CC BY
12
13. [Электронный ресурс]: Регулярные выражения. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. URL: Шр://т.шк1ре(11а.о^/№1к1/Регулярные_выражения (Regullar expressions. Materials of Wikipedia - free encyclopedia).
14. Большакова Е. И., Клышинский Э. С., Ландэ Д. В., Носков А. А., Пескова О. В., Ягунова Е. В. Автоматическая обработка текстов на естественном языке и компьютерная лингвистика // учеб. пособие М: МИЭМ, 2011. (Bolshakova E. I., Klishinskiy E. S., Lande D. V., Noskov A. A, Peskova O. V Automated processing of natural languages text and computer linguistics // tutorial M:MIEM, 2011).
15. Хохлова М. В. Экспериментальная проверка методов выделения коллокаций. // Инструментарий русистики: корпусные подходы // Хельсинки, Slavica Helsingiensia, 2008 (Hohlova M.V., Experimental check of collocation extractions methods // Russian Studies Instrumentation: housing approaches // Slavica Helsingiensia, 2008).
16. [Электронный ресурс]: HTML. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/HTML (HTML. Materials of Wikipedia - free encyclopedia).
Implementation of mass measurement in robotic systems Nazluyan D.
Реализация измерения массы в роботизированных системах
Назлуян Д. С.
Назлуян Давид Санасарович /Nazluyan David — бакалавр техники и технологии, кафедра вычислительной техники, факультет микроприборов и технической кибернетики, Национальный исследовательский университет Московский институт электронной техники, г. Москва
Аннотация: в статье рассматривается метод распознавания массы в статическом режиме роботизированной системой, используя сервоприводы со специальными датчиками нагрузки. Все исследования проводились c использованием роботизированной системы Robotis Bioloid. Abstract: the article deals with the method in the static mode, the robotic system, the mass detection using actuators with special load cells. All studies were performed using the robotic system c Robotis Bioloid.
Ключевые слова: измерение массы, Bioloid, роботизированные системы, статический метод измерения массы, Dynamixel AX-12, сервопривод, мотор.
Keywords: mass measurement, Bioloid, robotic systems, the static method of measuring the mass, Dynamixel AX-12, actuator, motor.
Человечество с давних пор думает над тем, как упростить не только рутинные вещи, но и достаточно сложные операции, придумывая различные приспособления и механизмы. Позже был придуман компьютер, который смог упростить массу сложных математических вычислений. Но на этом люди не остановились - было ясно, что применение компьютеров может быть куда более широким, если научить его не только вычислять, но и управлять механизмами. Так появилась робототехника.
Одной из интересных задач для роботизированной системы является определение массы объекта. Интересная она как для развития взаимодействия роботов и людей, так и в образовательных целях -разработка лабораторных работ для студентов высших технических образовательных учреждений.
В качестве тестовой роботизированной системы, подходящей под выполнение поставленной задачи, был выбрана роботизированная система Robotis Bioloid Premium Kit.
Рис. 1. Robotis BioloidPremium Kit Humanoid в сборе
Отдельного внимания стоит сервопривод Dynamixel AX-12, из которых почти полностью и состоит робот.
Рис. 2. Dynamixel АХ-12
Сервопривод Dynamixel - это достаточно сложное и умное устройство, которое включает в себя прецизионный мотор постоянного тока, который умеет работать в группе с другими АХ-12. Несмотря на малые размеры, привод способен показать высокий крутящий момент. АХ-12 снабжён системой контроля внутренних состояний, таких как изменение температуры и напряжения питания. Учитывая вышенаписанное, у этого привода много преимуществ в сравнении с аналогами. Данный привод имеет систему контроля позиции привода и скорости его вращения с помощью 1024 дискретов каждой из величин. Он обеспечен системой контроля от неблагоприятных воздействий, которая с помощью встроенного светодиода предупредит о перегрузках. Все параметры могут быть заданы с помощью одного пакета данных, поэтому с помощью одного СМ-5 можно объединить до 19 таких приводов.
Рис. 3. Пакеты данных АХ-12
В оперативной памяти привода хранится информация, необходимая для определения нагрузки на сервопривод. Ниже представлена таблица, отражающая адресное пространство ОЗУ Dynamiel AX-12 и назначение переменных, которые хранятся в ней [1].
Таблица 1. Адресная таблица ОЗУ АХ-12
Адрес Параметр Доступ Исходное значение
24(0X18) Вкл. Крут. Момент RD,WR 0(0x00)
25(0X19) Светодиод RD,WR 0(0x00)
26(0X1 A) RD,WR 0(0x00)
27(0X1 B) Диапазон свободного хода RD,WR 0(0x00)
28(0X1C) RD, WR 32(0x20)
29(0X1D) RD, WR 32(0x20)
30(0X1 E) Позиция RD, WR [Addr36]value
31(0X1F) RD, WR [Addr37]value
32(0X20) Скорость RD, WR 0
33(0X21) RD, WR 0
34(0X22) Ограничение крут. Момента. RD,WR [Addr14] value
£ 35(0X23) RD,WR [Addr15] value
го о 36(0X24) Текущая позиция RD ?
37(0X25) RD ?
38(0X26) Текущая скорость RD ?
39(0X27) RD ?
40(0X28) Текущая нагрузка RD ?
41(0X29) RD ?
42(0X2A) Текущее напряжение RD ?
43(0X2B) Текущая температура RD ?
44(0X2C) Инструкция зарегистрирована RD, WR 0(0x00)
45(0X2D) (Зарезервированный) - 0(0x00)
46(0x2E) Двигается RD 0(0x00)
47(0x2F) Заблокирован RD, WR 0(0x00)
48(0x30) Ток работы мотора RD, WR 32(0x20)
49(0x31) RD, WR 0(0x00)
Но чтобы не вникать в процесс обращения к конкретным адресам памяти Robotis, предусмотрели программу Behavior Control Programmer, которая позволяет программировать робот и/или отдельные его части.
Используя статический режим работы сервопривода, т.е. в котором он не меняет угол поворота, были сняты показания датчика нагрузки для плеча в 16 см.
Зависимость нагрузки от массы для AX-12
Масса (г)
Рис. 4. График показаний датчика нагрузки при плече в 16 см
Из графика на рисунке 5 видно, что датчик не очень чувствителен к нагрузкам - показания датчика на определенных промежутках изменения массы остаются неизменными. Поэтому эксперимент был повторён с увеличением плеча нагружаемого сервопривода в 2 раза. Как следует из формулы момента силы (1), нагрузка также возрастает 2 раза.
M = F*l = m*g*l (1)
Чтобы получить наиболее точные результаты, измерения проводились 3 раза, и была произведена аппроксимация среднего результата средствами MS Office Excel 2016. Ниже представлены результаты измерений для длины плеча в 32 см.
Таблица 2. Результаты измерений для длины плеча в 32 см
Масса (г) Нагрузка (unit) Нагрузка (unit) - 2 измерение Нагрузка (unit) 3 измерение Средняя нагрузка (unit)
0 1152 1184 1152 1163
30 1184 1184 1184 1184
50 1184 1184 1184 1184
70 1216 1192 1216 1208
90 1248 1248 1248 1248
110 1248 1248 1248 1248
130 1248 1216 1248 1237
150 1280 1216 1248 1248
170 1344 1376 1344 1355
190 1376 1312 1344 1344
200 1376 1376 1376 1376
Нагрузка при плаче в 32 см
11DD
1050 -1-1-'-1-1-1-1-1-1-1-'-1-1-1-1-1-'-1
D 3D 50 7D SD 110 130 150 17D 190
Масса (г)
^^^■Средняя нагрузка (unit) -Линейная (Средняя нагрузка (unit))
Рис. 5. График результатов измерений для длины плеча в 32 см
По результатам экспериментов можно сказать, что точных измерений в статическом режиме нельзя получить, но полученные данные всё же можно использовать для внедрения в алгоритмы работы робота, особенно полезные для демонстрации. На тестовой роботизированной системе были реализованы обратные реакции в зависимости от показаний датчика нагрузки:
• 1152-1200 (0-50г): Поднять левую руку.
• 1200-1300 (50-150г): Горизонтально вытянуть левую руку.
• 1300: (150-200г): Опустить левую руку.
Литература
1. Robotis Inc. e-Manual v1.25.00. [Электронный ресурс]: AX-12/ AX-12+/ AX-12A. URL: http://support.robotis.com/en/product/dynamixel/ax_series/dxl_ax_actuator.htm/ (дата обращения: 30.06.2016).
Modeling of kinematics and dynamics of flight an unmanned aerial vehicle
Shuvakin Yu.
Моделирование кинематики и динамики полета беспилотного летательного
аппарата Шувакин Ю. А.
Шувакин Юрий Андреевич /Shuvakin Yury — бакалавр, кафедра информатики и программного обеспечения вычислительных систем, факультет микроприборов и технической кибернетики, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва
Аннотация: в статье затрагивается тема моделирования кинематики и динамики беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Это связано с тем, что в настоящее время БПЛА набирают популярность как в военной, так и в гражданской сфере, потому что они позволяют выполнять различные воздушные операции с минимальным количеством человеческих усилий. Понимание кинематики и динамики полета позволит минимизировать затраты для проектирования БПЛА. Abstract: the paper touches upon the topic of modeling of kinematics and dynamics an unmanned aerial vehicle (UAV). This is due to the fact that currently UAVs are becoming increasingly popular in both the military and the civilian sphere, because they allow to perform various air operations with a minimum of human effort. Understanding the kinematics and dynamics of flight will minimize the costs for the design of the UA V.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БПЛА), кинематика, динамика, моделирование.
Keywords: unmanned aerial vehicle (UAV), kinematics, dynamics, modeling.
