Мeтод контроля манипулятивности робота

Мeтод контроля манипулятивности робота

Капустина Ольга Михайловна
к.т.н., доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» (ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»), кафедра робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин, доцент, 111250, Москва, вн.тер.г. Муниципальный округ Лефортово, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0009-0004-9948-0098

Кобрин Александр Исаакович
д.ф.-м.н., профессор, ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», кафедра робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин, профессор, 111250, Россия, Москва, вн.тер.г. Муниципальный округ Лефортово, ул. Красноказарменная, д. 14, стр. 1, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0009-0008-5889-981X

Компанеец Кирилл Александрович
Государственный научный центр Российской Федерации «Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова» (ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова»), инженер-программист, 111116, Москва, ул. Авиамоторная, д. 2, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 19 октября 2022 года.

Аннотация
В работе представлены результаты численного эксперимента, который демонстрирует эффективность алгоритма управления, поддерживающего достаточно высокое числовое значение функции манипулятивности робота , обеспечивающее «удалённость» от сингулярной конфигурации. Рассмотрена задача о сближении рабочего органа космического манипулятора Канадарм2, имеющего семь степеней свободы (одна избыточная обобщённая координата), с объектом, движущимся по известной траектории. К шести параметрам, определяющим положение и ориентацию схвата в абсолютном пространстве, добавлена «кинематическая» функция , зависящая от относительных углов поворота звеньев. Уравнения кинематики при этом становятся замкнутыми относительно углов поворота. В закон управления включается условие поддержания некоторого числового значения , превышающего предельно допустимое значение. Построены с помощью системы компьютерной алгебры Mathematica иллюстрации в виде трёхмерной анимации, полученной на основе численного интегрирования уравнений управляемого движения манипулятора и объекта.

Ключевые слова
Манипулятор с семью степенями свободы, кинематическая функция, манипулятивность, управление манипулятивностью, Канадарм2.

Благодарности
Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-21-00831.

DOI
10.31776/RTCJ.11205

Индекс УДК 
621.865.8

Библиографическое описание
Капустина O.M. Мeтод контроля манипулятивности робота / O.M. Капустина, А.И. Кобрин, К.А. Компанеец // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 11. - № 2. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2023. – С. 118-123. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Зенкевич С.Л. Основы управления манипуляционными роботами / С.Л. Зенкевич, А.С. Ющенко. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 478 с. – Текст: непосредственный.
  2. Springer Handbook of Robotics / Ed. by Siciliano B., Khatib O. // Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008. LIX, 1611 p. – Text: unmediated.
  3. Guo D. Li-function activated ZNN with finite-time convergence applied to redundant-manipulator kinematic control via time-varying Jacobian matrix pseudoinversion / Guo D., Zhang Y. // Appl. Soft Comput., vol. 24, pp. 158-168, Nov. 2014. – Text: unmediated.
  4. Seraji H. Configuration control of redundant manipulators: theory and implementation // IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 5, no. 4, pp. 472-490, Aug. 1989. – Text: unmediated.
  5. Manipulability Optimization of Redundant Manipulators Using Dynamic Neural Networks / Jin L. [et al.] // IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 6, pp. 4710-4720, June 2017, doi: 10.1109/TIE.2017.2674624 (дата обращения: 23.09.2022). – Text: electronic.
  6. Manipulability Optimization Control of a Serial Redundant Robot for Robot-assisted Minimally Invasive Surgery / Su H. [et al.] // 2019 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2019, pp. 1323-1328, doi: 10.1109/ICRA.2019.8793676 (дата обращения: 23.09.2022). – Text: electronic.
  7. Canadarm2’s Data Sheet // Government of Canada: [site]. – URL: https://www.asc-csa.gc.ca/eng/iss/canadarm2/data-sheet.asp (дата обращения: 23.09.2022). – Text: electronic.
  8. Singularity Analysis of the Canadarm2 / S.B. Nokleby // Mechanism and Machine Theory, vol. 42, no. 4, pp. 442-454, 2007. – Text: unmediated.
  9. Nguyen Phung K. Teleoperation: From the Space Shuttle to the Space Station, in Teleoperation and Robotics in Space / Nguyen Phung K., Hughes Peter C. // Progress in Astronautics and Aeronautics / Edited by Steven B. Skaar and Carl F. Ruoff. – Vol. 161, 1994, Chapter 14, pp. 353-410. – Text: unmediated.
  10. Яскевич А.В. Математическая модель космического манипулятора для полунатурной отработки операций причаливания полезного груза // Известия Академии Наук. Теория и системы управления, 2004, №4, с. 157-176. – Текст: непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)