Wetenschappers brengen energieverbruik robots terug

Wetenschappers hebben een manier gevonden om het stroomverbruik van robots aanzienlijk terug te dringen. Door robotgewrichten efficiënter aan te sturen kan het stroomverbruik theoretisch gezien met ongeveer 40 procent worden verminderd.

De methode is bedacht door de universiteit van het Baskenland, die de bevindingen publiceerde in het vaktijdschrift Control Engineering Practice. Volgens de wetenschappers kan een nieuw algoritme ervoor zorgen dat motors die gebruikt worden om bewegingen van robots te genereren aanzienlijk efficiënter werken.

Normaalgesproken worden commando's discreet en sequentieel aan de bewegingsmotor doorgegeven, waardoor deze één voor één worden opgevolgd met daartussen een kleine pauze. Met de methode van de Baskische wetenschappers neemt de bewegingsmotor bij een nieuw commando ook het vorige commando mee in de uiteindelijke uitvoering. Dit principe zou met name van pas komen bij robotgewrichten, die enige mate van flexibiliteit horen te hebben.

Uit experimenten in een laboratoriumomgeving blijkt dat het stroomverbruik van robots met ongeveer 40 procent is terug te dringen als het door de Baskische wetenschappers ontwikkelde algoritme wordt gebruikt. In de praktijk hangt de uiteindelijke stroombesparing af van welke bewegingen de robot moet uitvoeren. De nieuwe methode om robots aan te sturen kan het gebruik ervan goedkoper maken.

Reacties (46)

[Verwijderd]

Wetenschappers hebben een manier gevonden om het stroomverbruik van robots aanzienlijk terug te dringen.

Onjuist!. Ze hebben een manier gevonden om het stroomverbruik van de robotgewrichten terug te dringen (dat dat uiteindelijk leidt tot een algemeen lager stroomverbruik van robots is wat anders).

kan het stroomverbruik theoretisch gezien met ongeveer 40 procent worden verminderd.

Onjuist! Niks theoretisch, maar onder ideale omstandigheden. En niet met "ongeveer 40%" maar in ideale gevallen tot 40%. En ook lang niet in alle gevallen.

that in some cases energy consumption can be cut by up to 40%

Het plaatje snap ik ook niet. Het gaat hier om een onderzoek t.b.v. (grote) industriële robots (en waar zuiniger energieverbruik dus scheelt in de energierekening). Een plaatje die meer aansluit bij de situatie was logischer geweest.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 26 juli 2024 15:11]

[DirtyBird]

Je kent vast de robots wel die kunnen rennen als een mens of als hond o.i.d. (ik weet de namen van die dingen niet). Daar zitten nog enorme kabels aan, onder andere voor de stroomvoorziening. Dit soort ontwikkelingen kan dit hopelijk in de toekomst draadloos laten werken (op accu dus).

[demonic]

Stroomvoorziening is hiervoor vaak niet de grootste reden dat er een kabel aan hangt. (ten slotte zijn het maar 'korte' testen.) Maar de kabels zijn ook bedoeld voor diagnose, aansturing en beveiliging. (bv. bij de cheetah had je de stangen aan de zijkant die hem op positie hield, maar er is een kabel aanwezig om hem op te vangen als die valt.)

ik vraag me overigens af of dit algorithme van nut is in zulke robots. als men de bewegingen van de cheetah aan zouden passen, zou die dan nog wel in staat zijn om te lopen?!

het zal vooral handig zijn bij die industriële robots in bv. auto-industrie. Die zuipen stroom, en het optimaliseren van de bewegingen zou een hoop kunnen besparen!

[Iblies]

Natuurlijk heeft het nut in de medische sector.

Op dit moment worden nog veel verschillende technieken die in veel gevallen stroom nodig hebben. Als je dat een klein beetje terug kunt brengen dan kun je of de batterij lichter maken of je kunt de range vergroten.
En voor volwassenen maakt een of twee kilo weinig uit, maar iemand die jong of klein van stuk is telt het wel een stuk harder mee.

[demonic]

kan je toelichten wanneer dit algoritme in de medische wereld gebruikt kan worden?

ik heb nog vrij weinig robots gezien in het ziekenhuis...

[Iblies]

Je kunt dan oa zoeken in exoskeletons.

Soms heb je niks aan protheses en blijft een persoon in een rolstoel zitten. Nu wordt er steeds meer geëxperimenteerd met dergelijke suits waardoor iemand meer van zijn mobiliteit terugkrijgt.
Alle winst die kan worden gehaald in energieverbruik betekent winst in gewicht.

[demonic]

oke. ik dacht dat je bedoelde in het ziekenhuis.

als exoskeletons zou het misschien ook wel handig zijn. al denk ik dat het nog even duurt voordat dat de 'rolstoel' vervangt.

[mrdemc]

In het ziekenhuis worden trouwens wel robots gebruikt, maar vind de benaming robot in dit geval discutabel. Het gaat dan bijv. om een robotarm tijdens operaties die meer als verlengstuk fungeerd van de opererende arts. Deze bestuurt de arm rechtstreeks met een camera op de arm zodat er fijnere bewegingen kunnen worden gemaakt zonder getril van de hand bij precisie operaties.

[HokiPoki]

Maar het lijkt mij dat het stroomverbruik door een robot vooral komt door de motoren (in de gewrichten)?
En betekent theoretisch ook niet onder ideale omstandigheden?

[RemcoDelft]

Dat zal enorm afhangen van de toepassing. Bij een inpakrobot zal het percentage besparing veel groter zijn dan bij een lasrobot.

[Verwijderd]

Nee. Vgl. de auto-industrie. Onder ideale omstandigheden kunnen ze een bepaald benzineverbruik bepalen (bijv 1 op 20). Daar is niks theoretisch aan, ondanks dat het onder ideale omstandigheden is gemeten.

[HokiPoki]

Niet om te mierenneuken maar dan is het in theorie toch mogelijk? Dat de theorie zich niet 1:1 verhoudt met de praktijk maakt niet uit en is logisch.

[Verwijderd]

Er is juist niks theoretisch aan, in dit geval. Daarom is de opmerking van ZeroSect0r ook zo goed.

[acemoo]

Als iets in de praktijk kan dan kan het toch ook in theorie? Ik denk dat ze in theorie zeggen omdat je in de praktijk niet altijd deze hoge besparingen zal krijgen?

[mrdemc]

Je hebt gelijk hoor br men.
In theorie is een bepaalde besparing mogelijk adhv een bedacht algoritme. Uiteindelijk hebben ze deze besparing blijkbaar in praktijk weten te brengen onder ideale omstandigheden. Ondanks dat het in praktijk mogelijk is om onder ideale omstandigheden deze besparing te realiseren, wil dat niet zeggen dat het theoretische gedeelte vervalt. Deze blijft gewoon bestaan, dus is het zowel praktisch als theoretisch een mogelijk gemaakte besparing. Vind de mierenneukerij over de woordkeuze van dit artikel dan ook overdreven. Het gaat om de overgebrachte inhoud.

Dat plaatje doet er ook niets aan af. Een robotgewricht is een robotgewricht. Je ziet vaak dat bepaalde industriele robots bepaalde technieken eerder doorvoeren in nieuwere modellen, hoewel deze niet veel worden vervangen, alvorens ze naar andere typen gaan zoals commercieel verkrijgbare robots. Dus of deze algoritme nu wordt getest en wordt ontwikkeld voor industriele robots zegt niets over het wel/niet kunnen toepassen van deze techniek op een commercieel verkrijgbare robot of onderzoeksrobot. Hooguit dat het eerder beschikbaar zal zijn op het een of ander.

Verder lijkt het me een goede vooruitgang, ben blij dat er toch nog onderzoeken worden gedaan tegenwoordig op het besparen van energie ipv nieuwe functies. Accu's en stroomrekeningen krijgen steeds meer te verduren door de toenemende functionaliteiten in apparaten, waaronder dus ook robots en tevens de periode waarop de accu voldoende kracht kan leveren. Als je met dezelfde accu langer kan doen dan geeft dat een grotere toepasbaarheid op deze robots omdat ze langer dan voorheen een taak kunnen uitvoeren zonder halverwege uit te vallen.

[Reactie gewijzigd door mrdemc op 26 juli 2024 15:11]

[GrowMyHair]

Heb je het artikel waar naar verwezen wordt zelf wel gelezen? Daar gaat het niet eens over robots, maar over een klein systeempje met twee flexible verbonden massa's en een motortje.
De journalistieke pers maakt daar vervolgens een makkelijk leesbaar stuk van, door het iets dichter bij de belevingswereld van veel mensen te brengen. Vreemd dat jij daar op deze manier zo kritisch op reageertt zonder de bron te lezen.

Ze halen de 40% winst trouwens tijdens een abrupte (0.05 s) beweging in een systeem zonder last met droge wrijving. Dat is dus waarschijnlijk niet erg representatief voor gebruik in (industriële) robots waar de tijdschaal van de meeste bewegingen trager is en er vaak wel een last aanwezig is.

[hexeye]

ONJUIST. Ze hebben een nieuw algoritme geschreven dat ervoor zorgt dat robotgewrichten efficiënter worden. ONJUIST. Ze hebben met hun bakkes op n keyboard geramd en daarmee een nieuw algoritme uitgevonden.

Oh wacht. Ik begreep 't even niet. Ze hebben EEN manier uitgevonden om robots in de algemene zin zuiniger te maken. Hoe dat verder in detail zit neemt niet weg dat dit het resultaat is.

'kan het stroomverbruik theoretisch gezien met ongeveer 40 procent worden verminderd.'

Dit klopt toch gewoon? Het stroomverbruik kan theoretisch, dus volgens de ontwikkelde theorie, met 40% verminderd worden. Als dit er staat dan is het logisch dat het niet onder ideale omstandigheden 50% zou kunnen zijn. Het is ook logisch dat het in sommige gevallen minder kan zijn omdat er staat "kan", en niet "zal".

Ik zal je opmerking over het plaatje ongeroerd laten. Kun je in het vervolg je opmerking naar de redactie sturen zodat ze die meteen kunnen verwijderen?

[Verwijderd]

Je hoeft een plaatje niet altijd serieus te nemen. Als we dat met alles deden was er geen 9Gag, YouTube,...

[Frustus Maximus]

Als ik onzin wil zien ga ik naar 9gag. Op Tweakers verwacht ik daarentegen wel serieuze berichten.

[Verwijderd]

Tweakers is geen vak website. Het word door veel, heel veel mensen gelezen. Het moet dan ook voor iedereen leuk en aantrekkelijk blijven. Daar hoort beeld materiaal ook bij.

NIET ALLES IN HET LEVEN HOEFT STAR, SAAI EN POLITIEK CORRECT TE ZIJN.

Edit: Heb er om verwarming te voortkomen maar politiek correct van gemaakt.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 26 juli 2024 15:11]

[Frustus Maximus]

Dus waarheidsgetrouw is in jouw ogen star en saai? Vreemde redenatie.
Als het een leuke grap is, is het zeker leuk en toegestaan. Maar hier wordt gewoon desinformatie gegeven op deze manier.

[Verwijderd]

Hoezo is het niet waarheidsgetrouw?? In de tekst gaat het over robots, het plaatje toont twee robots!

[Frustus Maximus]

Dus als een artikel over audi gaat kunnen ze net zo goed een fiat 500 laten zien? Het zijn toch auto's?

[Verwijderd]

Er word in het gehele artikel geen bepaalde ROBOT gespecificeerd. Het gaat in het het algemeen over robots en de besparing met een nieuwe techniek voor gewichten.

Jij gaat je met je auto voorbeeld specificeren tot een bepaald merk.

[Frustus Maximus]

In het artikel waar Tweakers weer zijn info vandaan haalt, staat wel over welke robots het gaat.
Dus je redenatie slaat nergens op.

[Verwijderd]

Ik denk dat je het moet vergelijken met dit: handgeschakelde versnellingsbak en automaat.

[Luukje01]

het geeft wel een onjuis idee van het nieuwsbericht.

tussen 'leuk' robots en industriële robots; zit een groot verschil. ik klik net op het nieuwsbercith met de verwachting van industriële robots; maar met dat plaatje druipte ik gelijk gedesillusioneerd af naar de comments; waar het toch over industrie gaat.

maar wat ze gaan doen is de regelaar van de bewegingsmotor slimmer maken? was dit al niet uitgevonden?

[Verwijderd]

Uiteraard geeft het een 'verkeerde' indruk. Moet alleen zeggen dat robots voor de 'leuk' ook gewichten hebben.

[johnkeates]

Nee, die hebben wat slappe motoren of servo's. Niet te vergelijken met gewrichten.

[SuperDre]

maar de nao is niet zomaar een vermaakrobot, maar een onderzoekstool, en ook bij robots als de nao zal het gebruik van dit soort algorithmes positieve invloed hebben.. immers wil je grasg dat je robot die geen externe powersupply heeft zo lang mogelijk doet op zn accu... en zo'n nao zit ook vol met motortjes..

[D-Three]

Ik probeer nog te begrijpen wat hier nieuw aan is? Ik heb nog een industriële robot geprogrammeerd en wanneer die een commando kreeg terwijl hij nog de voorgaande beweging aan het uitvoeren was, werden de bewegingen afgerond. Zo kon de robot sneller en soepeler bewegen. Dit hoefde uiteraard niet wanneer uiterste precieze vereist was.

[Chip.]

Stel je sensor acquisitie, regelaar en aansturing draaien op 100 Hz. Dus 100 keer per seconden, worden de sensor waardes uitgelezen wordt de aansturing van de actuatoren berekend en vervolgens verstuurd en aangestuurd door de actuatoren zelf. Dit lijkt voor het menselijk oog dan natuurlijk al in een soepele beweging, waar het in feite niet is. Nu is het dus zo dat wanneer je frequentie nog hoger draait dat het nog 'soepeler' wordt, nog minder last van wrijving. Alleen dat is kostbaar want dan zit je CPU veel te veel te rekenen. Dus wat ze gedaan hebben is de aansturing van de actuatoren los gehaald van 100 Hz en laten alleen deze op bijvoorbeeld 200 Hz laten lopen, 2 keer zo snel dus, nu kunnen ze dus ervoor zorgen dat het toch min of meer even 'soepel' draait als wanneer je de gehele lus, sensor, regelaar en actuator op 200 Hz laat draaien. En gezien je alleen de aansturing van de actuator op een hoge frequentie laat draaien en de rest niet, levert dat dus een energie besparing op.

[RikH]

Duidelijk verhaal. Kleine correctie: Het 'lijkt' niet alleen op 100 Hz al een soepele beweging, maar is ook al een soepele beweging dankzij de massatraagheid van de te bewegen objecten.

Heeft de besparing niet onder andere te maken met de volgende dingen? Ik leg het voor het gemak even uit aan de hand van een verbrandingsmotor:
Een verbrandingsmotor zal bij lage toerentallen waarbij het gas vol ingetrapt wordt veel meer verbruiken voor een bepaalde versnelling van de auto dan wanneer het gas rustig wordt ingedrukt. Oorzaak bij verbrandingsmotor is dat er eigenlijk teveel brandstof wordt ingespoten om het maximale uit de motor te persen, terwijl hierbij de efficiency enorm daalt.
Ook is het natuurlijk zuiniger om enkele seconden een beetje gas te geven dan een seconde vol gas, dan een seconde geen gas om vervolgens weer vol gas te geven. Terwijl in de beide gevallen dezelfde versnelling wordt behaald.

[Chip.]

Normaalgesproken worden commando's discreet en sequentieel aan de bewegingsmotor doorgegeven, waardoor deze één voor één worden opgevolgd met daartussen een kleine pauze. Met de methode van de Baskische wetenschappers neemt de bewegingsmotor bij een nieuw commando ook het vorige commando mee in de uiteindelijke uitvoering.

Het is nog steeds discreet en sequentieel. 'Normaal' gezien draaien de sensor acquisitie, de regelaar en de aansturing van de actuatoren op 1 bepaalde frequentie. Nu laten ze de aansturing echter op een hogere frequentie draaien met een aantal extra regelaar regels. Het nut in dit geval hiervan is vooral zoals in het artikel staat om droge wrijving te voorkomen.

Het is trouwens helemaal niet ongewoon dat sensor acquisitie, regelaars en aansturing op compleet verschillende frequenties draaien. Hun ideeën zullen dan ook vooral zitten in hoe je de vorige control waarde gebruikt om de motoren beter te kunnen aansturen in de tijd dat je in feite eigenlijk blind (er is geen feedback van de regelaar, die draait op een lagere frequentie) de actuatoren zit aan te sturen / te regelen. Hier zijn trouwens ook gewoon al algoritmes voor, kalman filter, alleen dat zal in hun optiek vast een te grote regelaar zijn.

[Reactie gewijzigd door Chip. op 26 juli 2024 15:11]

[Alxndr]

Zoals in de stelling van Pythagoras dus. De schuine zijde is kortste weg en geeft dus minder weerstand en leidt tot de gemiddelde theoretische besparing van 40%?

[slaapkopje]

Als je eerst 10cm neer rechts beweegt en daarna 20cm naar links had je ook meteen 10cm naar links kunnen gaan, je bespaart dus 20cm op een tripje van 30cm, dat kan een hele hoop tijd en energie schelen als je geen omwegen maakt.

Mijn voorbeeld is lineair, de jouw is 2D, op 3D schaal kun je met een efficiente planning nogal veel sparen. Zo'n universitair elementair onderzoek is daarentegen nogal zwart wit, dus om te zeggen dat industriele robots 40% zuiniger kunnen zijn in hun gewrichten is nogal een populaire conclusie van een verder interesant onderzoek.

In de regeltechniek is met integralen vaak al het pad te voorspellen en daardoor een vloeiende beweging te creeren. De stappen motor aandrijving is echter super simpel te bouwen dus goedkoop en vaak toegepast.

[Durango]

Futaba Sbus iemand?

http://www.futaba-rc.com/sbus/

http://www.futaba-rc.com/sbus/sbus-diagram-lg.jpg

[img]http://www.futaba-rc.com/sbus/sbus-diagram-lg.jpg[/img]

Hoop dat de foto (kijk anders even op de link) werkt kan geen preview van de reactie zien

[kwinvdv]

Is dit niet gewoon een vorm van feedforward, wat volgens Wikipedia al vanaf 1956 bestaat. Dit houd versimpeld in dat de inverse van de overdracht van het systeem (in het Laplace domein) op de gewenste beweging wordt toegepast, zodat de responsie van het systeem (de robot en wat eventueel daaraan verbonden is) nagenoeg gelijk zal zijn aan de gewenste beweging. Wellicht dat deze regelaar een zo optimaal mogelijke "gewenste beweging" berekend zodat het opgenomen vermogen door de robot minimaal is.

Het gelinkte artikel heeft ook een referentie naar het daadwerkelijke artikel, alleen is dit niet voor iedereen zichtbaar. Via mijn universiteit was ik instaat het te bekijken. In het kort gaat dit artikel over het vergelijken van al bestaande regelaars. Hierbij zijn ook experimenten verricht aan een licht gedampt mechanisme. Hiervan is het opgenomen vermogen door gebruik van verschillende regelaars vergeleken tijdens een verandering van positie van het mechanisme. De vergeleken regelaars zijn:

• zero-order hold (ZOH)
• fractional-order hold (FROH)
• generalized sampled-data hold function (GSHF)

Van de laatste is zowel een kwadratische als een derdemachts variant vergeleken. In de resultaten is het energie verbruik van elke regelaar vergeleken met het energie verbruik van de ZOH. Voor dezelfde sample frequentie had de FROH 40% energie besparing, quadratic GSHF 49% en de cubic GSHF 54%. Bij lagere sample frequenties zakte de besparing voor elke regelaar wat in in vergelijking met de ZOH op de hoogste sample frequentie. Dus er is dus meer dan 40% energie besparing mogelijk.

[Reactie gewijzigd door kwinvdv op 26 juli 2024 15:11]

[Verwijderd]

Top! 40% langer de tijd voor Kuratas' battery leeg is.

[Verwijderd]

Wat is het doel van het linkje Zie alleen nog meer links...