Планирование траекторий движения многозвенного манипулятора в сложном трехмерном рабочем пространстве на основе эволюционных методов

• Автор: Камильянов, Артур Рамилевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
ГЛАВА 1 Анализ особенностей планирования траекторий движения многозвенного манипулятора, из заданной начальной конфигурации к цели

1.1. Анализ особенностей многозвенных манипуляторов.

1.2. Анализ известных подходов к решению задачи планирования траекторий движения многозвенных манипуляторов
1.3. Анализ возможностей использования эволюционных методов при поиске траекторий движения многозвенных манипуляторов.

1.4. Цели и задачи диссертационной работы.

1.5. Выводы к первой главе

ГЛАВА 2 . Разработка метода планирования траекторий движения многозвенного манипулятора из заданной начальной конфигурации к цели в сложном трехмерном пространстве на основе генетического подхода.

2.1. Формализация задачи планирования траектории движения многозвенного манипулятора

2.2. Разработка метода планирования траекторий многозвенного манипулятора на основе генетического подхода
2.3. Разработка алгоритма планирования траекторий движения на основе предлагаемого метода
2.4. Выводы ко второй главе.
ГЛАВА 3. Разработка методов планирования траекторий на основе генетического подхода с модификациями, а также алгоритмического и программного обеспечения
3.1. Разработка метода планирования траекторий движения многозвенного манипулятора на основе комбинирования генетического подхода и метода имитации отжига
3.2. Разработка метода планирования траекторий движения многозвенного манипулятора на основе генетического подхода с
использованием метода репульсивного роя частиц.
3.3 Разработка общей структуры моделирующего комплекса и
программных средств для реализации предложенных методов
3.4. Выводы к третьей главе.
Глава 4. Исследование эффективности предложенных методов планирования траекторий движения на основе компьютерного моделирования.
4.1. Разработка методического обеспечения для исследования работоспособности и эффективности предложенных методов планирования траекторий
4.2. Анализ результатов проверки работоспособности и эффективности предложенных методов.
4.3. Направления дальнейших исследований
4.4. Выводы к четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


М.Кулакова, Тимофеева, С. Ф. Бурдаков, Б. Г. Ильясова, В. И. Васильева, . I. i, . В них получены алгоритмы, обеспечивающие планирование траекторий для относительно небольшого числа звеньев не более . Улучшение методов решения задачи планирования траекторий, расширение условий применимости алгоритмов планирования траекторий создает предпосылки для построения более эффективных систем управления многозвенными манипуляторами. Манипуляторы рассматриваемого класса предназначены, как правило, для выполнения работы в пространствах с большим количеством препятствий. Для преодоления данных трудностей в последнее время широко используются интеллектуальные методы, которые, в ряде случаев, позволяют получить решение рассматриваемой задачи без применения сложных вычислений. В этой области, в частности, предложены эвристический рекурсивный алгоритм, генетический подход и комбинирование генетического подхода с парадигмой экспертной системы ,. Данные исследования проведены для манипулятора типа слайдер, который изначально находится в сложенной конфигурации и постепенно выдвигается к цели из определнной точки в двумерном пространстве. Неисследованными являются интеллектуальные методы планирования траекторий движения многозвенных манипуляторов с учтом начальной конфигурации в трехмерном пространстве, предусматривающие обход препятствий и уклонение от столкновений с ними, а также обеспечивающие приемлемое значение показателей качества. Целью работы является исследование и разработка методов и алгоритмов планирования траектории движения многозвенного манипулятора из начальной конфигурации к цели на основе эволюционных методов поиска, в условиях сложного, комплексного трехмерного рабочего пространства и избыточного числа звеньев. Задачи исследовании. В работе использовались методы разработки интеллектуальных систем, генетических алгоритмов, имитации отжига, репульсивного роя частиц. В работе также учитываются основные положения робототехники, применяются методы анализа кинематики и динамики манипуляторов. Новизна предложенного метода состоит в интерпретации генетического подхода для задачи планирования траекторий движения многозвенного манипулятора в условиях сложного трхмерного рабочего пространства. В данной интерпретации в отличие от известных работ генетические операторы работают с телесными углами, целевая функция отображает расстояние между окончанием последнего звена манипулятора и целью, а также учитывается проверка на допустимость движения из одной конфигурациив другую без столкновения с препятствиями. Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 0а Интеллектуальные методы поиска траекторий многозвенных манипуляторов, гранта РФФИ 8а, хоздоговорной темы Исследование и разработка интеллектуальных технологий поддержки принятия решений и управления. Основные результаты диссертационной работы используются в виде программного обеспечения в научнопроизводственной фирме РДТехнология и в учебном процессе на кафедре ВМиК УГАТУ. Основные положения, представленные в диссертационной работе докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на различных международных конференциях, посвященных проблемам моделирования, системам обработки информации и управления, использованию робототехнических систем, в частности, на Международной научнотехнической конференции СТ Уфа, Ассы, , СТ Уфа, Красноусольск , 2й региональной зимней школесеминаре аспирантов и молодых учных Уфа, . Результаты работы отражены в публикациях. Из них 2 в рецензируемых журналах из списка ВАК. Автор выражает благодарность доценту кафедры ВМК, канд. Г.Р. Шахмаметовой за полезные консультации
по вопросам методов и алгоритмов планирования траекторий движения многозвенного манипулятора. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 5 наименований и приложения, иллюстрирующего примеры разработанных манипуляторов в лабораториях различных странах мира. Объем основной части диссертации составляет 8 страниц.