Аннотация. Рассмотрены задачи полуавтоматического управления манипуляционными роботами с задаваемыми человеком-оператором положением и ориентацией рабочего инструмента. Проанализированы теоретические методы задания ориентации. Приведены обратные задачи кинематики, решаемые в позиционных системах управления шестизвенным роботом. Рассмотрены способы решения таких задач при помощи итерационных методов с вычислением матрицы Якоби исполнительного механизма робота и без вычисления. Приведены примеры расчета траекторий звеньев шестизвенного робота на заданной спиралевидной траектории движения рабочего инструмента с использованием разных способов задания его ориентации. Исследована сходимость итерационных алгоритмов решения обратных задач кинематики.

Ключевые слова: манипуляционные роботы, системы полуавтоматического управления роботами, позиционное управление, человек-оператор, положение и ориентация рабочего инструмента, обратная задача кинематики, итерационные численные методы, сходимость алгоритмов

Список литературы:

1. Головин В. Ф., Аpхипов М. В., Жуpавлев В. В. Эргатические и биотехнические системы управления в медицинской робототехнике // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. № 5. С. 54—56.
2. Кулаков Ф. M. Телеуправление космическими роботами // Изв. РАН “Теория и системы управления”. 2016. № 4. С. 141—192.
3. Юревич Е. И. Основы робототехники. СПб: БХВ-Петербург, 2010.
4. Cepolina F. and Michelini R. C. Review of robotic fixtures for minimally invasive surgery // Intern. J. Med. Robot. 2004. Vol. 1, N 1. P. 43—63.
5. Filaretov V. F., Katsurin A. A. Method of Semiautomatic Combined Control by Manipulator Using Mobile Telecamera // Proc. on 11th Intern. Conf. on Control, Automation and Systems, KINTEX. Gyeonggi-do, Korea, 2011. P. 649—654.
6. Filaretov V. F., Katsurin A. A. Method of Semiautomatic Position Control by Manipulator Using Telecamera Which Changes Its Orientation // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 717. Р. 573—578.
7. Soares B. F. Master-Slave Servo-Bilateral Control of Direct Drive Electrical Manipulators // ABCM Symposium Series in Mechatronics of the 21th Intern. Congr. of Mechanical Engineering. Natal, RN, Brazil. 2008. Vol. 3. P. 246—255.
8. Schilling Robotics/Technologies.
9. Wall J., Chandra V., Krummel T. Robotics in General Surgery // Medical Robotics / Ed. by V. Bozovic. I-Tech Education and Publishing, Vienna, Austria, 2008. P. 491—506.
10. Rostova E., Rostov N., Sokolov B. Structural Analysis and Animated Simulation of Biotechnical Position-Velocity Control System of a Robot Manipulator // Proc. of Interactive Collaborative Robotics. 3rd Intern. Conf. ICR 2018. Leipzig, Germany, 2018. P. 222—232. https://doi.org/10.1007/978-3-319-99582-3_23.
11. Rostova E., Rostov N., Sobolevsky V., Zakharov V. Design and Simulation of Biotechnical Multidimensional Motion Control Systems of a Robot Manipulator // Proc. of Interactive Collaborative Robotics. 3rd Intern. Conf. ECMS 2019. Caserta, Italy, 2019. P. 222—232. DOI: 10.7148/2019-0145.
12. Ростова Е. Н. Комплекс компьютерных моделей для исследования полуавтоматических систем управления манипуляционными роботами // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 11. С. 989—996. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2019-62-11-989-996.
13. Зенкевич С. Л., Ющенко А. С. Основы управления манипуляционными роботами: учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004.
14. Игнатова Е. И., Лопота А. В., Ростов Н. В. Системы управления движением роботов. Компьютерное проектирование. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. 302 с.
15. Park F., Lynch K. Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control. Cambridge University Press, 2016. 544 p.
16. Ростов Н. В. Анализ алгоритмов решения обратных задач кинематики в системах управления движением роботов // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2014. № 5(205). С. 93—99.
17. Dennis J. E., Schnabel R. B. Numerical Methods for Unconstrained Optimization and Nonlinear Equations. Society for Industrial and Applied Mathematics. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hal, 1996.
18. Corke P. I. Robotics Toolbox 10.3.1 for MATLAB. Release 10. 2018.
19. Corke P. I. Robotics, Vision and Control. Fundamental Algorithms in MATLAB. Second edition. Springer International Publishing AG, 2017. ISBN 978-3-319-54413-7.