<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.21.28-33</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-745</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>РОБОТЫ, МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ROBOT, MECHATRONICS AND ROBOTIC SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Управление траекторией торможения манипулятора с неисправным приводом методом задержек включения тормозов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Emergency Braking Trajectory Control for Manipulator in the Case of Driver Failure</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Карташев</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kartashev</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Проф., вед. науч. сотр.</p></bio><bio xml:lang="en"/><email xlink:type="simple">kart@list.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Карташев</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kartashev</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Мл. науч. сотр.</p></bio><bio xml:lang="en"/><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФИЦ Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>FRC Keldysh Institute for Applied Mathematics RAS</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2020</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>14</day><month>01</month><year>2020</year></pub-date><volume>21</volume><issue>1</issue><fpage>28</fpage><lpage>33</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2020</copyright-statement><copyright-year>2020</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/745">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/745</self-uri><abstract><p>Исследование движения робота в нештатных ситуациях является важным новым направлением робототехники. Его практическая значимость состоит в учете на этапе проектирования комплексов и разработки управления ими отказов и случаев некорректной работы оборудования в целях минимизации возможного ущерба. При возникновении аварийной ситуации система управления манипуляционного робота автоматически останавливает манипулятор, отключая приводы и активируя тормоза. Аварийное торможение манипулятора является неуправляемым и может привести к существенным отклонениям от программной траектории. Непредсказуемость вектора отклонения чревата столкновениями с оборудованием, находящимися в рабочей зоне робота. В работе рассматривается устройство, позволяющее формировать траекторию аварийного торможения методом задержек включения тормозов. Устройство обеспечивает включение тормозов каждой степени подвижности независимо друг от друга. Задержки рассчитываются таким образом, чтобы минимизировать отклонение траектории торможения от программной траектории. Дано теоретическое решение математической задачи минимизации отклонения от программной траектории. Решение сведено к конечным формулам, зависящим от скоростей в шарнирах робота в момент активации аварийного торможения и интенсивности замедления тормозом каждой степени подвижности. Приводится сравнение предлагаемого способа формирования траектории аварийного торможения с описанным ранее, в котором приводы степеней подвижности отключаются с рассчитанными задержками и затем включаются тормоза. Достоинством такого способа является уменьшение амплитуды отклонения на порядок. В предложенном способе все приводы отключаются одновременно, и на первом этапе торможение происходит только за счет сил трения в редукторах. По истечении некоторого рассчитанного в начале торможения интервала времени, своего для каждой степени подвижности, включаются тормоза. Аналитические оценки показывают, что во всех случаях такой способ обеспечивает меньшие отклонения от программной траектории. Кроме того, он применим даже в случае возникновения неисправности хотя бы одного из приводов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In emergency situation robot control system stops the manipulator by shutdowning drivers and activating brakes. This mode is used in all cases of equipment failure detection or while alarm bottom is pressed on control panel. Emergency braking is uncontrolled motion. As result manipulator movement deviates from program trajectory as the relations between velocities in joints differ significantly. This creates danger of collisions with objects in robot work space. The paper describes device that can be connected to control system. Connection needs insignificant changing in hardware architecture of robot control system. Device consists of controller and individual electronic schemes that are able to activate brakes of each degree of freedom regardless from other one. This feature allows to design braking trajectory by activating brakes in specific sequence and calculated delays. Mathematical solution for deviation minimization problem of braking trajectory from program one is presented. The solution is reduced to mathematical formulas which depend of the temporary velocities and values of braking decelerations in manipulator joints. The considered way of control differs from similar one described earlier by that in emergency situation drivers turn off immediately. On the first stage manipulator brakes by friction forces in gear boxes. Theoretical evaluations show that in all cases this reduces deviations from program trajectory. Additionally the new way can be used even if fault takes place at least one of drivers.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>манипуляционный робот</kwd><kwd>аварийное торможение</kwd><kwd>формирование траектории торможения</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>manipulation robot</kwd><kwd>emergency braking</kwd><kwd>braking trajectory designing</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Заведеев А. И. Построение бортовой системы управления космическим аппаратом повышенной отказоустойчивости с применением адаптивной логики в алгоритмах диагностики и контроля // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, № 10. С. 664—672.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zavedeev A. I. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2018, vol. 19, no. 10, pp. 664—672 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Большаков А. А., Кулик А. А., Сергушов И. В., Скрипаль Е. Н. Метод прогнозирования авиационного происшествия летательного аппарата // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, № 6. С. 416—423.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bolshakov A. A., Kulik A. A., Sergushov I. V., Scripal E. N. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2018, vol. 19, no. 6, pp. 416—423 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Щербаков М. А., Кушников В. А. Модели и алгоритмы системы управления аварийными ситуациями при производстве стекла // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 2 (55). С. 196—199.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Scherbakov M. A., Kushnikov V. A. Vestnik of Saratov University, 2011, no. 2, pp. 196—199 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Резчиков А. Ф., Кушников В. А., Иващенко В. А., Фоминых Д. С., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю. Минимизация ущерба от нарушения технологического процесса в сварочных роботизированных технологических комплексах // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18, № 5. С. 328—332.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rezchikov A. F., Kushnikov V. A., Ivaschenko V. A., Fominykh D. S., Bogomolov A. S., Filimonyuk L. Y. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2017, vol. 18, no. 5, pp. 328—332 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кодяков А. С., Павлюк Н. А., Будков В. Ю. Исследование устойчивости конструкции антропоморфного робота Антарес при воздействии внешней нагрузки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017 Т. 18, № 5. С. 321—327.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kodyakov A. S., Pavliuk N. A., Budkov V. Y. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2017, vol. 18, no. 5, pp. 321—327 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карташев В. А., Сафронов В. В. Система автоматического контроля безопасности перемещений манипуляционного робота // Изв. РАН. ТиСУ. 2017. № 2. С. 162—167.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kartashev V. A., Safronov V. V. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2017, vol. 56, no. 2, pp. 328—333.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">User manual of UR3/CB3 robot. СПб.: Universal Robots, 2015. 147 с</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">User manual of UR3/CB3 robot- С-П., Universal Robots, 2015, 147 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">KUKA Robots KR 5 arc Specification. Augsburg, KUKA Roboter GmbH, 2011. 67 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">KUKA Robots KR 5 arc Specification. Augsburg, KUKA Roboter GmbH, 2011, 67 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ho S. J., Rak K. S. Emergency Stop Method of Industrial Robot. Pat. KR20120045766 (A), 2012-05-09.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ho S. J., Rak K. S. Emergency Stop Method of Industrial Robot, Pat. KR20120045766 (A), 2012-05-09.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hofmann J., Schwarz R., Marx S. Industrial Robot Having Redundant Emergency Brake Circuit. US8736219 — 2014-05-27.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hofmann J., Schwarz R., Marx S. Industrial Robot Having Redundant Emergency Brake Circuit, US8736219 — 2014-05-27.10.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bosga S. A Robot with at least two Separate Brake Devices and a Method of Controlling such a Robot. Pat. WO 2008037799.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bosga S. A Robot with at least two Separate Brake Devices and a Method of Controlling such a Robot, Pat. WO 2008037799.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карташев В. А., Карташев В. В. Способ формирования траектории аварийного торможения манипулятора // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 4. С. 162—168.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kartashev V. A., Kartashev V. V. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2018, vol. 57, no. 4, pp. 666 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карташев В. А., Карташев В. В. Формирование траектории аварийного торможения манипулятора методом последовательного отключения приводов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, № 8. С. 536—541.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kartashev V. A., Kartashev V. V. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2018, vol.19, no. 8, pp. 536—541 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карташев В. А., Карташев В. В. Устройство управления аварийным торможением манипулятора. Патент РФ № 2 658589.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kartashev V. A., Kartashev V. V. Device for manipulator emergency braking, Pat. RF2658589 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
