Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов
Рассматривается задача синтеза управляемого движения шагающих роботов методом обратной задачи. Уравнения метода обратной задачи представляются с помощью методов динамики связанных систем тел, как уравнения движения свободных тел и уравнения связей. Введены различные группы уравнений связей — для зад...
| Main Authors: | , , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center
2019-02-01
|
| Series: | Информатика и автоматизация |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/3944 |
| _version_ | 1797672603364622336 |
|---|---|
| author | Alexander Sergeevich Gorobtsov Andrey Evgenevich Andreev Alexey Evgenevich Markov Andrey Victorovich Skorikov Pavel Sergeevich Tarasov |
| author_facet | Alexander Sergeevich Gorobtsov Andrey Evgenevich Andreev Alexey Evgenevich Markov Andrey Victorovich Skorikov Pavel Sergeevich Tarasov |
| author_sort | Alexander Sergeevich Gorobtsov |
| collection | DOAJ |
| description | Рассматривается задача синтеза управляемого движения шагающих роботов методом обратной задачи. Уравнения метода обратной задачи представляются с помощью методов динамики связанных систем тел, как уравнения движения свободных тел и уравнения связей. Введены различные группы уравнений связей — для задания походки робота, для выполнения условий устойчивости робота и для согласованного движения заданных звеньев робота. Ключевая особенность уравнений метода обратной задачи в такой постановке состоит в наличии вторых производных координат системы в уравнениях связей, обеспечивающих поддержание роботом вертикального положения. Однозначное решение таких уравнений в общем случае невозможно из-за неопределенности начальных условий для множителей Лагранжа. Рассмотрен приближенный метод решения обратной задачи без учета инерционных составляющих в уравнениях связей, определяющих устойчивость робота. Выписаны уравнения связей, которые определяют согласованное движение отдельных звеньев робота и необходимые для однозначного решения задачи на основе приближенных уравнений. Представлена реализация методов синтеза программного движения в системе управления робота андроида АР600. Выполнено сравнение теоретических и экспериментальных показателей управляемого движения. Установлено, что при достигнутой высокой точности управления следящими приводами относительными движениями звеньев робота с погрешностью несколько процентов, показатели абсолютных движений робота, в частности, углы крена, рыскания и тангажа, отличаются от программных на 30-40%. Показано, что предложенный метод позволяет синтезировать управление роботом в квазистатическом режиме для различных типов движений — вперед, вбок, движение по ступенькам, наклоны и так далее. |
| first_indexed | 2024-03-11T21:32:33Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-1cbc6888ba6b4725ab2d1db1f549a64c |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 2713-3192 2713-3206 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-03-11T21:32:33Z |
| publishDate | 2019-02-01 |
| publisher | Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center |
| record_format | Article |
| series | Информатика и автоматизация |
| spelling | doaj.art-1cbc6888ba6b4725ab2d1db1f549a64c2023-09-27T07:29:15ZengRussian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research CenterИнформатика и автоматизация2713-31922713-32062019-02-011818512210.15622/sp.18.1.85-1223944Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботовAlexander Sergeevich Gorobtsov0Andrey Evgenevich Andreev1Alexey Evgenevich Markov2Andrey Victorovich Skorikov3Pavel Sergeevich Tarasov4Volgograd State Technical University (VSTU)Volgograd State Technical University (VSTU)Volgograd State Technical University (VSTU)Volgograd State Technical University (VSTU)Volgograd State Technical University (VSTU)Рассматривается задача синтеза управляемого движения шагающих роботов методом обратной задачи. Уравнения метода обратной задачи представляются с помощью методов динамики связанных систем тел, как уравнения движения свободных тел и уравнения связей. Введены различные группы уравнений связей — для задания походки робота, для выполнения условий устойчивости робота и для согласованного движения заданных звеньев робота. Ключевая особенность уравнений метода обратной задачи в такой постановке состоит в наличии вторых производных координат системы в уравнениях связей, обеспечивающих поддержание роботом вертикального положения. Однозначное решение таких уравнений в общем случае невозможно из-за неопределенности начальных условий для множителей Лагранжа. Рассмотрен приближенный метод решения обратной задачи без учета инерционных составляющих в уравнениях связей, определяющих устойчивость робота. Выписаны уравнения связей, которые определяют согласованное движение отдельных звеньев робота и необходимые для однозначного решения задачи на основе приближенных уравнений. Представлена реализация методов синтеза программного движения в системе управления робота андроида АР600. Выполнено сравнение теоретических и экспериментальных показателей управляемого движения. Установлено, что при достигнутой высокой точности управления следящими приводами относительными движениями звеньев робота с погрешностью несколько процентов, показатели абсолютных движений робота, в частности, углы крена, рыскания и тангажа, отличаются от программных на 30-40%. Показано, что предложенный метод позволяет синтезировать управление роботом в квазистатическом режиме для различных типов движений — вперед, вбок, движение по ступенькам, наклоны и так далее.http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/3944робототехникашагающие роботыуправлениеантропоморфные роботыобратная задачаандроиды |
| spellingShingle | Alexander Sergeevich Gorobtsov Andrey Evgenevich Andreev Alexey Evgenevich Markov Andrey Victorovich Skorikov Pavel Sergeevich Tarasov Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов Информатика и автоматизация робототехника шагающие роботы управление антропоморфные роботы обратная задача андроиды |
| title | Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов |
| title_full | Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов |
| title_fullStr | Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов |
| title_full_unstemmed | Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов |
| title_short | Особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов |
| title_sort | особенности решения уравнений метода обратной задачи для синтеза устойчивого управляемого движения шагающих роботов |
| topic | робототехника шагающие роботы управление антропоморфные роботы обратная задача андроиды |
| url | http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/3944 |
| work_keys_str_mv | AT alexandersergeevichgorobtsov osobennostirešeniâuravnenijmetodaobratnojzadačidlâsintezaustojčivogoupravlâemogodviženiâšagaûŝihrobotov AT andreyevgenevichandreev osobennostirešeniâuravnenijmetodaobratnojzadačidlâsintezaustojčivogoupravlâemogodviženiâšagaûŝihrobotov AT alexeyevgenevichmarkov osobennostirešeniâuravnenijmetodaobratnojzadačidlâsintezaustojčivogoupravlâemogodviženiâšagaûŝihrobotov AT andreyvictorovichskorikov osobennostirešeniâuravnenijmetodaobratnojzadačidlâsintezaustojčivogoupravlâemogodviženiâšagaûŝihrobotov AT pavelsergeevichtarasov osobennostirešeniâuravnenijmetodaobratnojzadačidlâsintezaustojčivogoupravlâemogodviženiâšagaûŝihrobotov |