РОЗРОБКА МОДУЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ОРІЄНТАЦІЇ СУГЛОБА МАНІПУЛЯТОРА І ДОСЛІДЖЕННЯ ЙОГО РОБОТИ
DOI:
https://doi.org/10.30837/ITSSI.2022.20.086Ключові слова:
маніпулятор, позиціонування, орієнтація, кутове обертання, проектування, промисловий роботАнотація
В галузі мехатронних систем часто використовуються роботи-маніпулятори для автоматизованого збирання виробів, зварювання, фарбування деталей тощо. Важливим завданням при цьому є оптимізація часу руху по заданій траєкторії маніпулятора. Для вирішення такого завдання, необхідно не тільки точно оцінити швидкість руху вузлів маніпулятору, але і забезпечити лінійну характеристику оцінки позиції механізму в широкому діапазоні зміни швидкостей. Предметом дослідження в статті є методи визначення орієнтації суглобу маніпулятора. Мета роботи – розробка модуля визначення орієнтації суглобу маніпулятору і дослідження його роботи з метою визначення придатності конструкції для практичного використання. В статті вирішуються наступні завдання: дослідити принципи визначення орієнтації суглобів промислових роботів; обрати конструкцію модуля визначення орієнтації; розробити алгоритм визначення позиції суглобу в будь-який час; виконати експериментальні дослідження роботи модуля визначення позиції з метою підтвердження придатності конструкції для практичного використання. Використовуються такі методи: експериментальні дослідження проводилися на реальному об’єкті – моделі суглобу робота-маніпулятора, створеного за допомогою методів і засобів 3D-прототипування; для визначення положення суглобу маніпулятора використовувалися методи обробки сигналів, отриманих від датчиків; обробка результатів експериментів і розрахунок величин похибок позиціонування суглобу маніпулятора базується на методах статистичного аналізу випадкових величин. Отримано наступні результати: досліджено принципи визначення орієнтації суглобів промислових роботів; розроблено конструкцію і створено модуль визначення орієнтації суглобу маніпулятора; розроблено алгоритм визначення позиції суглобу в довільний час; експериментально підтверджено придатність конструкції для практичного використання. Висновки: в даній роботі запропоновано два варіанта конструкції датчика для визначення абсолютного куту оберту суглоба маніпулятора: резистивний і магнітний. Запропонована конструкція резистивного датчика виявилася нетехнологічною і набагато більша за розмірами ніж конструкція магнітного датчика. Отримані в процесі проведення експериментальних досліджень запропонованого методу вимірювання куту оберту механічного редуктора суглобу маніпулятора дані свідчать про досить точне визначення кута за допомогою магнітного датчика. Розрахована похибка вимірювань становила менше 1,4 градуси. Також результати експерименту показали, що крім радіального напрямку руху редуктора суглобу маніпулятора відбувається істотне зміщення вздовж робочої площини, причому в деяких випадках такі зміщення мають хаотичний характер. Це обумовлюється деякими дефектами і недосконалістю поверхні виготовлених деталей моделі суглобу, що використовувалися у дослідженнях.
Посилання
Shirafuji, S., Ota, J. (2019), "Kinematic Synthesis of a Serial Robotic Manipulator by Using Generalized Differential Inverse Kinematics", IEEE Transactions on Robotics, Vol. 35, No. 4, P. 1047–1054. DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2019.2907810.
Ha, S., Coros, S., Alspach, A., Kim, J., Yamane, K. (2018), "Computational co-optimization of design parameters and motion trajectories for robotic systems", Int. J. Robot. Res, Vol. 37, No. 13–14, P. 1521–1536.
Garriz, C., Domingo, R. (2019), "Development of Trajectories Through the Kalman Algorithm and Application to an Industrial Robot in the Automotive Industry", IEEE Access, Vol. 7, P. 23570–23578. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2899370.
Xuan Ba, D., Bae, J. (2020), "A Nonlinear Sliding Mode Controller of Serial Robot Manipulators With Two-Level Gain-Learning Ability", IEEE Access, Vol. 8, P. 189224–189235. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3032449.
Yin, M., Wu, H., Xu, Z., Han, W., Zhao, Z. (2020), "Compliant Control of Single Tendon-Sheath Actuators Applied to a Robotic Manipulator", IEEE Access, Vol. 8, P. 37361–37371. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2973173.
Zhang, Y., Zhu, W., Rosendo, A. (2019), "QR Code-Based Self-Calibration for a Fault-Tolerant Industrial Robot Arm", IEEE Access, Vol. 7, P. 73349–73356. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2920429.
Tantawi, K. H., Sokolov, A., Tantawi, O. (2019), "Advances in Industrial Robotics: From Industry 3.0 Automation to Industry 4.0 Collaboration", 4th Technology Innovation Management and Engineering Science International Conference (TIMES-iCON), P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/TIMES-iCON47539.2019.9024658.
Goel, R., Gupta, P. (2019), "Robotics and industry 4.0" in A Roadmap to Industry 4.0", Smart Production Sharp Business and Sustainable Development, Cham, Switzerland: Springer, P. 157–169, available at : https://www.springer.com/ gp/book/9783030145439.
Shehu, N., Abba, N. (2019), "The role of automation and robotics in buildings for sustainable development", J. Multidisciplinary Eng. Sci. Technol, Vol. 6, No. 2, P. 9557–9560.
Nevludov, I., Sychova, O., Andrusevich, A., Novoselov, S., Mospan, D., Mospan, V. (2020), "Simulation of the Sensor Network of Base Stations in a Local Positioning System in Intelligent Industries", IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), Kremenchuk, Ukraine, P. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/PAEP49887.2020.9240842.
Lai, R., Lin, W., Wu, Y. (2018), "Review of Research on the Key Technologies Application Fields and Development Trends of Intelligent Robots", International Conference on Intelligent Robotics and Applications.
Nevlyudov, I. S., Krivoplyas-Volodina, L. O., Novoselov, S. P., Sychova, O. V. (2021), Electropneumatic automatic drives in automated control systems [Elektropnevmoavtomatychni pryvody v avtomatyzovanykh systemakh keruvannia], textbook. Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, National University of Radio Electronics, Kharkiv, Р. 292. DOI: https://doi.org/10.30837/978-966-659-332-3.
Roveda, L. (2019), "Adaptive Interaction Controller for Compliant Robot Base Applications", IEEE Access, Vol. 7, P. 6553–6561. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2889849.
Nevliudov, I., Novoselov, S., Sychova, O. Tesliuk, S. (2021), "Development of the Architecture of the Base Platform Agricultural Robot for Determining the Trajectory Using the Method of Visual Odometry", IEEE XVIIth International Conference on the Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), Polyana (Zakarpattya), Ukraine, P. 64–68. DOI: https://doi.org/10.1109/MEMSTECH53091.2021.9468008.
Zhang, S., Wang, S., Jing, F., Tan, M. (2019), "A Sensorless Hand Guiding Scheme Based on Model Identification and Control for Industrial Robot", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 15, No. 9, P. 5204–5213. DOI: https://doi.org/10.1109/ TII.2019.2900119.
Nevlyudov, I. Sh., Novoselov, S. P., Sychova, O. V. (2019), Technology of industrial controllers programming in an integrated environment CODESYS [Tekhnolohiia prohramuvannia promyslovykh kontroleriv v intehrovanomu seredovyshchi CODESYS], textbook. Ministry of Education and Science of Ukraine, National University of Radio Electronics, Kharkiv, Р. 264. DOI: https://doi.org/10.30837/978-966-659-265-4.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
