Kontrol Gerak:Dimana Matematika &Fisika Mencegah Tabrakan
Menggabungkan teknik elektro dan mekanik, desain perangkat lunak dan perangkat keras, dan memanfaatkan wawasan yang diperoleh dari berbagai bidang seperti biologi, etika, dan psikologi, robotika adalah domain yang benar-benar multidisiplin.
Matematika dan fisika adalah pusat, dan tentu saja saling terkait. Dan keduanya digunakan untuk menghasilkan otomatisasi yang tidak menyebabkan tabrakan.
Dalam postingan ini, kita akan membahas dasar-dasar kontrol gerak, kinematika, dan kinetika tingkat tinggi. Sepanjang, kami akan membagikan tautan ke sumber daya yang berguna untuk mempelajari lebih lanjut tentang kontrol gerak dan konsep terkait, dari Arsip A3 dan seterusnya.
Apa itu kontrol gerak?
Sesuai namanya, 'kontrol gerak' mengacu pada subbidang otomatisasi yang berkaitan dengan pencapaian gerakan terkontrol dari semua bagian individual dari sistem otomatis. Mengontrol gerakan motor internal, ujung gripper, gantries, dan semua komponen lain dari otomatisasi kompleks saat ini memerlukan pemahaman tentang konsep fisika utama seperti gaya, gerakan, dan torsi, serta kemampuan untuk menerapkan algoritme kontrol kompleks ke perangkat keras dunia nyata.
Berhasil diterapkan, kontrol gerakan memastikan bahwa setiap bagian dari sistem berada di tempat yang seharusnya pada waktu tertentu, yang memastikan keandalan dan pengulangan secara keseluruhan.
'Motion control' kadang-kadang digunakan dalam arti yang ketat untuk mengendalikan gerakan motor saja, tetapi dalam arti luas, istilah ini mencakup semua bagian dari sistem otomatis, seperti gripper dan gantries. Dalam pengertian yang lebih luas ini, kontrol gerak menggabungkan perencanaan jalur, kinetika, dan kinematika.
Sistem kontrol gerakan yang umum terdiri dari tiga komponen:pengontrol gerakan, amplifier, dan satu atau lebih motor.
Pengontrol gerak adalah otak dari operasi, yang bertanggung jawab untuk memastikan motor bekerja sesuai dengan kebutuhan pengguna akhir, termasuk lintasan motor. Pengontrol gerakan telah menyusut ukurannya --dan menjadi lebih pintar-- selama beberapa tahun terakhir, memungkinkan produsen untuk menggabungkan kecerdasan kontrol gerakan dalam desain mereka dengan cara yang inovatif dan semakin berguna.
Seri e-Learning Yaskawa America di YouTube mencakup ikhtisar yang berguna tentang dasar-dasar kontrol gerakan:
https://www.youtube.com/watch?v=-ZWUSbMKAfg
Kinematika
Dalam fisika, kinematika adalah subbidang yang menjelaskan gerakan titik, benda, dan sistem benda relatif satu sama lain melalui geometri.
Dalam robotika, kinematika mengacu pada geometri gerakan robot dan menggabungkan persamaan kinematik yang memungkinkan posisi titik yang berbeda dalam sistem otomasi dapat dihitung. Yang terpenting, kinematika tidak memperhitungkan gaya yang menyebabkan gerakan, tetapi hanya mempertimbangkan apakah gerakan itu mungkin.
Kinematika maju melibatkan penghitungan posisi efektor akhir dari nilai yang ditentukan untuk parameter gabungan. Kinematika terbalik menghitung sudut sambungan terkait berdasarkan lokasi end-effector.
Seri video 'Pengantar Robotika' Universitas Stanford mencakup kuliah yang berguna tentang konsep kinematika ini:
https://www.youtube.com/watch?v=QKyDrUonp98
Kinetika
Dalam fisika, kinetika mengacu pada studi tentang gaya yang bekerja pada benda atau partikel yang menyebabkan gerakannya. Dalam robotika, ini melibatkan penghitungan dan evaluasi torsi dan gaya, termasuk arus listrik, yang ada dalam sistem. Persamaan Newton-Euler dan Lagrange digunakan di sini untuk memberikan model dinamis sistem otomasi atau untuk menentukan gaya dan momen yang bekerja pada tautan kaku manipulator robot.
Bacaan lebih lanjut dari Arsip A3:
Apa itu Kontrol Gerakan?
Menghadirkan Fungsi Loop Tertutup ke Motor Stepper
Dan Selanjutnya:
Pusat Robotika dan Biosistem di Universitas Northwestern di AS telah menghasilkan serangkaian video sebagai suplemen untuk "Robotika Modern:Mekanika, Perencanaan, dan Kontrol" (Lynch dan Park, Cambridge University Press, 2017), yang semuanya tersedia di YouTube, termasuk:
https://www.youtube.com/watch?v=QFCbTVJqm8I
Panduan Profesor Universitas Queensland Michael Milford untuk Kinematika Maju dan Terbalik:
https://www.youtube.com/watch?v=VjsuBT4Npvk
Kinematika dan Kinetik Robot – Survei Singkat, ScienceDirect
