Идентификация геометрических параметров роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Поезжаева Е. В., Юртаев Р. И., Чудинов В. А. Идентификация геометрических параметров роботов // Молодой ученый. — 2015. — №15. — С. 150-152. — URL https://moluch.ru/archive/95/21304/ (дата обращения: 17.07.2018).

Рассмотрена кинематическая модель манипулятора робота, автоматизация разгрузочных операций.

Ключевые слова: манипулятор робот, модель, уравнение.

Необходимость в сокращении времени внутрипроизводственной логистики, вредная для здоровья среда, тяжелый человеческий труд вызывает потребность в автоматизации процессов паллетирования. Скорость и точность работы роботов-паллетайзеров, несравнимы с человеческим трудом, а эффективность и универсальность значительно выше, чем у стандартной машины для паллетирования.

Предприятия легкой и пищевой промышленности заинтересованы в быстрой и качественной упаковке продукции с конвейера. Машины оснащены гибкой рукой-манипулятором, которая позволяет им с ловкостью и осторожностью упаковывать даже самые хрупкие предметы. Робот-упаковщик действует таким образом: просматривает движение конвейера, определив изделие, получает сигнал на электронный блок управления, а тот, в свою очередь, подает команду механической руке взять изделие. Все движения робота совершаются по программе. Это способствует качественному и быстрому процессу упаковки объектов. Целью данной разработки является определение оптимального по быстродействию управления движения схвата манипулятора.

Положение и ориентация рабочего opгана робота зависит от значений обобщенных координат и геометрических параметров, которые задают расстояния и углы поворота между осями шарниров. Реальные значения этих параметров, как правило, отличаются от номинальных значений, что является результатом неточности изготовления или столкновений робота с предметами в процессе эксплуатации. Это приводит к невозможности переноса программ от одного робота к другому (такого же либо иного типа) без перепрограммирования положений, используемых в задании.

Рассмотрим кинематическую модель манипулятора робота, которая представляет собой разомкнутую кинематическую цепь, состоящую из

n+ 1 не деформируемых звеньев. Звенья нумеруем так, что основание имеет номер О, а рабочий орган (схват) имеет номер n. С каждым i -ым звеном жестко связывается координатная система при этом вектор направлен вдоль оси i -го шарнира. В соответствии с методом Денавита-Хартенберга взаимное расположение координатных систем определяется значениями параметров (см. рисунок). Шарнирная переменная  равна  в случае вращательного сочленения или равна . для призматического сочленения.

Пусть i-1Ti — матрица, определяющая координаты системы, связанно с i звеном, по отношению к координатной системе, связанной с i -1 звеном. Можно показать, что

i-1Ti=Rot(z,) Trans(z,) Trans(x,)Rot(x,),

где Rot(u,Ѱ)- матрица размером 4x4, угол Ѱ вокруг вектора ; Trans(u,l) — матрица размером 4x4, обозначающая перемещение на расстоянии l вдоль вектора .

Положение и ориентация рабочего органа робота по отношению к опорной координатной системе определяется выражением

W=fTo oTln-1Tn=fTn,

где преобразование fTo определяет координаты связанной с основанием системы координат по отношению к опорной системе, которое в свою очередь зависит от четырех констант

Положение начала системы координат, связанной с рабочим органом, может быть задано в виде

.

Для определения  пользуются линеаризованной моделью, тогда используя достаточное число точек, составляют уравнения, Из этих уравнений методом наименьших квадратов можно определить искомые значения dB.

Вводятся уравнения и, таким образом, определив вектор , можно повысить точность робота за счет использования более точных геометрических параметров при решении обратной кинематической задачи. Справедливо соотношение

,

которое можно использовать для всех параметров, если обратная кинематическая задача решается с помощью изменяемой кинематической модели робота и имеется возможность подстраивать любой из параметров.

Если обратная кинематическая задача решается с использованием обратной геометрической модели на основе значений параметров , то в модели уточняются только следующие параметры:

1)      отклонения показаний датчиков;

2)      параметры матриц для обратной геометрической модели.

Ошибки положения и ориентации могут быть компенсированы в соответствии с уравнением

,

где  содержит только параметры, которые не могут быть изменены в модели.

Направлением исследовательской работы является автоматизация разгрузочных операций, разработка специализированного языка программирования, благодаря использованию которого компенсируются ошибки ориентации схвата и увеличивается быстродействие робота.

 

Литература:

 

1.                  Поезжаева Е.В//Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.2–185.

2.                  Поезжаева Е.В//Теория механизмов и механика систем машин. Учеб. Пособия/Е. В. Поезжаева.- Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2014.-400

3.                  Поезжаева Е.В//Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.3–164.

Основные термины (генерируются автоматически): обратная кинематическая задача, параметр, звено, матрица размером, рабочий орган робота, кинематическая модель манипулятора робота, рабочий орган, обратная геометрическая модель, координатная система.


Ключевые слова

модель, манипулятор робот, уравнение

Похожие статьи

Кинематическая модель космического манипуляционного робота

Ключевые слова: космическая робототехника, кинематическая модель, первая задача кинематики манипулятора. Введение. Космический манипуляционный робот, предназначенный для обслуживания орбитальной космической станции...

Отслеживание избыточным манипулятором траектории...

Когда задано желаемое положение рабочею органа можно из кинематических соображений выбрать, таким образом, чтобы неизбыточный малый манипулятор

Если задан вектор Ра, то угловые координаты робота могут быть определены из обратного преобразования. (4).

Увеличение точности позиционирования манипулятора

Когда задано желаемое положение рабочего органа , можно из кинематических

Если задан вектор , то угловые координаты робота могут быть определены из обратного преобразования .

приводит к модели системы в пространстве состояний вида (14a).

Кинематика избыточного манипулятора робота для тушения...

Наш робот относится к манипуляционным роботам с кинематической избыточностью, число степеней подвижности которого превышает число степеней свободы рабочего органа манипулятора.

Калибровка роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Для калибровки кинематической модели робота не требуется производить измерения всех координат, описывающих положения рабочего органа. В данной работе рассматриваются измерительные системы...

Кинематическое исследование гибкого планетарного механизма...

Рис. 1. Кинематическая схема (а) эпи-гипоциклоидального планетарного механизма и

Габаритные размеры петли эпи-гипоциклоидальной кривой имеют два параметра: длину пути и ширину.

Применение кулисного механизма для привода рабочего органа поршневого насоса.

Гибридное (по силе и положению) управление манипуляционными...

Во многих подлежащих роботизации производственных операциях требуется наряду с выполнением заданного перемещения рабочего органа манипуляционного робота ещё оказывать на обрабатываемый объект заданное силовое воздействие.

Конструирование механизмов малых перемещений...

Ключевые слова: манипулятор, управление, кинематическая избыточность.

Величина рабочей зоны выбирается с цепью ограничения углового перемещения звена 2 относительно звена 1 так, что.

Классификация семизвенных незамкнутых механизмов...

Рассмотрим все возможные виды манипуляторов, конечное (рабочее) звено которых имеет шесть степеней свободы в некоторой части пространства. Обозначим Oxyz координатную систему, связанную со стойкой, а через Nx6y6z6 — систему...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Кинематическая модель космического манипуляционного робота

Ключевые слова: космическая робототехника, кинематическая модель, первая задача кинематики манипулятора. Введение. Космический манипуляционный робот, предназначенный для обслуживания орбитальной космической станции...

Отслеживание избыточным манипулятором траектории...

Когда задано желаемое положение рабочею органа можно из кинематических соображений выбрать, таким образом, чтобы неизбыточный малый манипулятор

Если задан вектор Ра, то угловые координаты робота могут быть определены из обратного преобразования. (4).

Увеличение точности позиционирования манипулятора

Когда задано желаемое положение рабочего органа , можно из кинематических

Если задан вектор , то угловые координаты робота могут быть определены из обратного преобразования .

приводит к модели системы в пространстве состояний вида (14a).

Кинематика избыточного манипулятора робота для тушения...

Наш робот относится к манипуляционным роботам с кинематической избыточностью, число степеней подвижности которого превышает число степеней свободы рабочего органа манипулятора.

Калибровка роботов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Для калибровки кинематической модели робота не требуется производить измерения всех координат, описывающих положения рабочего органа. В данной работе рассматриваются измерительные системы...

Кинематическое исследование гибкого планетарного механизма...

Рис. 1. Кинематическая схема (а) эпи-гипоциклоидального планетарного механизма и

Габаритные размеры петли эпи-гипоциклоидальной кривой имеют два параметра: длину пути и ширину.

Применение кулисного механизма для привода рабочего органа поршневого насоса.

Гибридное (по силе и положению) управление манипуляционными...

Во многих подлежащих роботизации производственных операциях требуется наряду с выполнением заданного перемещения рабочего органа манипуляционного робота ещё оказывать на обрабатываемый объект заданное силовое воздействие.

Конструирование механизмов малых перемещений...

Ключевые слова: манипулятор, управление, кинематическая избыточность.

Величина рабочей зоны выбирается с цепью ограничения углового перемещения звена 2 относительно звена 1 так, что.

Классификация семизвенных незамкнутых механизмов...

Рассмотрим все возможные виды манипуляторов, конечное (рабочее) звено которых имеет шесть степеней свободы в некоторой части пространства. Обозначим Oxyz координатную систему, связанную со стойкой, а через Nx6y6z6 — систему...

Задать вопрос