΟΨΗ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ - ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ

Αριθμητικές μέθοδοι σε ταλαντώσεις μηχανολογικών συστημάτων

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Αυτόματη προσγείωση τετρακόπτερου με χρήση κάμερας

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Α5. α. Λάθος β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. Σωστό

Επαναληπτική άσκηση: Περιστροφή Κρούση - Κύλιση με ολίσθηση

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ ΗΜ: 1/7/14 ΣΤΕΦ - ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ -ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ.

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ 2013

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. 22 Μαΐου 2018 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Ψηφιακός Έλεγχος. 11 η διάλεξη Ασκήσεις. Ψηφιακός Έλεγχος 1

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΤΕΡΕΟ ΣΩΜΑ. Ταυτόχρονη διατήρηση της ορμής και της στροφορμής σε κρούση

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ - ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ

β. ίδια κατεύθυνση με το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας της Α διπλάσιο από το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας της Β

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

Υποθέστε ότι ο ρυθμός ροής από ένα ακροφύσιο είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς στάθμης στα δύο άκρα του ακροφυσίου.


Απολυτήριες εξετάσεις Γ Τάξης Ημερήσιου Γενικού Λυκείου ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΡΑΒΔΟΥ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΑΞΟΝΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΡΟΠΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΡΑΒΔΟΥ

1. Ηλεκτρικοί κινητήρες- σερβοκινητήρας 2. Ελεγκτές. ΜΠΔ, 9 Ο Εξάμηνο Σάββας Πιπερίδης

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

Το νήμα δεν ολισθαίνει στο αυλάκι της τροχαλίας και είναι συνεχώς τεντωμένο. Η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα.

Σύμφωνα με το Ινστιτούτο Ρομποτικής της Αμερικής

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 9 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ: ΦΥΣΙΚΗ

Transcript:

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Θέματα Εξετάσεων Ασκήσεις στο Mάθημα: "ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ Ι: ΑΝΑΛΥΣΗ, ΕΛΕΓΧΟΣ, ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ" 1 η Σειρά Θεμάτων Θέμα 1-1 Έστω ρομποτικός βραχίονας 4 βαθμών ελευθερίας (3R-1P), με κινηματική δομή όπως εικονίζεται στο παρακάτω Σχήμα 1-1 (l, l 1, l 2, l 3, l 4, h 1, h 2 : σταθερά γεωμετρικά μήκη συνδέσμων). (α) [15%] Εφαρμόζοντας τη μέθοδο Denavit-Hartenberg (D-H), να τοποθετηθούν οι άξονες για τα πλαίσια αναφοράς των συνδέσμων και να προσδιοριστεί ο πίνακας των παραμέτρων της μεθόδου. (β) [5%] Με βάση την τοποθέτηση των πλαισίων του προηγούμενου ερωτήματος, να υπολογισθούν οι 3 μήτρες ομογενούς μετασχηματισμού συντεταγμένων A ( q ) και A ( q ). Σημείωση: Η τοποθέτηση των αξόνων για το σύστημα συντεταγμένων της ρομποτικής βάσης καθώς και του τελικού εργαλείου δράσης μπορεί να είναι της επιλογής σας (όπου O το κέντρο του σταθερού πλαισίου αναφοράς της βάσης και O E το κέντρο του πλαισίου αναφοράς του τελικού εργαλείου δράσης). Η διάταξη αρχικοποίησης του μηχανισμού είναι αυτή που εικονίζεται στο Σχήμα 1-1. 1 1 E 4 l 1 l 2 l 3 q 3 q 2 q 4 l4 q 1 h 1 O E O h 2 l Σχήμα 1-1: Ρομποτική κινηματική αλυσίδα 4 βαθμών ελευθερίας (3R-1P). Θέμα 1-2 Έστω ρομποτική κινηματική αλυσίδα δύο βαθμών ελευθερίας (q 1, q 2 ) της οποίας η κινηματική δομή περιγράφεται από τους ακόλουθους διαδοχικούς μετασχηματισμούς συντεταγμένων: AE ( q1, q2) = Tra( z, l) Rot( z, q1) Tra( y, l1) Rot( x, q2) Tra( y, l2) (όπου l, l 1, l 2 : σταθερά μήκη συνδέσμων). (α) [1%] Να προσδιοριστεί αναλυτικά η Ιακωβιανή μήτρα J(q 1,q 2 ) του διαφορικού κινηματικού μοντέλου του συστήματος, συναρτήσει τυχαίας διάταξης (q 1,q 2 ). (β) [1%] Να εξετασθεί πότε ο μηχανισμός εμφανίζει ιδιόμορφες διατάξεις ως προς τη γραμμική ταχύτητα v E του τελικού στοιχείου δράσης, και να δοθεί γεωμετρική ερμηνεία των διατάξεων αυτών. Θέματα Εξετάσων Ασκήσεις «Ρομποτική Ι» Διδάσκων Κ.Τζαφέστας Σελίδα 1 από 6

Θέμα 1-3 (3%) Έστω ο ρομποτικός μηχανισμός (1P-1R) δύο βαθμών ελευθερίας (q 1,q 2 ), ο οποίος εικονίζεται στο ακόλουθο σχήμα. Θεωρούμε ότι οι κινούμενοι σύνδεσμοι του μηχανισμού είναι αβαρείς, καθώς και ότι στο τελικό εργαλείο αναρτάται γνωστή σημειακή μάζα m. q 2 m q 1 h g l 1 l 2 (α) [1%] Να γραφούν οι δυναμικές εξισώσεις κίνησης του μηχανισμού (θεωρώντας τη διεύθυνση επίδρασης της βαρύτητας g όπως εικονίζεται στο σχήμα). (β) [1%] Υποθέτουμε, για το ερώτημα αυτό, ότι η 2η άρθρωση παραμένει σταθερή (q 2 ==σταθ.), ενώ η 1η άρθρωση επενεργείται μέσω κινητήρα συνεχούς ρεύματος με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: ροπή αδρανείας J μ, συντελεστή γραμμικής τριβής b μ, ηλεκτρική αντίσταση κυκλώματος ρότορα R, σταθερά ροπής κινητήρα Κ μ, και σταθερά μετάδοσης n 1 (η σταθερά αντιηλεκτρεγερτικής δύναμης K b και η αυτεπαγωγή L του κυκλώματος του ρότορα θεωρούνται αμελητέα μεγέθη). Θεωρούμε, επίσης, ότι στον γραμμικό οδηγό μετακίνησης της 1 ης (πρισματικής) άρθρωσης q 1 εμφανίζεται τριβή με συντελεστή γραμμικής τριβής b 1. Έστω ότι εφαρμόζουμε τοπικό έλεγχο θέσης δύο όρων (PD) μεμονωμένης άρθρωσης, για το σύστημα οδήγησης της 1 ης ρομποτικής άρθρωσης, με επιθυμητή θέση αναφοράς q 1,ref =d 1 =σταθερό. Να σχεδιασθούν τα κέρδη του ελεγκτή έτσι ώστε στο σύστημα κλειστού βρόχου να επιτυγχάνουμε κρίσιμη απόσβεση και επιθυμητή σταθερά χρόνου ίση με Τ. Να υπολογισθεί το μόνιμο σφάλμα θέσης. (γ) [1%] Υποθέτουμε, τώρα, ότι και η 2 η άρθρωση ελέγχεται με τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται σταθερή ταχύτητα ( q 2 = ω = σταθ. ). Να μελετηθεί η επίδοση του νόμου ελέγχου της 1 ης άρθρωσης, όπως αυτός σχεδιάσθηκε στο προηγούμενο ερώτημα, ως προς το σφάλμα θέσης. Να προταθεί τροποποίηση του νόμου ελέγχου της 1 ης άρθρωσης, με στόχο την εξάλειψη πιθανού σφάλματος θέσης. Θέματα Εξετάσων Ασκήσεις «Ρομποτική Ι» Διδάσκων Κ.Τζαφέστας Σελίδα 2 από 6

2 η Σειρά Θεμάτων Θέμα 2-1 Έστω ο ρομποτικός μηχανισμός 3 βαθμών ελευθερίας (R-R-P) που εικονίζεται στο ακόλουθο Σχήμα 2-1. Ο μηχανισμός αποτελείται από δύο στροφικές αρθρώσεις (q 1, q 2 ) και μία πρισματική (q 3 ). Η βάση στήριξης του μηχανισμού θεωρείται ότι βρίσκεται στο σημείο O, και το άκρο του τελικού στοιχείου δράσης στο O E, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2-1. Τα σταθερά γεωμετρικά μήκη l 1, l 2, l 3, l 4 και l 4 των συνδέσμων του μηχανισμού θεωρούνται γνωστά. (α) [1%] Εφαρμόζοντας τη μέθοδο Denavit-Hartenberg (D-H), να τοποθετηθούν οι άξονες για τα πλαίσια αναφοράς των συνδέσμων, και να προσδιοριστεί ο πίνακας των παραμέτρων της μεθόδου. (β) [1%] Θεωρώντας δοσμένη διάταξη (q 1, q 2, q 3 ) = (-π/2, π/2, ), να προσδιοριστούν τα μητρώα 1 2 ομογενούς μετασχηματισμού συντεταγμένων: A1( q 1), A2( q 2) και A3( q 3). Σημείωση: Η τοποθέτηση των αξόνων για το σύστημα συντεταγμένων της ρομποτικής βάσης και του τελικού εργαλείου δράσης μπορεί να είναι της επιλογής σας. Η διάταξη αρχικοποίησης του μηχανισμού είναι αυτή που εικονίζεται στο Σχήμα 2-1. l 4 O E m ĝ l 3 l 6 q 2 q 3 l 5 O l 1 l 2 q 1 Σχήμα 2-1: Ρομποτικός μηχανισμός 3 βαθμών ελευθερίας (R-R-P). Θέμα 2-2 Έστω ρομποτική κινηματική αλυσίδα τριών βαθμών ελευθερίας (q 1, q 2, q 3 ) της οποίας η κινηματική δομή περιγράφεται από τους ακόλουθους διαδοχικούς μετασχηματισμούς συντεταγμένων: A( q, q, q) = Tra( yl, ) Rot( xq, ) Tra( yl, ) Rot( zq, ) Rot( xq, ) Tra( zl, ) E 1 2 3 1 1 2 2 3 3 (όπου l 1, l 2, l 3, l 4, l 5, l 6 γνωστά γνωστά σταθερά μήκη συνδέσμων). (α) [1%] Να προσδιοριστεί αναλυτικά, συναρτήσει της στιγμιαίας διάταξης (q 1,q 2,q 3 ), η Ιακωβιανή μήτρα J(q 1,q 2,q 3 ) του διαφορικού κινηματικού μοντέλου της ρομποτικής αλυσίδας. (β) [1%] Να μελετηθεί η ρομποτική κινηματική αλυσίδα ως προς τις ιδιόμορφες διατάξεις της (singular configurations), σε σχέση με τη γραμμική ταχύτητα v E του τελικού εργαλείου δράσης. Θέματα Εξετάσων Ασκήσεις «Ρομποτική Ι» Διδάσκων Κ.Τζαφέστας Σελίδα 3 από 6

Θέμα 2-3 (3%) Για το ρομποτικό μηχανισμό του Σχήματος 2-1, υποθέτουμε ότι η 2 η (στροφική) άρθρωση παραμένει ανενεργή (q 2 ==σταθ). Έστω: l 1 = l 2 = l 4 =. Θεωρούμε επίσης ότι οι κινούμενοι σύνδεσμοι του μηχανισμού είναι αβαρείς, και στο σημείο Ο Ε (βλ. Σχήμα 2-1) αναρτάται γνωστή μάζα m (διεύθυνση επίδρασης βαρύτητας ĝ όπως εικονίζεται στο Σχήμα 2-1). (α) [1%] Να γραφούν αναλυτικά οι δυναμικές εξισώσεις κίνησης για το ρομποτικό αυτό σύστημα δύο βαθμών ελευθερίας, εφαρμόζοντας το δυναμικό μοντέλο Lagrange. Υποθέτουμε, για τη συνέχεια, ότι οι δύο επενεργούμενες ρομποτικές αρθρώσεις (q 1 και q 3 ) οδηγούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες DC με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (γνωστές σταθερές παράμετροι): ροπή αδρανείας J μ, συντελεστή γραμμικής τριβής b μ, ηλεκτρική αντίσταση κυκλώματος ρότορα R ρ, σταθερά ροπής κινητήρα Κ μ, και σταθερές μετάδοσης n 1 και n 2, αντίστοιχα, για τον κινητήρα της 1 ης και της 3 ης άρθρωσης (η σταθερά αναλογίας αντιηλεκτρεγερτικής δύναμης K b και η αυτεπαγωγή L ρ του κυκλώματος του ρότορα θεωρούνται αμελητέα μεγέθη). (β) [2%] Εφαρμόζοντας τοπικό έλεγχο θέσης PD μεμονωμένης άρθρωσης, για τις δύο ενεργές αρθρώσεις, και υποθέτοντας ως επιθυμητές θέσεις αναφοράς: q 1d =π/2 και q 3d (t)=, να υπολογισθεί αναλυτικά το μόνιμο σφάλμα θέσης των αρθρώσεων, κάνοντας προσεγγίσεις γραμμικοποίησης του συστήματος όπου απαιτείται. Θέματα Εξετάσων Ασκήσεις «Ρομποτική Ι» Διδάσκων Κ.Τζαφέστας Σελίδα 4 από 6

3 η Σειρά Θεμάτων Θέμα 3-1 Έστω ο ρομποτικός μηχανισμός 4 περιστροφικών βαθμών ελευθερίας που εικονίζεται στο ακόλουθο Σχήμα 3-1. Η βάση στήριξης του μηχανισμού θεωρείται ότι βρίσκεται στο σημείο O, και το άκρο του τελικού στοιχείου δράσης στο O E, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3-1. Τα σταθερά γεωμετρικά μήκη l 1, l 2, l 3, l 4 και h των συνδέσμων του μηχανισμού θεωρούνται γνωστά. Εφαρμόζοντας τη μέθοδο Denavit-Hartenberg (D-H), να τοποθετηθούν οι άξονες για τα πλαίσια αναφοράς των συνδέσμων, και να προσδιοριστεί ο πίνακας των παραμέτρων της μεθόδου. Σημείωση: Η τοποθέτηση των αξόνων για το σύστημα συντεταγμένων της ρομποτικής βάσης και του τελικού εργαλείου δράσης μπορεί να είναι της επιλογής σας. Η διάταξη αρχικοποίησης του μηχανισμού είναι αυτή που εικονίζεται στο Σχήμα 3-1. l 1 q 2 q 1 q 3 q 4 x x O E l 2 h l 3 l 4 O Σχήμα 3-1: Ρομποτικός μηχανισμός 4 στροφικών βαθμών ελευθερίας. Θέμα 3-2 Έστω ρομποτική κινηματική αλυσίδα τριών βαθμών ελευθερίας (q 1, q 2, q 3 ) της οποίας η κινηματική δομή περιγράφεται από τους ακόλουθους διαδοχικούς μετασχηματισμούς συντεταγμένων: AE ( q1, q2, q3) = Tra( yl, 1) Rot( yq, 1) Rot( xq, 2) Tra( yl, 2) Rot( yq, 3) (όπου l 1, l 2 γνωστά σταθερά μήκη συνδέσμων). Να προσδιοριστεί αναλυτικά η Ιακωβιανή μήτρα J(q 1,q 2,q 3 ) του διαφορικού κινηματικού μοντέλου του ρομποτικού μηχανισμού, συναρτήσει της στιγμιαίας διάταξης (q 1,q 2,q 3 ). Εαν ενδιαφέρει μόνο η γωνιακή ταχύτητα ω E του τελικού εργαλείου δράσης, να μελετηθεί ο μηχανισμός ως προς τις ιδιόμορφες διατάξεις του (singular configurations). Θέματα Εξετάσων Ασκήσεις «Ρομποτική Ι» Διδάσκων Κ.Τζαφέστας Σελίδα 5 από 6

Θέμα 3-3 Έστω ρομποτικός μηχανισμός δύο βαθμών ελευθερίας (q 1,q 2 ), του οποίου το δυναμικό μοντέλο περιγράφεται από τις ακόλουθες εξισώσεις: τ = mq ( mq) q 2 1 1 1 2 2 2 mq1 q 2 2mq1 q 1 q 2 ( ) ( ) τ = + όπου m γνωστή σταθερή αδρανειακή παράμετρος. Υποθέτουμε ότι οι δύο ρομποτικές αρθρώσεις οδηγούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες DC με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (γνωστές σταθερές παράμετροι): ροπή αδρανείας J μ, συντελεστή γραμμικής τριβής b μ, ηλεκτρική αντίσταση κυκλώματος ρότορα R ρ, σταθερά ροπής κινητήρα Κ μ, και σταθερά μετάδοσης n 1 και n 2, αντίστοιχα, για τον κινητήρα της 1 ης και της 2 ης άρθρωσης (η σταθερά αναλογίας αντιηλεκτρεγερτικής δύναμης K b και η αυτεπαγωγή του κυκλώματος του ρότορα θεωρούνται αμελητέα μεγέθη). (α) (15%) Θεωρούμε, κατ αρχήν, ανενεργή την 1 η ρομποτική άρθρωση, έτσι ώστε q 1 (t)=q 1 =σταθ>. Να σχεδιασθεί τοπικός νόμος ελέγχου τροχιάς PD μεμονωμένης άρθρωσης, για το σύστημα οδήγησης της 2 ης ρομποτικής άρθρωσης, έτσι ώστε στο σύστημα κλειστού βρόχου να επιτυγχάνουμε υπεραπόσβεση και επιθυμητή σταθερά χρόνου Τ. (β) (15%) Θεωρούμε ότι και οι δύο ρομποτικές αρθρώσεις είναι ενεργές. Θεωρώντας γνωστή τη μάζα m, να σχεδιασθεί νόμος ελέγχου τροχιάς που να επιτυγχάνει τις προδιαγραφές του ερωτήματος (α), και επιπλέον μηδενικό μόνιμο σφάλμα θέσης. Να προταθεί τροποποίηση του εν λόγω νόμου ελέγχου σε περίπτωση που η μάζα m δεν είναι γνωστή. Θέματα Εξετάσων Ασκήσεις «Ρομποτική Ι» Διδάσκων Κ.Τζαφέστας Σελίδα 6 από 6