doi:
УДК: 531.133.1

ПРЯМАЯ ЗАДАЧА КИНЕМАТИКИ КОЛЛАБОРАТИВНОГО МАНИПУЛЯТОРА

Кузнецов Д. И., Кузнецов Р. А.
Язык статьи: русский

Аннотация

В данной статье рассматривается решение прямой задачи кинематики на примере коллаборативного манипулятора UR-5e. Этот манипулятор создан компанией Universal Robots и является востребованным на небольших мелкосерийных производствах и для смешанной сборки изделий. Он обладает возможностью безопасного использования совместного пространства с людьми позволяет легко автоматизировать предприятие, в том числе, и небольшого размера. Настроить этого робота и управлять им сможет даже оператор без опыта программирования. Целью работы является расчет прямой задачи кинематики для этого манипулятора. Результатом работы будет получение итоговой матрицы, которая будет содержать в себе матрицу вращения и вектор перемещения. Находить эти данные мы будем с помощью параметров Денавита-Хартенберга. Расчет выполняется следующим образом. Сначала необходимо нарисовать кинематическую схему робота. Потом, используя правила аналитической геометрии и линейной алгебры, нужно сделать привязку системы координат. Это необходимо сделать для поиска параметров Денавита-Хартенберга. Эти параметры находятся с помощью математических преобразований и четырех правил Денавита-Хартенберга. Далее мы строим матрицы вращения и однородного преобразования. Итоговую матрицу мы можем получить, перемножив матрицы однородного преобразования. Выполнив все шаги, мы получаем матрицу, которая задает ориентацию и положение системы координат, связанной со схватом или рабочим органом, относительно базовой системы в зависимости от конфигурации манипулятора, заданной вектором обобщенных координат. Полученные в этой научной статье данные можно использовать для программирования коллаборативных манипуляторов, в том числе для создания их зарубежных аналогов. Ключевые слова: метод, система координат, угол, расстояние, ось, параметры, звенья, манипулятор, робот, схват, вектор, матрица

Список литературы

1. Борисов О.И., Громов В.С., Пыркин А.А., Методы управления робототехническими приложениями: учебное пособие, СПб,Университет ИТМО, 2016.
2. Kinematics of a UR5, Rasmus Skovgaard Andersen Aalborg University, 2018.
3. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н., Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов, М. Высшая школа, 1986.
4. ГОСТ Р ИСО 8373-2014. Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения. Введ. впервые; дата введ. 01.07.1991. М.: Стандартинформ, 1991.
5. Craig, J. J. (2005). Introduction to robotics: mechanics and control, volume 3. Pearson/Prentice Hall Upper Saddle River, NJ, USA.
6. Hawkins, K. P. (2013). Analytic inverse kinematics for the universal robots ur-5/ur-10 arms. Technical report, Georgia Institute of Technology. Available at: https://smartech.gatech.edu/bitstream/handle/1853/50782/ur_ kin_tech_report_1.pdf.
7. Keating, R. (2017). Analytic inverse kinematics for the universal robots ur-5/ur-10 arms. Technical report, John Hopkins. Available at: https://www.slideshare.net/RyanKeating13/ur5-ik.
8. Kebria, P. M., Al-Wais, S., Abdi, H., and Nahavandi, S. (2016). Kinematic and dynamic modelling of ur5 manipulator. In Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 2016 IEEE International Conference on, pages 004229–004234. IEEE.