ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Формализация задачи построения и оптимизации программных движении роботов из "Адаптивные робототехнические комплексы " Наибольшие осложнения возникают при постановке и решении первой задачи. Продемонстрируем основные трудности на примере автоматического программирования движений манипуляционного робота. Исполнительным механизмом такого робота является манипулятор вместе с рабочим органом (механизм захвата, измерительный щуп и т. п.). Управление звеньями манипулятора и рабочим органом осуществляется с помощью сил и моментов, вырабатываемых системой приводов робота. Для формирования требуемых управляющих воздействий необходимо прежде всего построить ПД манипулятора. Перейдем к строгой формулировке этой задачи. [c.39] Цель управления движением манипулятора, диктуемая заданным технологическим процессом, заключается либо в переводе рабочего органа в заданное положение, либо в отслеживании им заданной траектории. [c.39] По существу оно определяет режим наведения рабочего органа манипулятора в точку в момент времени 1 .. [c.39] Ему соответствует режим отслеживания рабочим органом заданной траектории (i) на интервале времени t-,]. [c.40] Закон изменения управляемых координат, обеспечивающий за конечное время достижение заданной цели движения при соблюдении трех перечисленных выше, условий, будем называть программным движением (ПД) манипулятора. Обозначим этот закон через (i) и определим его формально. [c.40] Задача автоматического построения ПД манипулятора заключается в следующем. Пусть заданы кинематические и динамические уравнения (2.1), (2.2) и ограничения (2.5)—(2.7), препятствия Р, интервал времени [4, tj] и целевое условие в форме (2.3) или (2.4). Требуется разработать методы и алгоритмы, обеспечивающие фактическое построение ПД по указанным данным. Очевидно, что если требуемое ПД построено, то оно будет технологически приемлемым. [c.40] Задача оптимизации сводится к выбору такого ПД t), при котором функционал (2.9) принимает наименьшее возможное значение, т. е. [c.41] Таким образом, оптимальное программирование движений манипулятора заключается в построении оптимального ПД, удовлетворяющего критерию качества (2.10). [c.41] Решение задач построения и оптимизации ПД сопряжено с большими трудностями. Эти трудности порождены нелинейностью и высокой размерностью уравнений кинематики и динамики (2.1), (2.2), наличием препятствий (2.8) и конструкционных ограничений (2.5)—(2.7). Кроме того, в случае целевого условия (2.3) возникает необходимость решать двухточечную краевую задачу, которая резко усложняется при оптимизации ПД в смысле критериев (2.9)—(2.11). [c.41] Для манипуляционных роботов характерно, что траектория рабочего органа строится (и наблюдается) в рабочей зоне, а отвечающее ей ПД синтезируется в пространстве конфигураций. Высокая размерность этого пространства (т 6) обуславливает кинематическую избыточность манипулятора. И хотя эта избыточность полезна — благодаря ей увеличивается маневренность манипулятора, расширяются возможности его адаптации к препятствиям — она еще больше усложняет задачу автоматического программирования движений. [c.41] Аналогичным образом формируется задача автоматического программирования и оптимизации движений транспортных роботов. Однако эта задача имеет свою специфику, связанную главным образом с тем, что в роли исполнительного механизма здесь выступает колесное или гусеничное шасси. [c.42] Особенности конструкции транспортных роботов порождают специфический характер уравнений кинематики и динамики [вместо голономной связи (2,1), присущей манипуляционным роботам, здесь возникает неголономная связь, определяемая типом шасси] и ограничений (например, появляются новые ограничения, описывающие условия опрокидываемости шасси при поворотах на больших скоростях). Поскольку промышленные транспортные роботы функционируют в производственной обстановке, где оборудование ГАП зачастую выступает как препятствие, возникает необходимость предварительной прокладки безопасного маршрута транспортировки грузов с целью предотвращения столкновений. [c.42] Решение этой задачи, включая оптимизацию маршрута, представляет собой первый этап гибкого программирования движений транспортных роботов. На втором этапе по заданному маршруту (который по построению является технологически приемлемым и безопасным) строится само ПД шасси с учетом имеющихся кинематических и динамических ограничений. Методы и средства для автоматического программирования и оптимизации движений транспортных роботов в условиях ГАП излагаются в гл. 6. [c.42] Вернуться к основной статье