Разработка алгоритмов программного управления компьютерными моделями манипуляционных и локомоционных робототехнических систем
Диссертация
При манипулировании вследствие наличия переходных процессов, связанных с внедрением контактных точек пальцев в объект и выведением их из контакта, центр масс объекта движется под действием силы тяжести относительно пальцев, что вызывает выскальзывание объекта из схвата. Поэтому для стабилизации манипулирования необходимо учитывать динамическое поведение объекта, что позволяет рассмотренная… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Развитие робототехнических систем в течение последних десятилетий
- 1. 1. Общая характеристика робототехнических систем
- 1. 2. Методы управления манипуляторами
- 1. 3. Методы управления шагающими аппаратами
- Глава 2. Кинематические схемы антропоморфного манипулятора и алгоритмы управления движением
- 2. 1. Общие схемы моделей манипулятора и принципы управления движением
- 2. 2. Моделирование подвода руки к объекту
- 2. 2. 1. Организация движения руки с помощью управления запястьем
- 2. 2. 2. Построение оптимальных движений руки в конфигурационном пространстве с учетом препятствий произвольной формы
- 2. 2. 3. Построение областей запрещенных конфигураций манипулятора
- 2. 2. 4. Алгоритмы планирования оптимальных движений манипулятора в пространстве конфигураций
- 2. 2. 4. 1. Волновой алгоритм
- 2. 2. 4. 2. Волновой алгоритм с учетом весов путей между вершинами графа
- 2. 2. 4. 3. Алгоритм Дийкстры с сортировкой по весам путей между вершинами графа
- 2. 2. 4. 4. Алгоритм Дийкстры с сортировкой по диапазонам весов путей между вершинами графа
- 2. 2. 4. 5. Сравнительный анализ алгоритмов
- 2. 2. 5. Примеры использования рассмотренных подходов организации движения манипулятора
- 3. 1. Принципы управления движением пальцев
- 3. 2. Кинематическая модель схвата
- 3. 3. Обратная задача кинематики схвата
- 3. 4. Модель контактного взаимодействия между пальцем и объектом
- 3. 5. Устойчивое манипулирование предметами
- 3. 6. Примеры организации циклов манипуляций
- 3. 7. Моделирование переноса предметов с помощью наложения связей
- 4. 1. Вводные замечания
- 4. 2. Модели аппарата
- 4. 3. Моделирование контактного взаимодействия между пятой и поверхностью цилиндра
- 4. 4. Исследование устойчивости положений статического равновесия аппарата в цилиндре
- 4. 5. Организация шагового цикла
- 4. 6. Стабилизация ходьбы аппарата
Список литературы
- Аксенов Г. С., Воронецкая Д. К., Фомин В. Н. Построение программных движений манипулятора при помощи ЭВМ. — Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1978, т.6., № 4, с. 50−55.
- Белецкий В.В., Чудинов П. С. Управление движением двуногого шагающего аппарата. Изв. АН СССР, МТТ, 1980, № 3, с. 30−38.
- Болотник H.H., Черноусько Ф. Л. Оптимизация параметров шагающего робота для движения в трубах. Известия РАН, сер. Механика твердого тела № 6, 1995, с.27−41.
- Болотник H.H., Костин Г. В., Черноусько Ф. Л. Моделирование и оптимизация движения шагающего робота в трубе. Известия РАН, сер. Механика твердого тела № 3, 1996, с.176−191.
- Виттенбург Й. Динамика систем тел. М.: Мир, 1980.
- Вукобратович М., Стокич Д. Управление манипуляционными роботами. М.: Наука, 1985.
- Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики, М.: МГУ, 1997.
- Голубев Ю.Ф., Мел кумова Е.В. Об условиях статического равновесия шагающего аппарата в цилиндре. Препр. ИПМ РАН, № 67,1997.
- Девянин Е.А. и др. Шестиногий шагающий аппарат, способный адаптироваться к условиям местности. Теория механизмов и машин, 18(4), 1993, 257 260.
- Дубровин Б.А., Новиков С. П., Фоменко А. Т. Современная геометрия. М.: Наука, 1979.
- Ичас М. О природе живого. М.: Мир, 1994.
- Канаев Е.М., Козырев Ю. Г., Черпаков Б. И., Царенко В. И. Общие сведения о промышленных роботах. М.: Высшая школа, 1987.
- Кобринский A.A., Кобринский А. Е. Манипуляционные системы роботов. -М.: Наука, 1985.
- Кобринский A.A., Кобринский А. Е. О синтезе движения манипуляционных систем. Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1978, № 2.
- Коренев Г. В. О движениях человека, достигающих наперед заданной цели. -Автоматика и телемеханика, 1972, № 6.
- Кулешов B.C., Лакота H.A. Динамика систем управления манипуляторами. -М.: Энергия, 1971.
- Левицкий Н.И. Теория механизмов и машин. -М.: Наука, 1990.
- Охоцимский Д.Е., Голубев Ю. Ф., Алексеева Л. А. Управление динамической моделью шагающего аппарата. Препр. ИПМ АН СССР, № 20, 1974.
- Охоцимский Д.Е., Голубев Ю. Ф. Механика и управление движением автоматического шагающего аппарата. М.: Наука, 1984.
- Охоцимский Д.Е., Платонов А. К., Пряничников В. Е. Методика моделирования робота, перемещающегося в пространственной среде. Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1980, № 1, с. 46−54.
- Павлов В.А., Тимофеев A.B. Вычисление и стабилизация программного движения подвижного робота-манипулятора. Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, 1976, № 6.
- Погорелов Д.Ю. Введение в моделирование динамики систем тел. Брянск, БГТУ, 1997.
- Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора: Пер. с англ. М., Наука, 1976.
- Попов Е.П. Роботы-манипуляторы. М., Знание, 1974.
- Попов Е.П., Верещагин А. Ф., Зенкевич C.JI. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы. М., Наука, 1978.
- Ройтенберг Я.Н. Автоматическое управление: Пер. с англ. М., Наука, 1971.
- Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.
- Селенский Е.Е. Разработка алгоритмов программного управления компьютерной моделью антропоморфного манипулятора. В сб.: Динамика и прочность транспортных машин, Брянск, БГТУ, 1998, С.74−81.
- Селенский Е.Е. Построение области запрещенных положений манипулятора. В сб.: Динамика и прочность транспортных машин, Брянск, БГТУ, 1998, С.87−91.
- Тимофеев А.В., Экало Ю. В. Устойчивость и стабилизация программного движения робота-манипулятора. Автоматика и телемеханика, 1976, № 10.
- Фу К., Гонсалес Р., Ли С. Робототехника. М.: Мир, 1989.
- Шахинпур М. Основы робототехники М.: Мир, 1990.
- Arimoto S., Noborio Н. А 3D closest pair algorithm and its applications to robot motion planning. IF AC Robot Control, Karlsruhe, FRG, 1988, 471−477.
- Baillieul J. Kinematic programming alternatives for redundant manipulators. Proc. of the IEEE Int. Conf. On Rob. And Aut., 1985, St Louis, MO, 722−728.
- Bejczy A.K. Performance evaluation of computer-aided manipulator control. -Proc. of the 1976 IEEE Conf. on Cybernetics and Society, November 1−3, 1976.
- Bicchi A. Hands for dexterous manipulation and powerful grasp: a difficult road toward simplicity. Robotics Research, 1995, 2−15.
- Chevallier D., Payandeh. S. On determination of control primitives for grasping and manipulation in a three-fingered grasp. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Coiffet P., Dumas J.N., Molinier P., Vertut J. Real time problems in computer control of robots. Proc. VIIISIR, 1977, Japan, 145−152.
- Corke P. Dynamic issues in robot visual-servo systems. Robotics Research, 1995, 489−498.
- Costiera J., Kanade T. A multibody factorization method for motion analysis. -Robotics Research, 1995, 368−377.
- Dubovsky S., On the Dynamics of Computer Controlled Robotic Manipulators. -Warsaw, 1981, 89−98.
- Dubowsky S. A perspective of the advancement of robotic systems during the past 15 years. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Duffy J. A kinematic analysis and classification of robot arms. Workshop on the impact on the academic community of required research activity for generalized robotic manipulators. Proc. Of NSF Workshop held at University of Florida, Febr. 1978, 458.
- Ernst H.A. A Computer Controlled Mechanical Hand. Sc. D. thesis, M.I.T., Cambridge, MA, 1981.
- Freund E. Path Control for a Redundant Type of Industrial Robot. Proc. Of VII International Symp. On Industrial Robots, Tokyo, 1977, 234−241, 107−114.
- Kahn M.E., Roth B. The near minimum time control of open loop articulated kinematic chains. -Trans. ASME, Journ. Dynam. Syst. Meas. and Control, Sept. 1971, p. 164−172.
- Kaneko M., Tsuji T. Scale-dependent enveloping grasps inspired by human grasping. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Kang S., Ikeuchi К. Toward automatic robot instruction from perception-temporal segmentation of tasks from human hand motions. IEEE Trans. On Rob. and Aut., Nice, France, vol.3, 1995, 1948−1954.
- Kato I., Yamakawa S., Ichikawa K., Sano M. Multifunctional myoelectric hand prosthesis with pressure sensory feedback. -Advances in external control of human extremities. Yugoslav committee for Electronics and Automation. Belgrade, 1979.
- Kawasaki H., Ohka Y. Adaptive force-position control for constrained robotic manipulators. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Konstantinov M.S. Jaw-Type Gripper Mechanisms. SME Tech. Paper Ser. MS 1975, Proc. Of the 5th International Symposium on Industrial Robots, Chicago, IL, Sept. 22−24, Book 2, Paper MS75−264, 1975.
- Lapshin V. Model problem of a walking machine emergency stop. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Lee S.C.G. Robot Ann Kinematics, Dynamics and Control. IEEE Trans. Computer, 62−79 (Dec.), 1982.
- LoefFL.A. An algorithm for computer guidance of a manipulator in between obstacles. MS thesis, Oklahoma State University, 1973.
- Lozano R., Brogliato B. Adaptive hybrid force-position control for redundant manipulators. IEEE Trans, on Aut. Cont., vol.37, № 10, 1992, 1501−1505.
- Luh J.Y.S., Walker M.W., Paul R. On-Line Computational Scheme for Mechanical Manipulators. J. Dymanic Systems, measurement and Control. Trans. ASME, 1980, v.102, 69−72.
- Lull J. Y.S., Lin C.S. Optimum path planning for mechanical manipulators. Trans. ASME, Journ. Dynam. Syst. Meas. and Control, 1981, v. 103, № 2, p. 142−151.
- Lundstrom G. Industrial robot grippers. The Industrial Robot, 1973, v. 1, № 2.
- Masahiro O., Chun-Yi Su, Stepanenko Y. Non-regressor based single-parameter adaptive control of robot manipulators. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Mason M.T., Salisbury J.K. Jn. Robot hands and the mechanics of manipulation. -The MIT press series of Artificial Intelligence, Cambridge, Massachusetts, 1985, 1−38.
- McGhee B.R., Chao C.S., Jaswa V.C., Oron D.E. Real-Time Computer Control of a Hexapod Vehicle. Proc. Ill CISM-IFTOMM Symp. Theory and Practice of Robots and Manipulators, 1978, Italy, Udine, 323−339.
- Newman W.S., Dohring M.E. Augmented impedance control: an approach to compliant motion control of kinematically redundant manipulators. Proc. of the IEEE Int. Conf. On Rob. And Ant, Sacramento, California, April 1991, 30−35.
- Park J., Chung W., Youm Y. Design of compliant motion controllers of kinematically redundant manipulators. Proc. of the IEEE Int. Conf. On Rob. And Aut., Minneapolis, Minnesota, April 1996, 3538−3544.
- Peng Z.X., Adachi N. Compliant motion control of kinematically redundant manipulators. IEEE Trans, on Aut. Cont., vol.9, № 6, 1993, 831−837.
- Perdereau V., et al. External hybrid position-force control for kinematically redimdant manipulators. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Perdereau V., Drouin M. A new scheme for hybrid force-position control. -Robotica, vol.11, 1994, 453−464.
- Pfeiffer F. Grasping optimization and control. IUTAM Symposium on Interaction between Dynamics and Control in Advanced Mechanical Systems, Kluwer Akademic Publishers, 1997, 287−302.
- Pogorelov D., Selensky E., Sichkov E. Generation of symbolic motion equations for large multibody systems. Proc. of International Workshop on New computer technologies in control systems, Pereslavl-Zalessky, IPS RAS, 1996, 50.
- Pogorelov D., Selensky E. Universal Mechanism Software and Simulation of Mechanical Control Systems Proc. of International Workshop on New computer technologies in control systems, Pereslavl-Zalessky, IPS RAS, 1997, 50.
- Schmucker U., Schneider A., Ihme T. Force control for legged robots. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Seraji H., Colbaugh R. Improved configuration control for redundant manipulators. -J. of Rob. Syst., 7(6), 1990, 897−928.
- Silva M.P.T., Ambrosio J.A.C., Pereira M.S. Biomechanical Model with Joint Resistance for Impact Simulation IIMultib. Syst. Dyn. Schielen W., Ambrosio J.A.C., Vol.1, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1997. P.65−84.
- Stolen D.P. The adaptive control of manipulator arms. Proceedings of the 4th RO.MAN.SY. Warsaw, 1981, 596.
- Svinin, M., M. Kaneko and T.Tsuji. Internal forces and stability of multifinger grasps. -Preprints of the Fifth IFAC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Udupa S.M. Collision detection and avoidance in computer controlled manipulators. Proc. Of the 5th Conf. On Artificial Intelligence, Boston, 1977, p.737−748.
- Vucobratovic M., Kircanski M. A Method for Optimal Synthesis of Manipulator Robot Trajectories, Trans. ASME, Journ. Dynam. Syst. Meas. and Control, 104, p.188−193, 1982.
- Vukobratovic M.K. How to control the artificial anthropomorphic systems. IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics, 1973, SMC-3, 497−507.
- Viikobratovic M.K. Dynamics and Control of Anthropomorphic Active Mechanisms. Proc. I-st EFTOMM Symp. Theory and Practice of Robots and Manipulators, 1978, Italy, Udine, 323−339.
- Vukobratovic M.K., Hristic D.S., Stokic D.M. Algorithmic Control of Anthropomorphic Manipulators. Proc. V Intern. Symp. Industrial Robots, Chicago, IL, Sept. 1975.
- Vukobratovic M.K., Juricic D., Frank A. On the stability of Biped Locomotion. -Trans. IEEE, Biomedical Engineering, January 1970.
- Vukobratovic M.K., Potkoniak V., Hristic D.S. Contribution to the Computer-Aided Design of Industrial Manipulators. Prepr. IV IFTOMM Symp. Theory and Practice of Robots and Manipulators, Warsaw, 1981.
- Yasuho T. et al. Identification and model based control of a 6 d.o.f. industrial manipulator. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.
- Zielinska T. Utilisation of biological patterns in walking machines. Preprints of the Fifth IF AC Symposium on Robot Control. September 3−5, 1997, Nantes, France.