แม่นวัตถุไปยังเป้าหมาย

By Science

Source page: http://robotics.cs.iastate.edu/ResearchBatting2D.shtml

ปฏิบัติการหุ่นยนต์

ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ | มหาวิทยาลัยรัฐไอโอวา

การโดดเด่นของวัตถุบนเครื่องบินเช่นลูกบอลหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัสไปยังตำแหน่งเป้าหมายเป็นการซ้อมรบที่มีทักษะซึ่งต้องใช้การฝึกฝนอย่างมากเพื่อให้มนุษย์เรียนรู้ สำหรับหุ่นยนต์งานนี้ท้าทายการรับรู้การวางแผนและการควบคุมในระดับที่จำเป็นต้องมีการประสานงานเต็มรูปแบบในเวลาเพียงเสี้ยววินาที งานนี้เกี่ยวข้องกับวัตถุที่ถูกโยนที่แขนหุ่นยนต์สองตัวพร้อมกับค้างคาวและการเคลื่อนที่ของแขนถูกวางแผนที่จะชนวัตถุตามวิถีไปยังเป้าหมาย

แบบจำลองการเคลื่อนที่ของแรงกระแทก การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนไหวของค้างคาวและวัตถุซึ่งสร้างสถานะหลังการกระแทกของวัตถุที่สามารถประเมินได้ภายใต้ข้อ จำกัด ของการบินไปยังเป้าหมาย ในงานนี้พิจารณาผลกระทบแบบสองมิติซึ่งวิถีของแขนกลและวัตถุนั้นถูก จำกัด ให้อยู่ในแนวระนาบ วิธีการแก้ปัญหาผลกระทบผกผันได้รับการพัฒนาแล้วซึ่งเป็นเส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ผ่านการโพสต์ที่ต้องการผ่านเป้าหมายทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ต้องการในการเคลื่อนที่ในระหว่างการกระแทก วิดีโอด้านล่างแสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการตีบอลหลายครั้ง

ระบบตี

ในการดำเนินงานการตีให้สำเร็จจะต้องตระหนักถึงองค์ประกอบเพิ่มเติมหลายอย่างของการตีเช่นกลศาสตร์การเคลื่อนไหวกลศาสตร์การบิน รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันในระบบการตีของเราได้อย่างไร:

กลศาสตร์ของกระสุนปืนของวัตถุแต่ละชิ้นได้รับการพิจารณาซึ่งผลกระทบทางอากาศพลศาสตร์ของการลากและแมกนัสได้รับการประมาณจากการประมาณสภาวะและใช้ในการทำนายวิถีของวัตถุก่อนและหลังการกระแทก นอกจากนี้ กลศาสตร์การเคลื่อนไหว ของแขนหุ่นยนต์ร่วมกับ ผลกระทบพลศาสตร์ ยังมีข้อ จำกัด ในอัลกอริทึมการวางแผนการเคลื่อนไหวซึ่งจะส่งสัญญาณออกไปตามรอยต่อที่ต้องการไปยังแขนหุ่นยนต์

การประมาณการเคลื่อนไหว

การมองเห็นคอมพิวเตอร์เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของงานปัดที่จำเป็นสำหรับหุ่นยนต์ในการรับรู้ตำแหน่งและการวางแนวของวัตถุโดยการประมวลผลภาพจากกล้องในขณะที่จำเป็นต้องมีการประมาณค่าการเคลื่อนที่เพื่อติดตามความเร็วของวัตถุ เครื่องคำนวณการเคลื่อนที่แบบไฮบริดถูกนำมาใช้โดยการใช้กำลังสองน้อยที่สุดในการวางแนวของวัตถุและตัวกรองคาลมานที่ขยายออกซึ่งพิจารณากองกำลังพลศาสตร์ของการลากและแมกนัส อากาศพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องช่วยให้การคาดการณ์เส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุก่อนและหลังการชนได้อย่างแม่นยำซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับหุ่นยนต์ในการปฏิบัติงานด้วยอัตราความสำเร็จที่น่านับถือ ในขณะเดียวกันกำลังสองน้อยที่สุดที่เหมาะสมของการวางแนวของวัตถุให้ประมาณความเร็วเชิงมุมเมื่อแตกต่างกัน สิ่งนี้ประกอบไปด้วยการขาดแบบจำลองความเร็วเชิงมุมและอีกครั้งช่วยให้สามารถทำนายการวางแนวของวัตถุได้ดีขึ้น

แรงกระแทกในแบบ 2D

ผลกระทบระหว่างไม้ตีและวัตถุถูกจำลองด้วยแรงกระตุ้นในขณะที่พิจารณากฎการเสียดสีของคูลอมบ์ มีการใช้การชดเชยโดยใช้พลังงานเช่นในช่วงเวลาสั้น ๆ ของผลกระทบพลังงานจลน์จะถูกถ่ายโอนบางส่วนระหว่างค้างคาวและวัตถุและสูญเสียความร้อนแสงเสียงและพลังงานรูปแบบอื่น ๆ บางส่วน ยิ่งไปกว่านั้นด้วยความเสียดทานที่พิจารณาภายใต้กฎของคูลอมบ์สถานะการติดต่อระหว่างวัตถุทั้งสองนั้นเปลี่ยนแปลงไปตามความเร็วและพารามิเตอร์ทางกายภาพของพวกมันส่งผลให้เกิดการรวมกันของวัตถุที่เลื่อน รูปด้านล่างแสดงถึงช่วงเวลาของผลกระทบรวมทั้งสองกรณีที่แตกต่างกันของผลกระทบในแง่ของเส้นโค้งแรงกระตุ้นของพวกเขา วัตถุเริ่มเลื่อนในกรณีแรกพวกเขาเปลี่ยนเป็นเกาะและในกรณีที่สองพวกเขาเปลี่ยนเป็นเลื่อนย้อนกลับ

การวางแผนผลกระทบ

การวางแผนการเคลื่อนที่ของแขนหุ่นยนต์ประกอบด้วยการกำหนดตำแหน่งและความเร็วของค้างคาวเพื่อตอบสนองผลการกระแทกที่ต้องการแปลให้มันอยู่ในตำแหน่งและความเร็วร่วมกันผ่านการเคลื่อนไหวของผกผันและทำซ้ำกระบวนการนี้เพื่อให้การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ทันสมัยและถูกต้อง นอกจากนี้จะต้องทำให้มั่นใจได้ตลอดการเคลื่อนไหวของแขนว่าหุ่นยนต์ไม่เกินตำแหน่งความเร็วและขีด จำกัด การเร่งความเร็วของข้อต่อ ข้อ จำกัด เหล่านี้รวมกับข้อ จำกัด อื่น ๆ รวมกันเป็นข้อ จำกัด ทั้งหมดสิบหกข้อในพื้นที่ของรัฐที่สามารถดำเนินงานได้สำเร็จ ข้อ จำกัด เหล่านี้จำนวนมากถูกแพร่กระจายข้ามหลายรอบอัลกอริธึมเนื่องจากวิถีการเคลื่อนที่ของข้อต่อของแขนถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเส้นโค้งของพหุนามควอเทียร์ ตัวเลขด้านล่างตามลำดับแสดงพล็อตของรอยต่อรอยต่อภายในหนึ่งรอบของอัลกอริทึมและพื้นที่สถานะของการแก้ปัญหาสำหรับหนึ่งตัวอย่างของปัญหาการตี

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเราอ้างถึงเอกสารต่อไปนี้:

วัสดุนี้จะขึ้นอยู่กับการทำงานได้รับการสนับสนุนโดย มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ภายใต้แกรนท์ IIS-1421034.
ความคิดเห็นผลการวิจัยและข้อสรุปหรือคำแนะนำใด ๆ ที่แสดงในเอกสารนี้เป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนความคิดเห็นของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ.

อัพเดทล่าสุดเมื่อวันที่ 5 เมษายน 2017