ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

10
Содержание
том 61 / ОКТЯБРЬ, 2018
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2018-61-2-141-147

УДК 681.51,004.896

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ТРАЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МАНИПУЛЯТОРАМИ С ИЗБЫТОЧНЫМ ЧИСЛОМ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ

Колюбин С. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент


Заводовский О. Д.
Университет ИТМО; кафедра систем управления и информатики; студент; инженер


Читать статью полностью 

Аннотация. Исследованы алгоритмы оптимизации траекторий манипулятора с избыточным числом степеней свободы. Целью оптимизации является повышение энергоэффективности движения. Траектории параметризуются сплайн-функциями по заданным точкам, а поиск оптимальных параметров выполняется на основе метода градиентного спуска с дроблением шага, что позволяет найти глобальный экстремум. Выбираемая целевая функция одновременно должна учитывать влияние электрических компонентов системы и обеспечивать минимизацию отклонений от заданной траектории в декартовом пространстве. Представлены результаты имитационного моделирования в среде MatLab на примере оптимизации траекторий мобильного манипулятора Kuka youBot.  
Ключевые слова: избыточные манипуляторы, энергоэффективность, оптимизация траекторий, метод градиентного спуска, обратная кинематика

Список литературы:
  1. Andreas J. C. Energy-Efficient Electric Motors. NY: Marcel Dekker, 1992. 200 p.
  2. Chen C., Lin C. Motion planning of redundant robot manipulators using constrained optimization: A parallel approach // J. of Systems and Control Eng. 1998. P. 281—294. DOI: 10.1243/0959651981539460
  3. Hsu P., Hauser J., Sastry S. Dynamic Control of Redundant Manipulators // J. of Robotic Systems. 1989. Vol. 6. P. 133—148.
  4. Barili A., Ceresa M., Parisi C. Energy-Saving Motion Control for an Autonomous Mobile Robot // Intern. Symp. on Industrial Electronics. Pavia, 1995. P. 674—676.
  5. Katoh R., Ichiyama O., Yamahoto T., Okhama F. A Real-time Path Planning of Space Manipulator Saving Consumed Energy // Intern. Conf. on Industrial Electronics, Control and Instrumentation. 1994. P. 1064—1067.
  6. Yamasaki F., Hosoda K., Asada M. An Energy Consumption Based Control for Humanoid Walking // Proc. of the IEEE Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems. Lausanne, 2002. P. 2473—2477.
  7. Duleba I., Sasiadek J. Z. Nonholonomic Motion Planning Based on Newton Algorithm with Energy Optimization // IEEE Trans. on Control Systems Technology. 2003. Vol. 11, N 3. P. 355—363.
  8. Urrea C., Kern J. Modeling simulation and control of a Redundant SCARA-Type Manipulator Robot // Intern. J. of Advanced Robotic Systems. 2012. Vol. 9, N 58. P. 220—234. DOI: 10.5772/51701
  9. Хомченко В. Г., Соломин В. Ю. Мехатронные и робототехнические системы. Омск: Изд-во ОмскГТУ, 2008. 160 с.
  10. Глебов Н. И., Кочетов Ю. А., Плясунов А. В. Методы оптимизации. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000. 105 с.
  11. Wang J., Li Y., Zhao X. Inverse Kinematics and Control of 7-DOF Redundant Manipulator Based on the Closed-Loop Algorithm // Intern. J. of Advanced Robotic Systems. 2010. Vol. 7, N 4. P. 150—159.
  12. Siciliano B. Kinematic Control of Redundant Robot Manipulators: A Tutorial // J. of Intelligent and Robotic Systems. 1990. Vol. 3. P. 201—212.
  13. Kagan K. A. Optimum Trajectory Planning for Redundant Manipulators through Inverse Kinematics: PhD Dissertation. Bath: University of Bath, 2012. 211 p.
  14. Zhang Y., Li Y., Xiao X. A novel kinematics analysis for a 5-DOF manipulator based on KUKA Youbot // Proc. of the IEEE Conf. on Robotics and Biometrics. Zhuhai, 2015. P. 1477—1482.