Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Analiza porównawcza algorytmów kinematyki odwrotnej manipulatorów mobilnych.

100%

Jakubiak J.

|

2001

|

tom Vol. 102, nr 46

273-282

PL

Zadanie obliczania kinematyki odwrotnej jest istotnym etapem planowania ruchu manipulatorów mobilnych. W niniejszej pracy zajmujemy się algorytmami kinematyki odwrotnej wywodzącymi się z teorii sterowania. Dla dwóch wybranych modeli manipulatorów mobilnych przedstawiamy wyniki symulacji dla pięciu algorytmów regularnej i osobliwej kinematyki odwrotnej. Przedmiotem analizy porównawczej jest zbieżność algorytmów oraz kształt generowanych przez nie trajektorii.

EN

The inverse kinematics is an important ingredient of motion planning for mobile manipulators. In this paper we consider inverse kinematics algorithms derived within control theoretic approach. We present computer simulations of five inverse kinematics algorithms for two examples of mobile manipulators, both in regular and singular configurations. We compare convergence of the algorithms and quality of obtained trajectories.

2

Sterowanie kinematyką i dynamiką manipulatorów mobilnych - badania porównawcze.

100%

Mazur A.

|

2001

|

tom Vol. 103, nr 47

45-58

PL

W pracy przedstawiono rozwiązanie zadania śledzenia trajektorii dla manipulatora mobilnego. Przez manipulator mobilny będziemy rozumieli holonomiczny manipulator zamontowany na nieholonomicznej kołowej platformie jezdnej. W części teoretycznej referatu przedstawiono nowe algorytmy sterowania dynamiką manipulatora mobilnego wraz z dowodami stabilności. W drugiej części przedstawiono badania symulacyjne ilustrujące zachowanie manipulatora mobilnego podczas sterowania przy użyciu różnych algorytmów sterowania kinematyką i dynamiką na przykładzie manipulatora typu RTR zamontowanego na platformie mobilnej klasy (2,0).

EN

In a paper a solution to the trajectory tracking problem of a mobile manipulator has been presented. By the mobile manipulator we mean the holonomic rigid manipulator mounted on a nonholonomic wheeled mobile platform. First, new control algorithms for the dynamics of the mobile manipulator have been introduced and proved. Next, we show simulation results, which illustrate the behaviour of the mobile manipulator during control action using different algorithms for the dynamics and the kinematics of RTR manipulator mounted on the platform from the class (2,0

3

Kinematyka manipulatorów mobilnych.

100%

Tchoń K.

|

2001

|

tom Vol. 102, nr 46

43-58

PL

Przez manipulator mobilny rozumiemy układ robotyczny złożony z nieholonomicznej platformy mobilnej oraz umieszczonego na niej manipulatora. Celem referatu jest pokazanie, jak przy wykorzystaniu metod teorii sterowania można zbudować teorię kinematyki manipulatorów mobilnych wzorując się na istniejącej teorii manipulatorów stacjonarnych. Punktem wyjścia rozwijanej teorii jest przedstawienie kinematyki manipulatora mobilnego w postaci bezdryfowego układu sterowania z funkcją wyjścia. Dla takiej reprezentacji określamy najpierw algebrę Liego i dystrybucję stowarzyszoną z układem sterowania, a następnie formułujemy warunek nieholonomiczności jako warunek rzędu algebry Liego i używamy wektora wzrostu dystrybucji stowarzyszonej w celu zdefiniowania regularnych i osobliwych postur platformy mobilnej. Korzystając z obserwacji, że odwrotne zadanie kinematyki manipulatora mobilnego jest równoważne zadaniu osiągalności wyjścia reprezentującego go układu sterowania, definiujemy chwilową kinematykę manipulatora mobilnego, jakobian analityczny i wprowadzamy pojęcie konfiguracji regularnych i osobliwych manipulatora mobilnego. Proponujemy pojęcie zręczności manipulatora mobilnego jako miary jakości jego działania, mające zastosowanie do optymalnego projektowania manipulatorów mobilnych. Formułujemy odwrotne zadanie kinematyki i podajemy algorytmy rozwiązania regularnego i osobliwego zadania odwrotnego.

EN

The monile manipulator is a robotic system composed of a nonholonomic mobile platform and a holonomic manipulator mounted atop of the platform. The paper demonstrates that by employing methods of contemporary control theory it is possible to develop a fairly complete kinematic theory of mobile manipulators, following the paradigm of existing theory of stationery manipulators. Beginning with a control system representation of the cinematics as a driftless control system with outputs, we define regular and singular postures and configurations of mobile manipulators, introduce a concept of instantaneous kinematics and analytic Jacobian, and propose a dexterity measure. Special attention we pay to inverse kinematics algorithms for mobile manipulators, applicable both for regular as well as for singular configurations.

4

Miary jakości manipulatorów stacjonarnych i mobilnych.

75%

Zadarnowska K.

|

2001

|

tom Vol. 102, nr 46

91-100

PL

W referacie podejmujemy próbę skonstruowania miar jakości manipulatorów mobilnych, wzorowanych na znanych miarach jakości manipulatorów stacjonarnych, oraz wskazujemy na ich zastosowanie do optymalnego projektowania manipulatorów mobilnych. Jako punkt wyjścia przyjmujemy pojęcie kinematyki manipulatora mobilnego oraz jakobianu analitycznego, który umożliwia rozróżnienie konfiguracji regularnych i osobliwych. W tym kontekście definiujemy lokalną zręczność manipulatora mobilnego odpowiadającą lokalnej o globalnej manipulowalności manipulatora stacjonarnego. Pokazujemy zastosowanie miar jakości do wyznaczenia optymalnej konfiguracji, jak również optymalnej geometrii manipulatora mobilnego. Rozważania teoretyczne popieramy badaniami symulacyjnymi i porównawczymi.

EN

In the paper we attempt At defining quality measures manipulators, that resemble already known quality measures for the stationary manipulators. We indicate application of the measures to the design of mobile manipulators. As a starting point take the kinematics the mobile manipulator and the analytic Jacobian that enables us to distinguish regular and singular configurations. In this context we define local and global dexterity of the mobile manipulator. We apply the quality measures to determining optimal configurations, as well as optimal geometry of mobile manipulators. Theoretical concepts are3 justified with computer simulations and comparative studies.

5

Podatnościowe i admitancyjne miary jakości manipulatorów mobilnych

75%

Zadarnowska K.

|

2008

|

tom z. 166, t. 1

285-294

PL

Praca proponuje nowy sposób podejścia do definiowania miar jakości manipulatorów mobilnych. W ramach nowego schematu postępowania, wykorzystującego metodę endogenicznej przestrzeni konfiguracyjnej, kinematykę oraz dynamikę manipulatorów mobilnych reprezentuje się w postaci układu sterowania z funkcją wyjścia. Proponowane podejście respektuje zasadę analogii manipulatorów stacjonarnych i mobilnych oraz, w przeciwieństwie do metod tradycyjnych, łączy jakość działania układów robotycznych z własnością sterowalności ich reprezentacji. W pracy definiujemy dwa typy dynamicznych miar jakości manipulatorów mobilnych: podatnościowe oraz admitancyjne. W zakresie obu kategorii wprowadzamy lokalne i globalne wskaźniki jakości: zręczność, elipsoidę zręczności, mobilność, współczynnik uwarunkowania oraz dystorsje. Ilustracje wprowadzonych pojęć stanowi wyznaczenie optymalnych wzorców ruchu przykładowego robota mobilnego.

EN

In the paper, we propose a new, control theoretic methodology for defining performance measures of mobile manipulators. In frame of the endogenous configuration space approach, we assume that the kinematics and dynamics of a mobile manipulator are represented by the end point map of a control system with outputs. The methodology base on the analogy between the manipulator kinematics and the end point map of the mobile manipulator and between the manipulability matrix and the Gram matrix of a control system. In comparison to traditional approaches a novelty offered by the endogenous configuration space approach lies in connecting the performance of a mobile manipulator with controllability of its control theoretic representation. In the paper, we define two categories of dynamic performance measures: the compliance and the admittance measure. In both these categories, the following local and global performance indices are introduced: the agility, the agility ellipsoid, the mobility, the condition number and the distortion. The new concepts are demonstrated on the example of determining optimal motion patterns of a wheeled mobile robot.

6

Sterowanie oparte na modelu dla nieholonomicznych manipulatorów mobilnych

63%

Mazur A.

|

2009

|

tom Vol. 31, Nr 107

3-166

PL

W monografii przedstawiono jednolite podejście pozwalające na znalezienie sterowania dla nieholonomicznych manipulatorów mobilnych w przypadku, gdy różne zadania podlegają dekompozycji na podzadania definiowane osobno dla każdego z systemów składowych, jakimi są kołowa platforma mobilna oraz ramię manipulacyjne zamontowane na tej platformie. Spośród czterech typów manipulatorów mobilnych rozważono tylko takie, w których kołowa platforma porusza się w sposób ściśle toczny, bez poślizgu i buksowania kół, a więc jest nieholonomiczna. Natomiast w przypadku manipulatora dopuszczono zarówno bezpośrednie napędy, jak i napędy nieholonomiczne. Równania ruchu układów nieholonomicznych zawierają równania ograniczeń, które muszą być spełnione w każdej chwili, oraz równania dynamiki, połączone w strukturę kaskadową. Z tego względu do projektowania sterowania dla różnych zadań zastosowano podejście, które wymaga jednoczesnego rozwiązywania równania ograniczeń i użycia otrzymanych rozwiązań do sterowania na poziomie dynamicznym. Jednym z częstych braków spotykanych w wielu pracach jest nieuwzględnianie błędów pochodzących z poziomu dynamiki i zakłócających działanie sterownika kinematycznego (układu rozwiązującego równania ograniczeń), który jest projektowany w przypadku idealnym, a więc bez wzięcia pod uwagę efektów dynamicznych, takich np. jak duża masa, czy bezwładność układu. W monografii przedstawiono takie rozwiązania dla wszystkich rozważanych zadań, w których wspomniane błędy zostały sprowadzone do zera. W przeciwnym razie nie można zagwarantować poprawnego działania układów sterowania podczas procesu regulacji. Proponowane w pracy algo rytmy sterowania działają poprawnie, co potwierdzają dowody zbieżności i badania symulacyjne. Przedstawione algorytmy sterowania obejmują większość zadań, jakie można sformułować dla każdego z podsystemów składowych nieholonomicznego manipulatora mobilnego: sterowanie do punktu, śledzenie trajektorii oraz śledzenie ścieżki. Metoda postępowania w każdym przypadku jest podobna: należy znaleźć algorytm kinematyczny zapewniający realizację zadania dla danego podukładu nieholonomicznego, a następnie wykorzystać otrzymane rozwiązanie do zaprojektowania sterowania na poziomie dynamicznym. Wybór jednego spośród zaprezentowanych algorytmów dynamicznych jest dowolny, jednak algorytm dysypatywny i uniwersalny mogą w prosty sposób zostać zmodyfikowane do postaci adaptacyjnej, stosowanej w przypadku parametrycznej niepewności co do modelu dynamiki. Sformułowanie problemu sterowania w tak ogólnej postaci pozwala również na realizację zadań mieszanych dla poszczególnych podsystemów, np. platforma może podążać do ustalonej konfiguracji, natomiast manipulator w tym samym czasie może śledzić zadaną trajektorię przegubową. Jedynym warunkiem wymaganym do poprawnej realizacji zadań jest użycie algorytmu kinematycznego posiadającego odpowiednie właściwości, na przykład funkcję Lapunowa gwarantującą globalną lub pólgłobalną asymptotyczną stabilność dla układu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Prezentowane wyniki mogą być zastosowane w procesie sterowania nieholonomicz-nymi manipulatorami mobilnymi podczas realizacji wielu zadań, takich jak pobranie ładunku z ustalonego punktu przestrzeni roboczej, podążanie wzdłuż zadanej trajektorii w przestrzeni wewnętrznej lub zewnętrznej, rozładowywanie części ładunku podczas operacji transportowych itp.

EN

In the monograph a unified approach to the control synthesis for nonholonomic mobile manipulator has been presented. Different tasks designed for such an robotic object can be decomposed into subtasks defined separately for each subsystem of the complete mobile manipulator. In this work there are considered only two from four types of mobile manipulators, namely types for which mobile platform moves without any slippage of its wheels. However for rigid manipulating arm not only direct drive but nonholonomic drives designed by Nakamura, Chung and S0rdalen have been taken into considerations. In many works an influence of the dynamics on the solution to the purely mathematical, kinematic control has been neglected. It is not appropriate approach because large mass or inertia of the system can result in very big difference between real velocities of the object and reference velocities, which are the output signals from kinematic control level. In this book we have presented such method for solving the control problem that the mentioned errors coming from dynamical level while disturbing kinematic level converge to zero.Description of any nonholonomic system contains dynamics and constraint equations which can be treated as a cascade. For this reason a backstepping procedure to design a control law for whole nonholonomic mobile manipulator must be applied. Control algorithms presented in this book concern all tasks, which can be formulated for any subsystem of whole mobile manipulator: control to the constant configuration, trajectory tracking and following along a desired path. The method of control synthesis proposed in the monograph should be executed in two steps: design of kinematic controller (solution to strictly mathematical equations of nonholonomic constraints) and next design of dynamic controller (practical control algorithm acing on system with mass, inertia etc.).Presented method of control synthesis can find many applications, such as loading and unloading a payload during a transportation process, tracking of desired trajectory defined in joint space or in workspace etc.

7

Śledzenie ścieżki dla manipulatorów mobilnych z platformą typu (2,0)

63%

Mazur A. , Szakiel D.

|

2008

|

tom z. 166, t. 2

439-452

PL

Śledzenie ścieżki dla manipulatorów mobilnych typu (nh, h) zostało zdekomponowane na śledzenie osobnych ścieżek dla każdego z podsystemów manipulatora mobilnego. Ponieważ platforma mobilna powinna poruszać się bez poślizgu kół, to ograniczenia nieholonomiczne pojawią się w modelu obiektu jako dodatkowe równania, czyli kinematyka. Aby podsystem nieholonomiczny spełniał ograniczenia podczas śledzenia ścieżki, należy użyć algorytmu kinematycznego Samsona, dedykowanego platformom klasy (2,0). Algorytm sterowania działający na poziomie dynamicznym jest modyfikacją algorytmu przedstawionego w [5].

EN

This paper has presented a solution to the path following problem for nonholonomic mobile manipulator of (nh, h) type. The control goal for the mobile platform was to follow along the desired flat curve without stopping the motion and the manipulator should move in such a way that its end-effector follows along the geometric path described in Cartesian coordinates and stops at the end of the desired path. As a kinematic control algorithm solving a task for the nonholonomic subsystem the Samson algorithm, dedicated platforms of (2,0) class, should be used. Dynamical control algorithm is a some modification of the algorithm introduced in [5].

8

Algorytmy sterowania do punktu dla nieholonomicznego manipulatora mobilnego typu (nh, nh)

63%

Mazur A. , Płaskonka J.

|

2010

|

tom z. 175, t. 2

401-412

PL

Problematyka przedstawiona w artykule dotyczy wyboru algorytmów sterowania na poziomie kinematycznym, rozwiązujących zadanie osiągania ustalonej konfiguracji przez nieholonomiczny manipulator. Rozważono dwa algorytmy kinematyczne: algorytm Astolfiego, który jest algorytmem działającym w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, oraz algorytm wielomianowy Nakamury, Chunga i Sordalena, który działa w pętli otwartej. Przebadano zachowanie manipulatora mobilnego typu (nh,nh) w przypadku, gdy sterowanie częścią manipulacyjną odbywało się według obu wspomnianych algorytmów. Wyniki symulacyjne pokazały, że wpływ dynamiki na realizację zadania jest ogromny i jedynie algorytmy kinematyczne wykorzystujące sprzężenie zwrotne powinny być implementowane w praktyce.

EN

In the paper a problem of selection of kinematic control algorithm for nonholonomic manipulator has been considered. Two kinematic control algorithms - Astolfi algorithm (working in closed-loop) and Nakamura, Chung & Sordalen algorithm (working in open-loop of control) have been compared. Simulation results have shown that influence of dynamics on behavior of mobile manipulator of (nh,nh) type is huge. It means that only kinematic control algorithms using feedback in the control loop are enough robust to apply them in practical applications.

9

Powtarzalne jakobianowe algorytmy kinematyki odwrotnej

63%

Tchoń K. , Janiak M.

|

2008

|

tom z. 166, t. 1

255-264

PL

Przedmiotem pracy jest synteza powtarzalnych algorytmów kinematyki odwrotnej dla kinematyk redundantnych. Rozważane odwzorowania kinematyczne opisują manipulatory stacjonarne lub są skończenie wymiarowymi reprezentacjami kinematyki manipulatorów mobilnych. W pracy analizuje się dwie metody syntezy algorytmów powtarzalnych, przyjmując w obu przypadkach za punkt wyjścia algorytm typu jakobianu pseudoodwrotnego. Pierwsza metoda polega na uzupełnieniu tego algorytmu w taki sposób, by w rezultacie został spełniony warunek całkowalności stowarzyszonej dystrybucji. Druga metoda sprowadza się do skonstruowania algorytmu typu jakobianu rozszerzonego aproksymującego w sposób optymalny algorytm typu jakobianu pseudodowrotnego. W obu przypadkach algorytm powtarzalny uzyskuje się przez rozwiązanie pewnego cząstkowego równania różniczkowego. Procedurę syntezy algorytmów powtarzalnych zilustrowano w sposób analityczny i przy pomocy symulacji komputerowych na przykładzie manipulatora o trzech stopniach swobody.

EN

The paper addresses the synthesis problem of repeatable inverse kinematics algorithms for the redundant kinematics. The kinematic maps under consideration refer to either stationary manipulators or to finite dimensional representations of kinematics of mobile manipulators. Two synthesis methods are studied; both of them assume as a starting point the Jacobian pseudoinverse. Method 1 consists in completing the Jacobian pseudoinverse algorithm that results in the integrability of the associated distribution. Method 2 provides an extended Jacobian inverse kinematics algorithm approximating, in an optimal manner, the Jacobian pseudoinverse. In both cases the repeatable inverse kinematics algorithm is obtained as a solution of a certain partial differential equation. The synthesis procedure has been illustrated analytically and by computer simulations with an example of a 3 degree-of-freedom manipulator.

10

Zupełność algorytmu kinematyki odwrotnej typu jakobianu dołączonego dla manipulatorow mobilnych

63%

Małek Ł.

|

2008

|

tom z. 166, t. 1

275-284

PL

Artykuł zawiera twierdzenie gwarantujące zupełność algorytmu jakobianu dołączonego dla manipulatorów mobilnych na podstawie zupełnosci tego algorytmu dla samej platformy mobilnej. W oparciu o to twierdzenie udowodniono zupełność algorytmu jakobianu dołączonego dla monocykla z manipulatorem pokładowym 2R. Wyniki teoretyczne zostały zilustrowane symulacjami komputerowymi.

EN

In this paper we present a proof of completeness of the adjoint Jacobian algorithm for mobile manipulators. Using this proof we show the completeness of the adjoint Jacobian algorithm for the unicycle and for the unicycle with the onboard 2R manipulator.

11

Przybliżony jakobianowy algorytm kinematyki odwrotnej dla manipulatora mobilnego

63%

Janiak M. , Tchoń K.

|

2008

|

tom z. 166, t. 1

265-274

PL

W pracy rozważa się problem redukcji złożoności obliczeniowej jakobianowych algorytmów kinematyki odwrotnej dla manipulatorów mobilnych. Ograniczenie nakładów obliczeniowych niezbędnych na rozwiązanie zadania odwrotnego uzyskuje się poprzez zastąpienie dokładnej procedury obliczającej jakobian analityczny manipulatora mobilnego, procedurę wyznaczającą jego przybliżenie. Do aproksymacji jakobianu zastosowano formułę Broydena działającą według metody siecznych i zasady najmniejszej zmiany. Skuteczność algorytmu z aproksymacją jakobianu zilustrowano na przykładzie algorytmu jakobianu pseudoodwrotnego i manipulatora mobilnego typu samochód kinematyczny z zainstalowanym na pokładzie manipulatorem stacjonarnym o strukturze RTR.

EN

We study the problem of complexity reduction of inverse kinematics algorithms for mobile manipulators. For the problem solution we propose a Jacobian approximation procedure. We adopt Broyden's "good update formula" for the Jacobian approximation, based on the secant method and the least change principle. Performance of the algorithm has been illustrated with simulations on a kinematic car-type platform endowed with a 3-dof manipulator.