Modelowanie kinematyki prostej i odwrotnej żurawia samochodowego o strukturze redundantnej z wykorzystaniem środowiska Matlab

• Autorzy: Herbin, P. , Pajor, M.

Warianty tytułu

EN

Modeling direct and inverse kinematics of loading crane with redundant degrees of freedom structure using Matlab

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sterowanie żurawiem samochodowym polega na zadawaniu ruchu w poszczególnych parach kinematycznych konstrukcji nośnej (w tzw. współrzędnych konfiguracyjnych lub napędowych), co wymaga dużej wprawy i doświadczenia operatora, ponieważ zadane przemieszczenie w wybranej parze kinematycznej powoduje zwykle złożony przestrzenny ruch końcówki roboczej dźwigu. Budowa modelu kinematyki prostej oraz odwrotnej umożliwia opracowanie algorytmów sterowania żurawiem samochodowym w sposób znacznie bardziej intuicyjny. Opracowane modele można zastosować do sterowania żurawiem we współrzędnych kartezjańskich bądź cylindrycznych. Manipulacja ładunkiem w przestrzeni kartezjańskiej lub cylindrycznej dla operatora jest znacznie łatwiejsza, jednakże wymaga jednoczesnego zadawania ruchu w kilku parach kinematycznych. Z uwagi na występowanie redundantnych stopni swobody konieczne jest zastosowanie algorytmów tymczasowego ograniczenia ruchu określonych par kinematycznych. Blokowanie określonych stopni swobody zapewnia jednoznaczność rozwiązania zagadnienia odwrotnego kinematyki, a tym samym efektywne sterowanie dźwigiem. Omawiane modele matematyczne oraz badania symulacyjne opracowanych algorytmów sterowania żurawiem zaimplementowano i zrealizowano w środowisku Matlab Simulink.

EN

Control of hydraulic car crane consist on inflicting motion of each kinematic pair supporting structure (configuration coordinates or driving coordinates), which requires a lot of the operator’s practice and experience, because the movement of the selected kinematics pair usually results in a complex movement of hydraulic crane’s working tip. Development of simple kinematic and inverse kinematics allows to elaborate the loading crane’s operating algorithms in a much more intuitive way. Developed models can be used to perform the movement in Cartesian or cylindrical coordinates. Handling of cargo in Cartesian or cylindrical coordinates is much easier for the operator, however it requires moving in a number of kinematic pairs. Due to the presence of redundant degrees of freedom it is necessary to use algorithms temporarily limiting the movement of specified of kinematic pairs. Selective blocking degrees of freedom provides to unique solution of the inverse kinematics problem, and hence the effective control of crane. These mathematical models and simulation studies of designed crane control algorithms were implemented and realized in Matlab Simulink.

Słowa kluczowe

PL

robot; żuraw przeładunkowy; kinematyka

EN

robot; loading crane; kinematics

• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 58
• Strony: 44--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Herbin, P.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie,

autor

Pajor, M.

• Instytut Technologii Mechanicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie,

Bibliografia

• 1. Skrzymowski W.: Żurawie przeładunkowe: budowa i eksploatacja. Krosno: Kabe, 2006. ISBN 83 8938 72 63
• 2. Mettin U., La Hera P. M., Morales D. O., Shiriaev A. S., Freidovich L. B., Westerberg S.: Trajectory planning and time-independent motion control for a kinematically redundant hydraulic manipulator. In: Advanced Robotics 2009, p. 1-6.
• 3. Westerberg S., Manchester I. R., Mettin U., La Hera P. M., Shiriaev A.: Virtual environment teleoperation of a hydraulic forestry crane. In: Robotics and Automation 2008, p. 4049-4054.
• 4. La Hera P. M., Morales D. O.: Modeling dynamics of an electro-hydraulic servo actuated manipulator: a case study of a forestry forwarder crane. In: World Automation Congress (WAC) 2012, p. 1-6.
• 5. Morales D. O., Westerberg S., La Hera P. X., Mettin U., Freidovich L., Shiriaev A.: Increasing the level of automation in the forestry logging process with crane trajectory planning and control. “Journal of Field Robotics” 2014, No. 31, p. 343-363.
• 6. Craig J. J.: Introduction to robotics: mechanics and control. Pearson: Prentice Hall, 2005. ISBN 02-015-4361-3.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.