По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621

Компьютерное моделирование робота-манипулятора с простейшим захватным механизмом в пакете MATLAB/SIMULINK/SIMMECHANICS

В данной статье рассматривается выполнение компьютерного моделирования движения робота-манипулятора с простейшим захватным механизмом. Авторы статьи приводят блок-схему манипулятора, кадр анимации движения манипулятора, графики положения, скорости и ускорения губок захватного механизма. В работе выполнено построение проекций траекторий движения захватного механизма в плоскостях XY, XZ и YZ.

Литература:

1. Jatsun, S. F. Control system of the independent undersea robot / S. F. Jatsun, P. A. Bezmen, A.V. Malchikov, A. S. Jatsun // Science and Education. Materials of the II International research and practice conference — Munich, Germany: Vela-VerlagWaldkraiburg, 2012. — Vol. 1 — P. 165–170.

2. БезменП.А. Система управления движением мобильного шестиколесного робота / П.А. Безмен // Естественные и технические науки. — М.: Изд-во «Спутник+”, 2014. — № 1. — С. 126–127.

3. Яцун С.Ф. Математическое моделирование движения вибрационного мобильного робота с внутренней подвижной массой / С. Ф. Яцун, П. А. Безмен, Ю. Ю. Лосев // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. — Курск: КурскГТУ, 2008. — С. 241–247.

4. Яцун С.Ф. Экспериментальное исследование движения вибрационного мобильного робота с внутренней подвижной массой / С. Ф. Яцун, П. А. Безмен, Ю. Ю. Лосев // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. — Курск: КурскГТУ, 2008. — С. 763–770.

5. Яцун С.Ф. Динамика мобильного вибрационного робота с внутренней подвижной массой / С. Ф. Яцун, П. А. Безмен, К. А. Сапронов, С. Б. Рублев // Известия курского государственного технического университета. — Курск: ЮЗГУ, 2010. — № 2 (31). — С. 21–31.

6. Jatsun, S. Mathematical model of two-links mechanism movement at discrete control actions / S. Jatsun, S. Savin, P. Bezmen // Proceedings of the International Conference on Pure Mathematics — Applied Mathematics (PM-AM 2015). — Vienna, Austria, 2015. — P. 146–149.

7. ЯцунС.Ф. Математическое моделирование плавающего робота [Текст] / С. Ф. Яцун, П. А. Безмен, Г. В. Климов и др. // Управляемые вибрационные технологии и машины. Ч. 2. — Курск: Курский гос. техн. ун-т, 2010. — С. 265–269.

8. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании / Дьяконов В.П. Полное руководство пользователя — М.: СОЛОН-Пресс, 2003. — 576 с.

9. Моделирование и визуализация движений механических систем в MATLAB: Учеб. пособие / В. С. Щербаков, М. С. Корытов, А. А. Руппель и др. — Омск: СибАДИ, 2007. — 84 с.

10. Моделирование мехатронных систем в среде MATLAB (Simulink / SimMechanics): учеб. пособие для вузов / В. М. Мусалимов, Г. Б. Заморуев, И.И. Калапышина и др. — СПб: НИУ ИТМО, 2013. — 114 с.

11. Моделирование процессов и систем в MATLAB. Учебный курс / Лазарев Ю.П. — СПб.: Питер, 2005. — 511 с.

В настоящее время одной из основных задач исследований в области робототехники является разработка систем управления движением робототехнических устройств [1–7]. Особое значение в разработке систем управления роботами имеет компьютерное моделирование движения звеньев данных устройств, в частности — роботов-манипуляторов.

Иерархия системы управления роботом подразумевает деление системы управления на уровни, управляющие общим поведением робота, расчетом необходимой траектории движения манипулятора, поведением отдельных его приводов, и уровни, непосредственно осуществляющие управление двигателями приводов.

Каждый уровень системы управления роботом-манипулятором имеет обратные связи, по которым передается информация об исполнении команд на нижних уровнях системы управления, о внутреннем состоянии модуля данного уровня, а также о характеристиках внешней среды.

Задача компьютерного моделирования движения робота-манипулятора — отладка алгоритмов управления данным устройством.

Рассмотрим моделирование роботаманипулятора [8–9] с простейшим захватным механизмом, блок-схема которого представлена на рис. 1.

На рис. 2 изображен результат работы собранной блок-схемы — кадр из анимации движения построенного пространственного манипулятора.

Ниже, на рис. 3, представлены графики положения, угловой скорости и углового ускорения губкозахватного механизма.

На рис. 4.1–4.2 представлены проекции траектории движения центра масс схвата в плоскостях XY, XZ и YZ при разных значениях коэффициентов Gain, Gain 1, Gain 2, Gain 3 и Gain 4 (рис. 1): а-в) — при значениях коэффициентов Gain, Gain 1, Gain 2, Gain 3 и Gain 4, равных 1 каждый; д-е) — при значениях коэффициентов Gain, Gain 1, Gain 2, Gain 3 и Gain 4, равных 0,01; 0,7; 0,5; 0,4, соответственно.

Анализируя полученные с графопостроителем данные, приходим к выводу, что, изменяя коэффициентов Gain, Gain 1, Gain 2, Gain 3 и Gain 4 в диапазоне [0,01–1], можем получить желаемую траекторию движения захватного механизма [10–11].

Для Цитирования:
Безмен П.А., Щербакова М.П., Березина Л.В., Белов А.Ю., Компьютерное моделирование робота-манипулятора с простейшим захватным механизмом в пакете MATLAB/SIMULINK/SIMMECHANICS. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2020;10.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: