W pracy przedstawiono problem śledzenia zadanej ścieżki przez efektor kinematycznie redundantnego manipulatora na poziomie sterowania ze sprzężeniem zwrotnym. W rozwiązaniu uwzględniono również ograniczenia wynikające z fizykalnych możliwości siłowników robota. Dla wyprowadzenia algorytmu sterowania zastosowano teorię stabilności Lapunowa. Wyniki symulacji komputerowych przeprowadzone dla planarnego manipulatora o trzech obrotowych parach kinematycznych, którego efektor śledzi odcinek linii prostej, ilustrują działanie zaproponowanego schematu sterowania.
EN
This paper deals with the problem of tracking a prescribed geometric path by the end-effector of a kinematically redundant manipulator at the control-loop level. The control constraints are also taken into account during the robot motion. The computer similation results illustrate the trajectory performance of the proposed control scheme for a planar redundant manipulator of three revolute kinematic pairs.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono metodę planowania bezkolizyjnych trajektorii manipulatorów redundantnych w przypadku, gdy zadana jest ścieżka efektora. W rozwiązaniu zostały uwzględnione różnego rodzaju ograniczenia: konstrukcyjne oraz wynikające z możliwości układów napędowych. Zadanie to rozwiązano, wykorzystując metody wewnętrznych funkcji kary, rozkładu redundancji na poziomie przyspieszeń oraz skalowania równań dynamiki manipulatora. Zaproponowana metoda rozwiązania jest efektywna obliczeniowo i znajduje rozwiązania spełniające przyjęte ograniczenia, co potwierdzają wyniki symulacji komputerowych.
EN
A method of planning sub-optimal collision-free motion redundant manipulator subject to effector's movement constraint is presented. Various kinds of constraints are taken into account: mechanical constraints and control constraints. This problem has been solved using penalty function approach, redundancy resolution and scaling the robot dynamic equation. The proposed method is computationally efficient. It produces the solutions that fulfil all constraints.
The primary importance of the paper is the application of the efficient formulation for the simulation of open-loop lightweight robotic manipulator. The framework employed in the paper makes use of the spatial operator algebra and the associated equations are expressed in joint space. This compact representation of the manipulator dynamics makes it possible to solve the robot forward and inverse dynamics problems in a recursive and fast manner. In the current form, the presented algorithm can be applied for the dynamics simulation of an open-loop chain system possessing any number of joints. Specifically, the formulation has been successfully applied for the analysis of the 7DOF KUKA LWR robot. Results from a number of test cases for the robot demonstrate the verification of the calculations.
PL
W artykule przedstawiono efektywny algorytm do analizy dynamiki manipulatora przestrzennego o otwartym łańcuchu kinematycznym. Równania opisujące dynamikę układu zapisano w formie algebraiczno-macierzowej w przestrzeni współrzędnych złączowych. Wprowadzona zwarta reprezentacja równań opisujących ruch manipulatora pozwoliła na rozwiązanie zadania prostego i odwrotnego dynamiki manipulatora w rekursywny i wydajny sposób. Algorytm uogólniono na przypadki analizy dynamiki otwartych łańcuchów kinematycznych z dowolną liczbą stopni swobody. Opracowane sformułowanie zastosowano do analizy dynamiki manipulatora KUKA LWR o siedmiu stopniach swobody. Zweryfikowano poprawność obliczeń numerycznych dla testowych przypadków ruchu manipulatora, a wyniki porównano z rezultatami otrzymanymi w pakiecie komercyjnym do obliczeń dynamiki układów wieloczłonowych.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono problem generowania trajektorii kinematycznie redundantnych manipulatorów na poziomie sprzężenia zwrotnego. W rozważaniach uwzględniono ograniczenia na sterowania robota. Dla wyprowadzenia schematu sterowania zastosowano teorię stabilności Lapunowa oraz rachunek wariacyjny. Poprzez użycie metody zewnętrznych funkcji kary zapewniono wykonanie dodatkowego zadania, tj. na przykład uniknięcia kolizji ogniw manipulatora z przeszkodami w trakcie ruchu. Obszerne obliczenia komputerowe ilustrują działanie zaproponowanych schematów sterowania, zarówno w przestrzeni roboczej bez oraz z przeszkodami.
EN
This paper deals with the problem of generating a trajectory at the control-loop level by a kinematically redundant manipulator. The constraints imposed on the robot actuator controls are taken into account. The Lyapunov stability theory and/or the calculus of variations are used to derive the control scheme. Through the use of exterior penalty function approach, an additional objective to be fulfilled by the robot, i.e. a collision avoidance of the manipulator links with obstacles is ensured. The extensive computer simulation results illustrate the trajectory performance of the proposed control scheme in both an obstacle-free work space and a work space including obstacles.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.