Математическое, алгоритмическое и программное обеспечение роботизированных технологических процессов обработки посылок

• Автор: Бентхами Хишам
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 206 с. : ил.

Введение.
1. Обзор и анализ промышленных роботов, их кинематических схем и математических моделей
1.1. Состав, структура, технические показатели и конструктивные виды промышленных роботов

1.1.1. Состав и структура промышленных роботов

1.1.2. Основные технические показатели промышленных роботов.

1.1.3 Конструктивные виды промышленных роботов

1.2.Математические модели кинематических

расчетных схем промышленных роботов

1.2.1. Системы основных координатных перемещений

1.2.2. Структурные кинематические схемы

промышленных роботов.

1.2.3 Расчетные кинематические модели типовых
компоновок промышленных роботов
1.2.3.1. Вводные пояснения.
1.2.3.2. Основные задачи кинематики
1.2.3.3. Типовые компоновки роботов и их кинематические модели.
1.3. Анализ структурных кинематических схем основных типов манипуляторов роботов и синтез кинематической схемы манипулятора с вакуумным захватом для обработки почтовых
посылок.
Выводы по первой главе.
2. Математическое, алгоритмическое и программное обеспечение роботизированного технологического процесса перемещения посылок из одного положения в другое через препятствия по оптимальной траектории
2.1. Постановка задачи.
2.2.Математическая модель управления роботизированным технологическим процессом перемещения посылки из одного
положения в другое через препятствие по оптимальной траектории
2.3. Разработка альтернативных законов движения манипулятора
2.4.Требования к моментам электроприводов звеньев манипуляторов.
2.5. Разработка алгоритмического и программного обеспечения расчета траектории движения звеньев манипулятора
2.5.1. Алгоритм программы расчета движения
звеньев манипулятора
2.5.2. Распечатка программы и инструкция по ее применению
2.5.3. Результаты расчета контрольного примера
Выводы по второй главе
3. Математическое, алгоритмическое и программное обеспечение роботизированного технологического процесса выемки посылки из штабеля и укладки посылки в штабель.
3.1 Вводные пояснении постановка задачи.
3.2 Применение метода матриц для исследования законов движения манипулятора
3.3 Математическая модель роботизированной технологической операции захвата и выемки посылки из штабеля.
3.4 Математическая модель роботизированной технологической
операции укладки посылки в выбранном месте штабеля.
Алгоритм математической модели роботизированного
технологического процесса укладки посылки в штабель
Программа расчета
Пример расчета.
Выводы по третьей главе
4. Компьютерное моделирование, алгоритмическое и программное
обеспечение процесса загрузки посылок в контейнер.
4.1. Исследование роботизированного статистических характеристик
почтовых посылок
4.1.1 Вводные пояснения
4.1.2 .Методика измерений размеров посылок
4.1.3. Обработка статистических результатов.
4.2. Компьютерное моделирование роботизированного способа
размещения посылок в контейнере
4.2.1.Вводные пояснения и методы моделирования процесса загрузки посылок в контейнер
4.2.2.Способы укладки посылок в контейнер .
4.2.3. Алгоритмы размещения посылок в контейнере
4.2.4.Алгоритм компьютерной численной имитации укладки посылок в контейнер.
4.2.5. Алгоритм программы компьютерного численного имитационного моделирования укладки посылок в контейнер укладки
4.2.6.Программ а компьютерного численного имитационного моделирования укладки посылок в контейнер.
4.2.7. Результаты расчтов и их анализ.
Выводы по четвертой главе.
Заключение
Список использованных источников


Предполагается, что траектория движения задается по точкам или иным образом встроенной операционной системой манипулятора или внешней программой согласно датчикам технического зрения. При этом для каждой точки траектории прямая задача рассчитывает положение схвата в пространстве, а обратная значения углов, на которые серводвигатели должны повернуть звенья, чтобы схват оказался в нужной точке пространства. Программы даны в исходном виде и явным образом не компилировались в . Все расчеты и диалог с пользователем программ идут в режиме реального времени, то есть результаты появляются мгновенно. Приведены контрольные примеры расчета по первой и второй задачам. Приведена постановка задачи, дано обоснование выбора кинематической схемы манипулятора, синтезированной на основе ангулярной и многозвенной схем, рассчитано число степеней свободы и геометрически определена рабочая зона манипулятора. Разработаны принципы законов движения манипулятора, методы определения начала и конца траектории по исходным данным, обоснован выбор микропроцессорной системы управления Сфера, построенной по иерархическому принципу. На основе разработанного метода расчета относительного движения звеньев манипулятора получены аналитические зависимости для расчета траектории движения посылки, которые сведены в таблицу. Рассмотрен вопрос об ограничениях на возможные траектории движения посылки. Выполнено исследование альтернативных законов движения манипулятора по различным взаимосвязанным критериям качества функционирования робототехнической системы. Рассмотрено сравнение двух возможных траекторий посылки в поставленной задаче. Показано, что альтернативная траектория не выгода с точки зрения критерия потребляемой энергии по сравнению с принятой траекторией. В то же время выбранная траектория уступает альтернативной в быстродействии. Выбор той или иной траектории зависит от требований к выполнению технологического процесса. В данном случае, нет необходимости ускорять процесс. Поэтому следует выбрать наиболее выгодную с точки зрения экономии энергии траекторию. Рассмотрен вопрос о выборе электродвигателей и к их моментам для звеньев манипуляторов, так называемых серводвигателей. Для выбранного способа движения в кинематических парах II и III целесообразно применять
шаговые электродвигатели. Должны быть постоянны во времени, а по
величине равняться сумме момента и сил трения шарнире инерционными силами и силами трения в кинематических парах можно пренебречь. Аналитические выражения этих функций построены и приведены в таблице. Серводвигатели кинематических пар I и V могут быть самой простой конструкции, так как они выполняют только вращение на заданный ограничений. У пары IV двигатель отсутствует, так как звенья 5 и 6 под действием силы тяжести. Выбор конкретных типов двигателей в диссертации не рассматривается, так это самостоятельная и объемная работа. Разработан и подробно описан по блок схеме алгоритм расчета движения звеньев манипулятора. Разработана программа расчета движения звеньев манипулятора. Приведены результаты расчета контрольного примера. Просчитан один вариант исходных данных, результаты которого приведены в распечатке. По результатам расчета построены диаграммы и проведен их анализ. В четвертой главе исследованы статистические характеристики почтовых посылок, выполнено компьютерное моделирование и разработано алгоритмическое и программное обеспечение роботизированного процесса загрузки укладки посылок в контейнер. Проведены сбор и статистическая обработка линейных размеров посылок и по полученным данным построены гистограммы и полигоны длины, ширины и высоты посылок. По виду гистограмм сделан вывод, что распределения всех линейных размеров близок к нормальному. Статистически распределения линейных размеров посылок выборочное среднее и среднеквадратичное отклонение приведены в таблицах. Проведенные измерения линейных размеров 0 почтовых посылок и
выполненный их статистический анализ показали, что статистические параметры посылок изменились уменьшились по сравнению с прошлыми результатами, более лет тому назад. Рассмотрены методы моделирования процесса загрузки посылок в контейнер.