Введение к работе
Актуальность темы
Телеуправляемые роботы в настоящее время находят ішрокое применение при решениии многих производственных и исследователт.ггсих задач. Для эффективного контроля рабочей зопы робота, установлeuro і \; и изолированном пространстве, часто необходимо использовать несколько тежчгмер, в том числе установленных на подвижном основании. Известные традг;,пп ошіьіє подходы к проектированию систем полуавтоматического управлелш не позволяют синтезировать эффективные биотехнические системы, работающие в таких условиях, поскольку не учитывают изменения простраасда-гатой ориентации оптической оси телекамер.
Кроме того, практическая реализация систем полуавтоматического управления манипуляторами связана с большим объемом пьг;!*слений, которые должны вьщолпяться в реальном масштабе времени. Для реггсгшя таких задач необходимы специальные методы организации вычислений и с: ецяализированные контроллеры, ориентированные на применение в составе систем полуавтоматического управления.
Указанные выше проблемы определяют необходимость дальнейшего совершенствования систем полуавтоматического управления і* обусловливают актуальность темы диссертационной работы, которая и посвящена решению этих проблем.
Цель работы
Целью данной диссертации является 'создание алторггагав и систем, повышающих производительность и точность биотехнических аелеуправляемых манипуляционных роботов в том числе и в условиях изменения ориентации оптической оси телекамеры, с помощью которой осущестгогаегоя наблюдение за рабочей зоной, а также обеспечивающих для оператора более комфортные условия управления сложными динамическими объектами. Причем решение указанных задач должно обеспечиваться с помощью тииопых и достаточно дешевых технических средств.
В конечном итоге в диссертации содержится новое решение задачи, имеющей существенное значение в робототехнике.
Методы исследования
В диссертационной работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования.
При разработке подхода к синтезу биотехнических скстсм использовались методы структурного синтеза сложных систем и методы теср^л автоматического
управления. Разработка алгоритмов составления расписаний осуществлена с применением методов теории графов и аппарата матриц. Достоверность полученых результатов проверялась методами полунатурного, натурного и численного моделирования.
Научная новизна -,. , ,= ,,: , .,.>.,-..
В диссертации
разработана структура биотехнической системы, в рамках которой возможен синтез различных систем полуавтоматического управления, инвариантных к изменению параметров передаточной функщш, описывающей человека-оаератора
выявлены критерии синтеза и разработаны телеуправляемые биотехнические системы, в которых коэффициент мнемоничностя всегда поддерживается равным единице, что позволяет сохранять высокую эффективность управления при изменении ориентации телекамеры;
—- на основе предложенного подхода к синтезу биотехнических систем
разработаны способы * полуавтоматического управления, которые позволяют
оператору всегда выбирать рабочее положение задающего устройства в зоне
комфорта; . . -
—' предложены новые технические решения, реализующие синтезированные алгоритмы полуавтоматического управления, и обеспечивающие высокую точность и производительность манипулядионшых операций;
— разработан и испытан алгоритм составления расписания для
шіогопроцессоріюго контроллера, учнтьиающий характеристики каналов
межпроцессорного обмена и . обеспечивающий формирование сигналов
управления в реальном масштабе времени;
— на основе предложенного подхода осуществлен синтез различных систем
полуавтоматического управления, испытанных в реальных условиях
эксплуатации.
Новизна теоретических положений диссертации и полученных на их основе технических решений подтверждена пятью авторскими свидетельствами на изобретения, а также публикациями в центральных изданиях и выступлениями на Всесоюзных и Международных конференциях, семинарах и совещаниях.
Практическая ценность и реализация результатов диссертации
Проведенные исследования включены в основные направления научно-
исследовательских работ ДВГТУ. Они выполнялись в рамках: целевой программы
Минвуза СССР на 1978—1990 г, по комплексной" проблеме «Роботы в
робототехнические системы» комплексной программы ГКНТ СССР и АН CCCF
0.16.09 и 0.16.10 на 1986—1990г. (задания 27.01П, 27.04П), межвузовской
целевой- комплексной— программы «Робототехнические системы и
автоматизированные производства» на 1978—1990 г. (задания 02.04.09, 08.01.18, 08.01.19, 08.04.19)', а также в рамках комплексной программы «Океанотехника» на 1991—1995 г.
Практическая ценность результатов, полученных в диссертации, заключается в создании алгоритмов и систем полуавтоматического управления различными объектами (машшуляционнымя роботами, подводными аппаратами). В частности результаты проведенных теоретических исследований использованы при разработке системы полуавтоматического управления электрогидравлпческим многостепенным подводным машшулящюнным роботом, внедренным в составе подводного экспериментального комплекса многоцелевого назначения в КБ «Дальнее» (г. Владивосток). Разработанная система телеуправления подводным осмотровым роботом испытана в морских условиях и принята к серийному производству в ПО «Дальприбор» (г. Владивосток), изготовленный осмотровый робот принят в эксплуатацию в АО ДВМП (г. Владивосток).
Апробация работы
Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались и обсуждались на Всесоюзном совещаїш-исеминаре «Проблемы оптимизации и управления динамическими системами в магшшо- и приборостроении» (Владивосток, 1987), 3 Всесоюзной научно-технической конференции «Динаміка станочных систем гибких автоматшированиых производств» (Тольятти, 1988), Всесоюзном семінаре «Роботы и управление роботами» (Москва, 1988), Всесоюзной научно-технической конференции «Микропроцессорные средства локальной автоматики» (Гродно, 1989), 7 Всесоюзном совещании «Автоматизация процессов управленій техническими средствами исследования мирового океана» (Калининград, 1989), Всесоюзной школе «Технические средства и методы освоения океанов и морей» (Геленджик, 1989, 1991), Всесоюзной конференции «Научно-технические проблемы марикультуры в стране» (Владивосток, 1989), 3 Дальневосточной научно-практической конференции «Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий» (Комсомольск-на-Амуре, 1992), Научно-практической конференции «Транспорт России» (Санкт-Петербург, 1992), III International Offshore and Polar Engineering Conference (ISOPE—93) (Singapore, 1993).
Публикации
По теме диссертации в соавторстве опубликовано 16 работ, в том числе 2 статьи в центральных изданиях, 5 изобретений, 9 тезисов докладов на Всесоюзных конференциях.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списк использованной литературы. Работа выполнена на 1? 3 страницах, включа 125 страниц машинописного текста, 32 страниц рисунков и таблиц, /6" страниц списка литературы, содержащего 73 ? наименований.