Introduction to Robotics

Sookram Sobhan, Polytechnic Universityssobha01@photon.poly.edu

Outline

• What is it?• What can it do?• History• Key components• Applications• Future • Robotics @ MPCRL

What is a Robot: I

Manipulator

What is a Robot: II

Wheeled RobotLegged Robot

What is a Robot: III

Unmanned Aerial VehicleAutonomous Underwater Vehicle

What Can Robots Do: I

Decontaminating Robot

Cleaning the main circulating pump housing in the nuclear power plant

Jobs that are dangerous for humans

What Can Robots Do: II

Repetitive jobs that are boring, stressful, or labor-intensive for humans

Welding Robot

What Can Robots Do: III

The SCRUBMATE Robot

Menial tasks that human don’t want to do

Robot Defined

• Kata robot diciptakan oleh seorang novelis Ceko Karel Capek dalam sebuah drama berjudul 1920 Rossum Universal Robots ini (RUR)

• Robota di Ceko adalah kata untuk pekerja atau hamba

Definisi robot:

Setiap mesin yang dibuat oleh salah satu anggota kami: Robot Institute of America.

Robot adalah manipulator, reprogrammable multifungsi yang dirancang untuk memindahkan material, suku cadang, alat-alat atau perangkat khusus melalui gerakan yang diprogram untuk variabel kinerja berbagai tugas: Robot Institute of America, 1979

Karel Capek

Laws of RoboticsAsimov mengusulkan tiga "Hukum Robot"

•Hukum 1: Robot tidak bisa melukai manusia atau melalui kelambanan, memungkinkan manusia untuk datang untuk menyakiti

•Hukum 2: Robot harus mematuhi perintah yang diberikan kepadanya oleh manusia, kecuali perintah tersebut akan bertentangan dengan aturan hukum yang lebih tinggi

•Hukum 3: Robot harus melindungi keberadaannya sendiri selama perlindungan tersebut tidak bertentangan dengan aturan hukum yang lebih tinggi

• Robot industri pertama: Unimate

• 1954: Robot diprogram pertama dirancang oleh George Devol, yang koin Otomasi Universal panjang. Dia kemudian lebih pendek ini untuk Unimation, yang menjadi nama perusahaan robot pertama (1962).

UNIMATE originally automated the manufacture of TV picture tubes

History of Robotics: I

PUMA 560 Manipulator

History of Robotics: II

1978: The Puma (Universal Machine Programmable untuk Majelis) robot yang dikembangkan oleh Unimation dengan dukungan desain General Motors

1980: Industri robot memasuki fase pertumbuhan yang cepat. Banyak institusi memperkenalkan program dan kursus di robotika. Kursus Robotika tersebar di teknik mesin, teknik elektro, dan departemen ilmu komputer.

Adept's SCARA robots Barrett Technology ManipulatorCognex In-Sight Robot

History of Robotics: III

2003: NASA’s Mars Exploration Rovers will launch toward Mars in search of answers about the history of water on Mars

1995-sekarang: aplikasi Emerging dalam robotika kecil dan robot mobile mendorong pertumbuhan kedua start-up perusahaan dan penelitian

History of Robotics: IV

•Khas knowledgebase untuk desain dan pengoperasian sistem robotika

Sistem Dinamis pemodelan dan analisis

kontrol umpan balik

Sensor dan pengkondisian sinyal

Aktuator dan elektronika daya

Hardware / komputer interfacing

pemrograman komputer

Knowledgebase for Robotics

Disciplines: mathematics, physics, biology, mechanical engineering, electrical engineering, computer engineering, and computer science

Key Components

Base

Manipulator linkage

Controller

Sensors Actuators

User interface

Power conversion unit

Robot Base: Fixed v/s Mobile

Mobile bases are typically platforms with wheels or tracks attached. Instead of wheels or tracks, some robots employ legs in order to move about.

Robotic manipulators used in manufacturing are examples of fixed robots. They can not move their base away from the work being done.

Robot Mechanism: Mechanical Elements

Inclined plane wedge

Slider-Crank

Cam and Follower

Gear, rack, pinion, etc.

Chain and sprocket

Lever

Linkage

Sensors: I•Indra manusia: penglihatan, suara, sentuhan, rasa, dan bau memberikan kami informasi penting berfungsi dan bertahan

•Robot sensor: mengukur robot konfigurasi / kondisi dan lingkungannya dan mengirim informasi tersebut ke controller robot sebagai sinyal elektronik (misalnya, posisi lengan, keberadaan gas beracun)

•Robot sering memerlukan informasi yang berada di luar 5 indera manusia (misalnya, kemampuan untuk: melihat dalam gelap, mendeteksi sejumlah kecil terlihat, gerakan radiasi ukuran yang terlalu kecil atau cepat untuk mata manusia untuk melihat)

AccelerometerUsing Piezoelectric Effect

Flexiforce Sensor

In-Sight Vision SensorsBagian-Picking: Robot dapat menangani benda kerja yang acak ditumpuk dengan menggunakan 3-D sensor visi. Karena alignment operasi, feeder bagian-bagian khusus, dan pallete keselarasan tidak diperlukan, sistem otomatis dapat dibangun dengan biaya rendah.

Visi Sensor: misalnya, untuk memilih sampah, melakukan pemeriksaan, dll

Sensors: II

Bagian pas dan penyisipan: Robot dapat melakukan pas tepat dan penyisipan bagian mesin dengan menggunakan sensor gaya. Sebuah robot dapat memasukkan bagian-bagian yang memiliki fase setelah pencocokan fase mereka di samping untuk hanya memasukkan mereka. Hal ini dapat mengotomatisasi tinggi keterampilan pekerjaan.

Angkatan Sensor: misalnya, bagian pas dan penyisipan, umpan balik kekuatan dalam bedah robotik

Sensors: III

Infrared Ranging Sensor

KOALA ROBOT

•6 transduser ultrasonik sonar untuk mengeksplorasi lebar, daerah terbuka•Kendala deteksi melalui berbagai dari 15cm hingga 3m•16 built-in sensor jarak inframerah (kisaran 5-20cm)•Sensor inframerah bertindak sebagai "bumper virtual" dan memungkinkan untuk menegosiasikan ruang rapat

Sensors: IV

Example

Tilt Sensor

Planar Bipedal Robot

Tilt sensor: misalnya, untuk menyeimbangkan robot

Sensors: V

Example

Actuators: I

• Aktuator robot yang umum menggunakan kombinasi dari berbagai elektro-mekanis perangkat– motor sinkron

– stepper motor

– AC motor servo

– Brushless DC motor servo

– Brushed DC motor servo

http://www.ab.com/motion/servo/fseries.html

Hydraulic Motor Stepper Motor

Pneumatic Motor Servo Motor

Actuators: II

Pneumatic Cylinder

DC Motor

Controller

Menyediakan kecerdasan yang diperlukan untuk mengendalikan manipulator / mobile robot

Memproses informasi sensorik dan menghitung perintah kontrol untuk aktuator untuk melaksanakan tugas-tugas tertentu

Controller Hardware: I

Perangkat penyimpanan: misalnya, memori untuk menyimpan program kontrol dan keadaan sistem robot yang diperoleh dari sensor

Komputasi mesin yang menghitung perintah kontrol

BASIC Stamp 2 ModuleRoboBoard Robotics Controller

Controller Hardware: II

Analog to Digital Converter Operational Amplifiers

Antarmuka unit: Hardware untuk kontroler antarmuka digital dengan dunia luar (sensor dan aktuator)

Controller Hardware: III

LM358 LM358

LM1458 dual operational amplifier

•pertanian•mobil•konstruksi•hiburan•Kesehatan: rumah sakit, perawatan pasien, pembedahan, penelitian, dll•Laboratorium: ilmu pengetahuan, teknik, dll•Penegakan hukum: pengawasan, patroli, dll•pabrik•Militer: penjinakan ranjau, pengawasan, serangan, dll•Pertambangan, penggalian, dan eksplorasi•Transportasi: udara, darat, kereta api, ruang, dll•Utilitas: gas, air, dan listrik•gudang

Industries Using Robots

What Can Robots Do?

Industrial Robots

Material Handling Manipulator

Assembly Manipulator

Spot Welding Manipulator

•material handling

•Material transfer

•Mesin loading dan / atau bongkar

•Spot las

•Kontinyu las busur

•spray coating

•majelis

•pemeriksaan

Robots in Space

NASA Space Station

Robots in Hazardous Environments

TROV in Antarctica operating under water

HAZBOT beroperasi di atmosfer yang mengandung gas mudah terbakar

Medical Robots

Robotic asisten untuk operasi mikro?

Robots at Home

Sony AidoSony SDR-3X Entertainment Robot

Future of Robots: I

Cog Kismet

Artificial Intelligence

Future of Robots: II

Garbage Collection CartRobot Work Crews

Autonomy

Future of Robots: III

HONDA Humanoid Robot

Humanoids

Robotics @ MPCRL—I

Smart Irrigation SystemRemote Robot Arm Manipulation

Remote Emergency Notification System

Smart Cane

Local Navigation System Safe N Sound Driver

RoboDry

Type-X

Robotics @ MPCRL—II

Audio Enabled Hexapod

Four Legged HexapodMetal Mine Surveyor

RoboVac

Robotics @ MPCRL—III

To Explore Further

Visit: http://mechatronics.poly.edu