Introduction to Robotics Sookram Sobhan, Polytechnic University ssobha01@photon.poly

1. Introduction to Robotics Sookram Sobhan, Polytechnic University ssobha01@photon.poly.edu

2. Outline • What is it? • What can it do? • History • Key components • Applications • Future • Robotics @ MPCRL

3. What is a Robot: I Manipulator

4. What is a Robot: II Legged Robot Wheeled Robot

5. What is a Robot: III Autonomous Underwater Vehicle Unmanned Aerial Vehicle

6. What Can Robots Do: I Jobs that are dangerous for humans Decontaminating Robot Cleaning the main circulating pump housing in the nuclear power plant

7. What Can Robots Do: II Repetitive jobs that are boring, stressful, or labor-intensive for humans Welding Robot

8. What Can Robots Do: III Menial tasks that human don’t want to do The SCRUBMATE Robot

9. Karel Capek Robot Defined • Kata robot diciptakan oleh seorang novelis Ceko Karel Capek dalam sebuah drama berjudul 1920 Rossum Universal Robots ini (RUR) • Robota di Ceko adalah kata untuk pekerja atau hamba • Definisi robot: • Setiap mesin yang dibuat oleh salah satu anggota kami: Robot Institute of America. • Robot adalah manipulator, reprogrammable multifungsi yang dirancang untuk memindahkan material, suku cadang, alat-alat atau perangkat khusus melalui gerakan yang diprogram untuk variabel kinerja berbagai tugas: Robot Institute of America, 1979

10. Laws of Robotics Asimov mengusulkantiga "Hukum Robot" • Hukum 1: Robot tidakbisamelukaimanusiaataumelaluikelambanan, memungkinkanmanusiauntukdatanguntukmenyakiti • Hukum 2: Robot harusmematuhiperintah yang diberikankepadanyaolehmanusia, kecualiperintahtersebutakanbertentangandenganaturanhukum yang lebihtinggi • Hukum 3: Robot harusmelindungikeberadaannyasendiriselamaperlindungantersebuttidakbertentangandenganaturanhukum yang lebihtinggi

11. History of Robotics: I • Robot industri pertama: Unimate • 1954: Robot diprogram pertama dirancang oleh George Devol, yang koin Otomasi Universal panjang. Dia kemudian lebih pendek ini untuk Unimation, yang menjadi nama perusahaan robot pertama (1962). UNIMATE originally automated the manufacture of TV picture tubes

12. History of Robotics: II 1978: The Puma (Universal Machine Programmable untuk Majelis) robot yang dikembangkan oleh Unimation dengan dukungan desain General Motors PUMA 560 Manipulator

13. History of Robotics: III 1980: Industri robot memasuki fase pertumbuhan yang cepat. Banyak institusi memperkenalkan program dan kursus di robotika. Kursus Robotika tersebar di teknik mesin, teknik elektro, dan departemen ilmu komputer. Barrett Technology Manipulator Adept's SCARA robots Cognex In-Sight Robot

14. History of Robotics: IV 1995-sekarang: aplikasi Emerging dalam robotika kecil dan robot mobile mendorong pertumbuhan kedua start-up perusahaan dan penelitian 2003: NASA’s Mars Exploration Rovers will launch toward Mars in search of answers about the history of water on Mars

15. Knowledgebase for Robotics • Khas knowledgebase untuk desain dan pengoperasian sistem robotika • Sistem Dinamis pemodelan dan analisis • kontrol umpan balik • Sensor dan pengkondisian sinyal • Aktuator dan elektronika daya • Hardware / komputer interfacing • pemrograman komputer Disciplines: mathematics, physics, biology, mechanical engineering, electrical engineering, computer engineering, and computer science

16. Key Components Powerconversion unit Sensors Actuators Controller User interface Manipulator linkage Base

17. Robot Base: Fixed v/s Mobile Robotic manipulators used in manufacturing are examples of fixed robots. They can not move their base away from the work being done. Mobile bases are typically platforms with wheels or tracks attached. Instead of wheels or tracks, some robots employ legs in order to move about.

18. Robot Mechanism: Mechanical Elements Gear, rack, pinion, etc. Cam and Follower Inclined plane wedge Chain and sprocket Lever Slider-Crank Linkage

19. Sensors: I • Indra manusia: penglihatan, suara, sentuhan, rasa, dan bau memberikan kami informasi penting berfungsi dan bertahan • Robot sensor: mengukur robot konfigurasi / kondisi dan lingkungannya dan mengirim informasi tersebut ke controller robot sebagai sinyal elektronik (misalnya, posisi lengan, keberadaan gas beracun) • Robot sering memerlukan informasi yang berada di luar 5 indera manusia (misalnya, kemampuan untuk: melihat dalam gelap, mendeteksi sejumlah kecil terlihat, gerakan radiasi ukuran yang terlalu kecil atau cepat untuk mata manusia untuk melihat) Accelerometer Using Piezoelectric Effect Flexiforce Sensor

20. Sensors: II Visi Sensor: misalnya, untuk memilih sampah, melakukan pemeriksaan, dll Bagian-Picking: Robot dapat menangani benda kerja yang acak ditumpuk dengan menggunakan 3-D sensor visi. Karena alignment operasi, feeder bagian-bagian khusus, dan pallete keselarasan tidak diperlukan, sistem otomatis dapat dibangun dengan biaya rendah. In-Sight Vision Sensors

21. Sensors: III Angkatan Sensor: misalnya, bagian pas dan penyisipan, umpan balik kekuatan dalam bedah robotik Bagian pas dan penyisipan: Robot dapat melakukan pas tepat dan penyisipan bagian mesin dengan menggunakan sensor gaya. Sebuah robot dapat memasukkan bagian-bagian yang memiliki fase setelah pencocokan fase mereka di samping untuk hanya memasukkan mereka. Hal ini dapat mengotomatisasi tinggi keterampilan pekerjaan.

22. Sensors: IV Example Infrared Ranging Sensor KOALA ROBOT • 6 transduser ultrasonik sonar untuk mengeksplorasi lebar, daerah terbuka • Kendala deteksi melalui berbagai dari 15cm hingga 3m • 16 built-in sensor jarak inframerah (kisaran 5-20cm) • Sensor inframerah bertindak sebagai "bumper virtual" dan memungkinkan untuk menegosiasikan ruang rapat

23. Sensors: V Tilt sensor: misalnya, untuk menyeimbangkan robot Example Tilt Sensor Planar Bipedal Robot

24. Actuators: I • Aktuator robot yang umum menggunakan kombinasi dari berbagai elektro-mekanis perangkat • motor sinkron • stepper motor • AC motor servo • Brushless DC motor servo • Brushed DC motor servo http://www.ab.com/motion/servo/fseries.html

25. Actuators: II Pneumatic Cylinder Hydraulic Motor Stepper Motor DC Motor Pneumatic Motor Servo Motor

26. Controller • Menyediakan kecerdasan yang diperlukan untuk mengendalikan manipulator / mobile robot • Memproses informasi sensorik dan menghitung perintah kontrol untuk aktuator untuk melaksanakan tugas-tugas tertentu

27. Controller Hardware: I Perangkat penyimpanan: misalnya, memori untuk menyimpan program kontrol dan keadaan sistem robot yang diperoleh dari sensor

28. Controller Hardware: II Komputasi mesin yang menghitung perintah kontrol RoboBoard Robotics Controller BASIC Stamp 2 Module

29. Controller Hardware: III Antarmuka unit: Hardware untuk kontroler antarmuka digital dengan dunia luar (sensor dan aktuator) Operational Amplifiers Analog to Digital Converter LM358 LM358 LM1458 dual operational amplifier

30. Industries Using Robots • pertanian • mobil • konstruksi • hiburan • Kesehatan: rumah sakit, perawatan pasien, pembedahan, penelitian, dll • Laboratorium: ilmu pengetahuan, teknik, dll • Penegakan hukum: pengawasan, patroli, dll • pabrik • Militer: penjinakan ranjau, pengawasan, serangan, dll • Pertambangan, penggalian, dan eksplorasi • Transportasi: udara, darat, kereta api, ruang, dll • Utilitas: gas, air, dan listrik • gudang

31. Industrial Robots What Can Robots Do? • material handling • Material transfer • Mesin loading dan / atau bongkar • Spot las • Kontinyu las busur • spray coating • majelis • pemeriksaan Material Handling Manipulator Assembly Manipulator Spot Welding Manipulator

32. Robots in Space NASA Space Station

33. Robots in Hazardous Environments HAZBOT beroperasi di atmosfer yang mengandung gas mudah terbakar TROV in Antarctica operating under water

34. Medical Robots Robotic asisten untuk operasi mikro?

35. Robots at Home Sony Aido Sony SDR-3X Entertainment Robot

36. Cog Future of Robots: I Artificial Intelligence Kismet

37. Future of Robots: II Autonomy Robot Work Crews Garbage Collection Cart

38. Future of Robots: III Humanoids HONDA Humanoid Robot

39. Robotics @ MPCRL—I Remote Robot Arm Manipulation Smart Irrigation System Smart Cane Remote Emergency Notification System

40. Robotics @ MPCRL—II Type-X RoboDry Local Navigation System Safe N Sound Driver

46. Robotics @ MPCRL—III Four Legged Hexapod Metal Mine Surveyor Audio Enabled Hexapod RoboVac