ZÁRÓVIZSGA KÉRDÉSEK (lista)

AUTONÓM ROBOTIZÁLT RENDSZEREK

1. Számítógéppel integrált gyártórendszer koncepciója. Automatizált raktár, autonóm kocsi, rugalmas gyártócella.

2. Robotikai alapfogalmak. Irányított mechanizmus, pálya, feladat, végeffektor. Robotirányító rendszer elvi felépítése. PTP (pont-pont) és CP (folytonos pálya) irányítás. Belső és külső érzékelők.

3. Pozíció, orientáció, homogén transzformáció. Robot transzformációs gráfja. A robot homogén transzformációjának meghatározása összetett rendszer (pl. munkaasztal, tárgy, előírt megfogási helyzet, kamera, robot) esetén.

4. A Denavit-Hartenberg alak értelmezése (paraméterek és magyarázó rajz). A szomszédos szegmensek közötti kifejezése a paraméterekkel, szorzat és eredő alak.

5. Robot pozícionáló és orientáló részének felírása adott Denavit-Hartenberg paraméterek esetén.

6. Az orientáció jellemzése Euler-szögekkel, a direkt Euler feladat. Az inverz orientációs feladat megoldása Euler-szögek esetén. Alkalmazási lehetőségek a robotikában.

7. Az orientáció jelemzése RPY (roll, pitch, yaw) szögekkel. Az inverz orientációs feladat megoldása RPY-szögek esetén. Alkalmazási lehetőségek a robotikában.

8. Az orientáció jellemzése általános irányú tengely () körüli forgatással (). A Rodrigues-képlet és mátrixa. Az inverz Rodrigues feladat megoldása. Alkalmazási lehetőségek a robotikában (az orientációs hiba számítása Descartes kordinátákban).

9. A pozícionáló és orientáló részfeladatra bontás elve egy ponton átmenő utolsó három rotációs csukló esetén: kiindulási feladat, a levezetés elve, algoritmus.

10. A Stanford robot csuklóképlete, vázlata, a koordináta rendszerek megválasztása a Denavit-Hartenberg konvenció szerint, a Denavit-Hartenberg paraméterek meghatározása a koordináta rendszerekből. Az inverz geometriai feladat megoldása.

11. A parciális sebesség és szögsebesség számítása rotációs és transzlációs csukló esetén. A Jacobi mátrix számítása a parciális sebességekből és szögsebességekből.

12. Pozíció, sebesség és gyorsulás algoritmus. számítása redundáns szabadságfokok esetén. számítása hiányzó szabadságfokok esetén (előírt egyenletek betartása, LS módszer).

13. Az inercia mártix definíciója, összetett test inercia mátrixa. Kapcsolat a kinetikus energával. A dinamikus modell levezetésére szolgáló elvek (Lagrange egyenlet, Appell egyenlet és a bennük szereplő mennyiségek jelentése).

14. A Lagrange-egyenlet alakja robotok esetén. A csuklónyomaték (erő) felbontása effektív és csatoló inerciára; centripetális, Coriolis- és gravitációs hatásra. Kapcsolat és között, valamint és között (deriváltakkal kifejezett szimbólikus alakok). Kapcsolat az effektív és csatoló inerciák és a robot kinetikus energiája között.

15. Az Appell egyenlet alakja robotok esetén. A csuklónyomaték (erő) függése a kinematikai mennyiségektől (), tömegtől, tehetetlenségi nyomatéktól, tömegközépponttól és a gravitációs tértől (). A gravitációs tér hatásának számítása: a kiindulási feladat megfogalmazása, a levezetés elve, a rekurzió típusa.

16. A pályatervezés elve folytonos gyorsulás esetén megállítás nélkül egy skalárváltozóban. Feltételek az interpolációs feladat megoldásához. Magyarázó rajz. Pályatervezési algoritmus csuklókoordinátákban. A Descartes koordinátákban történő pályatervezés visszavezetése TTTRRR fiktív robot pályatervezésére csuklókoordinátákban.

17. Robot transzformációs gráfja. Alkalmazás a pályatervezésben a alak levezetésére (pl. tárgy megközelítése conveyor és kamera esetén, furat megközelítése tárggyal).

18. Csuklónként önálló háromhurkos (pozíció, sebesség és áram) kaszkád szabályozás hatásvázlata egyenáramú motor esetén. A pozíció hurok szabályozóinak tervezése.

19. A kiszámított nyomatékok módszere (nemlineáris szétcsatolás a csuklók terében). Az algoritmus centralizált és decentralizált részei. A decentralizált rész szabályozó paramétereinek megválasztása. A paraméter bizonytalanságok hatása.

20. Erő és nyomaték áthelyezése tetszőleges keretből egy másikba (pl. az erő/nyomaték érzékelőből a megfogóba vagy a kontaktuspontba). Összefüggés a csuklónyomaték (erő) és a megfogóban ható statikus erő és nyomaték között, az összefüggés levezetése.

21. A robot mozgásegyenlete Descartes koordinátákban. A pozíció és orientáció hiba számítása Descartes koordinátákban történő irányítás esetén. A szabad mozgás nemlineáris szétcsatolása és az irányítás implementálásra alkalmas alakja.

22. A hibrid pozíció/erő irányítási algoritmus Descartes koordinátákban (operációs tér módszer). Pozíció/erő és orientáció/nyomaték specifikációs mátrixok, speciális keretek, általánosított feladatspecifikációs mátrixok. Az irányítási algoritmus decentralizált és centralizált részei, az algoritmus implementálásra alkalmas alakja.

23. A Puma 560 robot ARPS robotprogramozási nyelve: rendszer koncepció, a pozíció és orientáció definiálási elve. Palettázási feladat és a palettázó program megvalósítása ARPS nyelven.

24. Statikus neuron és visszacsatolás nélküli többrétegű neurális hálózat. A többrétegű neurális hálózat tanítása, a hibavisszaterjesztő (error backpropagation) algoritmus.

25. Fuzzy halmaz, tagsági függvények, fuzzy halmazműveletek. T, S és c normák axiómái, tipikus T, S és c normák.

26. Fuzzy logika, implikáció típusok, relációk standard alakja, tudásbázis. Adatillesztés fuzzy halmazhoz és relációhoz. Mamdani-féle max/min következtetés lépéseinek szemléltetése 2 bemenet és 2 reláció esetén. Defuzzifikációs módszerek.

27. TSK fuzzy rendszer standard alakja és defuzzifikálási szabálya. Sugeno-féle nulladrendű és elsőrendű rendszerek. Wang approximációs tétele.

28. Fuzzy rendszer blokkvázlata. Egyszerű fuzzy logikai szabályozók. MacVicar-Whelan metaszabályok, fuzzy PD és PI szabályozók.

29. Genetikus algoritmusok. A matematikai feladat megfogalmazása. Fenotípus és genotípus alak. Egyed, populáció, alpopuláció, migráció. SGA és MPGA blokkvázlata.

30. Fitness számítás (lineáris és nemlineáris rangsor). Szelekciós módszerek (rulett kerék, SUS). Rekombináció és mutáció bináris és real megvalósítása. Visszahelyettesítési stratégiák.

31. Szubtraktív klaszterezés egy bemenet és egy kimenet esetén, potenciál függvény, klaszterezési algoritmus. Fuzzy rendszer inicializálása a klaszterezés eredménye alapján, a paraméterek szerinti parciális deriváltak.

32. *(2001/2002-I: nem hangzott el). Adaptív hálózat és tanítása. Sugeno rendszer konvertálása adaptív hálózattá, ANFIS. Hibrid tanítás, lépésköz váltási stratégiák.

33. *(2002/2003-I: nem hangzott el). Mobilis manipulátor (mobilis platformra szerelt robot) felépítése, alkalmazási területek. A mozgástervezés főbb feladatai. Modellezés, differenciális kinematika. A kinematikai redundancia feloldása (gradiens vetítés, optimalizálás a teljes megoldástérben). Kar–platform koordináció.

34. *(2001/2002-I: nem hangzott el). Mobilis (kerekeken járó) robot kinematikai modellje, referencia robot, hiba. Helyzetszabályozási és pályakövetési feladat. A hibamodell transzformációja. Az irányítási algoritmus alakja konstans sebesség és szögsebesség esetén állapotvisszacsatolás mellett, a sajátértékek elhelyezkedése. Az irányítási törvény sebesség skálázás esetén. Nemlineáris visszacsatolás, a stabiltás indoklása és az alkalmazás feltételei.

35. Mobilis (kerekeken járó) robot kinematikai modellje, referencia robot, hiba. Helyzetszabályozási és pályakövetési feladat. A hibamodell transzformációja, az állapotegyenlet alakja a segédváltozókkal. Az irányítási algoritmus alakja, az időben változó jelleg indoklása, kritikus jelek. Az algoritmus motivációja, normájának alakja és hatása a jelek korlátosságára, az exponenciális stabilitás biztosításának feltétele.