Идентификация геометрических параметров роботов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Идентификация геометрических параметров роботов

Необходимость в сокращении времени внутрипроизводственной логистики, вредная для здоровья среда, тяжелый человеческий труд вызывает потребность в автоматизации процессов паллетирования. Скорость и точность работы роботов-паллетайзеров, несравнимы с человеческим трудом, а эффективность и универсальность значительно выше, чем у стандартной машины для паллетирования.

Предприятия легкой и пищевой промышленности заинтересованы в быстрой и качественной упаковке продукции с конвейера. Машины оснащены гибкой рукой-манипулятором, которая позволяет им с ловкостью и осторожностью упаковывать даже самые хрупкие предметы. Робот-упаковщик действует таким образом: просматривает движение конвейера, определив изделие, получает сигнал на электронный блок управления, а тот, в свою очередь, подает команду механической руке взять изделие. Все движения робота совершаются по программе. Это способствует качественному и быстрому процессу упаковки объектов. Целью данной разработки является определение оптимального по быстродействию управления движения схвата манипулятора.

Положение и ориентация рабочего органа робота зависит от значений обобщенных координат и геометрических параметров, которые задают расстояния и углы поворота между осями шарниров. Реальные значения этих параметров, как правило, отличаются от номинальных значений, что является результатом неточности изготовления или столкновений робота с предметами в процессе эксплуатации. Это приводит к невозможности переноса программ от одного робота к другому (такого же либо иного типа) без перепрограммирования положений, используемых в задании.

Рассмотрим кинематическую модель манипулятора робота, которая представляет собой разомкнутую кинематическую цепь, состоящую из n+ 1 не деформируемых звеньев. Звенья нумеруем так, что основание имеет номер О, а рабочий орган (схват) имеет номер n. С каждым i - ым звеном жестко связывается координатная система x_i, y_i, z_i, при этом вектор z_i-1 направлен вдоль оси i - го шарнира. В соответствии с методом Денавита-Хартенберга взаимное расположение координатных систем определяется значениями параметров (и_i, r_i, d_i, a_i) (см. рисунок). Шарнирная переменная q_i равна и_i в случае вращательного сочленения или равна r_i для призматического сочленения.

Пусть ^i-1T_i - матрица, определяющая координаты системы, связанно с i звеном, по отношению к координатной системе, связанной с i -1 звеном. Можно показать, что

манипулятор робот программа геометрический

^i-1T_i=Rot (z, и_i) Trans (z, r_i) Trans (x, d) Rot (x, a_i),

где Rot (u, ?) - матрица размером 4Ч4, угол ? вокруг вектора ы; Trans (u, l) - матрица размером 4Ч4, обозначающая перемещение на расстоянии l вдоль вектора ы.

Положение и ориентация рабочего органа робота по отношению к опорной координатной системе определяется выражением

W=^fT_o ^oT_l…^n-1T_n=^fT_n,

где преобразование ^fT_o определяет координаты связанной с основанием системы координат по отношению к опорной системе, которое в свою очередь зависит от четырех констант и_o, r_o, d_o, a_o

Положение начала системы координат, связанной с рабочим органом, может быть задано в виде

Для определения  ^??B пользуются линеаризованной моделью, тогда используя достаточное число точек, составляют уравнения, Из этих уравнений методом наименьших квадратов можно определить искомые значения dB.

Вводятся уравнения и, таким образом, определив вектор ^?d^?B, можно повысить точность робота за счет использования более точных геометрических параметров при решении обратной кинематической задачи. Справедливо соотношение

B_i=B_oi+dB_i,

которое можно использовать для всех параметров, если обратная кинематическая задача решается с помощью изменяемой кинематической модели робота и имеется возможность подстраивать любой из параметров.

Если обратная кинематическая задача решается с использованием обратной геометрической модели на основе значений параметров B_o, то в модели уточняются только следующие параметры:

1) отклонения показаний датчиков;

2) параметры матриц для обратной геометрической модели.

Ошибки положения и ориентации могут быть компенсированы в соответствии с уравнением

где  ^?B содержит только параметры, которые не могут быть изменены в модели.

Направлением исследовательской работы является автоматизация разгрузочных операций, разработка специализированного языка программирования, благодаря использованию которого компенсируются ошибки ориентации схвата и увеличивается быстродействие робота.

Литература

1. Поезжаева Е.В // Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е.В. Поезжаева. - Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч. 2-185.

2. Поезжаева Е.В // Теория механизмов и механика систем машин. Учеб. Пособия/Е.В. Поезжаева. - Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2014. - 400

3. Поезжаева Е.В // Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е.В. Поезжаева. - Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч. 3-164.

Размещено на Allbest.ru