№74-15
Розробка моделі просторового орієнтування виконавчого органу мехатронної системи
С.С. Худолій1, С.О. Федоряченко1, К.А. Зіборов1, Д.В. Гаркавенко1, Є.В. Кошеленко1, І.М. Луценко1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 74:180-191
https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.180
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Розробка системи керування мехатронної системи з урахуванням геометричного рішення задачі інверсної кінематики.
Методика. Проведення дослідження базувалось на принципах теоретичної та прикладної механіки, та моделі перетворення Денавіта-Хартенберга. Формування графічних розрахункових моделей та кінематичних схем дозволило спростити розробку математичної моделі динамічної системи без урахування системи сил, які діють на ланки механізму. Розглянуто можливість використання матричних перетворень з метою спрощення пошуку узагальнених координат та переходу до локальної диспозиції кожної ланки для подальшого інтегрування отриманих результатів до систем автоматизації та керування.
Результати. Отримані результати, визначення траєкторії руху схвату із використанням моделей інверсної кінематики, дозволили розробити алгоритми пошуку положення ланок механізму із можливістю програмної реалізації системи керування. Встановлені закономірності із визначення точних координат положення матричним методом дає можливість застосовувати додаткове програмне забезпечення із відкритим кодом для розрахунків положення у реальному часі.
Наукова новизна. Використання сучасних технологій візуальної оцінки зовнішнього середовища та погодження керуючих імпульсів приводу виконавчого органу було вперше отримано на основі математичної моделі інверсної кінематики багатоланкового механізму. Це дозволило автоматизувати визначення локальних координат положення кожної ланки в межах власних ступеней свободи та алгоритмізувати цей процес. В результаті поєднання математичних моделей кінематики механізму та матричної форми пошуку координат, отримано можливість досліджувати вплив переміщення і-ї ланки мехатронного технічного комплексу на загальну систему із урахуванням діючих систем сил та заданого просторового орієнтування як виконавчого органу так і проміжних ланок.
Практична значимість. Реалізація отриманих кінематичних моделей матричним методом дає можливість програмно реалізувати алгоритми пошуку координат і-ї ланки механізму та автоматизувати процес керування із завданням кінцевих положень, визначення рівня інтегральної помилки при переміщенні вихідної ланки і забезпечити можливість програмування автономних мехатронних систем на відкритому програмному коді. Як результат, впровадження технології напів- або повністю автономного технічного комплексу дозволить автоматизувати технологічні процеси різноманітних галузей промисловості.
Ключові слова: мехатронна система, колаборативна робототехніка, виконавчий орган, метод сегментації.
Перелік посилань
1. Зіборов, К.А., Федоряченко, С.О., Бешта, О.О., Луценко, І.М., Малієнко, А.В., & Худолій, С.С. (2020). Обґрунтування кінематичних параметрів ківшового екскаватора, Збірник наукових праць НГУ, 62, 156–167.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.156
2. Малієнко, А. В., Дяченко, Г.Г., Луценко, І.М., Федоряченко, С.О., Зіборов, К.А., & Кошеленко, Є.В. (2021). Енергоефективна структура та апаратне забезпечення підсистеми управління ковшового екскаватора та системи управління гідравлікою. Збірник наукових праць НГУ, 67, 165–178.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/67.165
3. Akundi, A., & Reyna, M. (2021). A Machine Vision Based Automated Quality Control System for Product Dimensional Analysis. Procedia Computer Science, 185, 127–134.
https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.05.014
4. Kerschen, G., Worden, K., Vakakis, A.F., & Golinval, J.-C. (2006). Past, present and future of nonlinear system identification in structural dynamics. Mechanical Systems and Signal Processing, 20(3), 505–592.
https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2005.04.008
5. Азюковський, О.О., Гаркавенко, Д.В., Грищак, В.З., Зіборов, К.А., Федоряченко, С.О., & Однорал, М.В. (2023). Аналітичний підхід до розв’язку задач нелінійної динаміки систем із змінними за часом параметрами за умови реакції зовнішнього середовища. Збірник наукових праць НГУ, 72, 186–193.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.186
