Дослідження переміщення маніпулятора за допомогою апаратних та комп’ютерних моделей

Анотація

Одним із основних напрямів проєктування робототехнічних систем є кінематичний аналіз маніпуляторів, який дозволяє перейти до дослідження динаміки та синтезу управління рухом маніпуляторів на основі прямої та зворотної задач кінематики. В роботі основна увага зосереджена на розробці апаратних та комп’ютерних моделей переміщення різних елементів маніпуляторів. Для цього застосовано засоби, що використовуються для апаратного та комп’ютерного моделювання переміщення маніпуляторів. В роботі показано, як можна створити моделі маніпуляторів на основі апаратнопрограмного комплексу Arduino. Розглянута можливість застосування для створення комп’ютерних моделей симулятора UnoArduSim, що має у своєму складі як пристрої комп’ютерного керування, а також інформаційні та виконавчі пристрої, що використовуються у робототехнічних пристроях. Для графічного відображення переміщення маніпулятора на комп’ютері застосована мова програмування Processing, яка дає можливість створювати анімаційні моделі. Розроблена спрощена апаратна модель маніпулятора з трьома сегментами, переміщення яких здійснюється за допомогою сервоприводів, та математична модель використання прямої та зворотної задач кінематики для визначення траєкторії переміщення робочого органу за відомими значеннями параметрів стану окремих сегментів, а також для визначення параметрів стану окремих сегментів за координатами робочого органу. Апаратна модель маніпулятора створена на основі апаратних та програмних засобів, які використовуються у складі апаратно-програмного комплексу Arduino та симулятора UnoArduSim, що дає можливість викоритовувати програмне забезпечення для дослідження маніпуляторів як на апаратній, так і на програмній моделі. Розроблена апаратно-комп’ютерна модель маніпулятора на основі Arduino та Processing для дослідження переміщення маніпулятора у ручному та автоматичному режимі. Створені комп’ютерні моделі на основі прямої та зворотної задач кінематики на основі мови Processing, де керування положенням окремих сегментів та робочого органу маніпулятора здійснюється шляхом переміщення мишки, а координати курсора визначають кути повороту окремих сегментів для прямої задачі кінематики або координати робочого органу для зворотної задачі кінематики. Вказані моделі можуть використовуватись для дослідження переміщення маніпуляторів та їх ланок, для створення програм шляхом навчання, коли у ручному режимі визначаються параметри ланок для встановлених послідовних положень робочого органу, на основі яких створюється програма для переміщення маніпулятора у автоматичному режимі, а також при проведенні дистанційного навчання.