- •Основы робототехники. Устройство роботов План лекции.
- •Лекция 1 Введение
- •Классификация роботов по назначению
- •Лекция 2 Кинематика манипулятора
- •Матрицы сложных поворотов
- •Лекция 3 Матрица поворота вокруг произвольной оси
- •Представление матриц поворота через углы Эйлера
- •Лекция 4 Геометрический смысл матриц поворота
- •Свойства матриц поворота
- •Однородные координаты и матрицы преобразований
- •Лекция 5 Звенья, сочленения и их параметры
- •Представление Денавита – Хартенберга
- •Алгоритм формирования систем координат звеньев
- •Для манипулятора Пума
- •Лекция 6 Уравнения кинематики манипулятора
- •Классификация манипуляторов
- •Обратная задача кинематики
- •Метод обратных преобразований
- •Лекция 7 Геометрический подход
- •Определение различных конфигураций манипулятора
- •Решение обратной задачи кинематики для первых трех сочленений
- •Решение для первого сочленения
- •Решение для второго сочленения
- •Лекция 8 Решение для третьего сочленения
- •Решение обратной задачи кинематики для последних трех сочленений
- •Решение для четвертого сочленения
- •Решение для пятого сочленения
- •Решение для шестого сочленения
- •Лекция 9 Уравнения вида конфигурации для определения индикаторов конфигурации манипулятора
- •Машинное моделирование
- •Динамика манипулятора
- •Метод Лагранжа-Эйлера
- •Скорость произвольной точки звена манипулятора
- •Лекция 10 Кинематическая энергия манипулятора
- •Потенциальная энергия манипулятора
- •Уравнение движения манипулятора
- •Уравнения движения манипулятора с вращательными сочленениями
- •Пример: двухзвенный манипулятор
- •Лекция 11 Уравнения Ньютона-Эйлера
- •Вращающиеся системы координат
- •Лекция 12 Подвижные системы координат
- •Кинематика звеньев
- •Лекция 13 Рекуррентные уравнения динамики манипулятора
- •Лекция 14 Планирование траекторий манипулятора
- •Сглаженные траектории в пространстве присоединенных переменных
- •Расчет 4-3-4 - траектории
- •Лекция 15 Граничные условия для 4-3-4-траекторий
- •Лекция 16 Управление манипуляторами промышленного робота
- •Метод вычисления управляющих моментов
- •Передаточная функция одного сочленения робота
- •Лекция 17 Устройство позиционирования для одного сочленения манипулятора
- •Критерии работоспособности и устойчивости
- •Лекция 18 Компенсация в системах с цифровым управлением
- •Зависимость момента от напряжения
- •Управление манипулятором с переменной структурой
- •Адаптивное управление
- •Адаптивное управление по заданной модели
- •Адаптивное управление с авторегрессивной моделью
- •Лекция 19 Адаптивное управление по возмущению
- •Независимое адаптивное управление движением
- •Лекция 20 очувствление Введение
- •Датчики измерения в дальней зоне
- •Триангуляция
- •Метод подсветки
- •Лекция 21 Измерение расстояния по времени прохождения сигнала
- •Очувствление в ближней зоне
- •Индуктивные датчики
- •Датчики Холла
- •Лекция 22 Емкостные датчики
- •Ультразвуковые датчики
- •Оптические датчики измерения в ближней зоне
- •Лекция 23 Тактильные датчики
- •Дискретные пороговые датчики
- •Аналоговые датчики
- •Силомоментное очувствление
- •Элементы датчика схвата, встроенного в запястье
- •Выделение сил и моментов
- •Лекция 24 Системы технического зрения
- •Получение изображения
- •Лекция 25 Методы освещения
- •Стереоизображение
- •Системы технического зрения высокого уровня
- •Сегментация
- •Проведение контуров и определение границ
Уравнения движения манипулятора с вращательными сочленениями
Конкретизация равенств (10-13) – (10-21) для шестизвенного манипулятора с вращательными сочленениями приводит к следующему виду членов уравнения, определяющих динамику движения манипулятора:
Матрица . Исходя из равенства (10-18), имеем:
, (10-22)
где
,,,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
Вектор . Коэффициенты при обобщённых скоростях в выражениях (10-18), (10-19) для центробежных и кариолисовых сил можно сгруппировать в матрицы вида:
, . (10-23)
Пусть скорости изменения всех шести присоединенных переменных манипулятора характеризуются вектором :
. (10-24)
С учетом (10-23) и (10-24) равенство (10-19) можно представить в виде следующего произведения матриц и векторов:
. (10-25)
Здесь индекс i указывает номер сочленения (), в котором измеряются моменты и силы центробежного и кориолисового типа.
. (10-26)
Вектор гравитационных сил . Из равенства (10-21) имеем:
, (10-27)
где
,
,
,
,
,
.
Коэффициенты в выражениях (10-18) – (10-21) являются функциями как присоединенных переменных, так и динамических параметров манипулятора. Их называют динамическими коэффициентами манипулятора. Физический смысл динамических коэффициентов легко понять из уравнений (10-18) – (10-21), описывающих динамику движения манипулятора.
-
Коэффициенты , определяемые равенством (10-21), учитывают силу тяжести, действующую на каждое из звеньев манипулятора.
-
Коэффициенты , определяемые равенством (10-18), устанавливают связь действующих в сочленениях сил и моментов с ускорением присоединенных переменных. В частности, при i=k коэффициент связывает момент , действующий в i-м сочленении, с ускорением i-й присоединенный переменной. Если , то определяет момент (или силу), возникающий в i-м сочленении под действием ускорения в k-м сочленении. Поскольку матрица инерции симметрична и то .
-
Коэффициенты , определяемые равенствами (10-19) и (10-20), устанавливают связь действующих в сочленениях сил и моментов со скоростями изменения присоединенных переменных. Коэффициент определяет связь момента, возникающего в i-м сочленении в результате движения в k-м и m-м сочленениях, со скоростями изменения k-й и m-й присоединенных переменных. В соответствии с физическим смыслом .
При вычислении рассмотренных коэффициентов полезно знать, что некоторые из этих коэффициентов могут иметь нулевые значения по одной из следующих причин:
-
Конкретная кинематическая схема манипулятора может исключить динамическое взаимовлияние движений в некоторых парах сочленений (коэффициенты).
-
Некоторые из коэффициентов присутствуют в формулах (9-20) и (10-19) чисто фиктивно, будучи нулевыми в соответствии с физическим смыслом. Например, коэффициент всегда равен нулю, так как центробежная сила, порожденная движением в i-м сочленении, на само i-е сочленение влияния не оказывает, хотя и влияет на другие сочленения, т.е. при .
-
Некоторые из динамических коэффициентов могут принимать нулевые значения в отдельные моменты времени при реализации определённых конфигураций манипулятора