Robótica: ¿Cuáles son los mejores recursos para aprender la mecánica, dinámica y cinemática de robots desde el nivel de principiante?

Answer 1

Entiendo que te gustaría una introducción muy básica. Por favor, eche un vistazo a esta publicación:

Página en arizona.edu

Aquí, doy una descripción básica de la robótica clásica (ver sección 2.0). En unas pocas páginas, doy una explicación del espacio de configuración, cinemática, movimiento diferencial, estática, redundancia, dinámica y generación de trayectoria. Construyo un ejemplo alrededor de un simple manipulador de 2 DOF. Creo que podrás agarrarlo fácilmente.

Para ir más profundo, puedo recomendar algunos libros. En primer lugar, diría que ningún libro es perfecto. Dicho esto, aprendí del libro de Richard Paul “Robot Manipulators”. No es el favorito de todos, pero fue suficiente para que aprendiera a construir y programar mi primer brazo de robots.

En la escuela de posgrado, estudiando para mi exhaustivo, me gustó mucho el “Análisis y control de robots” de Asada y Slotine. Pensé que el tratamiento del material era muy claro. Craig era un libro de texto estándar en ese momento, pero para ser honesto, me gustaban más Asada y Slotine.

Sin embargo, la robótica es mucho más. He enseñado desde Principles of Robot Motion por Choset y Lynch y he encontrado que la amplitud es excelente y una preparación mucho mejor para comprender los trabajos presentados en una de las famosas conferencias de robótica como ICRA o IROS.

Puede pasar mucho tiempo tratando de aprender técnicas clásicas en cinemática, dinámica y control, pero puede que no sea tan relevante como lo que cubren Choset y Lynch.

Para un simulador super simple, pensé que es muy fácil ponerse en marcha con ode (Open Dynamics Engine – home). Eso le dará una introducción suave a los problemas involucrados en la simulación.

Después de eso, dale a v-rep o gazebo un tiro.

Si desea tener una base sólida, espere pasar mucho tiempo con ecuaciones y adquiera el hábito de crear sus propios problemas para resolverlos.

Espero que ayude.

Answer 2

Escribí una respuesta similar a otra publicación sobre por qué no usar Arduino, pero esto sigue siendo muy aplicable a esta publicación.

No, Arduino no es un buen lugar para aprender robótica. Claro, aprenderá cómo controlar un servo o parpadear un LED. Esto no es robótica, es lógica programable. Si crees que aprender a programar un Arduino te enseñará a hacer un robot, eso equivale a decir que aprender a escribir un controlador de mouse te enseñará cómo construir una computadora.

Querrá ver el sistema operativo de robot y comenzar con los tutoriales (ver el resto de la publicación de los enlaces). Deberá familiarizarse con los simuladores. Tutoriales: Instalación, arquitecturas del mundo real y arquitecturas de simulación.
.. etc, y trabajar desde una vista desde arriba hacia abajo.

El sistema operativo del robot Alimentar a los robots del mundo es esencialmente un sistema de archivos que le permitirá organizar todo su código de robótica.

¿Por qué empezar con software, y no con hardware? En la simulación, y con la forma en que está organizado el sistema operativo del robot, aprenderá cómo interactuar con los controladores simulados y cómo activar los robots simulados, y podrá armar sistemas completos. En pocas palabras, un robot es esencialmente una red de área local de sensores y actuadores conectados por juntas físicas en una estructura similar a un árbol. Pronto te darás cuenta de que Arduino es solo un dispositivo que se usa para comunicarse con el hardware, y lo que realmente se hace es aprender las ideas que el software organiza.

Con el sistema operativo del robot, he aprendido a programar y escribir software para el robot PR2

El robot de manipulación Husky Mobile.

y el sistema de manipulación móvil Talos que se está desarrollando en UBC Open Robotics

La única vez que me he encontrado con un Arduino fue porque necesitábamos conectarnos con un motor para la base móvil en el robot Talos. Era como 100 líneas de código de un proyecto de 10k + LOC. Lo más importante, debes comenzar con algo pequeño y seguir haciendo palanca.

Comenzaría con los tutoriales muy completos de Turtlebot que se pueden ejecutar en simulación, que se encuentran en: Aprenda TurtleBot y ROS

Incluso puede poner en funcionamiento el robot Husky Mobile Manipulation que le permitirá mover un brazo en la simulación (¡puede golpear cosas!) Husky_ur5_moveit_config / Tutorials / Husky UR5 Mobile Manipulation Demo

Voy a comentar algunos de los puntos que hizo el póster superior y refutarlos:

“El IDE es compatible con múltiples sistemas operativos”

Claro, eso es genial. Nadie ha hecho un gran robot con Windows o Mac. Todos ellos han sido programados utilizando Linux. Sí, puede usar un Arduino en Windows o aprender los comandos del controlador de PLC / Motor y hacer parpadear un LED. Quieres hacer robots, no parpadear los LEDs.

• “La plataforma es de código abierto, muy popular y solo está aumentando en popularidad”

El sistema operativo de robot es el sistema operativo más popular y ampliamente utilizado por investigadores y robotistas de todo el mundo. Ha permitido la creación de más de 65 robots. Es todo de código abierto y gratuito para empezar.

• “Hay una gran cantidad de apoyo comunitario y ayuda en línea”

  Véase más arriba. Intente comenzar aquí: jade / Installation / Ubuntu – ROS Wiki y comience con los tutoriales ROS / Tutorials – ROS Wiki y luego pase a los tutoriales de Gazebo, que son un poco más interactivos. Tutoriales: Comenzar

• “Hay muchos minoristas vendiendo componentes”

  Un componente no es un robot. Al igual que mi analogía anterior, comprar un mouse no te enseñará cómo construir un robot.

• “Muchos componentes y sensores ya tienen controladores Arduino disponibles”

  Sí lo hacen, y también ROS. Arduino es un dispositivo periférico, no un robot. La mayoría de las cosas tienen controladores para comunicarse a través de USB.

• “Muchas de las piezas están disponibles a precios muy razonables”
  Puede aprender todo sobre robótica completamente con la simulación y comprar una plataforma física más adelante, donde su código será directamente portátil y casi gratis (puede tardar un par de días / semanas). Esto es gratis.
• “Es increíblemente fácil comenzar, no es necesaria una configuración loca”

  Ver Tutoriales: Comenzar para comenzar inmediatamente

Answer 3

Hola,
Los conceptos básicos de dinámica, cinemática (y mecánica en general) son iguales para robots o cosas que no son robots. Así que te sugiero que comiences con un buen libro de Dinámica. Solo para comprender conceptos básicos como la cinemática 2d (tal vez algunas 3d), la conservación de Engery, el impulso, el impulso, etc. No es necesario profundizar en esto, ya que la dinámica es un campo muy amplio de estilo y más. Los libros sobre dinámica alcanzan la marca de 1000 páginas fácilmente. Dado que (supongo) que no tenía ningún mecanismo durante sus estudios, le sugeriría encarecidamente que comience con algunas dinámicas primero.
Personalmente me gustó mucho Hibblers Dynamics. Pero hay un inconveniente, es muy costoso (no me preguntes cómo lo conseguí). Aunque hay un montón de otros libros. Podrías encontrar otros libros que te gusten.
También hay algunas grandes conferencias en línea sobre dinámicas de un profesor de Yale (Mura … algo, olvidé su nombre. Simplemente busca en Google Dinámicas de Yale y llegarás allí). Esto fue para la fundación.

En cuanto a la parte de Robótica, otras respuestas han dicho algo más sobre lo que hay que decir. Solo quería agregar que la robótica es un tema muy difícil (aún más si tiene la intención de enseñárselo a usted mismo), así que comenzaría con Control of Mobile Robotics, un curso en línea gratuito en Coursera. Es gratis y genial para lo básico. Usan Matlab y algunos “addin” que hicieron ellos mismos. Revisa algunos libros de las otras respuestas y la mejor de las suertes para ti. Personalmente he utilizado Jazar – teoría de la robótica aplicada: cinemática, dinámica y control.

NOTA. No soy ingeniero en robótica. Así que, ciertamente, hay mejores usuarios adecuados para responder a esto. Todo lo que te dije es por experiencia personal, ya que traté de enseñarme esto a mí mismo.
Buena lukc.

Answer 4

Sobre los softs, solo conozco a Orocos, y no muy bien, así que no estoy seguro de poder ayudar. Matlab puede ser útil si trabaja para investigación o en simulación, pero se usa menos en compañías o en robots reales, así que tenga cuidado.

Pero antes de comenzar a codificar, TIENE QUE obtener un poco de formación teórica. No es la matemática más divertida que he hecho, pero si no lo haces, no entenderás lo que está sucediendo. Debería echar un vistazo, creo, a (más fácil a más difícil):
cinemática plana
referenciales, álgebra lineal
Restricciones y grados de libertad.
torseurs, matrices de transformacion
mecánica de cuerpos rígidos
teoría de control
dinamica, matrices inerciales

Hay muchos recursos en línea (ahora tienes las palabras clave), no puedo decir uno mejor que los otros.

Por supuesto, querrá codificar en el proceso, porque es más divertido, le aconsejaría echar un vistazo a un simulador (V-rep, Gazebo) y tratar de aplicar lo que aprende en esos robots simulados.

Answer 5

El MEJOR recurso abierto en línea para aprender y comprender la mecánica, dinámica y cinemática de robots para principiantes:
Introducción a la robótica por el profesor Oussama Khatib
Aqui esta el link –
Las conferencias dan una introducción al modelado básico, diseño, planificación y control de los sistemas de robot. Proporciona una base sólida para los principios detrás del diseño del robot. También aprenderá las metodologías y herramientas básicas en investigación y aplicaciones de robótica para avanzar y experimentar más en el campo de la robótica.
Las conferencias al comienzo son aburridas, pero a medida que las conferencias continúan … lo encontrarás interesante … si estás interesado en aprender algunas cosas buenas de uno de los mejores Profesores.
¡¡¡Todo lo mejor!!!

Answer 6

El libro de texto estándar es John J. Craig, Introduction to Robotics.

La cinemática y la dinámica de robots es extremadamente difícil de aprender. Recomiendo encarecidamente que tome una clase, ya sea en persona o en línea.

Answer 7

Esta no es mi área de especialidad, pero sospecho que mirar los cursos de Carnegie Mellon y los libros de texto que usan ayudará aquí. Son un centro de estreno de investigación robótica y tienen excelentes cursos y profesores.

Por ejemplo, eche un vistazo a la ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Carnegie Mellon