The kinematics of hyper-redundant robot locomotion

This paper considers the kinematics of hyper-redundant (or “serpentine”) robot locomotion over uneven solid terrain, and presents algorithms to implement a variety of “gaits”. The analysis and algorithms are based on a continuous backbone curve model which captures the robot's macroscopic geometry. Two classes of gaits, based on stationary waves and traveling waves of mechanism deformation, are introduced for hyper-redundant robots of both constant and variable length. We also illustrate how the locomotion algorithms can be used to plan the manipulation of objects which are grasped in a tentacle-like manner. Several of these gaits and the manipulation algorithm have been implemented on a 30 degree-of-freedom hyper-redundant robot. Experimental results are presented to demonstrate and validate these concepts and our modeling assumptions

Bilan et enjeux des modèles de frottements : tribologie et contrôle au service de la sécurité des transports

National audienceCe document se veut une aide à la conception (dimensionnement, mesures, commande, supervision) des systèmes de transport (routiers, ferroviaires, ...) dans le cadre des nouveaux enjeux de performance et de sécurité. Dans ce contexte, les modèles doivent pouvoir traduire des conditions de frottement fortement perturbées (température, pollution, huile, verglas, turbulences, courants marins...) contrairement au cas des systèmes mécaniques constitués de pièces en mouvement dans la lubrification est imposée. Aussi, le concepteur se heurte à plusieurs questions : comment relier concrètement les conditions d'adhérence réelles aux paramètres physiques des matériaux ou fluides en contact ? Dispose-t-on de modèles de frottements suffisamment simples pour être simulables et identifiables en temps réel ? Quel modèle utiliser selon le type de performance que l'on souhaite optimiser ? Dans tous les cas, la difficulté des mesures au niveau du contact stimule la recherche d'estimateurs (basés sur des modèles adéquats) pour reconstruire en ligne des informations non directement mesurées ce qui nécessite de croiser les connaissances en tribologie et en commande (modèles " boîte noire ", observateurs). Tel est l'objectif du travail proposé. Nous y décrirons de manière synthétique les caractéristiques du frottement d'un point de vue tribologique et donnerons un bilan complet des modèles de frottements apparus ces dernières années. Nous tenterons ensuite de cerner les problématiques qui doivent relier les modèles dynamiques des systèmes étudiés et les efforts de frottement (entrées inconnues), mais également les critères de sélection des modèles en fonction des applications

The power dissipation method and kinematic reducibility of multiple-model robotic systems

This paper develops a formal connection between the power dissipation method (PDM) and Lagrangian mechanics, with specific application to robotic systems. Such a connection is necessary for understanding how some of the successes in motion planning and stabilization for smooth kinematic robotic systems can be extended to systems with frictional interactions and overconstrained systems. We establish this connection using the idea of a multiple-model system, and then show that multiple-model systems arise naturally in a number of instances, including those arising in cases traditionally addressed using the PDM. We then give necessary and sufficient conditions for a dynamic multiple-model system to be reducible to a kinematic multiple-model system. We use this result to show that solutions to the PDM are actually kinematic reductions of solutions to the Euler-Lagrange equations. We are particularly motivated by mechanical systems undergoing multiple intermittent frictional contacts, such as distributed manipulators, overconstrained wheeled vehicles, and objects that are manipulated by grasping or pushing. Examples illustrate how these results can provide insight into the analysis and control of physical systems

Omniwheels Dengan Manipulator Untuk Robot Penjinak Bom

Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun Omniwheels robot sebagai prototipe robot penjinak bom. Kelebihan hasil rancangan ini adalah robot dapat bergerak ke segala arah tanpa melakukan manuver terlebih dahulu. Selanjutnya menganalisis kinematika mobile roboti untuk navigasi omniwheels mobile robot sebagai prototipe robot penjinak bom. Omni Wheel robot dapat bergerak mengikuti jalur pada permukaan bidang datar dan mempertahankannya dengan memanfaatkan sensor cahaya, atau line follower sistem. Roda omni adalah roda khusus dimana selain roda inti juga terdapat roda kecil tambahan yang memiliki sumbu tegak lurus terhadap sumbu roda. Sehingga inti roda pada mobile robot ini bisa berputar pada sumbunya seperti roda normal. Hal ini disebabkan karena adanya tambahan roda kecil roda inti juga dapat bergerak sejajar dengan sumbunya. Metode experimen dilakukan dengan dua motor yang bergerak saat bergerak arah sumbu x serta dua motor yang lain yang berfungsi saat bergerak arah sumbu y. Penelitian ini berhasil membuat prototipe robot yang deikenal dengan omni wheel mobile robot. Adapun interface yang digunakan untuk mengendalikan motor omniwheel  adalah perangkat mikrokontroller ATmega 8535, alat ini berfungsi sebagai computer mini yang dapat melakukan eksekusi program kendali robot. Selanjutnya diletakkan 4 DOF (degree of freedom) manipulator pada omniwheels mobile robot untuk mengangkat sebuah benda yang mirip bom

Vehículo Didáctico Guiado por Medio de una Aplicación de un Dispositivo Móvil

Este artículo presenta el diseño y construcción de un vehículo didáctico guiado automáticamente por medio de una aplicación de un dispositivo móvil como plataforma experimental que permita al alumno la fácil evaluación de algoritmos de movimiento y la mejora de su desempeño para el recorrido de trayectorias en condiciones no–holonómicas. El vehículo es de tres grados de libertad, de accionamiento diferencial, con dos llantas montadas en un eje común y movidas separadamente por dos motores. El campo de aplicación de esta plataforma está enfocado al aprendizaje basado en la práctica del control guiado a distancia por medio de la conectividad y la comunicación entre dos dispositivos

ROBOT BERODA OTOMATIS DENGAN SISTEM NAVIGASI KOORDINAT GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) DENGAN MENGGUNAKAN KONTROL FUZZY LOGIC

Wheeled Robot merupakan suatu jenis mekanis robot yang menggunakan roda untuk menjadi actuator robot tersebut untuk melakukan perpindahan tempat dari suatu posisi ke posisi lain. Posisi ini dapat berubah atau todak tergantung lintasan dari robot tersebut, jika lintasan robot tesebut berupa lintasan garis yang tidak memiliki ujung atau melingkar maka titik awal dan akhir pergerakan robot tersebut dapat sama dalam suatu satuan waktu tetapi robot itu tetap dikatakan bergerak karena adanya perpindahan fisik Wheel Robot tersebut dalam satuan waktu. Jika lintasan nya berupa lintasan yang memiliki unjung yaitu titik awal dan titik akhir sebagai ujung satunya lagi maka robot tersebut dikatan bergerak dari suatu titik ke titik lain dimana dalam setiap waktu titik keberadaan robot itu akan berbeda dengan satuan waktu sebelumnya. Koordinat GPS (Global Positioning System) dapat digunakan sebagai bentuk nyata dari titik awal dan akhir pergerakan tersebut, ini menjadi penting agar pergerakan dari robot tersebut dapat dikalkulasikan dan dinyatakan dalam bentuk konkrit dan real dan tidak dapat dipertanggungjawabkan secara pasti kapan pun dan dimanapun mengingat GPS merupakan suatu penemuan manusia yang dapat memetakan semua titik tempat di permukaan bumi yang di nyatakan dalam bentuk angka dan dengan titik acuan yang jelas sehinga kita dapat dengan mundah menggunakan koordinat GPS untuk mengidentifikasi segala tempat di muka bumi ini bahkan di laut sekalipun. Koordinat GPS dinyatakan dalam angka Latitude dan Longitude. Latitude adalah garis yang horisontal / mendatar. Titik 0 adalah sudut ekuator, tanda + menunjukan arah ke atas menuju kutub utara, sedangkan tanda minus di koordinat Latitude menuju ke kutub selatan. Titik yang dipakai dari 0 ke 90 derajat ke arah kutub utara, dan 0 ke -90 derajat ke kutub selatan Longitude adalah garis lintang . Angka dari sudut bundar bumi horisontal. Titik diawali dari 0 ke 180 derajat, dan 0 ke-180 ke arah sebaliknya. Titik 0 dimulai dari garis negara Inggris. Mengarah ke Indonesia akan menjadi angka positif. Kebalikannya koordinat Longitude minus adalah arah kebalikan. Koordinat GPS juga dapat dinyatakan dalam berbagai format angka matematis yaitu: format decimal ( Decimal Degree Format) dan format menit dan detik ( Degree Minute Second Degree Format) dan dapat dikonversi satu sama lain antar format penulisan angka Pada tugas akhir ini saya menggunakan Arduino untuk menjadi pusat kontrol Autonomous Wheel Robot tersebut. Arduino dipilih karena board ini dapat compatible dengan tujuan tugas akhir ini yaitu untuk mencapai titik akhir titik GPS yang diinginkan dengan sistem otomatis sehingga user hanya akan menginput titik akhir atau tujuan perjalanan robot dalam bentuk format koordinat GPS tanpa mengontrol arah dan pergerakan Robot tersebut karena akan bergerak secara Autonomous dengan bantuan Fuzzy Logic sebagai metode kendali Robot tersebut. Fuzzy logic merupakan metode kontrol yang dapat mengkonversi banyak inputan dari lingkungan sekitar dan menghasilkan satu input yang disesuaikan keadaan pada saat itu. Metode ini dinilai cocok karena banyak titik acuan yang akan di tanggapi oleh arduino dengan segala perlengkapan robot termasuk sensor untuk mementukan arah, kecepatan, dan aksi yang akan dilakukan robot tersebut untuk mencapai target titik koordnat akhir GPS yang diinginkan manusia sebagai user. Kata Kunci: Wheel Robot, Autonomous, koordinat GPS, Arduino, Fuzzy Logi