19. Формулировка задачи управления. Способы управления движением робота.

Задача управления состоит в определении сил и моментов, которые необходимо приложить к сочленениям манипулятора с тем, чтобы переместить его из одной конфигурации в другую при ограничениях в виде заданной траектории.

При наличии трех и более звеньев заданное положение схвата обеспечивается при разных положениях звеньев, даже если траектория задана. Если движение осуществляется относительно медленно, то динамическими нагрузками можно пренебречь. В этом случае каждым приводом можно управлять независимо, что существенно упрощает решение. Во многих случаях это является допустимым. При этом может подойти даже пропорциональный алгоритм управления.

Если скорости и ускорения большие, сочленениями нельзя управлять раздельно из-за значительного взаимного влияния. Требуется нелинейный или комбинированный алгоритм управления.

В общем случае для построения алгоритма нелинейного управления робот разбивается на две подсистемы: минимальную и терминальную. Динамические переменные (углы, скорости и так далее) минимальной подсистемы вычисляются до начала движения и запоминаются. Далее они воспроизводятся приводами. При этом за счет терминальной подсистемы прикладываются дополнительные компенсирующие моменты.

В зависимости от требований, предъявляемых к отработке траектории движения, системы управления движением можно разделить на 3 вида:

1) Позиционное управление

В данном случае задается только несколько опорных точек. Перемещение схвата между этими точками может происходить по произвольной траектории. Скорость перемещения в данном случае также не оговаривается. Данный способ также называется «движением от точки к точке».

Данный способ используется при выполнении простейших операций по манипулированию объектами, когда имеет значение только начальное и конечное положение схвата.

2) Контурное управление

При данном способе траектория задается достаточно большим числом точек, располагаемых близко друг к другу. Схват проходит через заданные точки по некоторой гладкой кривой.

Данный способ применяется на таких операциях как: покраска распылением, дуговая сварка и т.п. Точность отработки определяется плотностью расположения точек. Это требует достаточно большого объема памяти.

3) Контурное управление с интерполяцией

Отличается тем, что движение между двумя соседними точками осуществляется не по произвольной, а по определенному виду траектории (окружность и т.д.). Соответственно, различают круговую и другие виды интерполяции.

20. Описание задачи манипулирования объектом. Общие принципы планирования траектории.

Описание задачи манипулирования

Рассм. операцию на плоскости: объект из точки A и переместить в точку B.

d с

а в

Операция реализ. след. последовательностью движений:

а)Подход схвата к объекту

б)удержание объекта схватом

в)позиционирование и ориентация объекта в процессе «объема перемещения и опускания»

г)освобождение объектов

д)отход схвата от объекта

При этом удержание объекта и его ориентация осуществляется приводами кисти, а перемещение в пространстве приводами пути, т.е. манипулятором. Поэтому траектория рассчитывается для конечной точки запястья. Т.о. отработка траектории осуществляется за счет перемещения звеньев манипулятора (без учета кисти).

Общие принципы планирования траектории

а) Когда схват поднимает объект скорость должна быть направлена от опоры поверхности, чтобы избежать столкновения с ней.

б) конечная точка подъема (точка Б) должна лежать на нормали к поверхности

в) расстояние от точки подъема до плоскости обычно принимается , где

- длина конечного звена

- длина инструмента

г) предыдущие три требования относятся также к начальной точке спуска (точке С).

Таким образом, на траекторию движения накладываются следующие ограничения:

1) начальная точка (точка A) фиксирована,

2) начальная скорость обычно равна нулю,

3) начальное ускорение также обычно равно нулю,

4) конечное положение (точка D) фиксировано,

5) конечная скорость обычно равна нулю,

6) конечное ускорение также обычно равно нулю,

7) конечная точка подъема (точка B) на расстоянии ,

8) начальная точка спуска (точка C) также на таком расстоянии от плоскости.

К указанному можно также добавить ограничение на скорость и ускорение в промежуточных точках в соответствии с допустимыми значениями.

Из восьми указанных ограничений следует, что траекторию можно описать полиномом не ниже седьмой степени, который содержит восемь неизвестных коэффициентов

- для i-того звена.

Коэффициенты a_ni находятся из указанного соотношения.