Реализация алгоритмов жёсткого и податливого траекторного управления шарниром манипуляционной системы

Шардыко Игорь Вячеславович
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21., ORCID: 0000-0003-0622-9896, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Юсупов Андрей Николаевич
к.б.н., Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), с.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, ORCID: 0000-0001-5085-8935, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 31 июля 2018 года.

Аннотация
Рассмотрена реализация движения манипуляционных систем, их шарниров по требуемым траекториям. Рассмотрены схемы управления шарниром для получения как жёсткого, так и податливого характера движения по траектории. Проанализированы возможности каналов передачи данных. Предложена структура двухуровневой реализации траекторного управления с аппроксимацией траектории на каждом уровне и алгоритмы раз-деления вычислительных задач между уровнями СУ для снижения вычислительной нагрузки на каждый отдельный компонент и загрузки каналов связи. Работоспособность предложенных методик подтверждена экспериментом по исполнению траектории манипуляционной системой в различных режимах и условия нагружения.

Ключевые слова
Робот, робототехническая система, манипулятор, траекторное управление, импедансное управление, надёжность.

DOI
https://doi.org/10.31776/RTCJ.6408

Индекс УДК 
007.52:621.865.8:681.58

Библиографическое описание 
Шардыко И.В. Реализация алгоритмов жёсткого и податливого траекторного управления шарниром манипуляционной системы / И.В. Шардыко, А.Н. Юсупов // Робототехника и техническая кибернетика. – №4(21). – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2018. – С. 60-67.

Литература

1. Flight 6A: Deployment and Checkout of the Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) / R. McGregor, L. Oshinowo // Proceeding of the 6th International Symposium on Artificial Intelligence and Robotics & Automation in Space: i-SAIRAS 2001, Canadian Space Agency, St-Hubert, Quebec, Canada, June 18-22, 2001.
2. Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM) Advanced Control Features and Development Test Results / R. Mukherji [et al] // Proceeding of the 6th International Symposium on Artificial Intelligence and Robotics & Automation in Space: i-SAIRAS 2001, Canadian Space Agency, St-Hubert, Quebec, Canada, June 18-22, 2001.
3. Performance of Japanese Robotic Arms of the International Space Station / Y. Wakabayashi [et al] // Proceedings of the 15th Triennial World Congress, 2002, Barcelona, Spain.
4. Шардыко И.В. Особенности математического описания манипуляционной системы контроля металла патрубков верхнего блока / И.В. Шардыко // Экстремальная робототехника: труды межд.науч.-техн. конф. – Санкт-Петербург: Изд-во «Политехника-сервис». – 2016. – С. 339-343.
5. Даляев И.Ю. Макетный образец манипуляционной системы сервисного космического аппарата / И.Ю. Даляев, И.В. Шардыко // Экстремальная робототехника: труды межд. науч.-техн. конф. – Санкт-Петербург: ООО «АП4Принт». – 2016. – С. 411-415.
6. Shardyko I. A Force-Controlled Robotic System for a Servicing Spacecraft: Concept Design and Development Testing / I. Shardyko, I. Dalyaev, V. Titov // Proceedings of the 3rd International Academy of Astronautics Conference on Dynamics and Control of Space Systems (DyCoSS) held May 30 – June 1, 2017, RUDN University, Moscow, Russia. – Pp.1077-1085.
7. Конструктивные особенности мобильного робота для работы на внешней поверхности МКС / И.Ю. Даляев [и др.] // Материалы XII научно-практической конференции «Пилотируемые полёты в космос». – Звёздный городок: Ред.-изд. отдел ФГБУ «Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина». – 2017. – С.197-199.
8. Biagotti L. Trajectory Planning for Automatic Machines and Robots / L. Biagotti, C. Melchiorri // Springer-Verlag Berlin Heidelberg. – 2008. – 514 c.
9. Шардыко И.В. Частный случай решения обратной задачи кинематики шестистепенного манипулятора и методика быстрого решения траекторной задачи в пространстве обобщённых координат / И.В. Шардыко, В.В. Титов // Экстремальная робототехника: труды межд. науч.-техн. конф. – Санкт-Петербург: ИПЦ ООО «Политехника-принт». – 2017. – С.23-29.
10. De Luca A. Sensorless Robot Collision Detection and Hybrid Force/Motion Control / A. De Luca, R. Mattone // Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation. – 2005, Spain.
11. Даляев И.Ю. Разработка компонентов для отечественных робототехнических систем / И.Ю. Даляев, Н.В. Заруцкий // Робототехника и техническая кибернетика. –2016. – № 4 (13). – С. 64-70.
12. Спасский Б.А. Мягкая робототехника в кооперативных задачах: состояние и перспективы развития / Б.А. Спасский, В.В. Титов, И.В. Шардыко // Робототехника и техническая кибернетика. – 2018. – № 1 (18). – С. 14-25.
13. Hogan Т. Impedance control - An approach to manipulation. I - Theory. II - Implementation. III – Applications / Т. Hogan // ASME Transactions Journal of Dynamic Systems and Measurement Control B. – Vol. 107. – Pp. 1-24. – Mar. 1985.
14. Titov V. Force-Torque Control Implementation for 2 DoF Manipulator / V. Titov, I. Shardyko, S. Isaenko // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 69. – Pp. 1232-1241.

Полный текст статьи (pdf)