ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМУ РУХУ МАНІПУЛЯТОРА З ДВОМА ПОСТУПАЛЬНИМИ ТА ОДНІЄЮ ОБЕРТАЛЬНОЮ ЛАНКАМИ У ПЛОЩИНІ ЗМІНИ ВИЛЬОТУ

Ключові слова: маніпулятор, захватний пристрій, траєкторія руху, критерій оптимізації, оптимальні режими руху, узагальнені координати

Анотація

В наведеній науковій праці представлено процес оптимізації режимів руху робота-маніпулятора з двома поступальними та однією обертальними ланками в площині зміни вильоту захватного пристрою з вантажем. Цей процес включає вибір траєкторії руху захватного пристрою між двома точками переміщення вантажу, при якій забезпечується мінімальна відстань переміщення захвату. Здійснюється оптимізація режиму руху захватного пристрою з вантажем вздовж обраної траєкторії за певним критерієм. Проведено оптимізацію режиму руху захвату за двома інтегральними динамічними критеріями, які відображають середні значення кінетичної енергії та динамічної складової потужності на ділянці руху. Відповідно до першого критерію оптимальним є режим руху захватного пристрою з постійною швидкістю на всій ділянці руху, а за другим критерієм оптимальна швидкість має змінюватись за параболічним законом. В оптимальному енергетичному режимі руху захватного пристрою з вантажем відсутні ділянки пуску та зупинки, тому він може бути використаний лише на ділянці усталеного руху захвату. Оптимальний режим руху захватного пристрою за критерієм динамічної складової потужності забезпечує мінімальне значення потужності приводних механізмів, однак при використанні такого режиму на всій ділянці руху приводить до збільшення енергетичних витрат. Такий режим руху захватного пристрою рекомендовано використовувати на ділянках пуску та зупинки, а також при переміщенні захвату на незначні відстані. Також визначений комплексний оптимальний режим руху захватного пристрою, де на ділянках пуску та гальмування швидкість змінюється за параболічним законом, що відповідає оптимальному динамічному режиму руху, а на ділянці усталеного руху є постійною і забезпечує оптимальний енергетичний режим руху.. Встановлені зв’язки між характеристиками оптимальних режимів руху захватного пристрою з вантажем за обраною траєкторією та осями координат в площині зміни вильоту.

Посилання

1. Bansal J. C., Gupta V. K., Kumar P. (2017). A review of genetic algorithms and their applications in robotics. Advances in Robotics & Automation. vol. 6. no. 1. pp. 1-11.
2. Faustini A., Oriolo G., Vendittelli M., Freda L. (2015). Adaptive control of robot manipulators with trajectory trackin. International Journal of Control, vol. 88. no. 11. pp. 2245-2257.
3. Gao X., Qian Y., Zhou Y. (2019). Optimal trajectory planning for robotic manipulators based on an improved artificial bee colony algorithm. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. vol. 55. pp. 79-89.
4. Gharavian M. Ahmadi M. T. (2012). A new approach to inverse kinematics solution for redundant manipulators using the ant colony algorithm. Mechatronics. vol 22. no 5. pр. 579-587.
5. Hameed Z. K., Atiq M. T. (2021). Solving inverse kinematics problems of redundant manipulators using a hybrid learning algorithm. Applied Soft Computing. vol 98. pр. 106885.
6. Jahanbekam M. R., Alasty A., Moosavi M. R. (2016). A comparison of gradient-based optimization algorithms for inverse kinematics of redundant manipulators. Robotica. vol 34. no 9. pр. 2023-2037.
7. Kim M. K., Lee K. R., Park H. W. (2018). Trajectory planning and control of a wheeled mobile robot for path following in outdoor environments. International Journal of Control, Automation, and Systems. vol. 16. no. 6. pp. 2707-2717.
8. Kim S., Lee S. S., Kim H. S. (2017). Optimal trajectory planning and control of a quadrotor using a nonlinear model predictive controller. Journal of Intelligent and Robotic Systems. vol. 87. no. 1. pp. 105-117.
9. Li H., Chen W., Lu W. (2017). Trajectory tracking control of a four-wheel-steering electric vehicle based on differential flatness. International Journal of Advanced Robotic Systems. vol. 14. no. 1. pp. 1-12.
10. Loveikin V., Romasevych Y., Loveikin A., Lyashko A., Korobko M. (2022). Minimization of high frequency oscillations of trolley movement mechanism during steady tower crane slewing. U.P.B Sci. Bull. Series D. 84. N 1. P. 31-44.
11. Loveikin V., Romasevych Y., Shymko L., Mushtin D., Loveikin Y. (2021). The optimization of luffing and slewing regimes of a tower crane. Journal of Theoretical and applied Mechanics. 51. P. 421-436.
12. Lovejkin V. S., Mishchuk D. A. (2019). Synthesis of the optimal dynamic mode of movement of the manipulator boom mounted on an elastic base. Science and technology. Vol.18. Nr.1. 55-61.
13. Loveykin V. S., Mishchuk D. O., Mishchuk Ye. O. (2022). Optimization of manipulator's motion mode on elastic base according to the criteria of the minimum central square value of drive torque. Strength of Materials and Theory of Structures. Nr.109. рр. 403-415.
14. Mousavi M. R., Gholami M. (2018). A review of inverse kinematics solutions for serial-link robot manipulators. Journal of Intelligent and Robotic Systems. vol 90. no 1-2. pр. 17-49.
15. Saha S. K. Bhattacharyya B. (2018). Trajectory optimization of robot manipulators: A review. Robotics and Autonomous Systems. vol. 101. pp. 52-71.
16. Wang Y., Gao Z., Zhu J. (2017). Multi-objective optimization of robot path planning based on improved genetic algorithm. Journal of Intelligent & Robotic Systems. vol. 88. no. 1. pp. 29-44.
17. Zeeshan A. I., Atiq M. T., Ehsan M. (2014). Inverse kinematics solutions using neural networks for a five degree of freedom robot manipulator. International Journal of Advanced Robotic Systems. vol 11. no 10. pр. 1-8.
18. Zhang J., Li J., Liu Y. (2018). Optimal trajectory planning for industrial robots based on simulated annealing algorithm. Journal of Intelligent & Robotic Systems. vol. 89. no. 3-4. pp. 577-592.
19. Zhang X., Hu W. (2019). Trajectory planning for autonomous underwater vehicles using a hybrid optimization algorithm. Journal of Intelligent and Robotic Systems. vol. 96. no. 1. pp. 69-84.
Опубліковано
2023-06-16
Як цитувати
Ловейкін, В. С., Ромасевич, Ю. О., Кадикало, І. О., & Каленіченко, Б. В. (2023). ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМУ РУХУ МАНІПУЛЯТОРА З ДВОМА ПОСТУПАЛЬНИМИ ТА ОДНІЄЮ ОБЕРТАЛЬНОЮ ЛАНКАМИ У ПЛОЩИНІ ЗМІНИ ВИЛЬОТУ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Механізація та автоматизація виробничих процесів, (1 (51), 44-52. https://doi.org/10.32782/msnau.2023.1.8