Přejít na obsah

Mechatronické modely a robotičtí artisté

Obsah stránky

Naše skupina se zabývá rovněž vývojem mechatronických modelů pro výuku a prezentaci nových technologií v oblasti automatického řízení. Vyvíjíme jak mechanickou, tak elektrickou část modelů včetně kompletního řídicího HW a SW. Všechny prezentované modely jsme schopni dodat i dalším zájemců. Jsou vhodné jak pro výuku na VŠ a SPŠ, tak pro prezentaci výkonu jednotlivých komponent modelů. Kompletní cyklus vývoje typicky zahrnuje:

  • Základní sestavení mechanických rovnic a optimalizace rozměrů modelu s ohledem na robustnost řízení
  • Návrh řízení, simulace spolu se mechanickým modelem
  • Výkres v 3D CAD systému, vytipování čidel a aktuátorů
  • Výroba mechanické části, kompletace modelu
  • Vývoj 3D vizualice, vývoj 3D virtuální reality modelu
  • Vdálený přístup a diagnostika, začlenění do laboratoře

Robotický lachtan

Flash Player

Základem robotického lachtana je tříosý portálový robot. Skládá se ze tří pravoúhlých os v kartézském uspořádání, každá z nich je poháněna synchronním servomotorem napájeným z frekvenčního měniče. Zpětnou vazbu o poloze a rychlosti jednotlivých os poskytují inkrementální čidla vestavěná v pohonech. Model je řízen průmyslovým PC se systém REX a OS PharLap.

Inverzní rotační kyvadlo

Flash Player

Inverzní rotační kyvadlo je řízeno speciální deskou s real-time operačním systémem GNU Linux (+ Xenomai). Řídicí algoritmus se vzorkovací frekvencí 1Khz komunikuje s modelem prostřednictvím modulů vzdálených vstupů a výstupů (od firmy B&R) pomocí průmyslového standardu Ethernet Powerlink.

Míč na rotující hřídeli

Flash Player

Míč na rotující hřídeli je řízen kompaktním regulátorem WinCon PLC + řídicím systémem REX. Pomocí ultrazvukového snímače vzdálenosti a motoru jako akčního členu je udržován/balancován v horní poloze.

Jednoosé vozítko s bezdrátovou zpětnou vazbou

Flash Player

V mnoha oblastech je nutno použít bezdrátové komunikace zejména kvůli požadavků na volnost pohybu. Pro výzkum možností bezdrátové zpětné vazby bylo vytvořeno jednostopé vozítko, které je inspirováno Segway Human Transporterem. Vozítko je vybaveno pouze senzory a motory, řídící algoritmus v REXu běží na standartním PC, které komunikuje s vozítkem bezdrátově. Vozítko je vlastně inverzní kyvadlo, které je možné udžet ve vzpřímené poloze pouze na základě přesného matematického modelu a pokročilých řídicích technik.

Helikoptéra

helikoptéra

Model helikoptéry je řízen kompaktním regulátorem WinCon PLC + řídicím systémem REX. Původně byl model řízen pomocí Matlabu a RT toolboxu. Toto řešení ale nenabízí 'real-time' chování. Nové 'WinCon/REX' řešení navíc poskytuje vzdálený přístup k tomuto modelu.

V rámci akce Věda a technika v ulicích, Plzeň 2006 byla prezentována ukázka s názvem "Artistické kousky a kybernetika". Popis ukázky si můžete stáhnout zde.

Ukázky simulací

Návrhu a výrobě každého modelu předchází složité matematické výpočty a simulace včetně systému řízení.

Ukázky kyvadel:

(AVI (Xvid) ke stažení: Ukázka - skutečné kyvadlo, Počítačová simulace kyvadla - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, )
Flash Player