Modelowanie i sterowanie robotów

Krzysztof Kozłowski, Piotr Dutkiewicz, Waldemar Wróblewski

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

83-01-14081-X

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2003

Liczba stron:

417

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Kozłowski, Krzysztof; Dutkiewicz, Piotr; Wróblewski, Waldemar. Modelowanie i sterowanie robotów. Red. . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003, 417 s. ISBN 83-01-14081-X

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Kozłowski, K.

A1 Dutkiewicz, P.

A1 Wróblewski, W.

T1 Modelowanie i sterowanie robotów

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2003

SN 83-01-14081-X

Bibliografia BibTex:

@Book{ 167, author = "Kozłowski, Krzysztof and Dutkiewicz, Piotr and Wróblewski, Waldemar", editor = "", title = "Modelowanie i sterowanie robotów", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2003", address = "Warszawa", isbn = "83-01-14081-X" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Kozłowski, Krzysztof

AU - Dutkiewicz, Piotr

AU - Wróblewski, Waldemar

ED -

TI - Modelowanie i sterowanie robotów

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2003

SN - 83-01-14081-X

ER -

Netografia (standard APA):

Kozłowski, Krzysztof; Dutkiewicz, Piotr; Wróblewski, Waldemar. Modelowanie i sterowanie robotów [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003 [dostęp: 02 05 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/modelowanie-i-sterowanie-robotow-krzysztof-kozlowski-piotr-167.

automatyka i robotyka, sterowanie manipulatorów, programowanie robotów, struktura manipulatora

Modelowanie i sterowanie robotów - najnowsze osiągnięcia!
W podręczniku przedstawiono podstawowe zagadnienia z zakresu programowania zadań manipulatorów. Omówiono problemy kinematyki - prostej i odwrotnej - dla pojedynczego manipulator...

Więcej

ISBN/ISSN:

83-01-14081-X

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2003

Liczba stron:

417

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Przedmowa5
Wykaz ważniejszych oznaczeń7
1. Opis struktury manipulatora15
1.1. Położenie i orientacja bryły sztywnej w przestrzeni kartezjańskiej15
1.1.1. Wektor położenia i macierz rotacji15
1.1.2. Rotacje elementarne wokół osi x; y; z17
1.1.3. Interpretacja macierzy rotacji18
1.1.4. Składanie rotacji18
1.2. Inne reprezentacje rotacji19
1.2.1. Obrót wokół dowolnej osi19
1.2.2. Kąty Eulera22
1.2.3. Kwaterniony jednostkowe25
1.3. Transformacje jednorodne26
1.4. Opis kinematyki manipulatora28
1.4.1. Łańcuch kinematyczny manipulatora28
1.4.2. Opis ogniwa manipulatora29
1.4.3. Notacja Denavita-Hartenberga30
1.4.4. Zmodyfikowana notacja Denavita-Hartenberga31
2. Zadanie proste kinematyki33
2.1. Wprowadzenie33
2.2. Podstawowe operatory przestrzenne związane z bryłą sztywną35
2.3. Złącza holonomiczne i nieholonomiczne39
2.4. Opis otwartego łańcucha kinematycznego44
2.5. Rozwiązanie zadania prostego kinematyki47
2.6. Kinematyczne przekształcenie prędkości51
2.7. Jakobian analityczny i jego związki z jakobianem geometrycznym65
2.8. Przestrzeń robocza, redundancja kinematyczna oraz jakobian transponowany72
2.9. Kinematyczne przekształcenia przestrzennych przyspieszeń wzdłuż łańcucha kinematycznego81
3. Zastosowanie algebry przestrzennej do opisu złożonych struktur kinematycznych91
3.1. Wprowadzenie91
3.2. Przekształcenia kinematyczne dla manipulatorów z przekładniami91
3.3. Przekształcenia kinematyczne dla kilku robotów wykonujących wspólnie zadanie106
3.3.1. Wyznaczanie prędkości środka masy ładunku112
3.3.2. Wyznaczanie prędkości uogólnionych złączy113
3.3.3. Wyznaczanie prędkości uogólnionych złączy z ograniczeniami114
3.3.4. Wyznaczanie przyspieszeń przestrzennych115
3.4. Przekształcenia kinematyczne dla struktur topologicznych116
4. Algorytmy zadania odwrotnego kinematyki124
4.1. Wprowadzenie124
4.2. Klasyczne metody rozwiązywania zadania odwrotnego kinematyki127
4.3. Rozwiązanie zadania odwrotnego kinematyki z wykorzystaniem jakobianu138
4.4. Obliczenia błędu położenia i orientacji144
4.5. Algorytmy iteracyjnego rozwiązywania zadania odwrotnego kinematyki152
4.5.1. Skalarna funkcja kosztów152
4.5.2. Metoda największego spadku156
4.5.3. Metoda Newtona-Raphsona158
4.5.4. Wykorzystanie kwaternionów w kinematyce różniczkowej161
5. Zadanie odwrotne kinematyki złożonych łańcuchów kinematycznych164
5.1. Wprowadzenie164
5.2. Uwagi o rozwiązywaniu zadania odwrotnego kinematyki manipulatorów z przekładniami i elastycznością w złączach165
5.3. Rozwiązywanie zadania odwrotnego kinematyki kilku manipulatorów przenoszących wspólnie ładunek165
5.4. Iteracyjne rozwiązywanie zadania odwrotnego kinematyki dwóch współpracujących manipulatorów169
5.5. Zastosowanie algebry przestrzennej do analizy sił, przyspieszeń i prędkości kontaktowych175
5.5.1. Uzupełnienie ortogonalne sił kontaktowych176
5.5.2. Analiza przestrzennych przyspieszeń punktów kontaktu183
5.5.3. Dekompozycja przestrzennych prędkości187
6. Planowanie trajektorii190
6.1. Wprowadzenie190
6.2. Planowanie trajektorii w przestrzeni wewnętrznej191
6.2.1. Trajektoria wielomianowa trzeciego stopnia191
6.2.2. Trajektoria wielomianowa piątego stopnia192
6.2.3. Trajektoria liniowo-paraboliczna193
6.2.4. Trajektoria liniowo-paraboliczna z punktami pośrednimi195
6.2.5. Wykorzystanie funkcji sklejanych197
6.3. Planowanie trajektorii w przestrzeni zewnętrznej200
6.3.1. Przykładowe trajektorie w przestrzeni zewnętrznej201
6.3.2. Parametryczna reprezentacja trajektorii203
6.3.3. Planowanie trajektorii w kontekście planowania zadań205
6.3.4. Trajektoria liniowo-paraboliczna w przestrzeni zewnętrznej212
6.4. Przykłady planowania trajektorii w przestrzeni kartezjańskiej215
6.5. Koordynacja ruchu manipulatorów w przestrzeni zadań217
6.5.1. Wykorzystanie kwaternionów do opisu ruchu217
6.5.2. Opis trajektorii w przestrzeni zadań219
7. Zadanie odwrotne dynamiki221
7.1. Wprowadzenie221
7.2. Rozwiązanie zadania odwrotnego dynamiki otwartych łańcuchów kinematycznych223
7.3. Zadanie odwrotne dynamiki dla manipulatora z przekładniami244
8. Proste algorytmy sterowania manipulatorów262
8.1. Wprowadzenie262
8.2. Sterowanie w przestrzeni złączy265
8.3. Niezależne sterowanie złączy267
8.3.1. Wprowadzenie267
8.3.2. Równania silnika prądu stałego z przekładnią268
8.3.3. Sterowanie proporcjonalne273
8.3.4. Sterowanie proporcjonalno-różniczkowe276
8.3.5. Astatyzm względem sygnału zadanego i zakłócenia278
8.3.6. Sterowanie typu PID279
8.4. Sterowanie ze sprzężeniem w przód metodą wyliczanych momentów282
9. Dobór funkcji Lapunowa dla potrzeb sterowania manipulatorów286
9.1. Wprowadzenie286
9.2. Sterowanie pozycyjne290
9.3. Sterowanie nadążne301
9.4. Algorytm sterowania robotów z elastycznością w złączach przy znajomości pełnego modelu306
9.4.1. Manipulator o ogniwach sztywnych306
9.4.2. Manipulator z elastycznymi złączami312
9.5. Algorytmy sterowania adaptacyjnego dla manipulatorów z elastycznościąw złączach314
9.5.1. Podstawy matematyczne314
9.5.2. Sterowanie adaptacyjne wykorzystujące moment jako sygnał sprzężenia zwrotnego316
9.5.3. Nowy algorytm sterowania adaptacyjnego318
9.6. Weryfikacja doświadczalna nowego algorytmu sterowania331
9.6.1. Opis stanowiska laboratoryjnego332
9.6.2. Badania eksperymentalne335
10. Systemy programowania robotów340
10.1. Ogólna koncepcja sprzętu i oprogramowania340
10.2. Ramka, podstawowe typy danych i operacje343
10.3. Opis stanowiska doświadczalnego z robotami Stäubli348
10.3.1. Pojedynczy manipulator Stäubli RX60358
10.3.2. Układ współpracujących manipulatorów Stäubli RX60359
10.4. System programowania robota IRp-6361
10.5. Planowanie trajektorii w przestrzeni wewnętrznej robota IRp-6367
10.5.1. Zastosowanie interfejsu bezpośredniego dostępu do zasobów sterownika robota IRp-6 w planowaniu trajektorii367
10.5.2. Opis programu realizującego trajektorie wielomianowe369
10.6. Planowanie trajektorii w przestrzeni zewnętrznej robota IRp-6374
10.6.1. Procedura374
10.6.2. Przykład: program paletyzacji379
10.7. Stanowisko laboratoryjne z manipulatorami Comau SMART-3 S381
A. Preliminaria matematyczne388
A.1. Podstawowe operacje na wektorach388
A.2. Pseudoinwersja macierzy390
A.3. Iteracyjne metody optymalizacji393
B. Wybrane zagadnienia sterowania395
B.1. Układ drugiego rzędu395
B.2. Metoda linii pierwiastkowych398
C. Stabilność układów nieliniowych402
C.1. Definicje stabilności402
C.2. Zastosowanie funkcji Lapunowa do badania stabilności układów nieliniowych406
Literatura408
Skorowidz415

2030Złączaholonomiczneinieholonomiczne

2.3.Złączaholonomiczneinieholonomiczne

Wpoprzednimpodrozdzialeopisaliśmyparametrypojedynczegoogniwamanipulatora,

którejesttraktowanejakobryłasztywna.Manipulatorskładasięzszeregubryłsztyw-

nychpołączonychzapomocązłączy.Zajmiemysięterazopisemzłączy,którewpo-

łączeniuzogniwamistanowiąotwartełańcuchykinematyczne.Ichopisprzedstawimy

wnastępnympodrozdziale.Wogólnościopiszłączyniejestsprawąprostązuwagina

występująceprzytymograniczenia.Wnajprostszysposóbmożemyopisaćzłączejako

element,którycharakteryzujepołączeniemiędzydwomabryłamisztywnymi.Niecodo-

kładniejmożnapowiedzieć,żezłączejestcharakteryzowanezapomocąwzględnejkon-

ﬁguracjimiędzydwomabryłamisztywnymiorazwzględnegoruchumiędzynimi.

Przypomnijmy,żebryłasztywnapoddanaruchowiswobodnemuwprzestrzenima

sześćstopniswobody:trzyznichtopołożeniebryłysztywnej,trzypozostałetowspół-

rzędnekonﬁguracyjnezwiązanezorientacją.Tymsześciuwspółrzędnymkonﬁguracyj-

nymodpowiadasześćwspółrzędnychzwiązanychzruchembryłysztywnej.Dlailu-

stracjipowyższychrozważańrozpatrzmyotwartyłańcuchkinematycznyumocowanyna

poruszającejsiępodstawie.Naukładtenmożemyspojrzećwniecoinnysposób.Wy-

obraźmysobiepodstawęsztywną,zamocowaną(czylinieruchomą),doktórejprzymo-

cowanozłączeosześciustopniachswobody,zapomocąktóregoporuszamypodstawę,

doktórejjestprzymocowanyrobot.Wogólnościzatemzłączemożemiećsześćstopni

swobody.

Wpraktycejednakopisanasytuacjarzadkosięzdarza.Złączawprowadzająpewne

ograniczenia,któreistniejąmiędzydwomabryłamisztywnymi.Ograniczeniatepowo-

dują,żezłączemamniejniżsześćstopniswobodyiliczbatajestinnawodniesieniu

dokonﬁguracjizłączaiinnawodniesieniudojegoruchu.Okazujesię,żeograniczenia

związanezkonﬁguracjązłączamająpostaćnieliniowychrównańróżniczkowych,pod-

czasgdyograniczeniazwiązanezruchem(czyliograniczeniazwiązanezewzględnymi

prędkościamizłącza)mająpostaćrównańliniowych.Dokładniej,ograniczeniazwiązane

zewzględnąprzestrzennąprędkościąsąwyrażonezapomocątzw.operatorarzutowa-

niazłącza,któryokreślamożliweprędkościwprzestrzeniR6,lubwpostacirównań

ograniczającychwzględnąprędkośćprzestrzenną.Wpierwszymprzypadkumówimy,

żecharakterograniczeńjestuwikłany,awdrugim,żemapostaćwyraźną.Ostatniprzy-

padekwynikawprostzopisuzłącza,apoprzednidotyczyzamkniętychłańcuchów

kinematycznych.

Zpunktuwidzeniamechanikianalitycznejograniczeniadotycząwięzówkinema-

tycznychisąonepewnymifunkcjamiwspółrzędnychuogólnionych[49].Niewchodząc

wszczegóły,mówimy,żewięzy,któreniezależąodczasu,nazywasięwięzamisklero-

nomicznymi.Więzy,którezależąodczasu,nazywasięwięzamireonomicznymi.Zkolei

więzy,któreniezależąodprędkości,sąwięzamiholonomicznymi,awięzyzależneod

prędkości,nazywasięwięzaminieholonomicznymi.Deﬁnicjeteprzybliżymywdalszej

częścipodrozdziału.Wtymmiejscuzaznaczymy,żeliczbawspółrzędnychkonﬁgura-

cyjnychokreślającychzłączajestróżnaodliczbyprędkościzwiązanychzezłączem.Jest

tościślezwiązanewłaśniezograniczeniamiholonomicznymiinieholonomicznymida-

Brak wyników

Modelowanie i sterowanie robotów

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra