Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Разработка метода формирования программных сигналов для исполнительных электроприводов манипуляторов с избыточными степенями подвижности. Часть I

https://doi.org/10.17587/mau.23.23-30

Полный текст:

Аннотация

Статья посвящена вопросам сохранения динамической точности управления рабочими инструментами многостепенных манипуляторов (ММ) при их перемещениях по произвольным пространственным траекториям с учетом конструктивных ограничений во всех степенях подвижности и особых случаев расположения их звеньев. Сохранение точности управления предлагается обеспечивать за счет исключения выхода всех степеней подвижности манипуляторов на ограничения и в указанные особые положения, характеризуемые неоднозначностью в решении обратных задач кинематики ММ, а также исключения выхода их рабочих инструментов на границы рабочей области за счет использования избыточной степени подвижности при подходе к указанным нежелательным положениям.
В первой части статьи рассмотрены особенности нового решения обратной задачи кинематики и описаны особые положения для шестистепенных манипуляторов с кинематическими схемами типа PUMA. Представленное решение обратной задачи кинематики учитывает различные комбинации обобщенных координат ММ, обеспечивающие перемещения их рабочих инструментов в заданные положения с требуемой пространственной ориентацией. Это решение имеет малую вычислительную сложность по сравнению с другими известными методами, что позволяет использовать для управления ММ маломощные микропроцессорные вычислители.
Результаты выполненного математического моделирования подтвердили высокую эффективность использования предлагаемого подхода к контурному управлению ММ.

Об авторах

В. Ф. Филаретов
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
Россия

д-р техн. наук, проф., зав. лаб.

Владивосток



А. С. Губанков
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН; Институт проблем морских технологий ДВО РАН
Россия

канд. техн. наук, доц.

Владивосток



И. В. Горностаев
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН; Институт проблем морских технологий ДВО РАН
Россия

мл. науч. сотр.

Владивосток



Список литературы

1. Филаретов В. Ф., Зуев А. В., Губанков А. С. Разработка роботизированного комплекса для механической обработки нежестких пространственных композитных изделий вертолетов // Известия ВУЗов, Машиностроение, Специальный выпуск "Специальная робототехника и мехатроника". 2011. С. 67—75.

2. Филаретов В. Ф., Юхимец Д. А., Зуев А. В., Губанков А. С., Мурсалимов Э. Ш. Разработка метода совмещения трехмерных моделей обрабатываемых деталей с их CAD-моделями при наличии деформаций // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2016. № 3. С. 60—69.

3. Gubankov A., Gornostaev I. Development of method of forming signals for the actuators of manipulators with redundant degrees of mobility // Proceedings of Int. Conf. on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. St. Petersburg, Russia. 2017. P. 1—4.

4. Yahya S., Moghavvemi M., Mohamed H. A. F. Redundant manipulators kinematics inversion // Scientific Research and Essays. 2011. Iss. 26, Vol. 6. P. 5462—5470.

5. Филаретов В. Ф., Губанков А. С., Горностаев И. В., Коноплин А. Ю. Разработка метода формирования программных сигналов управления манипуляторами, установленными на подводных аппаратах // Подводные исследования и робототехника. 2018. Т. 25, № 1. С. 30—37.

6. Filaretov V., Gubankov A., Gornostaev I., Konoplin A. Synthesis Method of Reference Control Signals for Manipulators Installed on Autonomous Underwater Vehicles // Proceedings of the Int. Russian Automation Conf., Sochi, Russia. 2019. P. 1—6.

7. Филаретов В. Ф., Алексеев Ю. К., Лебедев А. В. Системы управления подводными роботами. М.: Круглый год, 2001. 288 с.

8. Фу. К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. М.: Мир, 1989. 624 с.

9. Gong M., Li X., Zhang L. Analytical Inverse Kinematics and Self-Motion Application for 7-DOF Redundant Manipulator // IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 18662—18674.

10. Lu Sh., Gu Y., Zhao J., Jiang L. An Iterative Calculation Method for Solve the Inverse Kinematics of a 7-DOF Robot with Link Offset // Lecture Notes in Computer Science. 2017. Vol. 29, N. 4. P. 729—739.

11. Wan J., Wu H. T., Ma R., Zhang L. A study on avoiding joint limits for inverse kinematics of redundant manipulators using improved clamping weighted least-norm method // Journal of Mechanical Science and Technology. Vol. 32, N. 3. 2018. P. 1367—1378.

12. Toshani H., Farrokhi M. Real-time inverse kinematics of redundant manipulators using neural networks and quadratic programming: A Lyapunov-based approach, Robotics and Autonomous Systems. 2014. Vol. 62, N.6. P. 766—781.

13. Koker R. A neuro-simulated annealing approach to the inverse kinematics solution of redundant robotic manipulators // Engineering with Computers. 2013. P. 507—515.

14. Koker R. A genetic algorithm approach to a neural-networkbased inverse kinematics solution of robotic manipulators based on error minimization // Information Sciences, 2012. Vol. 222. P. 528—543.

15. Крейг Д. Дж. Введение в робототехнику: механика и управление, М.-Ижевск.: Институт компьютерных исследований, 2013. 564 с.

16. Борисов О. И., Громов В. С., Пыркин А. А. Методы управления робототехническими приложениями / Учеб. пособ., СПб.: Университет ИТМО, 2016. 108 с.

17. Попов Е. П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы, М.: Наука, 1978. 400 с.


Рецензия

Для цитирования:


Филаретов В.Ф., Губанков А.С., Горностаев И.В. Разработка метода формирования программных сигналов для исполнительных электроприводов манипуляторов с избыточными степенями подвижности. Часть I. Мехатроника, автоматизация, управление. 2022;23(1):23-30. https://doi.org/10.17587/mau.23.23-30

For citation:


Filaretov V.F., Gubankov A.S., Gornostaev I.V. Development of the Method of Formation the Reference Signals for Electric Actuators of Manipulators with Redundant Degrees of Freedom. Part I. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2022;23(1):23-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.23.23-30

Просмотров: 88


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)