Anvendt Robotteknikk Konte Sommer 2019 EKSAMEN HARIS JASAREVIC

Like dokumenter
EKSAMEN. Informasjon om eksamen. Emnekode og -navn: ITD37018 Anvendt Robotteknikk. Dato og tid: , 3 timer. Faglærer: Haris Jasarevic

Anvendt Robotteknikk Konte Sommer FASIT EKSAMEN HARIS JASAREVIC

=,,,,, = det( A) a a a a a a a a a a + a a 0 1. a11 a12 a22 a12 a11 a22 a12 a21 a11a12 + a12 a11

RF5100 Lineær algebra Løsningsforslag til prøveeksamen

Løsningsforslag eksamen INF3480 vår 2011

a. Hva er de inverse transformasjonene avfølgende tre transformasjoner T, R og S: θ θ sin( ) cos( ) Fasit: 1 s x cos( θ) sin( θ) 0 0 y y z

Oppgave 1 (25 %) - Flervalgsoppgaver

EKSAMEN I NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER MED DIFFERANSEMETODER (TMA4212)

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Obligatorisk innleveringsoppgave, løsning Lineær algebra, Våren 2006

Kompleks eksponentialform. Eulers inverse formler. Eulers formel. Polar til kartesisk. Kartesisk til polar. Det komplekse signalet

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

Vær OBS på at svarene på mange av oppgavene kan skrives på flere ulike måter!

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Manual for wxmaxima tilpasset R2

LO510D Lin.Alg. m/graf. anv. Våren 2005

Matriser. Kapittel 4. Definisjoner og notasjon

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

TDT4195 Bildeteknikk

Løsningsforslag. og B =

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN RF3100 Matematikk og fysikk

Plan. I dag. Neste uke

MAT Grublegruppen Notat 11

EKSAMEN BOKMÅL STEMMER. DATO: TID: OPPG. SIDER: VEDLEGG: 3 desember :00-13: FAGKODE: IR Matematikk 1

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

TFY4115: Løsningsforslag til oppgaver gitt

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

TMA4115 Matematikk 3 Vår 2017

Emne 6. Lineære transformasjoner. Del 1

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for Ingeniørutdanning

4 Matriser TMA4110 høsten 2018

MA1201 Lineær algebra og geometri Løsningsforslag for eksamen gitt 3. desember 2007

7.4 Singulærverdi dekomposisjonen

Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

Komplekse tall og komplekse funksjoner

Høgskolen i Oslo og Akershus. c) Et annet likningssystem er gitt som. t Bestem parametrene s og t slik at likningssystemet blir inkonsistent.

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal Analyse våren Maple-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag. maple02 28.

Introduksjon til kjeglesnitt. Forfatter: Eduard Ortega

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

TMA4105 Matematikk 2 vår 2013

Diagonalisering. Kapittel 10

UNIVERSITETET I BERGEN

Løsningsforslag. Prøve i Matematikk 1000 BYFE DAFE 1000 Dato: 29. mai 2017 Hjelpemiddel: Kalkulator og formelark. Oppgave 1 Gitt matrisene.

Theory Norwegian (Norway) Vær vennlig å lese de generelle instruksjonene i den separate konvolutten før du begynner på dette problemet.

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

FYS1120 Elektromagnetisme, Ukesoppgavesett 1

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

IR Matematikk 1. Eksamen 8. desember 2016 Eksamenstid 4 timer

FASIT OG TIPS til Rinvold: Visuelle perspektiv. Lineær algebra. Caspar forlag, 1.utgave 2003 og 2.opplag 2004.

Vi viser denne ekvivalensen ved å vise begge implikasjoner. " "Anta at G virker trofast på X og anta at g, h G er slik at gx = hx for alle

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal analyse våren Maple/Matlab-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag

Fasit for eksamen i MEK1100 torsdag 13. desember 2007 Hvert delspørsmål honoreres med poengsum fra 0 til 10 (10 for perfekt svar).

3x + 2y 8, 2x + 4y 8.

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

EKSAMENSOPPGAVE Njål Gulbrandsen / Ole Meyer /

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Side 1 av 7 L SNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I SIF5009 MATEMATIKK 3 Bokmål Man

Eksamen. Fag: AA6524/AA6526 Matematikk 3MX. Eksamensdato: 7. desember Vidaregåande kurs II / Videregående kurs II

Lineærtransformasjoner

Matematikk 3MX AA6524 og AA6526 Elever og privatister 8. desember 2003

Gauss-Jordan eliminasjon; redusert echelonform. Forelesning, TMA4110 Fredag 18/9. Reduserte echelonmatriser. Reduserte echelonmatriser (forts.

Innlevering i FORK Matematikk forkurs OsloMet Obligatorisk innlevering 3 Innleveringsfrist Onsdag 14.november 2018 kl. 10:30 Antall oppgaver: 13

En (reell) funksjon f fra en (reell) mengde D er en regel som til hvert element x D tilordner en unik verdi y = f (x).

Lineære ligningssystemer og gausseliminasjon

Komplekse tall. Kapittel 2. Den imaginære enheten. Operasjoner på komplekse tall

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

Fasit til Flervariabelanalyse med lineær algebra

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000

Oppgave 578. Tilleggsspørsmål: a. (Som i original oppgave)

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

Mer om kvadratiske matriser

Test, 1 Geometri. 1.2 Regning med vektorer. X Riktig. X Galt. R2, Geometri Quiz løsning. Grete Larsen. 1) En vektor har lengde.

Institutt for fysikk Fakultet for naturvitenskap og teknologi. Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Onsdag 6.

5.5 Komplekse egenverdier

Mer om kvadratiske matriser

Regneoppgaver i GEOF110 Innføring i atmosfærens og havets dynamikk

SG: Spinn og fiktive krefter. Oppgaver

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

5.5.1 Bruk matriseregning til å vise at en rotasjon er produktet av to speilinger. Løsningsforslag + + = =

Oppgaver MAT2500. Fredrik Meyer. 29. august 2014

Oppgaver MAT2500 høst 2011

UNIVERSITETET I OSLO

Kinematikk i to og tre dimensjoner

EKSAMEN 07HBINEA, 07HBINET, 07HBINDA, 07HBINDT

Eksamen i TMA4190 Mangfoldigheter fredag 30 mai, 2014

Matematikk og fysikk RF3100

Et kvadrats symmetrier en motivasjon

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

Geometriske avbildninger og symmetri. A2A/A2B Høgskolen i Vestfold

TMA4110 Matematikk 3 Eksamen høsten 2018 Løsning Side 1 av 9. Løsningsforslag. Vi setter opp totalmatrisen og gausseliminerer:

MEK1100, vår Obligatorisk oppgave 1 av 2. Torsdag 28. februar 2019, klokken 14:30 i Devilry (devilry.ifi.uio.no).

Homogene lineære ligningssystem, Matriseoperasjoner

Kap. 6 Ortogonalitet og minste kvadrater

Høgskolen i Oslo og Akershus. 1 (x 2 + 1) 1/2 + x 1 2 (x2 + 1) 1/2 (x 2 + 1) = x 2x 2 x = = 3 ln x sin x

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TEP4145 KLASSISK MEKANIKK Mandag 21. mai 2007 kl Løsningsforslaget er på i alt 9 sider.

Transkript:

2019 Anvendt Robotteknikk Konte Sommer 2019 EKSAMEN HARIS JASAREVIC

Innhold Oppgaver... 2 Oppgave 1... 2 Oppgave 2... 2 Oppgave 3... 2 Oppgave 4... 2 Oppgave 5... 3 Oppgave 6... 4 Oppgave 7... 5 Oppgave 8... 5 Oppgave 9... 6 Oppgave 10... 7 Oppgave 11... 7 Appendiks... 8 Appendiks 1... 8 Appendiks 2... 8 Appendiks 3... 9 Side 1 av 9

Oppgaver Oppgave 1 Serielle roboter er ofte beskrevet geometrisk ut ifra deres 3 første ledd. R for roterende, og P for prismatisk. Beskriv 3 kjente og forskjellige kinematiske robot oppsett av serielle roboter. Du skal ha med: Navn på type robot. Kinematisk oppsett av 3 første ledd (Bruk «R» og «P») En del av arbeidsområdet til roboten. Tegn den sammen med en enkel illustrasjon av roboten (leddene). Oppgave 2 Hva gjør en seriell robot redundant? Gi et eksempel på bruk av en redundant robot. Oppgave 3 Med tanke på rotasjonsmatriser, hvorfor er rekkefølgen av rotasjoner viktig? Hva er forskjellen mellom en sekvens av rotasjoner på et objekt utført rundt en fiksert koordinatplan ramme kontra ufiksert ramme? Oppgave 4 Du har følgende sekvens av rotasjoner: 1. Rotasjon av α rundt z aksen til base-plan. 2. Rotasjon av θ rundt y aksen til base-planet. 3. Rotasjon av ψ rundt x asken til gjeldende-plan. 4. Rotasjon av φ rundt z aksen til base-planet. Skriv matriseproduktet i riktig rekkefølge ut ifra overnevnte rotasjoner. Ikke gjør en matrisemultiplikasjon. Bruk tallene 1,2,3,4, sett dem i riktig rekkefølge og sorter dem etter komma. Side 2 av 9

Oppgave 5 Se figur 1: Figur 1 På figur 1 er avstandene oppgitt mellom Robot 1 og Robot 2, og mellom Robot2 og punktene 1 og 2 på bordet. Avstandene fra robotene går ut ifra origo til deres base-plan, lokalisert i midten helt nederst til robotene. Avstandene er rette og følger en av aksene vinkelrett. Base-Planet til Robot1 er tegnet inn med aksene navngitt med riktig notasjon X,Y og Z. Bruk den for å løse oppgaven. Bruk høyre-hånds regelen, se appendiks 1. Anta følgende: 1. Robot2 base-plan er snudd 180 grader rundt gjeldende z-akse til Robot1 base-plan. 2. Begge planene til punkt 1 og 2 er snudd -90 grader rund x-aksen, deretter 90 grader rundt y- aksen til Robot2 base-plan. Alle rotasjoner er snudd rundt det fikserte planet til Robot2. 3. Robot1 base-plan er plan-0, Robot2 base-plan er plan-1, punkt-1 base-plan er plan-2 og punkt- 2 base-plan er plan-3. Plan 0, 1, 2 og 3 oppgis i formlene til de homogene matrisene, eksempel fra plan 1 til 3: H 3 1. Side 3 av 9

Utfør dette: a) Fra figur 1, tegn opp alle planene med deres x, y og z akser. Merk aksene med riktig notasjon, eksempel x, y eller z. Ikke tegn objektene, kun aksene. Avstandene må ikke være nøyaktig, det er rotasjonen som er viktigst. Tegn isometrisk, rett ovenfra, eller hvordan du tror er best. b) Skriv opp de homogene posisjons-matrisene H 1 0, H 2 1, H 3 1 og H 2 0. Gjør dette uten matrisemultiplikasjon. c) Vis med utregning hvordan du kan finne H 3 1 ved kun å bruke H 1 0 og H 3 0. Ikke gjør matrisemultiplikasjon, kun vis ligningen. Oppgave 6 Se figur 2: Figur 2 Hvor mange frihetsgrader (DOF) har roboten over? Hva kalles en slik robot og hva slags type ledd består den av? Side 4 av 9

Oppgave 7 Roboten fra figur 2 er tegnet på nytt i figur 3 under: 100 Figur 3 Koordinatplanene er plassert som på figur 3. Skriv opp DH-Tabellen. Bruk klassisk DH-Notasjon og høyre-hånds regel. Se Appendiks 1 og 2 for hjelp. Der hvor lengde eller rotasjon varier, skal kun symbolet skrives i tabellen, eksempel θ 1. Oppgave 8 Fra roboten på figur 2 og 3, anta følgende: 1. Ledd 1 går fra -170 til 170 grader. 2. Ledd 2 går fra 0 til 800mm. 3. Ledd 3 går fra 0 til 600mm. Svar på følgende spørsmål: a) Hvor mange høyst konfigurasjoner kan roboten innta fra Invers-Kinematikk? b) Hvis flere konfigurasjoner, hvilket ledd er årsaken til flere konfigurasjoner? c) Hvordan ser arbeidsområdet til roboten ut? Sketch opp området. Sketch opp enten isometrisk, eller fra siden og toppen. d) Anta at roboten før tilført et ekstra roterende ledd ved enden. Dette leddet kan rotere fra - 360 til 360 grader. Hvor mange frihetsgrader har roboten nå, og hvor mange høyst konfigurasjoner kan roboten innta med invers kinematikk? Side 5 av 9

Oppgave 9 Roboten fra forrige oppgave er modifisert og justert slik som på figur 4: Figur 4 Det ligger en offset på 1m, både mellom ledd 1 og 2, og mellom ledd 2 og 3 slik som på bildet over. a) Tegn opp arbeidsområdet til roboten på nytt, med dette oppsettet. b) Løs den geometriske inverse kinematikken for roboten. Bruk de kartesiske koordinatene: Finn settet som beskriver hvert ledd: x, y, z Hint, bruk: θ 1, d 2, d 3 Atan2(x, y) Side 6 av 9

Oppgave 10 Med tanke på Robot-Jacobian matrisen, beskriv kort med ord hva det vil si at en robot mister en frihetsgrad? Hva kalles det når en robot oppnår et slikt tilfelle eller konfigurasjon? Gi et eksempel på et slikt tilfelle. Oppgave 11 Roboten fra figur 3 har følgende T matrise som beskriver FK fra basen til enden av roboten, ut ifra DH-Tabellen gjort i oppgave 7: c 1 0 s 1 s 1 d 3 T 0 s 3 = A 1 A 2 A 3 = [ 1 0 c 1 c 1 d 3 ] 0 1 0 d 1 + d 2 0 0 0 1 d 1 = 100, men du kan bruke notasjonen d 1 her. Bruk figur 3 og opplysningene fra denne matrisen til å skrive opp robotens Jacobian 6x3 matrise. Se appendiks 3 for hjelp. Side 7 av 9

Appendiks Her er hjelpestoff til eksamen listet opp Appendiks 1 Høyrehånsdregelen er: Positiv rotasjon av en akse er med klokken fra origo til enden av aksen. Appendiks 2 Regler for klassisk DH-Konvensjon: a i, Koblings-Lengden (Link-Lenght) for kobling i. Avstanden fra z i 1 til z i målt langs x i. α i er Koblings-Vridningen (Link-Twist) for kobling i. Vinkelen mellom z i 1 til z i, målt rundt x i. d i er Koblings-Forskyvningen (Link-Offset) for kobling i for prismatiske ledd. Avstanden mellom o i 1 til punktet der x i aksen krysser z i 1, målt langs z i 1. θ i er Ledd-Vinkel (Joint-Angle) for kolbing i. Er variabel for roterende ledd. Korteste vinkelen m ellom x i 1 til x i målt rundt z i 1. Tilfelle1: z i og z i 1 danner ikke samme plan. Det finnes bare en x i, og det er den korteste veien mellom z i og z i 1. Tilfelle2: z i og z i 1 er paralelle med hverandre. x i og o i kan bli dannet hvor som helst mellom z i og z i 1 Tilfelle3: z i og z i 1 krysser hverandre. x i kan bli dannet hvor som helst langs z i med o i som krysspunkt Side 8 av 9

Appendiks 3 Jacobian matrisen er definert som: J = [ f x 1 f x n ] = f 1 f 1 x 1 x n f m f m x 1 x n ] [ Regler for Jacobian matrise for roboter i 3 dimensjoner. Forholdet mellom en robots kartesiske fart med ledd-hastighet er: ξ = J n q n [ v n 0 0 ω ] = [ J v 1 J vn ] n J ω1 J q n ωn Den lineære hastigheten for hver kolonne av J v = [J v1 J vn ], er definert som: J vi = { z i 1 (o n o i 1 ), for roterende z i 1, for prismatiske Den roterende hastigheten for hver kolonne av J ω = [J ω1 J ωn ] er definert som: J ωi = { z i 1 for roterende ledd 0 for prismatiske ledd Kryss-produktet mellom 2 vektorer er definert som: Derivering av trigonometriske utrykk: a y b z a z b y a b = [ a z b x a x b z ] a x b y a y b x sin(x) = cos(x) cos(x) = sin (x) Side 9 av 9