2. Цель, задачи исследования и предполагаемые результаты
На основе имеющегося робота-манипулятора Katana создать систему адаптирующейся податливости для одной степени свободы. Получить графики, которые отражают работу системы. Изучить влияние изменения коэффициентов ПИД регулятора на работу системы. Получить зависимости, показывающие влияние коэффициентов на работу алгоритма и отладить работу системы, учитывая данный фактор.
Для достижения данной цели в работе надо решить следующие задачи:
Составить свободно программируемую систему управления с достаточным быстродействием, приспособленную для управления приводом робота–манипулятора.
Составить программу, выполняющую ПИД-регулирование с контурами тока, скорости и положения. Исследовать работу системы, найти оптимальные коэффициенты.
Составить и запрограммировать алгоритм, обеспечивающий податливость.
Запрограммировать нейронную сеть, которая позволила бы адаптировать коэффициенты ПИД регулятора к внешним нагрузкам в зависимости от заданной податливости.
Получить результаты работы системы и проанализировать влияние коэффициентов ПИД регулятора на механизм податливости.
Объект исследования: Робот-манипуляторKatana.
Предмет исследования: Алгоритм адаптируемой податливости.
Основные практические и научные результаты, их значение:
Получена установка обладающая податливостью для её использования в различных алгоритмах и дальнейшего изучения.
Получена система задания положений и действий робота без программирования.
Также с помощью системы можно оценивать внешние нагрузки и распределять их между сочленениями робота.
3. Аналитический обзор
Податливость роботов используют для многих задач, рассматривая, как правило, как пассивную податливость и упругость [1], так и активную [2].
Под пассивной податливостью понимают конструктивную податливость, созданную либоблагодаря использованию гибких материалов в конструкции робота, либо системой пружин, либо другим механическим способом (например, редукторы HarmonicDrive) [3].
Рисунок
1 – Виды пассивных сочленений
Механизмы, обеспечивающие пассивную податливость, активно применяются в робототехнических системах [4], но из-за того, что они значительно её усложняют и являются дополнительным оборудованием, их применение ведёт к значительному удорожанию и увеличению сложности обслуживания. Также, как правило, такие манипуляторы становятся специализированными под конкретную задачу, так как их жесткость и податливость строго ограничены, и их регулирование не всегда возможно. Активная податливость задаётся исключительно с помощью коррекции управляющего сигнала на приводах робота. Основной трудностью в таких системах является достоверное определение параметров объекта, характера внешнего воздействия и необходимость высокого быстродействия системы управления для своевременной коррекции сигнала задания для приводов. Различают системы с дополнительными датчиками в зависимости от задачи, которая решается с помощью алгоритма податливости (акселерометры при гашении колебаний или датчики давления для контроля усилия при работе манипулятора с хрупкими объектами), и бездатчиковые системы с косвенным определением параметров. В случае бездатчиковой системы, задача определения и контроля параметров усложняется.