Введение
1. Анализ состояния проблемы разработки адаптивных, интеллектуальных систем управления роботов, функционирующих в сложноорганизованных средах 17
1.1 Актуальность разработки автономных методов программирования движений стационарных робототехнических комплексов 17
1.2 Актуальность разработки адаптивных систем управления движением мобильных и стационарных роботов, функционирующих в сложноорганизованньтх средах 22
1.3 Обоснование актуальности геометрического моделирования при анализе мгновенных состояний стационарных и мобильных манипуляторов 27
1.4 Геометрическое моделирование процессов возникновения, огибающих однопараметрического семейства поверхностей при решении некоторых задач робототехники 32
1.5 Анализ способов оценки взаимного положения конфигураций манипулятора и объектов препятствий в рабочем пространстве 35
1.6 Анализ исследований вопросов манипулятивности и маневренности при синтезе движений манипуляторов в организованных средах 37
1.7 Цели изадачи исследования 39
2. Геометрический анализ мгновенных состояний звеньев механизмов манипуляторов с помощью графических построений, выполняемых на комплексном чертеже 44
2.1. Определение мгновенных состояний выходного звена манипулятора с помощью построения скоростной плоскости и скоростного пучка на комплексном чертеже 44
2.1.1 Определение мгновенных состояний подвижных систем, совершающих плоскопараллельные и пространственные движения 44
2.1.2 Анализ мгновенных состояний выходного звена пространственного пятизвенного механизма манипулятора 53
2.1.3 Анализ мгновенных состояний выходного звена пространственного шестизвенного механизма манипулятора 56
2.1.4 Анализ мгновенных состояний выходного звена пространственного семизвенного механизма манипулятора 63
2.2 Многообразия мгновенных винтов, характеризующие возможные мгновенные состояния выходного звена механизмов манипуляторов при наличии двигательной избыточности 66
2.2.1 Анализ двигательной избыточности пространственного шестизвенного механизма манипулятора с помощью графических построений на комплексном чертеже 66
2.2.2 Анализ двигательной избыточности пространственного семизвенного механизма манипулятора с помощью графических построений на комплексном чертеже 70
Расчет областей, которые определяют возможные положения точек звеньев исполнительных механизмов манипуляторов, соответствующих их различным мгновенным состояниям 77
3.1 Определение линий контакта огибаемых поверхностей звеньев манипуляторов при различных их мгновенных состояниях 77
3.1.1 Аналитический метод расчета положений мгновенных винтовых осей и параметров мгновенного движения, огибаемых поверхностей звеньев манипуляторов 77
3.1.2 Преодоление двигательной избыточности на основе критерия, который минимизирует квадратичный функционал объем движения 83
3.1.3 Определение линий контака на поверхностях звеньев манипуляторов при различных их мгновенных состояниях 87
3.2 Определение параметрических чисел линий контакта на поверх-
ностях, ограничивающих звенья механизма манипулятора при их
различных мгновенных состояниях 93
3.3 Расчет областей, которые определяют возможные положения точек звеньев исполнительных механизмов манипуляторов, соответствующих их различным мгновенным состояниям 99
3.3.1 Приближенный способ расчета областей, которые определяют возможные положения точек звеньев пространственных исполнительных механизмов манипуляторов 99
3.3.2 Расчет областей, которые определяют возможные положения точек звеньев механизмов манипуляторов, совершающих плоскопараллельные движения 102
3.3.3 Расчет областей, которые определяют возможные положения точек звеньев механизма, осуществляющих вращательные движения 108
3.3.4 Определение области, которая задает возможные положения точек звеньев механизма манипулятора, совершающих пространственные движения 112
3.4 Определение пересечения областей, которые задают возможные
положения точек звеньев исполнительного механизма манипуля
тора и объектов препятствий 11 5
Графическое представление реализации мгновенных состояний механизмов манипуляторов при синтезе движений по вектору скоростей выходного звена и наличии двигательной избыточности 121
4.1 Исследование погрешностей реализаций мгновенных состояний плоских и пространственных механизмов манипуляторов при на личии двигательной избыточности 121
4.2 Исследование маневренности механизмов манипуляторов с помощью реализаций мгновенных состояний 126
4.3 Метод графического представления телесного угла и окружающего пространства руки, образованных осями схватоносителя и звеньями механизма при реализации мгновенных состояний манипуляторов 134
4.4 Определение объема окружающего пространства руки манипулятора, полученного реализацией мгновенных состояний 147
4.5 Определение собственных свойств, характеризующих маневренность мобильного робота при синтезе малых движений по вектору скоростей 151
4.6 Задание области, пространства обобщенных скоростей, определяющей совокупность мгновенных состояний мобильного манипулятора, удовлетворяющих заданным погрешностям реализаций 160
4.7 Влияние геометрических параметров механизмов манипуляторов
на их маневренность 165
5. Мгновенные состояния манипуляторов при наложении геометрических условий на движение отдельных точек звеньев исполнительного механизма, контактирующих на виртуальном уровне с препятствиями 170
5.1 Мгновенные состояния плоского шестизвенного механизма манипулятора при наложении условий на движение точек звеньев, контактирующих с препятствиями 170
5.2 Мгновенные состояния пространственных механизмов манипуляторов при наложении условий на движения точек звеньев, контактирующих с препятствиями 180
5.3 Метод расчета мгновенных состояний манипуляторов, при различных размерностях /^-плоскости с наложением условий на движения точек звеньев механизма 187
5.3 Л Размерностьр-плоскости при синтезе движений равна единице... 187
5.3.2 Размерностьр-ппоскости при синтезе движений равна двум 189
5.3.3 Размерность /7-плоскости при синтезе движений равна трем L90
5.4 Алгоритм синтеза движений манипуляторов с наложением условий
на перемещения точек звеньев механизма 193
5.5 Перемещение мобильного робота при наличии запретной зоны в
рабочем пространстве с наложением условий на движение отдель
ных точек звеньев механизма 196
Разработка адаптивных, интеллектуальных систем управления роботами, позволяющих моделирование технологических процессов с использованием РТК 212
6.1 Назначение и взаимодействие основных модулей адаптивной сис
темы управления робота 212
6.1 Л Модуль синтеза малых движений манипуляторов в свободном ра-
бочем пространстве с использованием критерия минимизации объ
ема движения 212
6.1.2 Модуль синтеза движений манипуляторов в свободном рабочем пространстве по критерию, обеспечивающему увеличение показателя маневренности 216
6.1.3 Модуль анализа тупиковых ситуаций и различные методы выхода
из них при синтезе малых движений 220
6Л .4 Геометрически обоснованные принципы построения адаптивной
системы управления роботов, функционирующих в сложнооргани-
зованных средах 223
6.2 Методика проектирования технологических систем нанесения покрытий и обработки поверхностей с использованием манипуляторов и роботов-станков 226
6.2.1 Методы оптимизации определения взаимного положения обрабатываемого изделия и манипулятора в неподвижной системе коорди нат 226
6.2.2. Методы обеспечения заданной ориентации продольной оси инструмента, в технологических системах нанесения покрытий на изделия с использованием РТК 230
6.1.3 Основные программные модули САПР ТП, выполняемых с использованием РТК 238
6.3 Синтез малых движений абразивного инструмента при формообразовании поверхности проточной части турбинной лопатки на шести координатном роботе-станке 243
6. 4 Алгоритм расчета механических систем манипуляторов на этапе структурного и кинематического синтеза на основе построения малых движений механизмов манипуляторов 257
Заключение и обобщенные выводы 265
Список использованной литературы
