Korenine robotizacije segajo do več stoletij pred našim štetjem, od koder izvirajo prve ideje avtomatiziranih sistemov. Te dandanes nadgrajujejo kompleksni in izpopolnjeni sistemi vodenja ter operiranja.
V času razvoja robotike so izumitelji iskali inspiracijo v naravi, tako se je rodila velika želja po posnemanju narave. Seveda se je učinkovita uporaba robotov pričela nekje v 19. stoletju, v tem času je bil poudarek predvsem na posnemanju človeških gibov. Dandanes roboti sestavljajo avtomobile, elektronska vezja, vgrajujejo čipe, barvajo, varijo, prevažajo in tako dalje. Lahko bi rekli, da že počnejo skoraj vse. Do nadaljnega je bilo delo robotov omejeno zaradi občutka za prostor, ki ga posedujemo ljudje, prav tako npr. pri vstavljanju valjev pod določenim kotom pri katerem je potreben občutek trenja oziroma lepljenja, ki nam narekuje pravilno vstavitev valja v tesen prostor. Z razvojem elektronike in senzorjev je prišlo do preboja tudi na tem področju, kajti moderni roboti imajo že začetne pokazatelje umetne inteligence. Ti roboti se učijo z izkušnjami in te izkušnje prenašajo na druge robote. Zaradi video nadzora, ki ga uporabljajo za navigiranje po prostoru in GPS, ki ga uporabljajo za navigiranje na daljše razdaje je robot izredno natančen. Izdelal sem robotsko roko, ki je teleoperirana s človeško roko. Namesto senzorjev, ki zaznajo mišične krče, kot pri robotskih protezah, sem uporabil flex senzorje oz. senzorje raztezka. Za premik prstov na robotski roki pa sem uporabili servo motorje. Za izvedbo naloge sem izbral Arduino krmilnik, ker je cenovno ugoden, zanesljiv in ima odprtokodni program za pisanje programa. Tudi pisanje programa ni kompleksno, saj omogoča nalaganje vnaprej napisanih knjižnic, kar privarčuje ogromno časa pri pisanju programa.
Jezik Arduino temelji na C/C++. Za izvedbo naloge sem izbral senzorje raztezka. Senzor je zelo disktreten in robusten, zato je primeren za naprave, ki veliko obratujejo. Življenjska doba senzorja je milijon prepogibov pri obratovalni temperaturi od -35°C do +80°C. Rang upornosti je od 60k do 110k Ohmov moči okoli 0,50 – 1W. Analogni vhod na katerega je priključen senzor je praktično merilnik napetosti. Pri 5V bo prebral vrednost 1023 bitov in pri 0V bo prebral vrednost 0 bitov. Senzor za merjenje priključimo kot narekuje slika. Z uporabo ukaza “analogRead” lahko izmerimo, koliko napetosti je na senzorju. Količina 5V, ki jih vsak del dobi je proporcionalna z upornostjo. Če imata senzor in upor enako upornost, potem je vsakemu delu 5V razdeljeno polovico vrednosti (2,5V) kar prinese okoli 512 bitov. Servomotorji se premikajo zaradi serije pulzov. Da so pri Arduino stvar olajšali, je za premik potrebno vnesti samo za koliko stopinj želimo, da se servo motor premakne, če smo seveda predhodno naložili knjižnico. Položaj servomotorja je določen z dolžino pulza. Servomotor pričakuje pulz približno vsakih 20 milisekund. Če pogledamo je v tem primeru pri pulzu dolžine 1mS, kot zasuka 0 stopinj. Pri pulzu 1,5 mS, bo servo motor na centru pozicije ter pri 2 mS bo kot zasuka 180 stopinj. Končna vrednost zasuka niha od motorja do motorja. Povprečno se zavrtijo za samo 170 stopinj. Lahko pa kupimo servomotor, ki se zavrti polnih 360 stopinj. V nalogi smo uporabili servomotorje s 120 stopinjskemu zasuku. Material s katero je izdelana robotska roka je les. Les smo izbrali zato, ker je preprost za obdelavo. Misel je bila tudi o 3D printanju, saj je na spletu dosti načrtov, ki omgočajo 3D natis robotske roke, ampak je bila za mene veliko bolj zanimiva izdelava roke iz nekaj koščkov lesa. Uporabil sem hrastov les zaradi trdote in gostote vlaken.
Teleoperiranje robotske roke s človeško roko
Nejc Mežnar, študent FERI Maribor
2015_SE228_35
