Введение 3
Постановка задачи 5
Обзор источников 7
Кинематическая модель манипулятора 8
Решение прямой задачи о положении и ориентации 8
Решение обратной задачи о положении и ориентации 10
Задание границы рабочей зоны 14
Кинематическое управление манипулятором 15
Планирование траектории в пространстве обобщенных координат 15
Формирование программного движения манипулятора в пространстве координат инструмента 16
Оценка энергетических затрат 18
Программная реализация 19
Заключение 25
Список источников 26
Приложения 27
Приложение 1. Основные функции 27
Применение автоматизированных решений набирает огромную популярность на действующих производственных предприятиях. Современные промышленные роботы-манипуляторы применимы для замены человеческого труда. Традиционно они используются, например, для точечной сварки, для фасовки и упаковки продукции в фармацевтической промышленности. Применение роботов особенно эффективно на вредных производствах, оказывающих негативное влияние на человека, например, в химической промышленности.
На Рис. 1 изображен 6-осевой робот грузоподъемностью до 70 кг одной из ведущих компаний по производству роботов FANUC Robotics. Его используют для погрузочно-разгрузочных работ, сборки и передачи деталей.
На Рис. 2 изображен 6-осевой робот грузоподъемностью до 500 кг шведско-швейцарской компании ABB, используемый для точечной сварки и обслуживания станков.
Но применение роботов-манипуляторов не ограничивается промышленной сферой.
Например, на марсоходе третьего поколения Curiosity, разработанном для исследования кратера Гейла на Марсе в рамках миссии NASA, установлен трехсуставный манипулятор, благодаря которому обеспечиваются многие исследовательские возможности марсохода, такие как детализированные цветные макрофотографии, буровые работы, загрузка грунта во внутренние исследовательские приборы.
В связи с большим интересом к робототехнике, в настоящее время ставится и решается немало задач об управлении движением роботов- манипуляторов.
По итогам проделанной работы:
1. Аналитически решены прямая и обратная задачи о положении и ориентации;
2. Решена задача планирования траектории манипулятора в пространстве обобщенных координат;
3. Сформирована программная траектория в пространстве координат инструмента;
4. Построена программная траектория движения манипулятора на основе программной траектории инструмента;
5. Произведена оценка энергетических затрат манипулятора.
Результаты данной работы были использованы в отчете по научно-исследовательской практики, а именно для решения следующих задач:
1. Задача «сбора». Имея координаты начальной точки, рассматриваемой как контейнер, и набор координат целевых точек, рассматриваемых как объекты, требуется определить:
• последовательность объектов для сбора с точки зрения энергетических затрат;
• максимальное количество объектов, которые можно подобрать и сложить в контейнер за заданное время.
2. Задача «посещения». Имея координаты начальной точки и набор координат целевых точек, требуется определить:
• последовательность обхода точек с точки зрения энергетических затрат;
• максимальное количество целевых точек, через которое можно успеть провести инструмент за заданное время.
Полученные результаты составляют основу для решения задач кинематического управления манипулятором.
