Разработка и исследование алгоритмов формирования траекторий движений манипуляционных роботов

• Автор: Тулепбаев, Владимир Байдабекович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. ЗАДАЧА СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЙ МАНИПУДЯВДОННЫХ РОБОТОВ . . II

1.1. Общее описание задач построения

движений манипуляционных роботов. . II

1.2. Обзор методов, используемых в

системах формирования траекторий движений манипуляционных роботов . .

Цели диссертационной работы

ГЛАВА П. АЛГОРИТМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ

ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ.

2.1. Быстродействующие алгоритмы

преобразования координат
2.2. Анализ динамических возможностей
приводов.
2.3. Формирование программных изменений
обобщенных координат.
Выводы. .
ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ
ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЙ В МАШИННЫХ И ПОЛУНАТУР
НЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ.
3.1. Машинное моделирование системы формирования траекторий движений
3.2. Реализация системы формирования программных траекторий движений и комплекса полунатурного моделирования роботов.
3.3. Полунатурные эксперименты с реальными
манипуляционными роботами
з
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 4б
ЛИТЕРАТУРА


Московской городской конференции "Информатика, вычислительная техника, автоматизация в науке и технике, в народном хозяйстве" (г. Москва, г. Всесоюзном семинаре "Механика и управление движением роботов с элементами искусственного интеллекта" (МГУ, рук. АН СССР Д. Е.Охоцимский), на конференциях молодых ученых и специалистов Института проблем управления в ,,, гг. Публикации, структура диссертации. Но материалам диссертации имеется восемь публикаций, в которых отражено основное содержание работы, и получено авторское свидетельство на изобретение. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 8 стр. В первой главе рассматривается задача создания системы построения траекторий движений манипуляционных роботов. Показывается ее особая важность при разработке систем управления адаптивных роботов. Формулируются требования к системе формирования программных траекторий движений и дается обзор существующих подходов к решению рассматриваемой задачи. На основе обзора делается вывод, что существующие алгоритмы не позволяют в достаточной степени , удовлетворить поставленным требованиям. Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию и разработке алгоритмов формирования программных траекторий движений. Предлагается система дифференциальных уравнений, обеспечивающая нахождение значений шарнирных углов манипулятора, соответствующих требуемому положению схвата в рабочем пространстве для типичной кинематической схемы манипулятора, и теоретически обосновывается ее работоспособность. Далее исследуются динамические возможности приводов манипуляторов, и с этой точки зрения вводятся условия допустимости программных движений, позволяющие учитывать нагрузку на валах приводов манипуляторов. Определяется конкретный вид условий допустимости применительно к приводам с электродвигателями постоянного тока с учетом ограничений на величину тока якоря двигателя и величину управляющего напряжения. На основании предложенных условий допустимости строятся непрерывные алгоритмы формирования программных траекторий движений, отвечающих требованиям точности и качества, и проводится их теоретическое обоснование. Производится сравнение с известными алгоритмами. В третьей главе исследуется эффективность предложенной системы формирования программных траекторий движений,и рассматриваются вопросы ее аппаратно-программной реализации. Приводятся результаты машинных экспериментов, проведенных с целью количественного анализа предложенной системы и ее сравнения с известными. Описывается структура аппаратной реализации конкретной системы формирования программных траекторий движений робота, а также разработанного и изготовленного на этой основе макета. Приводятся результаты полунатурных экспериментов с разработанным макетным образцом системы формирования программных траекторий движений в контуре с реальным манипуляционным роботом. В Заключении даются выводы, полученные в результате проведенных в диссертационной работе исследований. Исполнительный механизм типичных манипуляционных роботов (манипулятор) представляет собой разомкнутую кинематическую цепь, звенья которой последовательно соединены вращательными или поступательными сочленениями. Положение и ориентация в пространстве любого звена манипулятора характеризуется вектором "обобщенных" координат" 9 = с ^. Ы ) , где 0, ( I = {}„. М; - углы поворо-та вращательных шарниров, или поступательные перемещения в призматических или телескопических сочленениях, N - число степеней подвижности. Движение манипулятора осуществляется путем изменения значений 9 с помощью системы приводов. Большое распространение получили манипуляционные роботы с шарнирными сочленениями, в приводах которых используются электрические двигатели постоянного тока с независимым возбуждением. К зтокцг классу роботов, которые обладают универсальностью и высокой маневренностью, относятся электромеханические манипуляционные роботы УЭМ-2*) и ТУР-*^ (соответственно с шестью и пятью степенями подвижности). Общий вид этих роботов представлен на рис. Разработка МВТУ им. Н.Э. Баумана. Разработка НПО ! Техноприбор,! Рис. Рис.