Введение к работе
Актуальность теш. Конкретное технологи .ескоо назначеній) промышленного робота (ПР) определяет набор элементарных операций, среди которых мокно выделить основные, характерные для даішой технологии. Так, например, для ПР - перекладчика (они составляют 70S парка ПР) характерная элементарная операция - перевод исполнительного органа с объектом манипулирования или без него из одной позиции в другую,
Перечень элементарных операций, возможность автоматического программирования которых подкреплена соответствующим математическим обеспечеігаем и паспортными даіпшми ПР, является одной из ванных технических характеристик современных ПР и влияет на стоимость последнего.
В зависимости от технологического назначения ПР меняется набор автоматически выполняемых им элементарных операций. При этом богатство функциональных возможностей робота существенно зависит от количества программ автоматического выполнения различных элементарных операцийt квалификация кэ робота - от качества решения задач автоматического программирования элементарных операций г от принятых моделей, от критериев оптимальности выполняемых элементарных движений, от методов и алгоритмов решения задач автоматического программирования. В частности, для основной операция ПР-норекладчика актуальна задача сокращения времени перехода из одной позиции в другую, приводящее к повышению производительности робототехшічоского комплекса. Поэтому в последнее время предпринимаются попытки оптимального планирования движений роботов на основе их динамических моделей. Проведенные исследования, однако, указывают на то, что сложность робототехнических систем, отраженная в нелинейных дифференциальных уравнениях высокой размерности, п связанные с ней скрытые особенности не только не позволяют использовать для решения задач планирования ни метод дшіамического программирования, rat принцип максимума (кстати, дающие лишь необходимые условия оптимума), но и обобщить получаемые результаты на более полные модели.
Преодолеть возникающие трудности решения задач планирования движений робота можно путем предварительного изучения динамических особенностей робототехнических систем, проявляющихся в задачах оптимального управления., К их числу относятся существование и неединственность решения задачt наличие локальных минимумов, зависимость получаемых решений от величин кинетической и потенциальной энергий и т.д.- Такое изучение связано с разработкой и исследованием моделей роботов различной степени сложности, начиная с простейшихt отражающих те жлк иные специфичьокие свойства исполнительных механизмов к использованием получаемых результатов в задачах планирования дишлшй..
Целью работы жшются решение задачи планирования движений ПР-перекладчика с учетом его динамических свойств. приводящее к повышению быстродействия,,
Методы исследований.. Работа выполнена с применением методов теории механизмов и машинс аналитической иеханикк.. численных методов вариационного исчисления Проверка теоретических результатов, алгоритмов и программных средств проводилась методами машинного моделирования..
Научная новизна о В диссертаций предложено использовать в качестве программных собственные траектории движения роо'ототехнк-ческих систем, удовлетворяющие прохождению моделе ПР через «сходную и целевую позиции» С учетом' анализа особенностей дакамкческих моделей робототехнических систем решена граничная задача поиска собственных траекторий движения для общего случая принятой динамической модели ПР. Наивны новые способы синтеза исполнительных механизмов роботов с динамическим уравновешиванием звеньев -выполнение условий цикличности всех обобщенных коордкнат.,Показа-но, что использование собственных траекторий в качестве программных приводит к повышению быстродействияо Разработан алгоритм оптимального управления пи произвольно заданной траектории.
Практическая ценность. Разработанные алгоритмы к програ!.;ш позволяют повысить быстродействие ПР произвольной структура. Разработаны метода синтеза исполнительных механизмов роботовл приводящие к динамической развязке движений по степеням подвижности. А для динамически развязанных систем существенно упрощается не только задача планирования движений по собственным
траекториям^ но и вся система управления,.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II Всесоюзном съезде по теории машин и механизмов (г. Одессг5 1982г.. )р на III Всесоюзне: совещании по робототехническим системам и гибким автоматизированным производствам (г, Воронеж: 1984г,), на V Всесоюзном совещании по робототехничеекк» системам (г.. Геленджик і 1990г.).
Пубдикацшь структура диссертации, По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 авторских свидетельства на изобретения. Диссертационная работа изложена на НО страницах основного текста, состоит из семи глав и заключения я содержит 21 рисунокг 7 таблиц и список литературы из 80 наименований.