Енергоефективність Траєкторні УПРАВЛІННЯ маніпулятор з надмірне число СТУПЕНІВ СВОБОДИ Известия вищих навчальних закладів Приладобудування

Анотація. Досліджено алгоритми оптимізації траєкторій маніпулятора з надмірною кількістю ступенів свободи. Метою оптимізації є підвищення енергоефективності руху. Траєкторії параметризуються сплайн-функціями по заданих точках, а пошук оптимальних параметрів виконується на основі методу градієнтного спуску з дробленням кроку, що дозволяє знайти глобальний екстремум. Обрана цільова функція одночасно повинна враховувати вплив електричних компонентів системи і забезпечувати мінімізацію відхилень від заданої траєкторії в декартовом просторі. Представлені результати імітаційного моделювання в середовищі MatLab на прикладі оптимізації траєкторій мобільного маніпулятора Kuka youBot.

Ключові слова:

надлишкові маніпулятори, енергоефективність, оптимізація траєкторій, метод градієнтного спуску, зворотна кінематика
Список літератури:

1. Andreas JC 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 JZ 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., Соломін В. Ю. Мехатронні і робототехнічні системи. Омськ: Изд-во ОмскГТУ, 2008. 160 с.
10. Глєбов Н. І., Кочетов Ю. А., Плясунов А. В. Методи оптимізації. Новосибірськ: 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 KA 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.