Имитационные модули энкодеров и электрических двигателей при проектировании робототехнических систем

Имитационные модули энкодеров и электрических двигателей при проектировании робототехнических систем

Ключиков Аркадий Викторович
к.т.н., Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова (ФГБОУ ВО Вавиловский университет), И.о. заведующего кафедрой «Цифровое управление процессами в АПК», 410003, Россия, г. Саратов, пр. Столыпина, д. 4, стр. 3, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-8657-6486

Куприн Максим Сергеевич
ООО «Гримдарк технологии», генеральный директор, 410019, Саратовская обл., г. Саратов, проезд 4-й Симбирский, д. 31, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-6183-092X

Материал поступил в редакцию  08 августа 2024 года.

Аннотация
Рассмотрены подходы, используемые при проектировании новых конфигураций роботов. Обоснована необходимость внедрения имитационного моделирования при проектировании роботов. Поставлена цель – сократить издержки на производство новых конфигураций мехатронных и робототехнических систем с использованием имитационных модулей, в том числе энкодера и шагового двигателя. Определены методы имитационного моделирования энкодеров и шаговых электродвигателей. Приведена характеристика отечественного продукта RSMA для проектирования имитационных моделей роботов. Разработаны модули имитации энкодеров и шаговых электродвигателей. Интегрированы скрипты для моделирования и элементы отображения дополнительной информации в программном пакет RSMA. Подготовлены 3D-модели устройств для визуализации рабочих функций в программе. Описаны основные свойства и функции классов на языке С#, а также даны комментарии и инструкции для использования результатов при проведении вычислений в имитационной среде. Подготовлен лабораторный стенд и проведен натурный эксперимент по управлению шаговым двигателем в соответствие с углом поворота энкодера. Полученные значения угла поворота устройств сравнены с результатами аналогичного эксперимента в имитационной среде RSMA. Определены траектории дальнейшего развития программного пакета.

Ключевые слова
Имитационное моделирование, мобильная робототехника, Unity, RSMA, программный пакет, энкодеры, электродвигатели.

Благодарности
Реализовано в рамках договора №853ГССС15-L/81893 от 12.12.2022 «Программный пакет для проектирования систем имитационного моделирования мобильных роботов» заключенный с фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «Студенческий стартап».

EDN
UXRBNH

Индекс УДК 
004.942

Библиографическое описание
Ключиков А.В. Имитационные модули энкодеров и электрических двигателей при проектировании робототехнических систем / А.В. Ключиков, М.С. Куприн // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 13. - № 1. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2025. – С. 50-56. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Patwardhan A. Kinematic analysis and development of simulation software for nex dexter robotic manipulator / Patwardhan A., Prakash A., Chittawadigi R.G. // Procedia computer science. – 2018. – Т. 133. – Pp. 660-667. – Text: unmediated.
  2. Горелов В.А. Исследование подвижности мобильных рототехнических комплексов методом имитационного моделирования / В.А. Горелов, И.В. Рубцов, А.А. Стадухин // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2020. – № 1(211). – С. 144-155. – DOI 10.18522/2311-3103-2020-1-144-155. – Текст: электронный.
  3. Talli A. Simulation of an Industrial Robot Using RobotStudio and RoKiSim / Amit Talli & Arunkumar Giriyapur. – DOI.org/10.1007/978-981-19-4606-6_81In. – Text: electronic // Simulation of an Industrial Robot Using RobotStudio and RoKiSim / B.B.V.L. Deepak [et al.]. – Conference paper. First Online: 06 October 2022. – Pp. 895-903. – URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-981-19-4606-6 (дата обращения: 07.08.2024).
  4. Fabris G. Dynamic modelling and energy-efficiency optimization in a 3-DOF parallel robot / Fabris G., Scalera L., Gasparetto A. // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – Vol. 132, Pp. 2677 2699, (2024). – URL: https://doi.org/10.1007/s00170-024-13496-w. – Text: electronic.
  5. Hiller Jonathan. Dynamic Simulation of Soft Multimaterial 3D-Printed Objects / Jonathan Hiller and Hod Lipson // Soft Robotics. – Vol. 1, No. 11. – Pp. 88-101. – URL: https://doi.org/10.1089/soro.2013.0010. – Text: electronic.
  6. Курочкин С.Ю. Параметрический синтез системы управления групповым движением роботов с использованием статистического имитационного моделирования / С.Ю. Курочкин, А.А. Тачков, Е.И. Борисенков // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2023. – № 1(231). – С. 146-154. – DOI 10.18522/2311-3103-2023-1-146-154. – Текст: электронный.
  7. Obagbuwa I.C. Modeling and Simulation of a Robot Arm with Conveyor Belt Using Matlab Simulink Model / Obagbuwa I.C., Mogorosi K.B. – DOI.org/10.1007/978-3-031-27499-2_56. – Text: electronic // Innovations in Bio-Inspired Computing and Applications. Lecture Notes in Networks and Systems / Ed.:Ajith Abraham [et al.]. IBICA 2022, Springer, vol 649. – Pp. 600-609.
  8. Platt J. Comparative Analysis of ROS-Unity3D and ROS-Gazebo for Mobile Ground Robot Simulation / Platt J., Ricks K. // Journal of Intelligent & Robotic Systems. – Vol. 106, № 80 (2022). – URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10846-022-01766-2 (дата обращения: 07.08.2024). – Text: electronic.
  9. Simulation Modeling of Mobile Robotic Complexes Tool Analysis According to Physical Laws (a Review) / M. S. Kuprin [et al.] // Мechatronics, Automation, Control. – 2023. – Vol. 24, No. 3. – Pp. 152-157. – DOI 10.17587/mau.24.152-157. – Text: electronic.
  10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023681185 Российская Федерация. Программный пакет имитационного моделирования мобильных роботов на основе движка Unity : № 2023669612 : заявл. 26.09.2023: опубл. 11.10.2023 / М.С. Куприн [и др.]; заявитель ООО «ГРИМДАРК ТЕХНОЛОГИИ». – Текст: непосредственный.
  11. Имитационное моделирование сельскохозяйственной техники / М.С. Куприн [и др.] // XXXVI междунар науч.-техн. конференция им. В.В. Михайлова «Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной
    техники»: материалы, Саратов, 17–18 мая 2023 года. – Саратов: ФГБОУ ВО Вавиловский университет, 2023. – С. 169-175. – Текст: непосредственный.
  12. Куприн М.С. Разработка программных модулей имитации колес Илона и омниколес в мобильных роботах / М.С. Куприн, А.В. Ключиков // Математические методы в технологиях и технике. – 2023. – № 4. – С. 77-80. – DOI 10.52348/2712-8873_MMTT_2023_4_77. – Текст: электронный.