Engineering

Teleoperation mit Kraftrückkopplung

Spüren Sie eine entfernte Wand über zwei gekoppelte Griffe. Vergleichen Sie den Einfluss von Verzögerung, Kontaktsteifigkeit und einer Energiebegrenzung im Rückkopplungskanal.

Von Mykhailo Makarov

Bild aus der Anwendung

Was passiert

Erhöhen Sie die Verzögerung und vergleichen Sie die Rückkopplung mit und ohne Energiebegrenzung. Der blaue Griff folgt einem nachgiebigen Bedienermodell; der orangefarbene Griff drückt gegen eine federnd gelagerte Wand.

Einachsiges Modell mit vorgegebenem Bedienerziel, endlichen Massen und begrenzten Stellkräften. Die Energiebegrenzung beschränkt nur die positive Arbeit des Aktors für die Kraftrückkopplung. Sie ist weder eine vollständige bilaterale Passivitätsregelung noch ein Modell eines konkreten Haptikgeräts.

Zum Ausprobieren

Das Modell und seine Grenzen

Weitere Experimente

Zum Katalog

Engineering

Kooperativer Lasttransport

In der Rover-Halle einer Mars-Forschungsbasis bei Sonnenuntergang, das große Tor offen zum roten Regolith, tragen sechs kleine sechsrädrige Roboter, an eine große Kiste mit Solarmodulen angedockt, diese längs einer aufgemalten Linie durch eine Vierteldrehung zu ihrem Stellplatz. Die Coulomb-Reibung des Bodens verlangt mu m g, bevor sich die Kiste überhaupt bewegt; die Räder jedes Roboters geben höchstens mu_w m_r g, so dass die Zahl der benötigten Roboter auf dem Mars und auf dem Mond dieselbe ist und auf der Erde wächst, wo die Motoren begrenzen. Das Team teilt ein Regelgesetz, und jeder Roboter übernimmt seinen Anteil mit minimaler Norm: schalten Sie einen ab und sehen Sie die Kiste gieren, bis die anderen davon erfahren und seine Last übernehmen; nehmen Sie zwei weg, und das Team geht in die Sättigung und die Kiste kriecht nur. Lassen Sie einen einzelnen Roboter die leere Kiste außermittig schieben, und sie dreht sich um den Punkt auf ihrer Längsachse, den die Formel für ein gleichförmiges Rechteck vorhersagt. Jedes Joule, das die Roboter hineingeben, taucht als Wärme im Boden wieder auf.

Engineering

Lastdrohne mit Seil

Fliegen Sie an einem Sommerabend ein Paket eine Vorortstraße hinab: ein Quadrokopter hebt vom Dachlandeplatz des Depots ab, überquert die Gärten in einen böigen Gegenwind, bremst über dem letzten Haus, senkt das Paket an seiner Winde auf die Liefermatte und fliegt heim. Jeder Rotor braucht im Schwebeflug die Leistung der Strahltheorie T^1.5/sqrt(2ρA); im Vorwärtsflug fällt die induzierte Leistung, Blatt- und Rumpfwiderstand steigen, und die geschlossene Leistungskurve gibt die Geschwindigkeiten der größten Flugdauer und der größten Reichweite. Bremsen Sie scharf, und das Paket schwingt wie ein Pendel der Periode 2π sqrt(L/g); schalten Sie die Pendeldämpfung ein, und der Regler folgt der Schwingung, bis sie erstirbt. Halten Sie die Drohne in einem stetigen Wind, und sie ist im Vorwärtsflug durch die Luft - ihre Neigung, der Schleppwinkel des Pakets und die Leistung gleichen ihren Formeln -, und jedes der Batterie entnommene Joule wird bis in den Nachlauf der Rotoren, die Blätter, den Widerstand, die Höhe und die Winde verfolgt.

Engineering

Autonomer Kleinbus

Fahren Sie nachts nach einem Regen in einem fahrerlosen Elektro-Kleinbus über einen Universitätscampus. Er lenkt nach Pure Pursuit - er zielt auf einen Punkt voraus auf der Bahn mit der Krümmung 2 sin(alpha)/L_d, auf einem Kreis genau 1/R -, verlangsamt für jede Kurve auf sqrt(a_lat/kappa), hält an zwei Haltestellen innerhalb der Komfortgrenzen von Verzögerung und Ruck genau auf der Marke und beobachtet die Straße mit einem Fächer von Lidarstrahlen. Eine Fußgängerin wartet am Zebrastreifen: der Kleinbus sieht sie und lässt ihr den Vortritt. Schalten Sie die Vortrittsregel ab, und sie tritt 14 m voraus auf die Fahrbahn - die Notbremsung braucht die Strecke der Formel v tau + v^2/2a + v a/2j; geben Sie der Wahrnehmung 1,2 s Latenz, und er erreicht sie; parken Sie einen Lieferwagen vor dem Zebrastreifen, und sie bleibt verdeckt, bis sie auf der Fahrspur ist. Versuchen Sie trockenen Asphalt und nasses Laub, und verfolgen Sie jedes Joule von der Batterie in Motoren, Luft, Reifen und Bremsen und über die Rekuperation zurück.