Исследование алгоритмов управления упругими манипуляторами

• Автор: Матюшкина-Герке, Ольга Артуровна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Современное состояние проблемы и постановка задач
исследования
§ 1.1. Математические модели манипуляторов с упругими
элементами
§ 1.2. Алгоритмы управления манипуляционными роботами
с упругими элементами
Выводы
Глава II. Математическая модель манипуляционного робота с
упругими элементами
§2.1. Описание механической части манипулятора
§ 2.2. Математическое описание приводов
§ 2.3. Описание системы управления манипуляционного
робота
Выводы
Глава III. Программный комплекс для моделирования динамики
манипуляционных роботов
§ 3.1. Основные характеристики и область применения
§ 3.2. Алгоритм функционирования модели
§ 3.3. Структура комплекса и назначение основных
программных модулей
§3.4. Пример моделирования
Выводы
Глава IV. Исследование алгоритмов управления упругими
манипуляторами
§ 4.1. Алгоритмы управления исполнительного уровня
§4.2. Формирование подаваемых на привода задающих
воздействий
Выводы
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Робототехнические системы (РТС) - одно из важнейших средств гибкой автоматизации производства, а также - освобождения человека от тяжелых и опасных работ в экстремальных условиях: в космосе, под водой, в условиях повышенной радиации. Однако неспособность реальных систем обеспечить требуемое качество выполнения некоторых операций ограничивает круг задач, решение которых может быть возложено на РТС.
Одной из причин ухудшения динамических и точностных характеристик манипуляционных систем является упругая податливость элементов манипулятора и кинематических передач. Поскольку ограниченная жесткость чаще всего связана с требованиеми уменьшения массы робота, пожелания увеличить жесткость конструкции далеко не всегда могут быть выполнены. В то же время известно, что построенные с учетом особенностей объектов управления алгоритмы позволяют значительно уменьшить проявление нежелательных эффектов, обусловленных неидеальностью исполнительного механизма.
Необходимость учета большого числа факторов существенно усложняет, а в ряде случаев просто не позволяет осуществить проведение аналитических расчетов, поэтому одним из основных методов разработки и анализа манипуляционных систем становится численное моделирование на ЭВМ. В связи с этим большую актуальность приобретает решение вопросов, связанных с созданием эффективных алгоритмов и программных средств, позволяющих выполнять разнообразные исследования с моделями таких систем и обеспечивающих удобство для пользователя.
К настоящему времени имеется большое число публикаций, посвященных решению связанных с управлением упругими манипуляционными системами проблем, однако полученные в этих работах результаты далеко не всегда используются при разработке

последовательности псевдошарниров, введенных для описания данного вида упругих деформаций звена; равен 0, если соответствует управляемому сочленению;
1)1,1 - длина (]-1)-го звена, если 1-е сочленение соответствует ]-му управляемому шарниру, в противном случае - расстояние от начала звена до соответствующего псевдошарнира;
ЕЬ1 - эквивалентная жесткость псевдошарнира, если 1-е сочленение - псевдошарнир, в противном случае - 0; к 8 - определяет вид 1-го сочленения;
С,определяет направление оси Z п.
Далее определяются величины а- и Р| (і = 1,14): а если МД = N11,+1 = О, (2Ш)
[л/2- 8І§п(іІ4_1 - Я,||+1) + л А,2|, в противном слугае,

. если (Щ = Щ+1 = 0) Л (і = 1V Щ_, = 0),
-л/2, если (Я1?+1 = Зл Х1І, * ЗлС,+1 *3)у(и,’„ = 2лЯі}„ = Зл?,,, = I), 7г/2,если(Х1?+1 * За/,!-[, | А 3 л С*,, - 3) у(Х1?+, = 1лЯ1>+1 - 3 л С- 2),
0, в остальных слугаях,
(2.11)
уЛк если = NZІ,
где. АЛ; = -1 к < і,
[Сі-к + 2-(2-і_к)-Я,0і__к, инаге,
А-2:
[О, если
[(1- || - 2|)-Я.0|, инаге,
Щ = ®і§и||л/2 81(С{5г, +1 - СЙйї) ~ агй; ])*
После этого, исходя из равенства проекций на оси базовой системы координат векторов, соединяющих начала систем координат, связанных с управляемыми сочленениями, до и после введения псевдошарниров (при нулевых углах поворота в шарнирах: = 0), определяются величины
5-„ 8; и Ь; (ї = 1,IV):