Аппаратно-программный комплекс построения траекторий движения многокоординатного манипулятора

• Автор: Негодяев, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы.

ГЛАВА 1. ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ТРАЕКТОРИЯМИ ДВИЖЕНИЯ ЗВЕНЬЕВ МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ.

1.1. Типы и кинематика манипуляторов.

1.2. Системы управления, планирования траекторий и построения координатных систем

1.3. Пространство конфигураций.

1.4. Выводы по первой главе .

ГЛАВА 2. АППАРАТНОПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПОСТРОЕНИЯ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ЗВЕНЬЕВ МАНИПУЛЯТОРА.
2.1. Анализ рабочего пространства многокоординатного манипулятора, основанного на ДЭМД и ЛЭМД
2.2. Алгоритм построения рабочего пространства и пространства конфигураций манипулятора

2.3. Хранение информации о пространстве конфигураций

2.4. Линейные операторы преобразования рабочего пространства и пространства конфигураций
2.5. Построение траекторий движения в рабочем пространстве манипулятора
2.6. Представление траектории сварного шва в трехмерном пространстве
2.7. Устройство преобразования кодов координат и прогнозирования ускорений в сочленениях
2.8. Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АППАРАТНОПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСА .
3.1. Экспериментальные исследования работы устройства преобразования координат и выбора траекторий .
3.1.1. Определение затрачиваемого времени на прием, обработку и передачу массива точек
3.1.2. Прогнозирование ускорений звеньев манипулятора для заданной траектории движения
3.2. Методика выставки и совмещения стола манипулятора с лазерным лучом
3.3. Экспериментальные исследования отработки 4координатным манипулятором точек, принадлежащих траектории.
3.3.1. Определение точности выхода в точку рабочего пространства характерной точкой манипулятора
3.3.2. Точность выхода в точку различными сочетаниями движения сочленений
3.4. Экспериментальные исследования отработки траекторий движения 4координатным манипулятором
3.5. Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Робототехника бурно развивалась в течение последних десятилетий, в особенности после того, как в промышленности возникла реальная необходимость в универсальных манипуляционных устройствах наряду с созданными для этого научно-техническими предпосылками и революционными решениями в области вычислительной техники. Манипулятор - механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов. Такое значение закрепилось за этим словом с середины XX века благодаря применению сложных механизмов для манипулирования опасными объектами в атомной промышленности. Основу манипуляторов составляют пространственные механизмы со многими степенями свободы. Манипуляторы выполняют работы в средах, недоступных или опасных для человека, а также вспомогательные работы в промышленном производстве []. Предшественниками современных манипуляторов были различного рода устройства для манипулирования на расстоянии объектами, непосредственный контакт человека с которыми был опасен или невозможен. Это манипуляторы с ручным или автоматизированным управлением. Первые из них были пассивными, т. Затем были созданы манипуляторы с приводами и различными вариантами управления. Первые управляемые манипуляторы были созданы в - гг. Манипуляторы получили также применение в глубоководной технике, металлургии и других отраслях промышленности [5]. Первые автоматически действующие манипуляторы были созданы в США в - гг. В г. ЭВМ и снабженный захватным устройством, очувствленным с помощью различного типа датчиков: контактных, давления и фотоэлектрических. Этот манипулятор (МИ-1) получил название «рука Эрнста» по фамилии его создателя Г. Эрнста. Данный манипулятор позволял находить и брать произвольно расположенные предметы. В г. США появились первые манипуляторы марки «Вер-сотран», предназначенные для промышленного применения. Одновременно возник термин «промышленный робот». В то же время появились роботы «Юнимейт-», которые получили применение в автомобильной промышленности [8]. Работы по созданию манипуляторов следующих поколений развернулись практически одновременно в ряде стран с появлением роботов с программным управлением. В г. Стэндфордском университете был создай лабораторный макет манипулятора, снабженного техническим зрением и предназначенного для исследования и отработки системы «глаз-рука», способной распознавать объекты внешней среды и оперировать ими в соответствии с заданием. В г. Академии наук СССР совместно с другими вузами был создан управляемый от ЭВМ подводный робот «Манта» с очувствленным захватным устройством. В г. Японии были изготовлены экспериментальные образцы: манипулятор «Хивип», способный самостоятельно осуществлять механическую сборку простых объектов по предъявленному чертежу, и робот ЭТЛ-1 []. Первые промышленные роботы с развитым очувствлением, включая техническое зрение, и микропроцессорным управлением начали появляться на рынке и практически применяться в - гг. Пума», «Юнимейт», «Цинциннати милакрон», «Аид-0», сборочные робототехнические системы фирм «Хитачи», «Вестингауз», «Дженерал моторе» [7]. На сегодняшний день промышленные манипуляторы являются одним из основных средств автоматизации технологических процессов. С каждым годом более 0 тыс. Однако робототехника представляет собой обширную область науки. Она включает вопросы кинематики, динамики, планирования стратегий, языков программирования и искусственного интеллекта. Опираясь на законы кинематики и динамики манипулятора, можно так управлять силовыми приводами сочленений, чтобы характерная точка манипулятора двигалась вдоль некоторой заданной траектории, обеспечивающей выполнение поставленной задачи. Задачу управления манипулятором удобно разбить на две последовательные подзадачи: задачу выбора (планирования) траектории и задачу управления движением вдоль выбранной траектории. Первой из этих задач и посвящена данная работа. Рассмотрим перечисленные категории манипуляторов для определения типа исследуемого манипулятора и особенностей управления им.