CONTROLE DO ROBÔ

 

O sistema de controle  robonauta combina comandos do operador, os dados de força e algoritmos de cinemática com as regras de segurança para fornecer controle em tempo real conjunta para Robonaut.

Robonauta Arquitetura do Sistema de Controle

A arquitetura do sistema de controle robonauta deve responder a vários desafios interessantes. É preciso fornecer o controle seguro e confiável para 47 + graus de liberdade. Deve ser controlável através de teleoperação direta, controle compartilhado, e plena autonomia. Deve manter o desempenho em um ambiente hostil térmica. Deve executar à taxa requerida de hardware de computação razoável. Estes desafios não podem ser satisfeitas através de métodos de controle somente clássica robô. Teoria de controle avançado nas áreas de agarrar, controle de força, controle inteligente, controle compartilhado e deve ser desenvolvido até o ponto onde o controle é adequado para aplicações críticas para realizar plenamente a capacidade do Robonaut.

controles fluxograma

A arquitectura de controlo global está sendo desenvolvido em torno do conceito de criação de sub-autonomias que são usados ​​para construir o sistema principal. Essas autonomias cada controladores de combinar, sistemas de segurança, baixo nível de inteligência, e seqüenciamento. Como resultado, cada um é um sistema auto-contido, peer que interage com os outros pares. Um exemplo do controlador de força sub-autonomia é mostrado à direita. O sistema de segurança força é parte integrante da autonomia sub-. Seus limites são controlados pelo sequenciador força que configura a autonomia sub-força para o modo selecionado. Quando o sistema de segurança detecta um problema, uma entrada atinge um critério de desenho.Da mesma forma, quando ocorre uma mudança de modo a sequencer força lida com uma mudança de configuração ordenada do controle da força sub-autonomia. O modo do sistema de controle comuns necessárias para implementar o modo de força é decidido pelo seqüenciador força e é enviado para o controlo conjunto sub-autonomia.

Sub-sistema de autonomias incluem seqüências de tarefas, controle cartesiana, a visão, interface teleoperador, o controlo conjunto, e apreender, entre outros. Maior nível sub-autonomias tomar decisões quanto ao que os serviços do nível mais baixo sub-autonomias precisam fornecer para implementar as tarefas necessárias. O design geral do sistema faz com que os conflitos nos pedidos de serviços impossível ou permite a arbitragem por autonomias nível do sistema. Cada sub-autonomia lida com a sua própria segurança interna e tomada de decisão. Se ocorrer uma falha, um nível mais baixo sub-autonomia pode solicitar o desligamento ou a reconfiguração de uma maior autonomia sub-nível ou o controlador de sistema principal, que irá lidar com as ações em nível de sistema necessárias. As vantagens desta abordagem são cada sub-autonomia podem ser desenvolvidos e testados individualmente, melhorando o aspecto orientada a objetos do sistema.

Referência: 
Aldridge, H., Bluethmann, B., Ambrose, R., Diftler, M., "Arquitetura de Controle para o Humanoid Espaço Robonaut", Proceedings: The First IEEE-RAS Conferência Internacional sobre Humanoid Robots, Cambridge, Massachusetts, Setembro 2000.

Ambiente de computação

O ambiente de computação escolhido para o projeto inclui várias robonauta state-of-the-art tecnologias. O processador PowerPC foi escolhido como a plataforma de computação em tempo real para o seu desempenho e seu desenvolvimento contínuo para aplicações espaciais. Os computadores e suas necessárias E / S são conectados através de um backplane VME. Os processadores de executar o sistema operacional VxWorks em tempo real. Esta combinação de hardware de computação flexível e sistema operacional suporta as atividades de desenvolvimento variadas.

O software para robonauta é escrito em C e C + +. ControlShell, um ambiente de desenvolvimento de software para desenvolvimento de software orientado a objetos, em tempo real, é usado extensivamente para auxiliar no processo de desenvolvimento. ControlShell fornece um ambiente gráfico de desenvolvimento que aumenta a compreensão do sistema e reutilização de código.

Interface Externa

Um aumento recente no sistema de controle é a capacidade de comando robonauta remotamente. Através desta interface programação de aplicação (API), todos os graus de liberdade no sistema Robonaut está disponível para ser controlado remotamente. Abertura robonauta ao mundo externo define o palco para as oportunidades de crescimento, incluindo o controle de solo de um robonauta muito remota. De dentro da equipe Robonaut, o software de rastreamento de humanos e dois controladores de realimentação em separado de força foram desenvolvidos e rapidamente integrado através da API. Para os pesquisadores externos que procuram trabalhar com Robonaut, a API permite que um caminho para robonauta sem tornar-se intimamente familiarizado com o funcionamento interno do sistema. A API também é compatível com a simulação Robonaut. Isto irá permitir o desenvolvimento sob a segurança da simulação. Uma vez que os algoritmos estão a trabalhar na simulação, eles serão capazes de ser portado facilmente para hardware.

Desenvolvimento de Software / Prototipagem Rápida Software

Testbed manipulação cooperativa

Vários métodos para prototipagem rápida de software são utilizados pelo projeto Robonaut. Modelos de sistemas e projetos desenvolvidos em Matlab controlador são convertidos em código C diretamente usando o Matlab oficina em Tempo Real. Esta capacidade de rapidamente produzir código diretamente a partir dos resultados verificados sistema permite muitas técnicas diferentes para ser julgado em hardware. O código gerado também pode ser testada usando o Enigma simulação baseada gráfica do sistema Robonaut. O programa robonauta também usa a Cooperativa de Manipulação Testbed instalação (CMT). O CMT é formado por três manipuladores e suas ferramentas. Os três manipuladores são sete grau de dispositivos liberdade. Dois manipuladores são idênticos enquanto o terceiro é uma versão maior, com escala dos outros. Este arranjo similar / dissimilar permite o teste de tarefas homogêneas e heterogêneas. Os manipuladores menores têm três mãos dedos para ferramentaria.Este ferramental flexível permite que os manipuladores de lidar com uma grande variedade de tarefas. Quanto maior o manipulador tem um mecanismo de troca rápida que lhe permite mudar de forma autônoma para fins especiais operadores terminais.Todos os manipuladores têm seis eixos força do efetuador / sensores de torque e sensores de torque articular para o controle de largura de banda alta força. A computação e ambiente de desenvolvimento para CMT é idêntico ao sistema robonauta para a transferência de software rápido, desenvolver e testar software e controles.

fonte:http://robonaut.jsc.nasa.gov/R1/sub/software.asp

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