ROBOTIKA

Zadání a odevzdávání domácích úloh, jejich hodnocení

Forma cvičení

Cvičení je rozděleno do několika částí s různou formou. Část cvičení je věnována výkladu používání programu Matlab a návodu k domácím pracem.
Část cvičení studenti samostatně řeší jednoduché úlohy s roboty s narůstající složitostí. Každé cvičení této části je završeno odevzdáním vyřešené úlohy do odevzdávacího systému. V této etapě studenti pracují samostatně, odevzdané úlohy jsou hodnoceny a získané body se započítávají do zápočtu a ke zkoušce.
Část cvičení je věnována samostatné práci studentů ve dvojicích na praktické úloze. Vzhledem k tomu, že jsou k dispozici jen tri roboty, cvičení je organizováno formou otevřených laboratoří. Cvičení probíhá na robotech CRS a robotu Bosch v místnosti 132. Místnost je používána pro organizovaná počítačová cvičení, a proto je třeba pracovat způsobem, který neruší výuku ani ostatní v místnosti. Práce probíhá i mimo čas vyhrazený v rozvrhu robotice.
K dispozici jsou pro tento semestr další dvě praktické úlohy.
Robot EXPO. Pro českou expozici na výstavě EXPO je připravován robot, který bude stavět a rozebírat dynamicky se měnící "skulpturu". Díly jsou podobné stavebnici Geomag. Robot bude mít ve skutečnosti tři robotické ruky, aby se dala magnetická stavebnice skládat.
Robot do vzduchotechnikého potrubí. Připravuje se mobilní robot, který by měl umět jezdit i potrubím se zatáčkami. Pokusy s robotem, jeho chováním v potrubí jsou předmětem práce.
Pokud budete mít zájem o úlohu Expo nebo robot v potrubí, kontaktujte, prosím, Vladimíra Smutného.

Bodování

Podmínky zápočtu

• Byly odevzdány všechny domácí úlohy, které dostatečně fungují.
• Byla odevzdána praktická úloha, cvičící s Vámi prodiskutoval a schválil Vaši zprávu.
• Byly předvedeny programy, které fungují uspokojivě za podmínek specifikovaných ve zprávách.

Časový plán cvičení

1. Úvod, organizace, zadání 1. domácí práce kartézské - válcové - sférické souřadnice. Matlab, numerické výpočty, úvod do Matlabu.
2. Zadání a řešení 2. domácí práce - změna báze kartézského systému. Matlab
3. Zadání a řešení 3. domácí práce - eulerovy úhly.
4. Zadání a řešení 4. domácí práce - planární manipulátor.
5. Zadání a řešení 5. domácí práce - přímá kinematická úloha prostorového manipulátoru se třemi stupni volnosti.
6. Řešení 5. domácí práce - inverzní kinematická úloha prostorového manipulátoru se třemi stupni volnosti.
7. Zadání a řešení 6. domácí práce - přímá a inverzní kinematická úloha prostorového manipulátoru se šesti stupni volnosti.
8. Seznámení s praktickými úlohami a s dostupným vybavením.
9. Konzultace, samostatná práce u robotů.
10. Konzultace, samostatná práce u robotů.
11. Konzultace, samostatná práce u robotů.
12. Konzultace, samostatná práce u robotů.
13. Konzultace, samostatná práce u robotů.
14. Předvedení praktické úlohy a odevzdání zprávy cvičícímu, zápočet.

Učebny

Pro Vaši práci budou vyhrazeny tři počítače v laboratoři E132 doplněné o roboty. Je nutné si rezervovat předem hodiny na práci.

Boj proti plagiátorství

Základní prostředky pro praktickou úlohu

MATLAB

• Univerzitní licence matlabu (při provozu nutný přístup na internet): https://download.cvut.cz
• Školní licenci Matlabu mohou studenti používat i doma. Další informace jsou na stránce ČVUT.
• Stručný úvod do matlabu s ukázkami: Úvod-1 (M-File), Úvod-2 (M-File) a funkce hilbert.
• Prezentace užití matlabu pro řešení soustav lineárních rovnic a implementace homogenních souřadnic (PDF 130kB).
• Robotický toolbox

ROBOT BOSCH

• Řízení robotu - blokové schema (PDF)
• Robot je řízen jednotkou MARS 8, popsanou v manuálu (HTML, PDF).
• K odstranění varování v Matlabu o change notification použijte příkaz
  system_dependent DirChangeHandleWarn Never;
• Funkce pro řízení robotu Bosch jsou v adresáři (opravdu jsou v adresáři BLUEBOT):
  \\k333\appl\robots\bluebot\matlab\bin.
  V Matlabu stačí napsat
  addpath \\k333\appl\robots\bluebot\matlab\bin
  a budete je moci používat. Návod k nim je v souboru
  \\k333\appl\robots\bluebot\matlab\docs\bluebot.pdf
• Demonstrační program je v souboru bbdemo.m
.
• Při ovládání robotu postupujte takto:
  • spusťte Matlab,
  • zapněte robota červeným kolébkovým vypínačem na čelním panelu řídicí jednotky, vypínač se rozsvítí,
  • v Matlabu se spustí
    r=bbopen('bosch')
    (inicializuje se komunikace z Matlabu),
  • v Matlabu se spustí
    bbinit(r)
    (během programu jste vyzváni, abyste stlačili žluté tlačítko Arm Power, přitom se rozsvítí žlutá kontrolní LED, robot poté nalezne referenční pozici),
  • normálně pracujete s robotem,
  • pokud chcete ukončit práci v Matlabu spustíte
    bbclose(r)
    (robot najede do referenční pozice) a
  • vypněte robot červeným kolébkovým vypínačem na čelním panelu.
• Pokud chcete něco provést uvnitř ochranné klece, zastavte nejdříve robota a pak otevřte dveře klece (žlutá LED Arm Power zhasne).
• Pokud robot dělá něco, co nemá, okamžitě stiskněte tlačítko Emergency stop (červený hříbek).
• Návrat do původního stavu po aktivaci Emergency stop nebo po práci uvnitř klece:
  • odjištěte emergency stop tlačítko (zmačknutím modrého tlačítka na boku "hříbku"), případně zavřete dveře klece,
  • zmačkněte červené tlačítko Motion Stop,
  • zmačkněte žluté tlačítko Arm Power (rozsvítí se žlutá kontrolní LED Arm Power),
  • pokračujte posíláním příkazů pro pohyb robota.
• Motor se může dostat do chybového stavu, kdy nad písmenem motoru bliká zelená stavová LED a kromě toho svítí červená LED Err. V tom případě je třeba spustit z Matlabu příkaz:
  bbresetmotors(r)
  
• Pokud nedojde k vypnutí řídicí jednotky, není nutné nikdy, tedy ani po stisknutí Emergency stop ani po otevření dveří klece, znovu homovat.

ROBOT CRS

• Stručný popis a rozměrové schema robotu (PDF)
• Okótované chapadlo robotu
• Popsané chapadlo robotu
• Definice Yaw, Pitch, Roll jako postupné otáčení okolo z, nové y, nové x.
• Řízení robotu - blokové schema (PDF)
• Robot je řízen jednotkou MARS 8, popsanou v manuálu (HTML, PDF).
• K odstranění varování v Matlabu o change notification použijte příkaz
  system_dependent DirChangeHandleWarn Never;
• Funkce pro řízení robotu CRS jsou v adresáři (opravdu jsou v adresáři BLUEBOT):
  \\k333\appl\robots\bluebot\matlab\bin.
  V Matlabu stačí napsat
  addpath \\k333\appl\robots\bluebot\matlab\bin
  a budete je moci používat. Návod k nim je v souboru
  \\k333\appl\robots\bluebot\matlab\docs\bluebot.pdf
• Demonstrační program je v souboru bbdemo.m
.
• Při ovládání robotu postupujte takto:
  • spusťte Matlab,
  • zapněte robota červeným kolébkovým vypínačem na čelním panelu řídicí jednotky, vypínač se rozsvítí,
  • stiskněte žluté tlačítko Arm Power (rozsvítí se nad ním žlutá dioda),
  • v Matlabu se spustí
    r=bbopen('CRS93') nebo r=bbopen('CRS97')
    (inicializuje se komunikace z Matlabu),
  • v Matlabu se spustí
    bbinit(r)
    (robot nalezne referenční pozici),
  • normálně pracujete s robotem,
  • pokud chcete ukončit práci v Matlabu spustíte
    bbclose(r)
    (robot najede do referenční pozice) a
  • vypněte robot červeným kolébkovým vypínačem na čelním panelu.
• Pokud chcete něco provést uvnitř ochranné klece:
  • zastavte robota (vyčkejte zastavení pohybu),
  • spusťte příkaz bbrelease(robot) (robot se zabrzdí a rozpojí se zpětná vazba, rameno robotu přitom může mírně poklesnout, proto to nedělejte těsně nad podložkou),
  • otevřte dveře klece (žlutá LED Arm Power zhasne).
• Pokud robot dělá něco, co nemá, okamžitě stiskněte tlačítko Emergency stop (červený hříbek).
• Návrat do původního stavu po aktivaci Emergency stop nebo po práci uvnitř klece:
  • odjištěte emergency stop tlačítko (zmačknutím modrého tlačítka na boku "hříbku"), případně zavřete dveře klece,
  • zmačkněte červené tlačítko Motion Stop,
  • zmačkněte žluté tlačítko Arm Power (rozsvítí se žlutá kontrolní LED Arm Power),
  • pokračujte posíláním příkazů pro pohyb robota.
• Motor se může dostat do chybového stavu, kdy nad písmenem motoru bliká zelená stavová LED a kromě toho svítí červená LED Err. V tom případě je třeba spustit z Matlabu příkaz:
  bbresetmotors(r)
  
• Pokud nedojde k vypnutí řídicí jednotky, není nutné nikdy, tedy ani po stisknutí Emergency stop ani po otevření dveří klece, znovu homovat.
• [Robot CRS v předklonu]
• [Robot CRS v pozoru]

Spojení

Vladimír Smutný sedí v místnosti G10A (budova G!!), telefon 7280, e-mail: smutny@cmp.felk.cvut.cz