System transformation. Model in Cartesian space. Task-oriented model for the end link. Task-oriented model for intermediate pointsÝ

Вариант № 1.

System transformation

Вставить:

Model in Cartesian space

Task-oriented model for the end link

Task-oriented model for intermediate pointsÝ

			Figure 1

Для достижения гибкости и универсальности роботов-манипуляторов их кинематические схемы должны иметь дополнительные степени свободы. Избыточные многозвенные роботы способны выполнять нетривиальные задачи перемещения, такие, как проникновения в труднодоступные области рабочей зоны, обход препятствий, приближение к удаленным объектам, движение вдоль сложных криволинейных траекторий и т.д. Решение этих задач, а также эффективное использование дополнительных степеней свободы в процессе движения робота порождает определенные трудности управления, известные как проблема избыточности.

Нарисовать:

Вариант № 2.

Partial decomposition

Вставить:

Independent modelså

					Figure № 2

Эти трудности вызваны неопределенностью конфигурации робота, а также необходимых управляющих воздействий, когда число управляемых степеней свободы больше, чем число измерений Декартова пространства. Наиболее сложные задачи управления связаны с пространственным движением гиперизбыточных роботов (сочлененных и змееподобных роботов, ферм с изменяемой геометрией). Наиболее естественный путь разрешения неопределенности управления избыточным роботом состоит во введении дополнительных ограничений движения робота. Эти ограничения, записываемые как голономные зависимости переменных робота , могут определять, например, условия идентичности или пропорциональности координат и их скоростей, желаемой ориентации звена в декартовом пространстве. Наиболее наглядно зависимости декартовых координат представлены аналитическим описанием траектории конечной точки или траекторий других важных точек кинематической цепи робота.

Нарисовать:

Вариант № 3.

Kinematic model

Вставить:

Direct kinematics

Figure 3

Reference curve

Nonlinear relations of outputs (m-1 coordination conditions)¯

Выполнение дополнительных ограничений обеспечивает согласованное движение звеньев избыточного механизма и сохранение его желаемой конфигурации в процессе движения конечной точки по заданной траектории. Такое поведение робота может быть получено методами программного управления, когда согласующие зависимости используются в процессе вычисления обратной кинематики. Тем не менее, стратегия следящего управления имеет определенные недостатки, выраженные в сложности оперативного вычисления обратной кинематики и точной интерполяции желаемых траекторий, а так же в сниженном динамическом качестве отслеживания задачно-ориентированных координат. Для гиперизбыточных роботов были предложены методы решения с использованием концепции «бесконечного числа степеней свободы», что не так эффективно в случае, если число звеньев робота не очень велико.

Прямое решение задачи управления робота с голономными ограничениями, основанное на принципе согласованного управления [3], дано в [7-8]. Оно подразумевает введение необходимого числа задачно-ориентированных координат

характеризующих отклонения от желаемых ограничивающих зависимостей. Таким образом, многомерная задача управления сводится к множеству простых задач стабилизации, решаемых с помощью методов нелинейного управления [3,8-9].