Тема: РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ КИНЕМАТИКИ

В робототехнике существуют две задачи кинематики, прямая и обратная. Решение прямой задачи описывает нахождение рабочего органа манипулятора при заданных углах его звеньев, а обратная задача наоборот - какие параметры необходимо задать звеньям манипулятора, чтобы его рабочий орган оказался в заданном положении.
Целью работы является решение прямой и обратной задач кинематики для робота-манипулятора PUMA 560. Прямая задача кинематики (ПЗК) позволяет получить координаты положения и ориентации концевого эффектора в пространстве для заданного набора обобщенных координат, причем решение ПЗК всегда единственно и сложности не представляет. Обратная задача кинематики (ОЗК) позволяет получить набор обобщенных координат при заданных желаемых координатах положения и ориентации концевого эффектора в пространстве. Полученное решение ОЗК позволяет далее формировать управляющие сигналы исполнительных приводов для обеспечения перемещения звеньев механизма. Однако, решение ОЗК осложнено тем, что в ряде случаев оно может иметь несколько решений (когда одному и тому же положению, и ориентации итоговой системы координат (СК) относительно базовой СК может соответствовать несколько разных наборов значений координат звеньев), бесчисленное множество решений (в случае присутствия сингулярных конфигураций) или не иметь ни одного (связано с ограничением рабочей зоны) [1]. Для проверки правильности решения обратной задачи кинематики можно использовать результаты, полученные при решении прямой задачи кинематики. В любом случае, при решении как прямой, так и обратной задач кинематики необходимо выявить уравнения связи между обобщенными координатами, скоростями и ускорениями, с одной стороны, и координатами, скоростями и ускорениями схвата (или объекта, в нем находящегося), с другой стороны.
Основные задачи работы:
1. Изучение метода решения прямой задачи кинематики робота-манипулятора PUMA 560;
2. Изучение метода решения обратной задачи кинематики робота-манипулятора PUMA 560;
3. Изучение языка программирования;
4. Создание расчётной программы решения прямой и обратной кинематической задачи;
Купить

В данной работ решалась прямая и обратная кинематические задачи для робота манипулятора с шестью степенями свободы PUMA 560. В ходе работы была создана программа расчёта прямой задачи кинематики, также продемонстрированы различные положения, занимаемые роботом манипулятором в пространстве при различных конфигурациях звеньев. Для описания положения рабочего органа, что является целью решения прямой задачи кинематики, было рассмотрено представление Денавита-Хартенберга, заключающееся во введении для каждого сочленения робота четырех параметров, по которым можно отследить изменение положения системы координат, связанной с одной кинематической парой, относительно системы координат, связанной с предыдущей кинематической парой.
Решение обратной задача производилось с помощью геометрического метода, используя три индикатора конфигурации руки (рука, локоть и запястье). Было продемонстрировано 8 конфигураций, которые может занять манипулятор в пространстве. При решении обратной задачи кинематики геометрический методом, значения полученных углов совпадает со значениями заданных углов в прямой задаче кинематики.
Входе работы был изучен необходимый для создания программы функционал языка программирования С++ и среды разработки Microsoft Visual Studio, где было получено решение прямой и обратной задач кинематики для робота-манипулятора PUMA 560.

Купить