- •П. К. Лопатин Интеллектуальные манипуляционные роботы
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Кинематика манипуляторов
- •1.1. Манипулятор как система твердых тел
- •1.2. Кинематика произвольного движения тела,
- •1.3. Кинематика поступательного движения тела
- •1.4. Кинематика произвольного движения твердого тела
- •1.5. Характер связей между звеньями
- •1.6. Расстановка систем координат по алгоритму Денавита-Хартенберга
- •1.7. Вывод матрицы перехода от I-й к (I–1)-й системе координат
- •1.8. Уравнение кинематики манипулятора
- •1.9. Скорость и ускорение некоторой точки манипулятора
- •Правая часть (1.45), если k j, k I;
- •0, Если k j.
- •1.10. Прямая задача кинематики
- •1.11. Обратная задача кинематики
- •Примеры решения задач
- •Разделим уравнение (1.71) на (1.72). Получим
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Библиографический список
- •2.1. Уравнения Лагранжа II рода
- •2.2. Кинетическая энергия манипулятора
- •Поскольку интеграл – это сумма, то формулу (2.3) можно записать в виде уравнения
- •Из (1.36) следует, что
- •Из формулы (1.42) видно, что
- •2.3. Потенциальная энергия манипулятора
- •2.4. Уравнение динамики манипулятора
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3. Планирование путей, траекторий и управление манипуляторами
- •3.1. Понятие пространства обобщенных координат.
- •Постановки задачи
- •3.2. Планирование пути методом полиномиальной аппроксимации
- •Решая эту систему, получим
- •3.3. Планирование пути с учетом ограничений на положение, скорость и ускорение
- •3.4. Планирование траектории с учетом динамики манипулятора
- •Библиографический список
- •3.5. Исполнение траектории
- •Библиографический список
- •Библиографический список
- •3.6.1. Алгоритм полного перебора
- •Библиографический список
- •3.6.2. Алгоритм перебора в глубину
- •3.6.3. Алгоритм а*
- •Библиографический список
- •3.6.4. Алгоритм фронта волны
- •Библиографический список
- •3.6.5. Алгоритм полиномиальной апроксимации
- •Библиографический список
- •3.6.6. Диаграммы вороного
- •Библиографический список
- •3.6.7. Алгоритм разделения ячеек
- •1. Предварительный поиск маршрута
- •2. Разделение плоскости на свободные области
- •3. Соединение свободных областей
- •4. Объединение свободных соединенных областей
- •5. Соединение свободных областей на соседних плоскостях
- •6. Создание объединенных областей и проверка достижимости
- •7. Построение маршрута
- •8. Пример
- •Библиографический список
- •Примеры решения задач
- •3.7. Управление манипуляторами в среде с неизвестными препятствиями
- •Библиографический список
- •Алгоритм
- •3.8. Иерархия уровней Управления роботами
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Заключение
- •Учебное издание
- •Учебное пособие
Заключение
Материал нашего учебного пособия подходит к концу. В этой работе мы рассмотрели лишь некоторые понятия такой обширной и синтетической дисциплины, как интеллектуальная робототехника. В главе «Кинематика манипуляторов» был представлен широко известный в робототехническом мире алгоритм расстановки систем координат, названный в честь его создателей алгоритмом Денавита-Хартенберга, выведены уравнение кинематики манипулятора, формулы для вычисления скоростей и ускорений произвольных точек манипулятора, сформулированы прямая и обратная задачи кинематики и даны методы их решения. В главе «Динамика манипуляторов» дан детальный вывод уравнения динамики манипулятора, исходя из уравнений Лагранжа II рода. В главе «Планирование путей, траекторий и управление манипуляторами» даны постановки и методы решения задач: расчета путей, траекторий и управляющих воздействий на манипуляторы, функционирующие в среде без препятствий, планирования траекторий в среде с известными препятствиями, исполнения траектории, управления манипуляторами в среде с неизвестными препятствиями.
В учебное пособие не вошли такие разделы, как сенсорные системы роботов, обработка сенсорной информации, планирование действий, совместное функционирование нескольких роботов, взаимодействие систем человек-робот и другие. Одно лишь перечисление проблем и разделов, существующих в интеллектуальной робототехнике, показывает, насколько обширна эта дисциплина и как много интересных и сложных проблем решается учеными-робототехниками. В мире издается большое количество литературы, посвященной роботам и искусственному интеллекту, печатаются труды конференций и симпозиумов. Читателю, серьезно интересующемуся данной тематикой, необходимо с такими изданиями знакомиться. Но самое главное – стремиться к самостоятельным и квалифицированным исследованиям. Автор надеется, что его учебное пособие станет хорошим помощником в этом деле.
Учебное издание
Павел Константинович Лопатин
Интеллектуальные манипуляционные роботы
Учебное пособие