MECANISME PENTRU ROBOTI CARE SE DEPLASEAZA PRIN SALT

Aşa cum se ştie, prin biologie se înţelege ştiinţa vieţii (gr. bios - viaţă, logos - ştiinţă) .
Stabilirea şi elucidarea unor analogii între sistemele tehnice şi cele biologice a fost şi rămâne o
inepuizabilă sursă de inspiraţie în stimularea şi dezvoltarea creativităţii tehnice.
Una din cele mai tinere ştiinţe care s-au delimitat în ultimele decenii, este bionica.
Noţiunea a fost introdusă de americanul J.E.Steele în 1960 (provine din cuplarea
noţiunilor de biologie şi electronică), pentru a desemna cercetările de cibernetică orientate în
special spre studiul simulării mecanice a unor funcţii caracteristice organismelor.
Bionica a fost definită ca ştiinţa care studiază funcţiile organismelor vii şi simularea prin
mijloace tehnice a acestor funcţii. Printre obiectivele cercetării bionice actuale, o atenţie specială
este acordată:

Referat MECANISME PENTRU ROBOTI CARE SE DEPLASEAZA PRIN SALT
Aşa cum se ştie, mecanismul este un sistem mecanic în care corpurile materiale
rezistente componente, între care există legături mobile, îşi pot schimba sub acţiunea forţelor
poziţia relativă, în mod determinat, pentru îndeplinirea unor funcţii necesare (transmiterea puterii
mecanice, a forţelor, a mişcărilor, ghidarea corpurilor etc.).
Biomecanismul este acel sistem mecanic întâlnit în organismele vii, care are caracteristici
comune cu mecanismul definit anterior.
Mecanismul bionic reprezintă acele mecanisme care modelează structura şi funcţiile
biomecanismelor. Acesta se mai poate defini ca fiind mecanism echivalent biomecanismului ă9ş.
Biomecanismul este mecanismul existent în biosisteme.
Mecanismul bionic este mecanismul care modelează structura şi funcţiile
biomecanismului.
Devin astfel, interesante, biomecanismele care realizează performanţe deosebite. Între
acestea, biomecanismele care realizează locomoţia prin salt se caracterizează prin:
- deplasarea rapidă;
- consum energetic minim;
- echilibrare dinamică;
- prezintă componente care realizează recul elastic.
Locomoţia prin salt a început să fie studiată relativ recent. Părintele deplasării prin salt,
M. H. Raibert, a înfiinţat MIT Leg Laboratory în 1980 pe care l-a condus până în 1995. În 1980
Marc Raibert era cadru diadctic asociat şi preda metode computaţionale la Institutul de Robotică,
după care a devenit profesor de inginerie electrică şi de ştiinţe informaţionale devenind membru
al Artificial Intelligence Laboratory. În 1995 Raibert a devenit preşedintele companiei private
Boston Dynamics Inc.
În
perioada
1980-2000 MIT Leg Laboratory a proiectat şi a realizat aproximativ 20 de
roboţi, majoritatea obţinuţi pe baza studiilor realizate pe subiecţi din regnul animal (dinozaur,
flamingo, curcan, capră, cal, cangur etc.) [10].
2. ANALIZA MIŞCĂRII DE SALT A BROAŞTEI-DE-LAC
Pentru identificarea funcţiilor cinematice ale biomecanismului aferent locomoţiei prin salt
la broască a fost necesară filmarea în condiţii de laborator a subiectului viu. S-au folosit două
exemplare de broască-de-lac mare (Rana ridibunda ridibunda) dintre care unul de masă 10,7 g,
iar celălalt de masă 25 g.
Filmarea s-a realizat în două etape:
1. În condiţii de studio cu două camere mobile de tipul PANASONIC M40 şi SONY 8 mm.
2. În condiţii de studio cu două camere fixe de tipul JVC cu 20 cadre/sec.
Subiecţii au fost introduşi într-o cutie de sticlă la care s-au ataşat repere fixe trasate pe hârtie
milimetrică pe două feţe ale acesteia. S-au realizat filmări paralel cu planul YOZ, XOY şi XOZ
care au pus în evidenţă parametrii cinematici necesari pentru identificarea mişcării spaţiale.
S-au utilizat mai multe scheme principale de filmare utilizând în principal două camere de luat vederi. O astfel de schemă de filmare este prezentată în fig.1.

Fig.1. Schema de filmare la care o cameră a fost amplasată perpendicular pe planul YOZ, iar
cealaltă perpendicular pe planul XOY.
Filmările s-au realizat cu camere fixe fixate pe trepied sau cu camere mobile cu operator
uman, analiza mişcării studiindu-se faţă de reperul fix XYZ sau faţă de un alt reper fix paralel cu
acesta. Filmarea s-a realizat în timp real cu 20 de cadre pe secundă, fără contorizarea timpului pe
videocameră, baza de timp luându-se în considerare pe filmele digitale obţinute. Utilizând un
videocasetofon PANASONIC NV-P2U (videoplayer cu înregistrare) şi un calculator cu procesor
Pentium II dotat cu o placă de captură video 3DEMON iar cu programul Adobe Premiere 4.2. s-a
transformat semnalul video în fişiere TIFF Bitmap (20 de fişiere pentru fiecare secundă de film)
la rezoluţia 320x420 dpi. Programul Adobe Premiere 4.2. este un program de captură de imagine
care pe lângă posibilitatea transformării semnalului video în film digital permite selectarea
secvenţelor şi montarea acestora, având toate instrumentele necesare unui laborator de montaj.
Pentru filmele realizate (care s-au obţinut cu camere care filmează cu 20 de cadre pe secundă)
s-au obţinut secvenţe TIFF pentru fragmentele selectate care cuprind salturile interesante. Trebuie
remarcat faptul că, din materialul vast filmat numai o parte foarte mică devine material real
pentru analiza saltului, deoarece:
- condiţiilor de studio sunt complet diferite de ecosistemul animalelor studiate;
- există timpi de pregătire şi de aşteptare;
- subiecţii obosesc relativ repede (după 4-5 salturi);
- subiecţii analizaţi sunt activi noaptea şi mai puţin în timpul zilei;
- deseori, subiecţii lovesc pereţii în timpul saltului datorită reflexiei de oglindă a sticlei
(animalul consideră că este prezent un alt exemplar în apropiere).