автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Анализ и синтез робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства

На правах рукописи

Паршин Дмитрий Яковлевич

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ И МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ КРУПНОПАНЕЛЬНОГО Й МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.02.05 - «Роботы, мехатроника и робототехнические системы»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новочеркасск - 2006

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) накабедюе «Автоматизация производства, робототехника и мехатооника».

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Булгаков Алексей Григорьевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тугенгольд Андрей Кириллович; доктор технических щук, профессор Петраков Владимир Александрович; доктор технических наук МаксимычевОлег Игоревич.

Ведущая организация: НИИ многопроцессорных вычислительных систем им; акад. А.В. Каляева Таганрогского государственного радиотехнического уни верситета (НИИ МВС ТРТУ>.

Зашита состоится 27 октября 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.304.04 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Ройсийский государственный технический университет (НомЭД1асский 'ОШштектпвскДО. ийетфуг)» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовская область, уд. Просвещения, 132, ауд. 107 глав, корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотекеЮжно-Российского государственного технического университета (Новочеркасском политехническом институте).

Автореферат разослан ¿¿У 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Н.А. Глебов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В современном строительном комплексе крупнопанельное и монолитное строительство занимает одно из ведущих мест. Основными технологическими операциями этих видов строительства являются монтажные, отделочные и бетонные, которые отличаются значительной трудоемкостью, большими объемами, частичной механизацией и малой автоматизацией. Одним из путей интенсификации этих видов работ является автоматизация строительных операций на основе использования достижений робототехники, мехатроники и микропроцессорной техники. Анализ технологии строительства крупнопанельных и монолитных объектов показывает, что в настоящее время можно комплексно механизировать и автоматизировать процесс выполнения монтажных, отделочных и бетонных работ на основе разработки и внедрения специализированных роботов, робототехнических и меха-тронных систем. Технологические особенности строительных процессов требуют адаптации роботов к условиям строительной площадки, разработки новых принципов построения строительных роботов. Успешная роботизация строительства возможна лишь при ее организации, изначально ориентированной на применение роботов для выполнения определенных строительных операций.

С середины 80-х годов ХХ-го столетия задачи роботизации и автоматизации строительных работ становятся в центре внимания ученых и специалистов научно-исследовательских и строительных организаций. Среди них ведущую роль занимают ЦНИИОМТП, ВНИИстройдормаш, МИСИ, ЮРГТУ (НИИ), Слецжелезобетонстрой, Мюнхенский технологический университет. Решение проблемы автоматизации и роботизации строительных операций базируется на трудах ученых Макарова И.М., Фролова К.В., Попова Е.П., Юре-вича Е.И., Кулешова А.И., Локоты H.A., Ющенко A.C., Тимофеева A.B., Крутько П.Д., Медведева B.C., Подураева Ю.В., Зенкевич С.А., Лохина В.М., Бурдакова С.Ф., Корендясева А.И., Тугенгольда А.К., Жавнер В.Л., Каляева И.А., Петракова В.А. и др., внесших значительный вклад в становление и развитие современных теоретических основ робототехники и мехатроники. Существенный вклад в решение задач роботизации строительных операций внесли ученые Евдокимов В.А., Вильман (O.A., Воробьев В.А., Загороднюк В.Т., Булгаков А.Г., Максимычев О.И., Френкель Г.Ю., Гудиков Г.Г., Бок Т. и др. Однако, несмотря на широкий спектр научных и проектных разработок в области строительной робототехники уровень автоматизации и роботизации строительных операций остается достаточно низким. Это связано с необходимостью систематизации выполненных исследований и разработок, проведения комплексных научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок. Необходимо решать задачи структурной организации строительных роботов и робототехнических комплексов, искать оптимальные алгоритмы решения задач кинематики и динамики манипуляторов, заниматься разработкой методов планированием траекторий движения роботов при выполнении различных строительных операций, разрабатывать алгоритмы управления, обеспечивающие функционирование строительных роботов в условиях стохастической и недетерминированной среды.

Настоящая работа посвящена_разработке"научных основ создания специализированных роботов, робототехнических и мехатронных систем для выполнения монтажных, отделочных и бетонных раббт при строительстве крупнопанельные и.монолитных зданий и соорзжений.' Ё ней рассмотрены принципы построения строительных роботов,'робб'тоте*ническйхV Мехатронных систем, методы анализа и синтеза исполнительных устройств, пой ма-

тематических моделей робототехничеёких й м^ анализ их

характеристик методами компьютерного модел^ования, методы управления строительными роботами, робототехническими й мёхатронными системами.

Исследования выполнялась в рамках научного направления ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) «Теория и принципы создания робототехниче-ских и мехатронных систем и комплексов» по госбюджетной теме П.53.729 «Разработка принципов построения робототехнических систем, средств автоматизации и информационного обеспечения производственных процессов, технологических комплексов и мобильных машин». Отдельные части работы выполнены в соответствии с тематикой по единому заказ-наряду Министерства образования РФ «Теория интеллектуальных информационно-управляющих систем и принципов построения мобильных робототехнических комплексов и мехатронных устройств с лазерными каналами связи» № 19.99 Ф. Цель и задачи исследований. Целью работы является решение научной проблемы анализа и синтеза роботизированных и мехатронных систем для крупнопанельного и монолитного строительства, обеспечивающих построение высокоэффективных средств комплексной механизации и автоматизации строительных операций, повышающих производительность и качество выполнения работ, снижающих их трудоемкость.

,В. связи с этим необходимо решить следующие задачи:

- разработать концепцию построения робототехнических и мехатронных систем для крупнопанельного и монолитного строительства, критерии структурного и кинематического анализа строительных' манипуляторов, учитывающие технологические особенности и требования; .

-разработать критерии выполнения структурно-параметрического синтеза ма;нипуляционных системы строительных роботов, обеспечивающие оптимизацию геометрических параметров на основе эффективного использования рабочего пространства; , ., , ,

- разработать методы математического моделирован упругих деформаций манипуляцирннык механизмов, построить ' математические'' модели строительных роботов, робототехнических и мехатронных систел^ учитывающие. статические и динамические особенности объектов и ориентированные на анализ и синтез законов управления движением; ' "

- разработать методологию^'планирования траекторий движения строительных роботов й робототехнических комплексов, обеспечив'ающйнэ при 'заданных'шчальнь» условиях оптимизацию пути или времени движения, и'ме-тод экстраполяции траекторий движения мехатронных скользящих'комплексов для монолитного строительства, учитывающий требования гладкости и'

ограничения на кривизну траектории;

— сформировать методы синтеза законов управления строительными роботами, робототехническими и мехатронными системами, обеспечивающие компенсацию динамики, минимизацию вычислительного процесса и заданное качество управления с учетом конструктивных и технологических ограничений;

— разработать рекомендации и методики инженерного расчета и проектирования строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов, создать автоматизированный программный пакет для разработки, моделирования и исследования манипуляционных роботов и робототехнических систем. -

Идея работы заключается в разработке методологии анализа и синтеза строительных роботов, роботизированных и мехатронных систем, основанной на структурно-кинематическом методе их построения, раздельно-синхронном выполнении операций, использовании фиктивных степеней подвижности при учетё упругих деформаций манипуляционных структур, двухуровневой интерполяции траекторий движения и многоуровневых динамических алгоритмах управления комплексами. :

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследова-' ния и практические результаты основываются на системном подходе, законах классической механики, теоретических основах робототехники и мехатрони-ки, методах математического анализа, классической и современной теории управления, методах : компьютерного моделирования, теории планирования эксперимента. Полученные результаты проверялись компьютерным моделированием и экспериментальными исследованиями.

Научные положения, защищаемые автором:

— концепция построения строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства, основанная на системном подходе и структурно-кинематическом методе; структурные и кинематические характеристики, позволяющие проводить сравнительный анализ манипуляционных систем строительных роботов и выбирать структуры, наилучшим образом учитывающие технологические особенности роботизируемого процесса;

— метод структурно-параметрического синтеза манипуляционных систем строительных роботов, позволяющий оптимизировать геометрические параметры звеньев для технологически обусловленных характеристик рабочего пространства;

— метод математического моделирования упругих деформаций манипуляционных механизмов и математические модели строительных роботов, робототехнических и мехатронных систем, учитывающие деформацию звеньев, статические, кинематические и динамические особенности объектов, взаимодействие исполнительных механизмов, ориентированные на анализ и синтез законов управления движением;

— методология планирования траекторий движения строительных роботов и робототехнических комплексов, основанная на методах интерполяции и

алгоритмах планирования, обеспечивающих при заданных начальных условиях оптимизацию пути или времени Движения, требуемые гладкость й точность задания траектории, метод экстраполяции траекторий движения мехатронных скользящих'комплексов, учитывающий конструктивно-технологические ограничения кривизны траектории; !

— синтез алгоритмов управления исполнительными механизмами робототехнических и мехатронных систем, основанный на методах многоуровневого, кинематического и динамического управления, методе управления с компенсацией динамики и внешних возмущений, методах группового управления с синхронизацией перемещений регулирующих механизмов, обеспечивающих заданное качество управления с учетом конструктивных и технологических ограничений и минимизацию вычислительного процесса;

— методы инженерного расчета и проектирования компонентов строи-тель11ык роботов, робототехнических и мехатронных комплексов; автоматизированный 'программный комплекс разработки, моделирования й исследования манипуляционных роботов и РТС; информационно-управляющие системы, обеспечивающие взаимодействие оператора с робототехническими и ме-хатронными комплексами.

Научная новизна результатов исследований состоит в решений научной проблемы, заключающейся в разработке концепции построения, методологии анализа и синтеза робототехнических и мехатронных систем для крупнопанельного и монолитного строительства, и характеризуется следующим:

— впервые в отечественной и зарубежной науке и практике строительной робототехники сформулирован системный подход построения специализированных строительных роботов и РТК, основанный на структурно-кинематическом методе; предложены новые критерии оценки функциональных возможностей манипуляционных систем, учитывающие технологические и конструктивные требования; определены структурно-кинематические особенности построения мехатронных скользящих комплексов для монолитного строительства, позволяющие реализовать непрерывно-циклический процесс возведения монолитных объектов конической или гиперболической форм; предложен способ пространственной корректировки положения платформы комплекса, использующий ее наклон и кручение;

— новизна предложенного метода оптимизации геометрических параметров манипуляционных систем, положенного в основу структурно-параметрического синтеза строительных роботов, заключается в минимизации суммарной работы, выполняемой роботом при отработке типовых технологических .^зижений;

— разработанный метод математического моделирования упругих деформаций строительных манипуляторов, отличается использованием фиктивных степеней подвижности, вводимых в структуру манипулятора, впервые получен комплекс математических моделей строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов, ориентированных на исследование процессов управления исполнительными механизмами, которые учитывают деформации звеньев манипуляционных систем и конструктивных элементов ме-

хатронных комплексов, наличие замкнутых контуров и гибких связей, взаимодействие оборудования с рабочей поверхностью;

— методология планирования траекторий движения строительных роботов отличается совокупностью методов, учитывающих их кинематические, динамические и технологические особенности, в состав которых включен новый метод двухуровневой интерполяции, обеспечивающий оптимизацию скорости перемещения объекта при ограничениях усилий в захватных устройствах, метод планирования транспортных операций, отличающийся использованием нечетких алгоритмов выбора траектории и ее оптимизации, метод корректировки положения мехатронного скользящего комплекса, отличающийся использованием двухфункциональной аппроксимации, параметры которой определяются из условий гладкости, приближения и ограничений на кривизну;

— новизна разработанного метода управления роботизированным монтажным комплексом связана с использованием трехуровневых динамических алгоритмов управления, учитывающих ограничение нагрузки в захватных устройствах; предложенный метод управления гидроприводами строительных роботов по раздельным каналам со стабилизацией давления, отличается способом компенсации динамики манипулятора на основе линеаризованной модели; новизна метода синхронизации перемещений подъемных и регулирующих механизмов мехатронных скользящих комплексов заключается в дискретно-непрерывном управлении механизмами при жестких ограничениях на управление, обеспечивающих асимптотически устойчивое перемещение платформы;

— впервые предложены и исследованы математические и алгоритмические основы построения автоматизированной системы разработки и проектирования строительных роботов; предложен метод расчета позиционных систем управления подъемными домкратами, основанный на использовании принципа компенсации выбега привода.

Обоснование и достоверность научных положений выводов и результатов обусловлена корректным использованием фундаментальных законов физики, механики, робототехники, мехатроники, классической теории управления, теории электропривода, корректными допущениями при составлении математических моделей, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов и подтверждается результатами компьютерного моделирования, при этом максимальная ошибка отклонения расчетных и экспериментальных данных не превышает 7,8%.

Научное значение результатов исследований. Совокупность разработанных в диссертации структур, моделей, методов планирования и управления движением представляет собой методологические основы построения роботизированных и мехатронных'комплексов для крупнопанельного, и монолитного строительства, которые расширяют теорию робототехники и меха-'^.'троники и"мо^ут рассматриваться как новое самостоятельное направление прикладной робототехники. Теоретическая значимость научных результатов состоит в том, что предложены, обоснованы и экспериментально подтвержде-

ны методы структурного построения и анализа, моделирования динамики и управления движением для нового класса строительных роботов, отличающихся структурой, технологией взаимодействия с рабочей средой, требова-пиями к управлению. _ ,.„,,.

Практическое значение результатов исследований заключается в том, что предложенные структуры, методы и алгоритмы позволяют разрабатывать строительные роботы, робототехнические и мехатронные комплексы, обеспечивающие необходимую точность и надежность, сокращающие трудоемкость работ и повышающие качество их выполнения. Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработанные методы структурного анализа строительных манипуляторов и синтеза геометрических параметров позволяют обоснованно подходить к выбору структурных решений, расчету строительно-монтажных, отделочных и бетоноукладочных роботов и мехатронных скользящих комплексов;

- предложенный метод учета упругих деформаций и построенные на его основе модели строительно-монтажных, штукатурных и бетоноукладочных роботов позволяют более обосновано вести разработку и проектирование строительных роботов, снизить их вес и стоимость;i; ; -

- разработанные методы планирования и управления движением позволяют получить необходимое качество управления, обеспечить оптимизацию пути или скорости движения, учесть ограничения на кривизну траекторий, обеспечить компенсацию возмущающих воздействий и динамики механизмов;

- разработанные рекомендации и методики инженерного расчета позволяют проектировщику вести многовариантное проектирование, осуществлять выбор наилучших вариантов, сократить сроки выполнения проектных работ;

- разработанный интегрированный программный комплекс "Robot Maker" автоматизирует процесс разработки строительных роботов, и значительно сокращает время проведения кинематических и динамических исследований разрабатываемой манипуляционной системы.

Реализация результатов работы. Разработанные структуры, модели, методики и алгоритмы, пакеты программ приняты к внедрению в проектную и конструкторскую документацию строительными фирмами: ЗАО «Донское крупнопанельное домостроение» (г. Ростов-на-Дону), ЗАО «Донмеханизация» (г. Ростов-на-Дону), ОАО «Гипростройдормаш» (г. Ростов-на-Дону); ООО НПФ «Интербиотех» (г. Ростов-на-Дону), ОАО «Спецжелезобетонстрой» (г. Москва), ОАО «Экспериментальная ТЭС» (г. Красный Сулин). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедрой "Автоматизация производства, робототехника и мехатроника" ЮРГТУ (НПИ) и кафедрой "Информационные и управляющие системы" РГАСХМ для студентов специальности 220402 «Роботы и робототехнические системы», а также кафедрой «Электротехника и автоматика» РГСУ для студентов специальности 270113 «Механизация и автоматизация строительства». Материалы диссертации включены в учебные пособия «Основы автоматизации и робототехники» (Ростов-на-Дону, Изд-во РГСУ. - 2005) и «Автоматизация строительного про-

изводства» (Новочеркасск, Изд-во ЮРГТУ. — 2006), рекомендованных УМО для студентов вузов, обучающихся по специальности 270113.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: научном семинаре «Опыт применения манипуляторов и роботов в строительстве» (Москва, 1998); международной научно-практической конференции «Рациональное использование электроэнергии в строительстве и на транспорте» (Ростов-на-Дону, 2000); международной научной конференции "Математические методы в интеллектуальных системах" - ММИИС-2002 (Смоленск, 2002); международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (Новочеркасск, 2002); ХУ-й (Тамбов, 2002), ХУ1-Й (Ростов н/Д, 2003), ХУН-й (Кострома, 2004), ХУШ-й (Казань, 2005) и Х1Х-Й (Воронеж, 2006) международных конференциях "Математические методы в технике и технологиях"; 18-м (Краков, Польша, 2001г.), 19-м (Гейшерсбург, США, 2002г.), 20-м (Ейдховен, Нидерланды, 2003г.), 21-м (Сеул, Южная Корея, 2004г.) и 22-м (Феррара, Италия, 2005г.) международных симпозиумах по автоматизации и роботизации в строительстве 1БАКС; ежегодных научно-практических конференциях РГАСХМ, ЮРГТУ, РГСУ в 1998- 2006 гг.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 52 научных трудах, в том числе по материал работы издано 5 монографий, опубликовано 11 статей в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК, получено 7 авторских свидетельств на изобретения, опубликовано 7 докладов на английском языке в 5 странах.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6-х глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть работы содержит 287 страниц основного текста, 127 рисунков, 6 таблиц, библиографический список литературы из 205 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, показаны перспективы крупнопанельного и монолитного строительства, целесообразность автоматизации строительных операций на основе использования ро-бототехнических и мехатронных комплексов, сформулированы цели и задачи исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту, показана их научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен анализ технологических особенностей строительных операций, методов и средств возведения крупнопанельных и монолитных объектов, определены виды работ, представляющие первоочередной интерес для автоматизации и роботизации, сформулированы основные требования к робототехническим и мехатронным строительным комплексам, осуществлена постановка задач исследований.

Анализ процессов возведения крупнопанельных и монолитных объектов показал, что первоочередной интерес для роботизации и автоматизации представляют монтажные, отделочные, бетонные и опалубочные работы. При

строительстве объектов из сборного железобетона в первую очередь следует решать вопросы автоматизации и роботизации операций транспортирования и установки монтируемых конструкций в проектное положение. Другой группой строительных операций, представляющих первоочередной интерес для роботизации, являются штукатурные работы, которые отличаются сложностью технологии, высокой трудоемкостью и большими объемами. Особенностью их роботизации является разнородность применяемых технологий, использование силового воздействия на обрабатываемую поверхность. Интерес к роботизации бетонных работ в жилищном и промышленном строительстве связан с большим объемом и трудоемкостью. Особенностью их выполнения является необходимость равномерного распределения бетона, обход рабочим органом арматурных стержней, рам опалубок и др. препятствий, уплотнение бетона в процессе укладки. Интенсивное развитие монолитного строительства объектов различного назначения ставит задачу механизации и автоматизации процесса возведения таких объектов на основе использования метода скользящей опалубки.

Анализ современного состояния роботизации строительных работ показал, что в мировой практике накоплен определенный опыт применения манипуляторов и роботов в строительстве. Исследования и разработки в области роботизации строительных операций выполняются в Японии, США, Германии, Голландии, Франции, Англии, Польше и др. Обнадеживающие результаты получены при использовании многозвенных манипуляторов для распределения и укладки бетонной смеси. Положительные результаты достигнуты при роботизации строительно-монтажных работ. Разработаны конструкции строительных кранов с телескопическими стрелами, со стабилизационными платформами, автоматические грузозахватные траверсы. Разработаны и внедрены новые методы монтажа, большое внимание уделяется повышению монтажной технологичности сборных конструкций. Несмотря на несовершенство, сложность и громоздкость предлагаемых устройств, отдельные их решения заслуживают внимания й могут быть использованы при разработке современных монтажных роботов и РТК. Перспективным следует считать создание автоматических монтажных механизмов с очувствлением. Анализ разработок и технологии выполнения отделочных и штукатурных работ показал, что! для их роботизации необходимо создание специализированных манипуляторов, обеспечивающих подготовку 'поверхности, нанесение и разравнивание растворов.' Анализ возведения' монолйтпых объектов показал: • перспективность; .технологии скользящей'опалубки и возможность создание на ее основе^ :мехатронных скользящих комплексов, обеспечивающих автоматический подъем опалубки в процессе бстбифования, контроль1 проектных и техпологических параметров.

В результате проведенных анализов установлено, что накопленный опыт роботизации строительных работ позволяет перейти к системному решению задач роботизации строительных работ. Для широкомасштабного внедрения в строительстве средств робототехники необходимо проведение комплексных исследований, разработка концепции построения строительных робототехни-

ческих и мехатронных комплексов, решение задач их анализа и синтеза, учитывающих технологической особенности и требования. На основании анализа особенностей строительных операций сформулированы основные требования к строительным роботам, РТК и мехатронным комплексам. В их состав включены требования к структуре робота, точности отработки траекторий, диапазону изменения скоростей, информационно-измерительной системе, исполнению и др. Из анализа состояния научной проблемы роботизации строительных работ определены цели и задачи диссертационного исследования.

Во второй главе на основании системного подхода изложена концепция построения строительных роботов и РТК для выполнения монтажных, отделочных и бетонных работ, основанная на системном подходе и структурно-кинематическом методе, предложены критерии оценки функциональных возможностей структур, позволяющие проводить анализ строительных манипуляторов, разработана методика его проведения. Предложено в качестве критерия синтеза геометрических параметров строительных манипуляторов использовать минимизацию суммарной работы, выполняемой приводами робота при отработке типовых движений. Учитывая технологические особенности строительных роботов, проведен структурно-кинематический анализ предложенных манипуляционных структур, в результате которого определены типовые структуры манипуляторов для выполнения монтажных, штукатурных, малярных и бетоноукпадочных работ.

В связи со сложностью решения задач структурного синтеза строительных роботов предложено на основе пооперационного анализа и системного подхода находить оригинальные структурные решения манипуляторов, наиболее полно учитывающих технологические особенности и требования, условия рабочей среды, с последующим проведением структурного и кинематического сравнительного анализа. Для проведения такого анализа предложено в качестве аналитической формализации отображать структуру манипулятора в виде множеств, матриц взаимосвязей и параметров. Учитывая специфику строительных роботов, предложено в качестве структурных и кинематических характеристик использовать улучшенный показатель сложности структуры, маневренность, коэффициенты углового, пространственного и объемного сервиса, коэффициент нагрузки звеньев, коэффициенты кратности моментов и скоростей в зоне обслуживания. Учитывая ограниченный размер рабочего пространства монтажных и отделочных роботов, рекомендовано в процессе анализа структуры учитывать рабочий объем манипулятора, объем в транспортном положении, объем зоны обслуживания или применять коэффициенты эффективности использования рабочего пространства, кратности высоты и глубины зоны обслуживания. Для синтеза геометрических параметров выбранной структуры манипулятора в качестве критерия оптимизации обоснована целесообразность применения суммарной работы, выполняемой приводами робота при отработке типовых движений: •

где Р, - мощность /-го привода, необходимая для движения массы звеньев манипулятора и груза, приведенных к «'-му звену; К, — коэффициент нагрузки /-го звена. В диссертации изложены особенности синтеза геометрических параметров монтажных, отделочных и бетоноукладочных роботов.

В результате анализа роботизации строительно-монтажных работ установлено, что одним из перспективных направлений является создание роботизированных5 монтажных комплексов (РМК) для крупнопанельного строительства. Для многоэтажных объектов автоматизация выполнения всего комплекса монтажных операций возможна лишь на основе построения РМК, реализующего принцип раздельно-синхронного выполнения операций, при котором часть монтажных операций выполняется раздельно специализированным обо-.,••:•;•!, > , рудованием, а другая ,часть.-и

при их срвместном синхронном взаимодействии (рис.1). Кран обеспечивает .перемещение конструкции . в ¿зону монтажа, ее(, предварительную установку и удержание в процессе ¡ориентации, а монтажный робот , выполняет-корректировку положения и. точную ориентацию панели при монтаже. Взаимодействие башенного крана и монтажного робота в зоне установки панели организуется таким образом, чтобы кран не препятствовал свободному ориентированию и смещению панели, а робот обеспечивал позиционирование и ориентацию с минимальными нагрузками на манипуляционную систему. В результате структурного анализа предпочтение отдано монтажному роботу, состоящему из трех манипуляторов, установленных на самоходной платформе. Использование трехрукого робота позволило решить проблему сохранения точек крепления захватных устройств в одной плоскости для предотвращения разрыва связей. На основании пооперационного анализа процесса подачи и установки панелей сформулированы требования к башенному крану, монтажному роботу и информационно-управляющей системы РМК.

Исходя из анализа технологии штукатурных работ, сформулированы основные принципы построения штукатурных роботов для работ внутри помещений. В результате структурно-кинематического анализа установлено, что для штукатурного робота предпочтительна структура с 6-ю степенями подвижности, имеющая выдвижное звено, которая обладает наилучшими эксплуатационно-сервисными показателями (рис. 2). Снабжение такого манипулятора специальным инструментом с пьезокерамическими регулировочными устройствами позволяет реализовать метод скольжения замкнутых камер, образующихся между инструментом и рабочей поверхностью.

Рис. 1. Роботизированный монтажный комплекс

Связь координат рабочего инструмента с обобщенными координатами в отделочных роботах строится на основе традиционных векторно-матричных методов с использованием матриц перехода Тр. Для упрощения преобразований матриц 7'р предложен метод построения систем локальных координат строительных роботов, учитывающий расположение предыдущей системы координат и тип кинематической пары. Для решения обратных задач кинематики отделочных роботов предложено использовать итерационный метод вычислений.

Анализ роботизации бетонных работ показал, перспективность применения для укладки бетонной смеси шарнирно-распределительных стрел, состоящих из 3-5 вращательных звеньев. В результате анализа конструктивных и эксплуатационных особенностей стрел-манипуляторов установлено, что они отличаются высокой маневренностью, обеспечивают доставку бетона в любую точку объекта и позволяет обходить препятствия. Особенностью бетоно-укладочных роботов является использование гидроприводов, образующих ветвящиеся и замкнутые участки структуры, что требует специального подхода к построению математических моделей и управляющих алгоритмов. На основе анализа этих структур получены зависимости между обобщенными координатами звеньев <7, и перемещениями гидроприводов 5, : а также их скоростями и ускорениями. Рекомендовано при проектировании манипуляторов с гидроприводом проводить оптимизацию соотношения параметров кинематических структур, обеспечивающую получение квазилинейных характеристик : =/[(.?,); 5, =/2((/,), что дает возможность получить удобные соотношения для построения управляющих алгоритмов.

В работе показана целесообразность автоматизации возведения монолитных объектов на основе построения мехатронных скользящего комплекса (МСК), основными функциями которых является автоматический подъем опалубки, изменение ее радиуса, а также корректировка положения опалубки при возникновении смещений и кручения платформы. В основу МСК положена идея использования подвижной платформы со скользящей опалубкой, опирающейся на колонны, снабженные подъемными домкратами (рис.3). Такая структурная организация комплекса позволила решить проблему возведения монолитных объектов переменного радиуса со сложным архитектурным профилем. На основе экспериментальных и теоретических исследований определены структурно-кинематические особенности построения МСК и разработан способ пространственной корректировки положения платформы с опа-

Рис. 2. Структурная схема штукатурного робота и рабочего инструмента

Рис. 3. Мехатронный скользящий комплекс для возведения монолитных обхектов

лубкой в процессе подъема. Отличительной особенностью МСК для монолитного строительства является наличие большого числа подъемных и регулирующих механизмов, требующих синхронизации работы, необходимость обязательного учета в процессе работы ветровых и температурных воздействий, а также наличие существенных ограничений на управление комплексом.

В третьей главе изложен метод математического моделирования упругих деформаций строительных манипуляторов, основанный на введении фиктивных степеней, подвижности. Используя концепцию: построения моделей упруго деформируемых манипуляторов, методы декомпозиции и разделения функций, впервые разработаны математические модели строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов для монтажных, отделочных и бетоноукладочных работ, учитывающие деформации конструктивных элементов, наличие замкнутых контуров, взаимодействие с рабочей поверхностью, действие ветровых, тепловых и динамических нагрузок. Полученные модели ориентированы на анализ и синтез законов управления, исследования динамических характеристик строительных роботов, робототехнических и мехатронных систем.

Особенностью строительных роботов являются значительные размеры звеньев, вызывающие при действии динамических и ветровых нагрузок упругие деформации звеньев. В соответствии с принципом конечных разбиений такие манипуляторы можно рассматривать как совокупность последовательно соединенных жестких тел, связанных фиктивна1 введенными степенями подвижности. Для перехода к такой структуре на основе анализа манипуляцион-ной системы определяются точки, которые характеризуются максимальным отношением предельного напряжения вдоль траектории движения к удельной деформации материала элемента конструкции, которому принадлежит точка. Проведенные исследования показали простоту и эффективность учета упругих деформаций звеньев строительных манипуляторов.

Разработка математической модели РМК выполнена на основе его декомпозиции и разделения функций. Учитывая, что РМК представляет сложное взаимодействие башенного крана, монтажного робота и панели, то вначале получены модели крана и робота, а затем полная математическая модель комплекса. С учетом упругих деформаций элементов крана, его кинематическая модель представлена структурой с 10-ю степенями подвижности (рис. 4), из которых три обобщенные координаты q' = <74,^7)' управляемые, а остальные описывают деформацию элементов крана q" = (<?,,92.9s»9«.ПРИ этом q = q' и q". В векторе q" две первые координаты имитируют качание башни, другие две - качание троса. Для имитации свободного вращения панели введены 3 вращательные степени подвижности. С учетом этого, положение точки крепления плиты представлено вектором

х = G'(q,Ax) + G"(q,Ax), (2)

где G'(q,Ax) и G"(q,Ax) — матрицы преобразований систем координат; Ах -вектор координат крепления панели в системы координат траверсы.

Произведя разделение на управляемые и неуправляемые обобщенные координаты, получены уравнения кинематической модели для скоростей и ускорений в виде:

x = G'(q,Ax)q' + G"(q,Ax)-q",

х = G'(q, Ах) • q' + G"(q, Ах)•q* + G(q, q, Ах) • q; (3)

Динамика крана без учета сил, возникающих в упругих элементах, представлена зависимостью:

М = D(q)q + b(q,q) + c(q) + £ («■<*•'>, q)^'), (4)

i *=i

где M - вектор обобщенных моментов, развиваемых приводами в сочленениях манипулятора; ö(q)- матрица динамики; b(q,q) — вектор сил Кориолиса и центробежных сил; c(q) - вектор гравитационных сил; г**'^ - вектор положения центра масс /-го звена с которым связана j-я масса; F„,— вектор обобщенных сил, обусловленных внешними воздействиями. Последние слагаемое описывает влияние ветровой нагрузки, при этом действие распределенной силы вызванной этой нагрузкой, заменены эквивалентными сосредоточенными силами.

Используя разделение обобщенных координат крана q на управляемые q' и введенные для имитации упругой деформации q", уравнения динамики представлены в виде

уууу

Рис. 4. Структурная схема модели башенного крана

м

1

7^ + 1

и

М„

м' = /У(ч)ч' + + Ь'(ч,ч) + м;„,

М' = дг(ч)ч' + ^'(ч)ч' + ь4ч.ч)+м;, (5)

где М',, - вектор обобщенных моментов, обусловленных внешними воздействиями; В'{я), ¿>(с]),;£>"(д) - матрицы динамики. При этом обобщенные силы М' создаются приводами крана, а обобщенные силы, имитирующие упругие деформации элементов, определяются соотношением М" = —сщ" - рч", где а,

- ¡г. .

Р - диагональные матрицы жесткости и диссипации элементов крана. На рис.5 представлена структурная схема модели крана, построенная на основе уравнений (7). Полученная в матричном виде модель крана удобна для построения модели комплекса и алгоритмов управления им. •

Модели манипуляторов монтажного робота,,построены на основе рассмотрения абсолютно жесткой конструкция и с учетом упругих деформаций. Учет; деформаций руки манипулятора выполнен

о-Чч)

ч -> 1 Т*1 1

5

Ь(ч,ч)

-а Л П

Г)

-Р

Рис. 5. Структурная схема модели строительного робота

путем введения 2-х дополнительных степеней подвижности. Аналогично модели крана введено разбиение вектора обобщенных координат монтажного робота яг на управляемые q'r = (</г], <7г2' )' и фиктивные q' = (д,г4,?г5)1. На базе предложенной кинематической модели построена динамическая модель робота. Используя разделение моментов на управляемые М^ и фиктивные

м;(4), м(г*) = 1У1'г(*)им;(*)

, получено уравнение динамики манипулятора

мЯ=ч'Я + + ь;.<*>, (6)

где Д. и Ь, — матрица динамики робота и вектор сил Кориолиса, центробежных и гравитационных сил. Исследование полученных моделей монтажного робота показало, что для целей управления РМК во многих случаях можно ограничиться жесткой моделью.

Особенностью разработки математической модели РМК является наличие замкнутых и гибких связей в системе, что вызывает определенные трудности при использовании классических методов моделирования. Поэтому имитационная модель РМК построена в соответствии с принципами декомпозиции и малого перемещения. С этой целью проведена декомпозиция комплекса па четыре автономные механических системы, взаимодействие между которыми учитывается по принципу малого перемещения. В этом случае силы реакции связей в точках прикрепления схватов манипуляторов, обусловленные упругими деформациями, составляют

+ р(*>(о?>(Лх<*),ч<Я- Ч<*> - Ос(АжМ,Чс). «У, к =13, (7) где с|г- вектора обобщенных координат и скоростей крана и робо-

та; Р,'*'''— диагональные матрицы коэффициентов жесткости и дисси-

пации _/'-й точки соединения к-то схвата; Ах^'^ — смещение этой же

точки, измеренное в системах координат А>го схвата робота и крана; !,,. - аппроксимированное количество точек прикрепления к-й руки. Используя силы реакции, на основе уравнений динамики крана и робота получена модель механической части монтажного комплекса:

М, = ¿5с(я,.)ч<.- + Ь£(Яс,чс)+М1ге. + ¿Хг(АХ« >, (8)

к=\

которая использована для моделирования процессов и построения управляющих алгоритмов.

Динамика бетоноукладочных роботов связана с распределенными массами и наличием замкнутых кинематических цепочек привода. Построение динамических моделей таких манипуляторов основано на принципе Лагранжа-ДАламбера. Уравнение динамики бетоноукладочного робота, имеющего закрытые кинематические цепочки, получено в виде

Ё Е {«Ж - ё)' §1% + + ^.вОЗу;,.} = ¿т, ■ 5Ч/, (9)

где г,- вектор центра тяжести /-го звена массой т, и моментом инерции .1,; £ —вектор гравитационного взаимодействия; 8я, — приращение /-ой обобщенной координаты; т, - приводной момент в /-ом звене. Для определения уравнений движения в координатах привода достаточно воспользоваться балансом виртуальных работ в обобщенных координатах и координатах привода.

Для построения динамических моделей отделочных роботов наиболее эффективным является использование уравнений Лагранжа 2-го рода в матричной форме. Они позволяют получить необходимые уравнения движения в явном виде с учетом инерционных сил и моментов, сил и моментов реакций, вызванных ускорениями других сочленений. Построение моделей отделочных роботов, производящих силовые операции, выполнено с учетом упругих деформаций звеньев, пугем введения дополнительных степеней подвижности, число которых определяется структурой и конструктивными особенностями. В этом случае кинематическая модель манипулятора описывается в виде

х(Ч',ч") = пт/(чХ(ч")> (ю)

г

где ц', ц"- вектора управляемых и фиктивных обобщенных координат. Взаимодействие штукатурных роботов с упруго-вязкой средой представлено динамической моделью:

С(Ч)Ч + Ь(Ч,Ч) + с(Ч) = М + Л7

Л(Ч)Ч + Ь(Ч,Ч) + У(Ч) = -ЛТ(Ч)Г, (И)

где 4,4,4 - векторы обобщенных координат, скоростей и ускорений; £>(ц) — матрица, характеризующая инерционные свойства манипулятора; 11(4,4) -вектор центробежных и кориолисовых сил в звеньях манипулятора; с^) - вектор гравитационных сил, действующих на звенья манипулятора; Л(я) -матрица инерционных свойств среды; Ь(4,с|)- вектор, характеризующий упруго-вязкие свойства среды; у(ч) - вектор, характеризующий гравитационные силы, действующие на среду; М — вектор управляющих моментов, развиваемых приводами манипулятора; Г - вектор сил, обусловленных воздействием штукатурного слоя на манипуляционную систему; Л — матрица Якоби, связанная с преобразованием скоростей обобщенных и декартовых координат.

Полученные динамические модели строительных роботов дополняются уравнениями динамики приводов. Так как приводы манипулятора имеют общую нагрузку, то математическую модель роботов рассматривается как многосвязанная система дифференциальных уравнений, описывающих управляемые движения приводов и манипуляционной системы в целом:

д(0+=^-Чд)(м(0-в(ч(0.ч(0)-с(Ч(0)) (12)

ч(0.=-Р[д(/),и(0,$] + н(0;'ч(*о) = Чо

где М(0~ вектор моментов, развиваемых приводами; И(Г)- вектор управляющих воздействий; § — вектор параметров системы; Н(?)— вектор постоянно-действующих возмущений; 40 - вектор начального состояния.

Особенностями построения математических моделей МСК являются значительные статические и динамические нагрузки, действующие на подъемные и регулирующие механизмы, характеризуемые неравномерностью распределения и значительными изменениями в процессе работы. При разработке моделей МС^ рассматривается как многомерный объект, движение которого описывается системой уравнением:,

(13)

где ипд, 11мр- вектора управляющих воздействий подъемных и регулирующих устройств; Умк— вектор выходных параметров; ^ и Г2 - вектора внешних воздействий, на сооружение и комплекс; В (я) - матрицы передаточных функций подъемных и регулирующих органов; Н^я), Н2(.ч) -ч матрицы передаточных функций по возмущающим воздействиям.

Математическая, модель силового подъемного домкрата гтостросНа с учетом жесткости механической характеристики асинхронного привода и позволяет моделировать влияние сил сцепления и трения щитов'с бетоном,1'сил упругой деформации радиальных балок и кружал платформы:

л/д +,ТмМ». 5? М®« -<); V,,, = Л-В1,АГредсол„; Ит = Кт АГ|1С„ ,„<//;

~ Кп) ~ & -Лр ~ ^сн ~ ^деф = А'иУпд,

где Рд = с!Мя /гЛод - производная момента по скорости в точке анализа динамического процесса; уш, уе„- скорости подъема домкрата и перемещения подъемного винта; Сот-коэффициент жесткости опорной тележки; А"ред, Квп

- коэффициенты передач редуктора и винтовой пары; К„ - коэффициент, учитывающий инерционные массы нагрузки домкрата; - суммарная нагрузка на домкраты; — силы упругой деформации элементов платформы и домкрата; Ртр, - силы трения и сцепления опалубки с бетоном.

Аналогичным образом построены математические модели регулировочных механизмов, учитывающие жесткость механической характеристики и зависимость скольжения двигателя от нагрузки. Математическая модель комплекса в целом включает кинематические и динамические соотношения, устанавливающие связь параметров состояния комплекса с управляющими и возмущающими воздействиями (рис. 6).

О"

Да„

Рис. 6. Математическая модель мсхатронного скользящего комплекса Кинематические соотношения модели устанавливают связь векторов смещения , ориентации 0„ и кручения \[/п платформы с координатами положения домкратов:

Пы I П ,»1 И

0„ = [а„,р„,^п]т -> ап = атс18[тах(д2«)/ Кпд], р„ = ^¿(тах(2«)); (15)

Ч'п

"м

где хп,уп,гп~ координаты положения платформы в системе координат объекта Х„У„г„; координаты /-га домкрата; апи рп- величина и направление наклона платформы; /?пд, п — радиус расположения домкратов и их количество. Смещение платформы, вызванное ее наклоном, в процессе подъбма описано уравнениями в проекциях на координатные оси:

... = -совр,,* у „(О = (/у„ •^)-сояа„ ■ вгп рп. ■ (16)

В состав модели включено уравнение синхронизации, определяющее закон

изменения положения МРП: г^сср(/) = |\'„<Л ■ ctgф0, где V,, - скорость подъема.

.у, ■„■,■ А

Смещение опалубки и её наклон за сче^солнечного нагрева и действия ветровой нагрузки представлено передаточньМи функций:

: . ^(^.Г&Ч*^^ (17)

где коэффициенты смещения и наклона платформы при

действии солнечного нагрева (индекс «т») и ветровой нагрузки (индекс «в»),

В четвертой главе изложена методология планирования движений строительных роботов и мехатронных комплексов, основу которой составляют методы планирования траекторий перемещения монтажных, отделочных и бетоноукладочных роботов, а также управления подъемом МСК. Подход к планированию движений строительных роботов основан на построении алгоритмов, учитывающих технологические требования и ограничения, условия непрерывности и гладкости траекторий, ограничения на перемещения, скорости и ускорения каждой степени подвижности. В результате построение программных траекторий строительных роботов отличается постановкой задачи и методами ее решения.

Особенностью планирования траекторий монтажных роботов в первую очередь является определение траекторий транспортирования и установки конструкций в заданное положение, обеспечивающих минимальные затраты пути и времени. Для транспортирования панели траекторию движения удобно представлять в виде последовательности прямолинейных участков, сопряженных дугами, обеспечивающими плавный переход с одного участка траектории на другой. В этом случае точки траектории Л задаются в системе координат здания и описаются матрицей каждый столбец которой

содержит координаты точек Р, и углы'ориентации схвата в каждой точке: ,), -> I = ОД . Для каждого участка траектории также задаются технологические скорости матрицей у„ г„ 0^ ф„ V,) . Препятствия описываются экспертной базой данных, а эталонные ситуации формируются множеством 5. Определив множество эталонных расплывчатых.ситуаций, получаем модель управления краном Для автоматического выбора траектории. Для дальнейших расчётов составляется матрица достижимости, которая дополняется начальной и конечными точками траектории и служит чис-

ленным образом графа. Использование расплывчатой модели позволяет выбирать оптимальную траекторию транспортировки панели с любой исходной позиции рабочей площадки.

Наиболее ответственным этапом работы РМК является операция установки панели в проектное положение. Характерной особенностью управления оборудованием РМК при установке панели является необходимость задания переменной скорости движения панели с целью ее оптимизации. Большой объем вычислений, обеспечивающий получение управляющей информации за интервал управления, делает проблематичным использование традиционных методов планирования, основанных на применении аппроксимирующих сплайнов! Для решения этой задачи разработан метод двухуровневой интерполяции, суть которого заключается в том, что на первом уровне интерполяции определяется временной закон изменения пути З'Д/), а на втором уровне

производится аппроксимация обобщенных координат сплайнами третьего порядка в функции перемещения. С учетом полученного на втором уровне закона движения выполняется оптимизация параметров первого уровня построения сплайнов. ' . . ,

Закон изменения пути •">,(*) выведен из условия, что средняя скорость на интервале не меняется и остается равной средней скорости в конце интервала:

*,(,)= ■<\Рм.Кт .(> (18) (I

при этом закон изменения скорости во времени имеет вид

где р. =У,/Ута - относительная скорость в у'-й точке; 5/- величина пути между опорными точками нау'-м интервале; К„,„ - максимальная скорость.

Используя зависимости и Н;*(?), определен закон изменения обобщенных координат панели в функции пройденного пути цДля обеспечения непрерывности положения и скорости панели в опорных точках в качестве аппроксимирующей функции выбран кубический полином

Ч^СО = а^.*3 + а(2'У + +.а(/), у = (20)

коэффициенты интерполяции которого определены из граничных условий:

<3,

21 5/

н<," = (у-2(о, -О, , а« = (у-За<'>^}/<?;,

где = -(?,)/5./+1 - а*'*; (З^рС),,*},., - векторы обобщенных координат в опорных точках.

Полученный закон интерполяции позволяет свести задачу оптимизации к расчету относительных скоростей р, в промежуточных опорных точках при

ограничениях на обобщенные моменты м}/', развиваемые в процессе реализации ./-го сплайна: £ для у'=1 ,т, |0,7*^-В качестве функционала оптимизации траектории относительно скоростей р/ с учетом

ограничения сил используется минимизация общего времени прохождения траектории:

£Я//(р, + рм)->тш. (21)

Планирование движений отделочных роботов предлагается выполнять на основе векторно-графического метода, использующего компьютерные планы помещений. Разработанный метод планирования использует линейное описание участков траектории и условия перехода с одного участка на другой. На основании выбранной схемы выполнения работ и плана поверхности определяются координаты граничных точек участков траектории:

РУ> =

(22)

где (I, Н - ширина и высота окрашиваемой поверхности; в, 5 — расстояния до поверхности в системе координат робота и рабочего инструмента; Д- эффективная ширина окрашиваемой полосы; т -число параллельных участков.

В целях сокращения затрат времени предложена методика коррекции положения рабочей поверхности относительно базовой системы координат робота, позволяющая компенсировать ошибки связанные с неточной установкой робота перед началом работ. При построении траекторий движения для сложных профилей поверхности предусматривается сканирование поверхности и форм пропан ие массива точек Р^ = , .У/, г,], характеризующего ее профиль; На его основами выполняется аппроксимация траекторий движения с использованием глобальной полиномиальной интерполяции Лагранжа. Для параллельных полос окрашиваемой поверхности интерполяционный многочлен рассматривается как уравнение эквидистантных траекторий движения, расстояние между которыми соответствует ширине полосы А.

Планирование траекторий движения сопла бетоноукладочных роботов выполняется на основе аналитического или графического описания плана объекта. Задача построения траекторий движения бетоноукладочной стрелы, сводится к описанию последовательности движений в плоскости Х„У„ параллельной плоскости системы координат робота. Координата в пределах одного цикла укладки не меняется, а затем увеличивается на величину шага подъема опалубки А/г. На основании плана возводимого объекта формируется массив координат точек Р-, и устанавливается последовательность обхода участков Р, —>■ Р}. Каждый участок описывается уравнениями прямой или дуги окружности. Процесс планирования выполняется с учетом предельных.значе-ний скоростей (<7,и))дпп 11 ускорений (<7,-4,)лоп, определяемых максимальными

усилиями и моментами, развиваемыми приводами робота. Продолжите;!(>■ ность интервала времени Т выбирается из условия:

Т - шах

шах (1,878 Л , <?/"

), шах (5,7735-

' <7/н

(23)

при котором для каждой обобщенной координаты максимальные значения скоростей и ускорений не превышает предельно допустимые значения:

; <7/ шах = <?/ • доп I ' I /-!,л 1 'доп

(24)

В процессе работы МСК за счет действия различного рода внешних сил возникают отклонения платформы от проектной оси, которые в процессе

подъема интегрируются. Планирование перемещения МСК связано с устранением возникающих в процессе подъема ошибок. Предложен метод планирования, предусматривающий использование двухфункцио-нальной аппроксимации (рис. 7), одна из функций которой описывает участок АО, связанный с постепенным изменением угла наклона опалубки, а вторая — участок траектории ОЕ, в течение которого происходи! постепенное выравнивание платформы. Желаемая траектория движения

Рис. 7. Планирование траектории подъема МСК

комплекса описывается системой уравнении: 5(/) =

«]2/2 + аи1 + аа

(25)

С21 СА><'-',) + С22е^('-',> -►/> /х где длина пути сопряжения двух участков траектории (точка О); я,,, а12, Л.2|, Л,22 - коэффициенты, определяющие желаемую траекторию подъема.

При определении , параметров траектории учитываются требования гладкости и ограничения на кривизну, определяемые конусностью опалубки. Максимальное изменение угла'наклона платформы на шаге должно удовлетворять условию аш < Дш,(йш//Щ), где Доп- конусность щитов; /?ш- шаг подъема; /щ— высота щитов опалубки. Предложенный метод планирования подъема МСК гюзволяет эффективно формировать граничные и узловые точки перемещения платформы. При этом законы изменения фазовых координат комплекса и его пространственное положение описываются уравнениями:

-„(0 = 1>,(," + К> «Л ;*„(/) = йп(/,)Соф„ - 5т(/,)Со591,^5в(/к)СоКев;

. ° , • ■ ; (26) УЛО ¿№)ОпЭ„ -Зт(/*)8ш9т -б.^ше, ;гмр(0 = +

где -гп, уц, 2П -координаты положения центра платформы; 1к = к ■ Аш -высота подъема с начала корректировки; шаг подъема; рп— угол направления подъема; 8Т(/),8В(/) - отклонения объекта за счет тепловой и ветровой нагрузок; 6Т, 0В — направление действия солнечного нагрева и ветра. Минимальная кривизны траектории достигается при равенстве параметров =Х2 =Гтр~', при этом постоянная времени Гтр определяется длительностью отработки переходных участков траектории: Гтр =/^./8,4, где е^Ц.- время регулирования на втором участке. Корректировка положения платформы представляет длительный процесс, выполняемый в течение многих шагов подъема МСК, поэтому для упрощения расчета наклона платформы на шаге получены рекуррентные соотношения.

Углы наклона платформы а^1* и , рассчитанные в процессе планирования движения, используется для формирования шага подъема каждого домкрата и изменения радиусов г/Ш) положения МРП:

= йт =йш +Дпл8т(аГ0)сов^/ + Р^, (27)

'Г0 = + Д0(*+Ч = V + ^пС08ф, + ^„Бикр,.

В питой главе рассмотрены особенности управления строительно-монтажными, отделочными, бетоноукладочными РТК и мехатронными скользящими комплексами. Разработанная методология синтеза управляющих алгоритмов строительных роботов и РТК включает методы многоуровневого, кинематического и динамического управления, методы управления с компенсацией динамики, методы группового управления подъемными и регулирующими механизмами МСК.

Задача управления РМК решена на основе трехуровневой организации управляющих алгоритмов: первый (верхний) уровень устанавливает закон движения панели х* (?) и фр(*)> обеспечивающий квазиоптимальное быстродействие и ограничение усилий К*(?) в захватных устройствах; второй (средний) уровень определяет закон изменения усилий Г*(?); третий (нижний) уровень формирует законы управления приводами робота и*(/), обеспечивающие реализацию траекторий ч*(0 и сил взаимодействия с панелью Р*(<), а также законы управления обобщенными моментами крана М^*(/), осуществляющими движение панели вдоль траектории х*(')-

Синтез локальных алгоритмов управления монтажного робота выполнен с использованием жесткой модели манипулятора, так как возникающие упругие деформации незначительны и за счет большой инерционности панели мало влияют на динамику. Особенностью построения управляющих алгоритмов является обеспечения требуемых усилий, развиваемых манипуляторами Рр^

при установке панели, при этом моменты приводов составляют:

где Д (ч'), -- матрица динамики и вектор сил Кориолиса и центро-

бежных сил; Сгг(Ах(),4*) - транспонированная матрица преобразований координат.

Метод синтеза построен на основе задания желаемого многообразия = / — /"(/* = М* /кт) и переходного процесса, обеспечивающего асимптотически устойчивое управление: + = 0, где X,- постоянная времени управления, значение которой выбирается из условий физической осуществимости и плавности управления: 10/Д^,2 <КГ <0,4/Дгг1. В результате получен закон управления напряжением двигателей манипулятора, изменяющий обобщенный момент по апериодическому закону

и' = Я/ + кад + и' + ЬХГ{Г - /). (29)

где'/?, I - активное сопротивление и индуктивность обмотки якоря; ки — приведенный коэффициент самоиндукции. Так как период дискретизации системы управления А[г3 в несколько раз превышает частоту управляющего сигнала. то при формировании уставки тока I* использована экстраполяция нулевого порядка, а значение производной I* принято равным нулю.

При построении законов управления приводами крана в качестве выходных параметров рассматривается вектор обобщенных моментов управляемых координат М'*, а функцией крана является сопровождение панели вдоль траектории х',(?) и удержание ее веса без коррекции ориентации. Целевое инвариантное многообразие формируется в соответствии с требованием совпадения координат точки подвеса панели с требуемым ее положением:

V, =ч'„-П:,(Ах0,х;„ч:), (30)

при этом переходной процесс задается в форме звена второго порядка V, + ^ггЧЛ,- =0> где ' ^<.2 ~ постоянные управления, определяющие

время и форму переходного процесса; ^ (•) - вектор функция решения задачи кинематики; Ах0 = Г^х*; Гр* — матрица перехода в систему координат панели.

В результате синтеза получены законы изменения обобщенных ускорений и управляющих моментов крана:

<КС

сП,

+ хс1{г;]{^х0Хг,ч:)-ч:}, (31)

м:г = д'.(ч,)ч'; + ¿>МЖ- +ь;.(ч£.,я,)- Х^'Ч^Дч,)^* + м'„, (32)

где М',.,.— вектор ветровых нагрузок в степенях подвижности крана; рМ* -векгор сил реакции связей в к- ой точке прикрепления робота.

В соответствии с принципом разделения функций по установке панели из уравнения динамики исключены составляющие, учитывающие влияние ди-

намики панели на обобщенные координаты которые потенциально

могут совершать горизонтальное ее перемещение. Учитывая, что установка панели осуществляется на малых скоростях и центробежные и силы Кориоли-са малы, закон управления (32) представлен в виде

м; = о^чсй';+<(чс.чс) + м«- (зз)

Как показали исследования, предложенный метод управления краном позволяет компенсировать влияния возникающих колебаний и предотвратить срыв вакуумных захватов при большой амплитуде колебания башни.

На втором уровне, с учетом введенных локальных управлений, описание объекта представлено в виде панели на шарнирном подвесе с декартовыми координатами хр и ориентацией, задаваемой вектором <р/;. Панель перемещается вдоль траектории х задаваемой на верхнем уровне управления. В соответствии с принципом разделения функций кран обеспечивает удержание веса панели, т.е. контролирует координату а остальные координаты панели управляются посредством сил А: =1,3. Считая координату х^) отработанной без ошибки, уравнение динамики панели представлено в виде

оДчХ + й„(Ч/1)х&> + М„р =0, (34)

где <1Дяр) - вектор динамических коэффициентов; якобиан функции

положения точки, имеющей смещение Ах; М,,^—вектор, ветровых нагрузок.

Синтез законов управления панелью, закрепленной на шарнирном подвесе, выполнен при действии на нее управляющих сил , создаваемых манипуляторами монтажного робота и обеспечивающих ее перемещение по траектории х* (?) с ориентацией ф *,(/)• Задача нахождения управляющих сил

решена на основе задания инвариантного многообразия , удовлетворяющего условию нахождения точек прикрепления захватных устройств манипуляторов на планируемой траектории:

ч»« = гДдх«,Ч*)- Г>х«,Ч„), к=й, (35)

где я* — вектор обобщенных координат панели, соответствующий требуемой траектории движения. Сходимость инвариантного многообразия задана переходным процессом вида

ч^ + ^+^М^о, (36)

где Х^}, - матрицы параметров управления, задающие форму и длительность переходного процесса. В результате синтеза получены уравнения формирования управляющих сил и проведено их упрощение для ускорения вычислительного процесса, без ущерба качества:

Р(*> +р^У;>), (з?)

/-1

где Р^'1' — матрицы коэффициентов обратной связи по положению и

скорости. Разработанный алгоритм формирования усилий в вакуумных захватах р'*'* позволяет распределять нагрузку на панель между манипуляторами и организовать ее движение вдоль заданной траектории в пределах ограничений. На рис. 8 представлена структурная схема управления перемещением панели в процессе ее установки, реализующая описанный метод управления.

Н к., к^нМО

1Ц ч.

"■р У

т . *

к

Рис. 8. Структурная схема управления перемещением панели Планирования квазиоптймальной траектории на верхнем уровне выполняется с учетом ограничений управляющих усилий Р^*. Для обеспечения плавного выхода панели на траекторию с ненулевой скоростью движения использован закон изменения обобщенных координат в виде

сЬ

,/ = 1,4, (38)

где С^,1.' - вектор обобщенных координат на начальном участке траектории;

Ктах - максимальная скорость движения;

— закон изменения ,/-ой обобщенной координаты панели в функции пути на начальном участке траектории.

Для учета ограничений на усилия в вакуумных захватах 1Ч11!га использована нелинейпая область допустимых значений обобщеннь!х сил М,,', на Основе которой выбирается вписанная в нее прямоугольная часть допустимых значения векторов N1;*) (рис. 9). Для решения про-

Рие. 9. Поверхность ограниче- ' блемы рассогласования между планируемой ния управлений траекторией и действительным положением па-

нели за счет действия ветровой нагрузки предложено введение адаптивной составляющей, формируемой на основе контроля отклонения текущего положения панели от планируемого. С целью улучшения условий стабилизации панели . и исключения крутильных колебаний рекомендуется использование в составе комплекса для подвешивания панели стабилизационных платформ.

. Отличительной особенностью управления отделочными роботами являются менее жесткие требования к точности отработки траекторий движения. Учитывая это, предложено для управления отделочными роботами использовать кинематические алгоритмы, построенные на основе соотношений:

где j~l(q)- обратная матрица Якоби; /? - матрица постоянных параметров, определяющих желаемый закон изменения отклонений; /^(з) - передаточная функция привода; х{1)п х'(/) - реальная и заданная траектории движения.

В результате исследования динамических свойств бетоноукладочных роботов и их гидроприводов показана возможность управления положением сопла на основе применения линейных децентрализованных регуляторов, использование ПИД-регуляторов и обратных связей по давлению, формируемых на основе косвенного измерения усилия. Исследованиями установлено, что введение ПИД-регулятора и обратной связи по давлению позволяет стабилизировать нагрузочные характеристики привода в широком диапазоне изменения внешних сил.

Для достижения заданных динамических характеристик бетоноукладочных роботов с большим вылетом стрелы предложено использовать динамическое управление по модели, структура которого содержит обратные связи по скорости и положению и корректирующие сигналы управления, компенсирующие динамику объекта. Управляющие воздействия приводной системы, обеспечивающие желаемое управление, содержат четыре составляющих:

и« = и« +К<'>5<'> + (/=•« - ) + К« |5«<Л, (40)

где. АГ^, К^- коэффициенты передачи обратных связей по ошибке и интегралу от ошибки;К^- коэффициент передачи регулятора давления; Г,^,, -

внешние воздействие и усилие, формируемое приводом; - ошибка управления. ПриводнЫе силы, обеспечивающие компенсацию динамики робота вдоль референсной траектории движения, вычисляются на модели в соответствий с алгоритмом:

где М^ц) - матрица, характеризующая инерционные свойства манипулятора; Ь(я0,8В) — вектор сил Кориолиса и центробежных сил в звеньях манипулятора; Гг(1)— гидравлическая постоянная времени; /^—коэффициенты передачи гид-

гидропривода; К&— коэффициенты передачи гидропривода по скорости; — коэффициент передачи обратной связи по давлению; s0, s0> s0 - планируемые перемещения, скорости и ускорения.

Анализ МСК как объекта управления позволил сформулировать основные задачи управления комплексом: контроль параметров состояния комплекса и возводимого сооружения; корректировку положения комплекса в процессе подъема, с учетом текущего состояния и ограничений на управление; стабилизацию^ движения подъемных и регулирующих механизмов и синхронизацию их работы. Предложена и обоснована двухуровневая структура управления МСК, у которой верхний уровень выполняет планирование движений комплекса, а нижний — отработку, управляющих сигналов и синхронизацию перемещений между группами подъемных и регулирующих механизмов. Особенностью работы асинхронных приводов МСК являются значительные изменения нагрузок в процессе работы, требование высокой точности стабилизации скорости и отсутствие перерегулирования. Как показали исследования, таким требования в наибольшей степени отвечает двухконтурная система подчиненного управления асинхронным приводом, обеспечивающую стабилизацию момента и поддержание требуемой скорости. Синтез выполнен на основе последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат.' Используя*'Предложенную методику проектирования частотно-регулируемого привода, найдены соотношения для расчета коэффициентов передачи усилителей, .преобразователей и регуляторов; обеспечивающие требуемую чувствительность и точность регулирования. Синтез контуров регулирования скорости и тока выполнен на основе метода динамической коррекции, предусматривающего определение передаточных функций корректирующего модуля через передаточные функции динамических фильтров, обладающих на выходе переходными процессами, соответствующими исходной Фэко(?) и скорректированной Фп(з) систем:

W = ф (s) =__ (do)

где АГзг, £эт— коэффициент усиления, постоянная времени и коэффициент затухания эталонного процесса; W3KB(s) — передаточная функция разомкнутой эквивалентной системы. Исследование синтезированных следящих приводов подъемных домкратов показало, что десятикратное изменение нагрузки приводит к изменению скорости привода не более чем на 0,4%.

Для синхронизации работы регулирующих и подъемных механизмов МСК предложено использовать непрерывно-импульсное управление асинхронных приводом механизмов радиального перемещения (МРП). Исследования и испытания приводов с непрерывно-импульсным режимом работы показали эффективность такого управления для синхронизации перемещений механизмов. Расчет параметров непрерывно-импульсного режима управления механизмами выполнен из условия получения наименьшей частоты коммутации и ограничения сил и моментов на уровне допустимых значений. На осно-

вании анализа динамических свойств привода МРП определены границы колебательности и устойчивости. Исследованиями установлено, что значение коэффициента усиления Кус определяется точностью позиционирования 5, соотношением уровня срабатывания позиционирующего элемента £/ср и управляющего напряжения £/зр, соответствующего максимальному перемещению:

Ку с = К3иср/(двы6кд!кТ) = (43)

где квг~ коэффициент возврата позиционного регулятора; Т — постоянная времени привода МРП; Л'дат — коэффициент передачи датчика; - номинальная скорость перемещения МРП. В результате исследований установлено, что выбор коэффициента усиления носит оптимизационный характер. .

Учитывая сложность расчета позиционных систем управления, предложен метод расчета, основанный на компенсации выбега привода.. Величина выбега для номинальной скорости вычисляется из выражения: .

5вы6(0 = (1 - ехР(-//Гмр)) = 0,999^™"^, (44)

где РмрОМ)~ номинальная скорость МРП. Для компенсации запаздывания в

системе и обеспечения требуемых показателей качества регулирования, на основе принципа динамической компенсации синтезировано корректирующее устройство с передаточной функцией

= + +'1),,. . Г-/'(45)

где Т^ - постоянные времени корректирующего устройства; Кку —

коэффициент передачи корректирующего устройства. На основе моделирования переходных процессов привода МРП установлена корреляция между постоянными времени Г^ и общим коэффициентом усиления Кус.

Для синхронизации работы подъемных и регулирующих механизмов МСК предложено использовать непрерывно-импульсное управление асинхронных приводов МРП, при этом длина пауз определяется величиной рассогласования скоростей механизмов (рис. 10). Исследования и испытания приводов в непрерывно-импульсном режиме показали эффективность такого управления при синхронизации перемещений механизмов. Предложена методика расчета параметров такого управления из условия получения наименьшей частоты коммутации и ограничения сил и моментов на уровне допустимых.

Д/-,

0,8 0,6 . 0,4 0,4 0

ГП>1

*! г.

п

Г'ф.....

Д'го.СЛ:

40

и!

»^ 1;

о

10 20 30 40

Рис. 10. Непрерывно-импульсное' управление привода МРП

В шестой главе изложены результаты исследований и рекомендации по практическому применению разработанных методов анализа и синтеза строительных роботов, роботизированных и мехатронных комплексов, рассмотрены инженерные методики и программные пакеты, позволяющие автоматизировать процесс их разработки и исследования.

На основе выполненных исследований определены рекомендации по размещению манипуляторов на платформе монтажного робота и их взаимодействию с панелью, а также обосновано использование трехзвенных манипуляторов с выдвижной рукой. Установлено, что оптимальным вариантом расположения захватных устройств на панели является такой, при котором захваты крайних манипуляторов находятся в нижней части панели, а захват среднего манипулятора располагается в середине верхней части. Для оптимизации расстояния до точки установки панели рекомендовано использовать функционал, учитывающий минимум затрат на установку панели. Изложена методика и

приведены основные соотношения для расчета рабочих интервалов степеней подвижности, границ рабочей области у(к) манипуляторов, допустимой области подачи панели Уро. Результаты моделирования позволили установить, что максимальные усилия в захватных устройствах не превышают предельных значений (рис. 11), а скорости и ускорения находятся в пределах допустимых. Контроль положения монтируемых конструкций рекомендуется осуществлять с помощью лазерной информационно-измерительной системы. Разработаны алгоритмы обработки информации, позволяющие вычислять положение и ориентацию панели, смещение базы робота "и мест его крепление, относи-

■40------

КЮ" 0 ^ - 101) -V

..С-2)',.

1Ш

10

12'. с

Рис. 11. Графйки изменения усилий в вакуумных захватах

тельно абсолютной системы координат. " '

Проведенныё экспериментальные исследования подтвердили эффективность и работоспособность разработанной структуры РМК и методов управления им. Проверка адекватности показала, что максимальные отклонения между реальными и расчетными значениями для крана не превышают 1$ мм, а

ДЛЯ робрТа^б) ММ.' " ...... ' . ,

Ограниченность рабочего пространства отделочных и Штукатурных роботов предъявляет повышенные требования к их структурно-кинематическим характеристикам. Для расчета оптимальных геометрических параметров отделочных роботов разработана инженерная методика и программа расчета, основанные на критерии минимизации суммарной мощности приводов робота

при выполнении типовых движений. На основе проведенных исследований определены рекомендуемые диапазоны изменения обобщенных координат отделочных роботой для типовой структуры. Изложены алгоритмы, обеспечивающие стабилизацию усилий нажатия рабочего инструмента за счет коррек-. тировки обобщенных координат при движении по траектории, оптимизирующие скорости движения рабочего органа в зависимости от свойств поверхности,^прогнозирующие движения с учетом состояния поверхности.

Для удобства анализа кинематических и динамических характеристик разработана мЬделирующая программа, позволяющая исследовать изменения обобщенных координат, скоростей и ускорений при движении по прямолинейной траектории и дуге окружности, исследовать качество отработки траектории и анализировать ошибки. Экспериментальные исследования показали, что максимальные ошибки моделирования траекторий и их отработки не превышают 7,6%, а ошибки усилий и моментов — 5,8%.

Исследование статических и динамических характеристик стрел-манипуляторов с разработанными алгоритмами управления и предложенными методами компенсации показали, что максимальная погрешность не превышает 0,19 угл. град. (рис. 13). Это дает ошибку позиционирования не превышающую 20 мм. Однако при введении ПИД-рсгулятора и компенсации динамики это влияние ослабляется и величина ошибки уменьшается до 4 мм.

0,!5

У & 0.1

о

< 0.05

и

О. Об

02 /64 ------------ ------------

............ .......

Рис. 13. Ошибка позиционирования степеней подвижности бетоноукладочного манипулятора В диссертации представлены предложения по практической реализации МСК, его подъемных и регулирующих механизмов, даны рекомендации по практической реализации управления механизмами. Предложения и рекомендации по реализации информационно-измерительной системы позволяют автоматизировать процесс контроля и управления МСК, моделировать его работу, формировать визуальное представление о положении платформы и ее ориентации. Результаты экспериментальных исследований и моделирования показали, что погрешность контроля положения МСК составляет 2 мм, время обработки информации не превышает 0,6 мс. В работе показана возможность реализации управления МСК на основе технологии РКОПВиБ, позволяющей улучшить экономические показатели системы и получить необходимую гибкость для строительства объектов различного вида. Разработаны алгоритмы сбора и обработки информации в информационно-управляющей системе, построенной по технологии РКОПВиБ.

Принимая во внимание сложность разработки строительных роботов и РТЬС, необходимость анализа альтернативных вариантов, проверку правильности принимаемых решений, разработан программный комплекс Robot Maker, позволяющий автоматизировать процесс разработай-роботов и моделировать динамику. В'его основу Положены разработанные методы, модели и законы управления. Комплекс Robot Waiter позволяет задавать структуры и параметры, проводить выбор редукторов и двигателей, выполнять динамический расчет Манипулятора, решать задачи кинематики, задавать траектории движения на основе двухуровневой интерполяции и исследовать их отработку, оптимизировать скорости прохождения траектории. Программа снабжена графическим модулем, позволяющим вести просмотр графиков обобщенных координат, скоростей, ускорений, сил и моментов, проводить графическое задание компоновок роботизированных комплексов, выполнять ЗО-отображение манипуляторов, траекторий и процесс их отработки,-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена научная проблема анализа и синтеза специализированных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства. Решение этой проблемы имеет важное народнохозяйственное значение, поскольку способствует разработке высокоэффективных средств комплексной механизации и автоматизации строительных операций, повышающих производительность и качество выполнение монтажных, отделочных и штукатурных работ, снижающих их трудоемкость, освобождающих людей от вредных и опасных условий работы.

Основные научные и практические результаты, полученные в процессе исследований, заключаются в следующем:

1. Научно обоснована концепция построения робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства. Разработан структурно-кинематический метод построения специализированных строительных роботов, на основе которого предложены структурные решения РТК для выполнения монтажных, отделочных и бетоноукладочных работ. Обоснована структурная организация мехатронных скользящих комплексов для монолитного строительства, в основу которой положена идея использования самодвижущей платформы со скользящей опалубкой, позволяющая автоматизировать процесс возведения монолитных объектов переменного радиуса.

2. Предложенные критерии оценки функциональных возможностей и качества структур позволяют проводить сравнительный анализ строительных машин, выбирать структуры, наиболее полно отражающие специфику строительных операций. Для оптимизации геометрических параметров звеньев манипуляционных систем строительных роботов предложен метод синтеза, основанный на оценке суммарной работы, выполняемой роботом при отработке типовых технологических движений, и учитывающий загруженность

степеней подвижности. Проведение' структурно-параметрического синтеза строительных роботов на основе предложенного метода оптимизации позволяет получать манипуляционные механизмы, имеющие наилучшие энергетические показатели. ' , • ., •. ■

3. Показано, что для построения математических моделей строительных роботов, адекватно описывающих действие динамических, и ветровых нагрузок на звенья манипуляторов и удовлетворяющих требованиям управления, необходимо учитывать упругие деформации звеньев. Разработанный в диссертации метод моделирования упругих манипуляционных структур строительных роботов, основанный на введении фиктивных степеней подвижности, обладает простотой и достаточной для управления точностью. '' !'■ ^

4. Используя концепцию построения моделей упругих манипуляторов, методы декомпозиции структуры и разделения функций/впервые' разработан комплекс математических моделей строительных роботов и робототбхНйче-ских комплексов, предназначенный для проведения исследований динамических свойств, прогнозирования траекторий движения и синтеза алгоритмов управления движением. Адекватность разработанного комплекса моделей подтверждена экспериментальными исследованиями. Разработана математическая модель МСК как объекта управления, позволяющая проводить анализ динамически характеристик, прогнозировать отклонения и деформации платформы, оценивать влияние внутренних и внешних возмущений на работу комплекса.

5. Установлено, что для эффективного управления строительными роботами и робототехническими комплексами необходима разработка специальных методов планирования движений, учитывающих технологические особенности, условия непрерывности и гладкости траекторий, ограничения на перемещения, скорость и ускорения. Разработанный метод двухуровневой интерполяции планирования движений монтажных роботов позволяет производить оптимизацию параметров сплайнов с учетом ограничений на обобщенные координаты и скорости перемещения объекта. Повышение эффективности планирования транспортных операции РМК достигается за счет использования нечетких алгоритмов выбора траектории и оптимизации пути или время движения.

6. Разработанный метод корректировки положения МСК, основанный на использовании квадратично-экспоненциальных экстраполирующих функций, обеспечивается устранение отклонений и выравнивание платформы за минимальную высоту подъема при заданных ограничениях. Учитывая требование гладкости траектории и ограничения на кривизну, определяемые конусностью щитов опалубки, траектория корректировки разбивается на два участка, первый из которых связан с постепенным изменением угла наклона платформы, а второй - с постепенным выравниванием платформы .и перемещением в заданное положение. " ; - ; ,;:г л -'. • •

7. Обеспечение требуемого качества управления строительными роботами и РТК достигается на основе индивидуального подхода К построению управляющих алгоритмов. Показано, что для управления роботизированным

монтажным комплексом целесообразно использовать трехуровневые динамические алгоритмы управления, обеспечивающие синхронизацию работы оборудования и отработку спланированной траектории с ограничением усилий в захватных устройствах. Обеспечение требуемых динамических характеристик бетоноукладочных РТК достигается на основе разработанного метода динамического управления по раздельным каналам с компенсацией динамики робота на основе использования линеаризованной модели, позволяющего компенсировать изменение сил и моментов в процессе работы. " ■ '■

8. Разработанный метод группового дискретно-непрерывного управления МСК, основанный на прогнозировании движения платформы с опалубкой с учетом ветровых и тепловых воздействий;'позволяет синхронизировать работу подъемных и регулирующих' механизмов и обеспечить корректировку положения платформы при' жестких "ограничениях на управление. Предложенный непрерывно-импульсный метод синхронизации перемещений подъёмных домкратов и механизмов радиального перемещения отличается простотой реализации и обеспечивает необходимую точность управления.

9. Используя результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработаны методы инженерного расчета и проектирования компо-нен+ов, рекомендации, методики и предложения по практической реализации строительных роботов, роботизированных и мехатронных комплексов для выполнения монтажных, отделочных, бетоноукладочных работ в крупнопанельном и монолитном строительстве. Сформулированные рекомендации по структурной организации строительных роботов и разработанные методики расчета их структурных и кинематических характеристик позволяют значительно упростить процедуру разработки роботов и РТК.

10. На основе предложенных и исследованных методов, моделей и алгоритмов создан интегрированный программный комплекс «Robot Maker», обеспечивающий задание кинематических структур и их параметров, выбор редукторов и двигателей, решение задач кинематики, планирование траекторий движения на основе двухуровневой интерполяции. Пакет «Robot Maker» позволяет осуществлять ЗО-отображение манипуляторов и траекторий движения, вести просмотр графиков обобщенных координат, скоростей, ускорений, сил и моментов.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Автоматизация центровки переставной опа-лубки // Монтажные и специальные работы в строительстве. — 1981. - №

1.-С. 22-23.

2. Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Лазерный контроль вертикальности возведения монолитных сооружений в скользящей опалубке // Монтажные и специальные работы в строительстве. —1981. - № 6. - С. 21-22.

3. Паршин Д.Я. Принципы автоматизации переставных опалубок при строительстве труб // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1981. —№ 12. - С. 94-98.

4. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г., Пугачёвский Б.К. Совершенствование метода скользящей опалубки // Жилищное строительство. — 1986. — ■№'?. — С. 7-8.

5. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г. Управление скользящими опалубками при возведении монолитных зданий и ядер жёсткости // Механизация строительства. — 1987. -№12. - С. 15-16.

6. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я. Направления развития строительной робототехники // Опыт применения манипуляторов и роботов в строительстве. — М.:МДНТП, 1988.-С. 28-32.

7. Загороднюк ВТ., Паршин Д.Я. Строительная робототехника. - М.: Строй-издат, 1990.-268 с.

8. Паршин Д.Я., Планидин В.Ф. Математическая модель скользящей опалубки для возведения сооружений прямоугольной формы // Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр. / ДГТУ. — Ростов н/Д, 1997.-С. 23-28. ■ .

9. Паршин Д.Я., Планидин В.Ф. Программно-адаптивное управление башенным краном при монтаже крупнопанельных зданий // Рациональное использование электроэнергии в строительстве и на транспорте: Тр. междунар. науч,-практ. конф. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2000. - С. 49-53.

10. Воск Т., Parshin D., Boulgakow А. Automation and robotization of mounting Operations in building // Procecdings of the 18 th International Symposium on Automation and Robotics in Construction - ISARC-2001 (Sept. 10-12, 2001, Krakow, Poland). — Krakow, 2001. — Р. 11—14.

11. Паршин Д.Я., Ткачев C.M. Планирование движения многомерного объекта // Электрооборудование в строительстве и на транспорте: Межвуз. сб. — Ростов и/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002. - С. 28-33.

12. Паршин Д.Я. Планирование траекторий движения строительных роботов.

- Электрооборудование в строительстве и на транспорте: Межвуз. сб. — Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002. - С. 16-27.

13. Паршин Д.Я. Планирование движений монтажных роботов с интеллект-ным управлением // Математические методы в интеллектуальных информационных системах - ММИИС-2002: Сб. тр. международ, науч. конф. / Смоленский филиал энерг. ин-та (техн. ун-та). — Смоленск, 2002. — С. 108.

14. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Математические модели многомерных меха-тронных комплексов // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-15: Сб. тр. XV Междунар. науч. конф. / ТГТУ. — Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. - Т. 8. Секция 8. - С. 55-59.

15. Паршин Д.Я. Компьютерные технологии в строительной робототехнике // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-15: Сб. тр. XV Междунар. науч. конф. / ТГТУ. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002.

- Т.8. Секция 8. - С. 51-55.

16. Воск Т., Parshin D., Neudorf R., Boulgakov A. Computer Technologies in construction robots conlrol // Proc. of the 19-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construc. - ISARC-2002 (Sept. 17-19, 2002, Gaithcrsburg, USA). -Gaithersburg, 2002. - P. 501-504.

17. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Моделирование динамики манипулятора с упругими связями ;// Новке технологии управления! движением1 технических объектов: Сб. ст! 5-ой Междунар. науч.-техн. конф.,'г. Новочеркасск, 18-20 дек. 2002г. - Ростов н/Д ! Изд-во СКНЦ ВШ. 2002. - Вып. 3, ч: 1. - С. 26-28.

18. Паршин Д.Я. Кинематические модели строительно-монтажных роботов с гидравлическими приводами // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-16: Сб. тр. XVI Междунар. науч. коиф. / РГАСХМ. — Ростов н/Д, 2003 - Т. 5. Секция 5. - С. 185-188.

19. Паршин Д.Я., Паршин О.Д. Анализ динамики исполнительных механизмов мехатронных скользящих комплексов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-16: Сб. тр. XVI междунар. науч. конф. / РГАСХМ -Ростов н/Д, 2003 - Т. 5. Секция 5. - С. 188-192.

20. Паршин Д.Я., Сохадзе А.Г. — Расплывчатая модель выбора траектории краном-манипулятором на основе визуальной информации // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-16: Сб. тр. XVI междунар. науч. конф. / РГАСХМ - Ростов н/Д, 2003 - Т. 5. Секция 5. - С. 192-195.

21. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Паршин Д.Я., Попов В.П. Промышленные роботы в строительстве: Кинематика, динамика, контроль й управление - М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2003. - 337 с.

22. Bock T., Boulgakov A., Parshin D. Motion planning of mounting robots with intelligent control // Proc. of the 20-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. - ISARC-2003 (Sept. 21-24, 2003, Eindhoven, Netherlands). -Eindhoven, 2003. - P. 127-130.

23. Паршин Д.Я., Паршин О.Д. Математическая модель мехатронного скользящего комплекса с изменяющимся радиусом // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17: Сб. тр. XVII междунар. науч. конф. - Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2004 — Т. 5. Секция 5. — С. 52-54.

24. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Паршин Д.Я., Попов В.П. Промышленные роботы в строительстве: Роботизация технологических процессов на строительной площадке. - М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2004. — 268 с.

25. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Паршин Д.Я., Попов В.П. Мехатронные комплексы в высотном монолитном строительстве. — М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2004.-307 с.

26. Воск Т., Bulgakov Д., Parschiri D., 'Parschin О. A mechatronic slip robotic system,with adaptive control for erecting monolith objects // Proc. of the 2i-lh ' Intern." Symp»'. on Autom. and Robot, in Construe. - ISARC-2004. (Sept., 2004, Seoul, South Korea). - Seoul, 2004. - P. 381-389. .

27. Bock T., Parschin D., Bulgakov A., Tkachev S. Robotic Mounting System for Large-Panel Building // Proc. of the 21-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe? ction - ISARC-2004 (Sept., 2004, Seoul, South Korea). - Seoul, 2004. -P. 389-398.

28. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Планирование траекторий движения строительных роботов на основе задания скоростей в опорных точка// Изв. РГСУ. -2005. - №9. - С. 308-313.

29. Паршин Д.Я., Булгакова И.Г., Техрани Н. Планирование траектории движения штукатурного робота на основе задания скоростей в опорных точках // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. - 2005 - №1. - С. 11-14.

30. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я., Короткий Д.А. Подъемная платформа роботизированного комплекса на базе скользящей опалубки // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. - 2005. - №2. - С. 29-33.

31. Паршин Д.Я. Теоретические основы и практическое применение строительных роботов и мехатронных комплексов / РГСХМ (монография). - Рос-1*оз н/Д, 2005. - 265 с.

32. Паршин Д.Я., Ткачев Ç.M. Управление движением манипулятора с учетом ограничений моментов // Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-18: Сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф. — Казань: Изд-во Казан, гос. технол. ун-та, 2005. - Т. 5. Секция 5. - С. 81-84.

33.. Паршин Д.Я., Паршин О.Д. Управление асинхронным приводом подъемных домкратов скользящих опалубок Н Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф. - Казань: Изд-во Казан, гос. технол. ун-та, 2005. — Т. 5. Секция 5. — С. 189-192.

34. Паршин Д.Я: Математическое моделирование движения скользящей опалубки // Электротехника и автоматика в строительстве и на транспорте: Меж-вуз. сб. науч. ст. 1, РГСУ. - Ростов н/Д, 2005. - Вып. XIV. - С. 3-9.

35. Воск Т., Bulgakov A., Parschin D, Automation Control of Slip Form // Proc. of the 22-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. - ISARC-2005 (Sept. 2005, Ferrara, Italy). - Ferrara, 2005. - P. 478-486.

36. Bock Ti, Boulgakov A., Parshin D. Motion Planning of Construction Robots by Optimizing 1st Speed / Proc; of the 22-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. - ISARC-2005 (Sept. 2005, Ferrara, Italy). - Ferrara, 2005. - P. 486-495.

37. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я. Информационно-измерительная система автоматизированного скользящего комплекса // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. - 2006. - Приложение №2. - С. 29-33.

38. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я., Короткий Д.А. Принципы построения информационно-измерительной системы автоматизированной скользящей опалубки на базе промышленной сети PROFEBUS // Изв. вузов. Электромеханика. - 2006.-№ 1.-С. 41-44.

39. Паршин Д.Я., Цветкова ОЛ. Динамические модели отделочных роботов. -Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19: Сб. тр. XIX Междунар. науч. конф. — Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. технол. акад., 2006. -Т. 10.-С. 219-222.

40. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Математические модели упруго деформирующихся строительно-монтажных роботов // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-19: Сб. тр. XIX Междунар. науч. конф,- Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. технол. акад., 2006. — Т. 5. - С. 139-142. > с ' -

41. Паршин Д.Я., Цветкова O.JT. Динамическая модель штукатурного робота // Изв. РГСУ. - 2006. -№10. - С. 305-308.

42. Паршин Д.Я. Ткачев С.М. Кинематические алгоритмы управления отделочными и бетоноукладочными роботами // Изв. РГСУ. —" 2006. — №10. — С. 299-305.

43. Паршин Д.Я. Динамическое управление движением строительно-монтажных роботов // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. — 2006. — Приложение №4.-С. 10-14.

44. Паршин Д.Я. Математические модели строительных роботов. — Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. - 2006. — Приложение №4. - С. 3—9.

45. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я. Управление движением строительных роботов с оптимизацией скорости // Вестник отделения строительных наук: Период. науч. изд. / РААСН - Владивосток: Дальнаука, 2006. - Вып. 10. — С. 64-69.

46. Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Устройство для подъёма и автоматического управления скользящей опалубкой: A.c. 958625 СССР, МКИ E04G11/24.-№3233123; Заявл. 04.01.81; Опубл. 15.09.82. Бюл. №34. ..

47. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г., Кондратьев А.И., Федишев В.В. Устройство автоматизации подъёма опалубки: A.c. 960406 СССР, МКИ E04G11/12. - №3009555; Заявл. 12.09.80; Опубл. 23.09.82. Бюл. №35.

48. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г., Булгаков AT. Устройство для управления скользящей опалубкой: A.c. 1079796 СССР, МКИ E04G11/22.-№3542204; Заявл.19.01.83; Опубл. 15.03.84. Бюл. № 10.

49. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г. Устройство для автоматического регулирования крана-манипулятора: A.c. 1533990 СССР, МКИ В66С15/00. -№4371330; Заявл.27.01.88; Опубл. 07.01.90. Бюл. № 1.

50. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г., Гарбузенко А Н., Фабриков А.И., Федишев В.В. Устройство для контроля и выравнивания нагрузок гидродомкратов скользящей опалубки: A.c. 1659846 СССР, МКИ G11N33/38. - №4684041; Заявл. 25.04.89; Опубл. 30.06.91. Бюл. № 24.

51. Булгаков А.Г., Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Тихонов А.Ф., Фабриков А.И. Устройство для корректировки положения скользящей опалубкой: A.c. 1728436 СССР, МКИ E04G11/22. - №4656841; Заявл.28.02.89; Опубл. 23.04.92. Бюл. № 15.

52. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я.. Фабриков А.И. Устройство для монтажа стеновых панелей: A.c. 1742449 СССР, МКИ E04G21/26. - №4837216; За-явл.11.06.90; Опубл. 23.06.92. Бюл. № 23.

Подписано к печати 19.09.2006 г. Формат 60x84/16

Бумага офсетная. Объем 2,3 усл. п. л., 2,2 уч.-изд. л. Заказ № ¿¿£>/об? Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский отдел РГАСХМ ГОУ 344023, г. Ростов-на-Дону, ул. Страны Советов, Л

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ.

1.1. Технологические особенности строительных процессов как объектов роботизации и управления.

1.2. Анализ средств механизации и автоматизации строительных операций

1.3. Требования к роботизированным и мехатронным комплексам для выполнения строительных работ.

1.4. Постановка задач исследований.

1.5. Выводы по главе

2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РОБОТИЗИРОВАННЫХ И МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

2.1. Структурный и кинематический анализ строительных роботов.

2.2. Принципы построения и структурная организация роботизированных монтажных комплексов.

2.3. Структурная организация и анализ манипуляционных систем отделочных и бетоноукладочных роботов.

2.4. Принципы построения мехатронных комплексов для монолитного строительства.

2.5. Выводы по главе 2.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРОИТЕЛЬНЫХ РОБОТОВ И МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ.

3.1. Математические модели роботизированных строительно-монтажных комплексов.

3.2. Математические модели бетоноукладочных роботов.

3.3. Математические модели отделочных роботов.

3.4. Математические модели мехатронных скользящих комплексов для монолитного строительства.

3.5. Выводы по главе 3.

4. ПЛАНИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РОБОТОВ И МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ.

4.1. Построение каркаса траекторий движения строительно-монтажных роботов.

4.2. Планирование установочных траекторий движений монтажных роботов с оптимизацией скорости.

4.3. Планирование траекторий движения отделочных и бетоноукладочных роботов.

4.4. Планирование движений строительных роботов в обобщенных координатах

4.5. Построение прогнозирующих и адаптивных алгоритмов планирования движений.

4.6. Планирование движений мехатронного комплекса для монолитного строительства.

4.7. Выводы по главе 4.

5. УПРАВЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫМИ РОБОТАМИ И МЕХАТ-РОННЫМИ КОМПЛЕКСАМИ

5.1. Динамические алгоритмы управления строительно-монтажными роботами и РМК.

5.2. Кинематические алгоритмы управления отделочными и бетоноук-ладочными роботами.

5.3. Управление многомерными мехатронными скользящими комплексами

5.4. Выводы по главе 5.

Актуальность темы. В современном строительном комплексе крупнопанельное и монолитное строительство занимает одно из ведущих мест. Основными технологическими операциями этих видов строительства являются монтажные, отделочные и бетонные, которые отличаются значительной трудоемкостью, большими объемами, частичной механизацией и малой автоматизацией. Одним из путей интенсификации этих видов работ является автоматизация строительных операций на основе использования достижений робототехники, мехатроники и микропроцессорной техники. Анализ технологии строительства крупнопанельных и монолитных объектов показывает, что в настоящее время можно комплексно механизировать и автоматизировать процесс выполнения монтажных, отделочных и бетонных работ на основе разработки и внедрения специализированных роботов, робототехниче-ских и мехатронных систем. Технологические особенности строительных процессов требуют адаптации роботов к условиям строительной площадки, разработки новых принципов построения строительных роботов. Успешная роботизация строительства возможна лишь при ее организации, изначально ориентированной на применение роботов для выполнения определенных строительных операций.

С середины 80-х годов ХХ-го столетия задачи роботизации и автоматизации строительных работ становятся в центре внимания ученых и специалистов научно-исследовательских и строительных организаций. Среди них ведущую роль занимают ЦНИИОМТП, ВНИИстройдормаш, МИСИ. ЮРГТУ (НПИ), Спецжелезобетонстрой, Мюнхенский технологический университет Решение проблемы автоматизации и роботизации строительных операций базируется на трудах ученых Макарова И.М., Фролова К.В., Попова Е.П., Юревича Е.И., Кулешова А.И., Локоты Н.А., Ющенко А.С., Тимофеева А.В. Крутько П.Д., Медведева B.C., Подураева Ю.В., Зенкевич С.А., Лохи на В.М., Бурдакова С.Ф., Корендясева А.И., Тугенгольда А.К., Жавнер В.Л., Каляева И.А., Петракова В.А. и др., внесших значительный вклад в становление и развитие современных теоретических основ робототехники и мехатроники.

Существенный вклад в решение задач роботизации строительных операций внесли ученые Евдокимов В.А., Вильман Ю.А., Воробьев В.А., Загороднюк В.Т., Булгаков А.Г., Максимычев О.И., Френкель Г.Ю., Гудиков Г.Г., Бок Т. и др. Однако, несмотря на широкий спектр научных и проектных разработок в области строительной робототехники уровень автоматизации и роботизации строительных операций остается достаточно низким. Это связано с необходимостью систематизации выполненных исследований и разработок, проведения комплексных научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок. Необходимо решать задачи структурной организации строительных роботов и робототехнических комплексов, искать оптимальные алгоритмы решения задач кинематики и динамики манипуляторов, заниматься разработкой методов планированием траекторий движения роботов при выполнении различных строительных операций, разрабатывать алгоритмы управления, обеспечивающие функционирование строительных роботов в условиях стохастической и недетерминированной среды.

Настоящая работа посвящена разработке научных основ создания специализированных роботов, робототехнических и мехатрониых систем для выполнения монтажных, отделочных и бетонных работ при строительстве крупнопанельных и монолитных зданий и сооружений. В ней рассмотрены принципы построения строительных роботов, робототехнических и меха-тронных систем, методы анализа и синтеза исполнительных устройств, построение математических моделей робототехнических и мехатронных систем, анализ их характеристик методами компьютерного моделирования, методы управления строительными роботами, робототехническими и меха-тронными системами.

Исследования выполнялась в рамках научного направления ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) «Теория и принципы создания робототехнических и мехатронных систем и комплексов» по госбюджетной теме П.53.729 «Разработка принципов построения робототехнических систем, средств автоматизации и информационного обеспечения производственных процессов, технологических комплексов и мобильных машин». Отдельные части работы выполнены в соответствии с тематикой по единому заказ-наряду Министерства образования РФ «Теория интеллектуальных информационно-управляющих систем и принципов построения мобильных робототехниче-ских комплексов и мехатронных устройств с лазерными каналами связи» № 19.99 Ф.

Цель и задачи исследований. Целью работы является решение научной проблемы анализа и синтеза роботизированных и мехатронных систем для крупнопанельного и монолитного строительства, обеспечивающих построение высокоэффективных средств комплексной механизации и автоматизации строительных операций, повышающих производительность и качество выполнения работ, снижающих их трудоемкость.

В связи с этим необходимо решить следующие задачи: -разработать концепцию построения робототехнических и мехатронных систем для крупнопанельного и монолитного строительства, критерии структурного и кинематического анализа строительных манипуляторов, учитывающие технологические особенности и требования;

-разработать критерии выполнения структурно-параметрического синтеза манипуляционных системы строительных роботов, обеспечивающие оптимизацию геометрических параметров на основе эффективного использования рабочего пространства;

- разработать методы математического моделирования упругих деформаций манипуляционных механизмов, построить математические модели строительных роботов, робототехнических и мехатронных систем, учитывающие статические и динамические особенности объектов и ориентированные на анализ и синтез законов управления движением;

- разработать методологию планирования траекторий движения строительных роботов и робототехнических комплексов, обеспечивающую при заданных начальных условиях оптимизацию пути или времени движения, и метод экстраполяции траекторий движения мехатронных скользящих комплексов для монолитного строительства, учитывающий требования гладкости и ограничения на кривизну траектории;

- сформировать методы синтеза законов управления строительными роботами, робототехническими и мехатронными системами, обеспечивающие компенсацию динамики, минимизацию вычислительного процесса и заданное качество управления с учетом конструктивных и технологических ограничений;

- разработать рекомендации и методики инженерного расчета и проектирования строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов, создать автоматизированный программный пакет для разработки, моделирования и исследования манипуляционных роботов и робототехнических систем.

Идея работы заключается в разработке методологии анализа и синтеза строительных роботов, роботизированных и мехатронных систем, основанной на структурно-кинематическом методе их построения, раздельно-синхронном выполнении операций, использовании фиктивных степеней подвижности при учете упругих деформаций манипуляционных структур, двухуровневой интерполяции траекторий движения и многоуровневых динамических алгоритмах управления комплексами.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования и практические результаты основываются на системном подходе, законах классической механики, теоретических основах робототехники и меха-тропики, методах математического анализа, классической и современной теории управления, методах компьютерного моделирования, теории планирования эксперимента. Полученные результаты проверялись компьютерным моделированием и экспериментальными исследованиями.

Научные положения, защищаемые автором:

- концепция построения строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства, основанная на системном подходе и структурно-кинематическом методе; структурные и кинематические характеристики, позволяющие проводить сравнительный анализ манипуляционных систем строительных роботов и выбирать структуры, наилучшим образом учитывающие технологические особенности роботизируемого процесса;

- метод структурно-параметрического синтеза манипуляционных систем строительных роботов, позволяющий оптимизировать геометрические параметры звеньев для технологически обусловленных характеристик рабочего пространства;

- метод математического моделирования упругих деформаций манипуляционных механизмов и математические модели строительных роботов, ро-бототехнических и мехатронных систем, учитывающие деформацию звеньев, статические, кинематические и динамические особенности объектов, взаимодействие исполнительных механизмов, ориентированные на анализ и синтез законов управления движением;

- методология планирования траекторий движения строительных роботов и робототехнических комплексов, основанная на методах интерполяции и алгоритмах планирования, обеспечивающих при заданных начальных условиях оптимизацию пути или времени движения, требуемые гладкость и точность задания траектории, метод экстраполяции траекторий движения мехатронных скользящих комплексов, учитывающий конструктивно-технологические ограничения кривизны траектории;

- синтез алгоритмов управления исполнительными механизмами робототехнических и мехатронных систем, основанный на методах многоуровневого, кинематического и динамического управления, методе управления с компенсацией динамики и внешних возмущений, методах группового управления с синхронизацией перемещений регулирующих механизмов, обеспечивающих заданное качество управления с учетом конструктивных и технологических ограничений и минимизацию вычислительного процесса;

- методы инженерного расчета и проектирования компонентов строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов; автоматизированный программный комплекс разработки, моделирования и исследования манипуляционных роботов и РТС; информационно-управляющие системы, обеспечивающие взаимодействие оператора с робототехническими и мехатронными комплексами.

Научная новизна результатов исследований состоит в решении научной проблемы, заключающейся в разработке концепции построения, методологии анализа и синтеза робототехнических и мехатронных систем для крупнопанельного и монолитного строительства, и характеризуется следующим:

- впервые в отечественной и зарубежной науке и практике строительной робототехники сформулирован системный подход построения специализированных строительных роботов и РТК, основанный на структурно-кинематическом методе; предложены новые критерии оценки функциональных возможностей манипуляционных систем, учитывающие технологические и конструктивные требования; определены структурно-кинематические особенности построения мехатронных скользящих комплексов для монолитного строительства, позволяющие реализовать непрерывно-циклический процесс возведения монолитных объектов конической или гиперболической форм; предложен способ пространственной корректировки положения платформы комплекса, использующий ее наклон и кручение;

- новизна предложенного метода оптимизации геометрических параметров манипуляционных систем, положенного в основу структурно-параметрического синтеза строительных роботов, заключается в минимизации суммарной работы, выполняемой роботом при отработке типовых технологических движений;

- разработанный метод математического моделирования упругих деформаций строительных манипуляторов, отличается использованием фиктивных степеней подвижности, вводимых в структуру манипулятора, впервые получен комплекс математических моделей строительных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов, ориентированных на исследование процессов управления исполнительными механизмами, которые учитывают деформации звеньев манипуляционных систем и конструктивных элементов мехатронных комплексов, наличие замкнутых контуров и гибких связей, взаимодействие оборудования с рабочей поверхностью;

- методология планирования траекторий движения строительных роботов отличается совокупностью методов, учитывающих их кинематические, динамические и технологические особенности, в состав которых включен новый метод двухуровневой интерполяции, обеспечивающий оптимизацию скорости перемещения объекта при ограничениях усилий в захватных устройствах, метод планирования транспортных операций, отличающийся использованием нечетких алгоритмов выбора траектории и ее оптимизации, метод корректировки положения мехатронного скользящего комплекса, отличающийся использованием двухфункциональной аппроксимации, параметры которой определяются из условий гладкости, приближения и ограничений на кривизну;

- новизна разработанного метода управления роботизированным монтажным комплексом связана с использованием трехуровневых динамических алгоритмов управления, учитывающих ограничение нагрузки в захватных устройствах; предложенный метод управления гидроприводами строительных роботов по раздельным каналам со стабилизацией давления, отличается способом компенсации динамики манипулятора на основе линеаризованной модели; новизна метода синхронизации перемещений подъемных и регулирующих механизмов мехатронных скользящих комплексов заключается в дискретно-непрерывном управлении механизмами при жестких ограничениях на управление, обеспечивающих асимптотически устойчивое перемещение платформы;

- впервые предложены и исследованы математические и алгоритмические основы построения автоматизированной системы разработки и проектирования строительных роботов; предложен метод расчета позиционных систем управления подъемными домкратами, основанный на использовании принципа компенсации выбега привода.

Обоснование и достоверность научных положений выводов и результатов обусловлена корректным использованием фундаментальных законов физики, механики, робототехники, мехатроники, классической теории управления, теории электропривода, корректными допущениями при составлении математических моделей, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов и подтверждается результатами компьютерного моделирования, при этом максимальная ошибка отклонения расчетных и экспериментальных данных не превышает 7,8%.

Научное значение результатов исследований. Совокупность разработанных в диссертации структур, моделей, методов планирования и управления движением представляет собой методологические основы построения роботизированных и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства, которые расширяют теорию робототехники и мехатроники и могут рассматриваться как новое самостоятельное направление прикладной робототехники. Теоретическая значимость научных результатов состоит в том, что предложены, обоснованы и экспериментально подтверждены методы структурного построения и анализа, моделирования динамики и управления движением для нового класса строительных роботов, отличающихся структурой, технологией взаимодействия с рабочей средой, требованиями к управлению.

Практическое значение результатов исследований заключается в том, что предложенные структуры, методы и алгоритмы позволяют разрабатывать строительные роботы, робототехнические и мехатронные комплексы, обеспечивающие необходимую точность и надежность, сокращающие трудоемкость работ и повышающие качество их выполнения. Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработанные методы структурного анализа строительных манипуляторов и синтеза геометрических параметров позволяют обоснованно подходить к выбору структурных решений, расчету строительно-монтажных, отделочных и бетоноукладочных роботов и мехатронных комплексов;

- предложенный метод учета упругих деформаций и построенные на его основе модели строительно-монтажных, штукатурных и бетоноукладочных роботов позволяют более обосновано вести разработку и проектирование строительных роботов, снизить их вес и стоимость;

- разработанные методы планирования и управления движением позволяют получить необходимое качество управления, обеспечить оптимизацию пути или скорости движения, учесть ограничения на кривизну траекторий, обеспечить компенсацию внешних воздействий и динамики механизмов;

- разработанные рекомендации и методики инженерного расчета позволяют проектировщику вести многовариантное проектирование, осуществлять выбор наилучших вариантов, сократить сроки выполнения проектных работ;

- разработанный интегрированный программный комплекс ''Robot Maker" автоматизирует процесс разработки строительных роботов, и значительно сокращает время проведения кинематических и динамических исследований разрабатываемой манипуляционной системы.

Реализация результатов работы. Разработанные структуры, модели, методики и алгоритмы, пакеты программ приняты к внедрению в проектную и конструкторскую документацию строительными фирмами: ЗАО «Донское крупнопанельное домостроение» (г. Ростов-на-Дону), ЗАО «Донмеханиза-ция» (г. Ростов-на-Дону), ОАО «Гипростройдормаш» (г. Ростов-на-Дону); НПФ «Интербиотех» (г. Ростов-на-Дону), ОАО «Спецжелезобетонстрой» (г. Москва), ОАО «Экспериментальная ТЭС» (г. Красный Сулин). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедрой "Автоматизация производства, робототехника и мехатроника" ЮРГТУ (НПИ) и кафедрой "Информационные и управляющие системы" РГАСХМ для студентов специальности 220402 «Роботы и робототехиические системы», а также кафедрой «Электротехника и автоматика» РГСУ для студентов специальности 270113 «Механизация и автоматизация строительства». Материалы диссертации включены в учебные пособия «Основы автоматизации и робототехники» (Ростов-на-Дону, Изд-во РГСУ. - 2005) и «Автоматизация строительного производства» (Новочеркасск, Изд-во ЮРГТУ. - 2006), рекомендованных УМО для студентов вузов, обучающихся по специальности 270113.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: научном семинаре «Опыт применения манипуляторов и роботов в строительстве» (Москва, 1998); международной научно-практической конференции «Рациональное использование электроэнергии в строительстве и на транспорте» (Ростов-на-Дону, 2000); международной научной конференции "Математические методы в интеллектуальных системах" - ММИИС-2002 (Смоленск, 2002); международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (Новочеркасск, 2002); XV-й (Тамбов, 2002), XVI-й (Ростов н/Д, 2003), XVII-й (Кострома, 2004), XVIII-й (Казань, 2005) и XIX-й (Воронеж, 2006) международных конференциях "Математические методы в технике и технологиях"; 18-м (Краков, Польша, 2001г.), 19-м (Гейшерсбург, США, 2002г.), 20-м (Ейдховен, Нидерланды, 2003г.), 21-м (Сеул, Южная Корея, 2004г.) и 22-м (Феррара, Италия, 2005г.) международных симпозиумах по автоматизации и роботизации в строительстве 1SARC; ежегодных научно-практических конференциях РГАСХМ, ЮРГТУ, РГСУ в 1998- 2006 гг.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 52 научных трудах, в том числе по материал работы издано 5 монографий, опубликовано 11 статей в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК, получено 7 авторских свидетельств на изобретения, опубликовано 7 докладов на английском языке в 5 странах.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6-х глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть работы содержит 287 страницы основного текста, 127 рисунков, 6 таблиц, библиографический список литературы из 205 наименований.

6.5. Выводы по главе 6

1. Разработанные рекомендации, методики и предложения составляют основу практической реализации строительных роботов, роботизированных и мехатронных комплексов для выполнения монтажных, отделочных, бетоноукладочных работ в крупнопанельном и монолитном строительстве.

2. Разработанные рекомендации по выбору кинематических и геометрических параметров монтажного робота позволяют проводить структурный и параметрический анализ строительных роботов.

3. Экспериментальные исследования роботизированного монтажного комплекса подтвердили эффективность предложенных алгоритмов управления, реализующих желаемые траектории с усилиями, скоростями и ускорениями в захватных устройствах не превышающие предельные значения.

4. Моделирование движения инструмента отделочного робота показало, что полученные фазовые траектории соответствуют планируемым технологическим схемам нанесения окрасочных покрытий. При этом отклонения от плановых траектории не превышают допустимых значений.

5. Экспериментальные исследования работы РТК для укладки и уплот

LJ11I1II]!!1

-10

0 1 2 3456 78 9 /, с

Рис. 6.28. Модель для проверки качества решения ДУ движения манипулятора ны и визуализированы оболочкой Robot Maker. нения бетонной смеси показали, что переходные процессы гидравлического привода являются апериодическими с незначительным перерегулированием.

6. Экспериментально подтверждена адекватность математической модели бетоноукладочного манипулятора с гидроприводом, при этом расхождение результатов моделирования и экспериментов не превышает 7.5%.

6. В разделе приведены предложения по технической реализации МСК для возведения монолитных объектов, даны рекомендации по практической реализации управления механизмами. Предложенный непрерывно-импульсный метод синхронизации работы механизмов отличается простотой реализации и обеспечивает необходимую точность управления.

7. Разработанная информационно-измерительная система (ИИС) позволяют автоматизировать процесс контроля и управления МСК, имеет удобный пользовательский интерфейс и графические окна для визуального представления положения платформы и ее ориентации. Погрешность контроля положения МСК составляет 2 мм, время обработки информации 0,3 мс. Погрешности обработки информации не превышает 2% .

8. Интегрированный программный комплекс Robot Maker позволяет автоматизировать процесс разработки стротительных роботов, моделировать динамику манипулятора, задавать траектории на основе двухуровневой интерполяции и исследовать движение по ним.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена научная проблема анализа и синтеза специализированных роботов, робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства. Решение этой проблемы имеет важное народнохозяйственное значение, поскольку способствует разработке высокоэффективных средств комплексной механизации и автоматизации строительных операций, повышающих производительность и качество выполнение монтажных, отделочных и штукатурных работ, снижающих их трудоемкость, освобождающих людей от вредных и опасных условий работы.

Основные научные и практические результаты, полученные в процессе исследований, заключаются в следующем:

1. Научно обоснована концепция построения робототехнических и мехатронных комплексов для крупнопанельного и монолитного строительства. Разработан структурно-кинематический метод построения специализированных строительных роботов, на основе которого предложены структурные решения РТК для выполнения монтажных, отделочных и бетоноукладочных работ. Обоснована структурная организация мехатронных скользящих комплексов для монолитного строительства, в основу которой положена идея использования самодвижущей платформы со скользящей опалубкой, позволяющая автоматизировать процесс возведения монолитных объектов переменного радиуса.

2. Предложенные критерии оценки функциональных возможностей и качества структур позволяют проводить сравнительный анализ строительных машин, выбирать структуры, наиболее полно отражающие специфику строительных операций. Для оптимизации геометрических параметров звеньев манипуляционных систем строительных роботов предложен метод синтеза, основанный на оценке суммарной работы, выполняемой роботом при отработке типовых технологических движений, и учитывающий загруженность степеней подвижности. Проведение структурно-параметрического синтеза строительных роботов на основе предложенного метода оптимизации позволяет получать манипуляционные механизмы, имеющие наилучшие энергетические показатели.

3. Показано, что для построения математических моделей строительных роботов, адекватно описывающих действие динамических и ветровых нагрузок на звенья манипуляторов и удовлетворяющих требованиям управления, необходимо учитывать упругие деформации звеньев. Разработанный в диссертации метод моделирования упругих манипуляционных структур строительных роботов, основанный на введении фиктивных степеней подвижности, обладает простотой и достаточной для управления точностью.

4. Используя концепцию построения моделей упругих манипуляторов, методы декомпозиции структуры и разделения функций, впервые разработан комплекс математических моделей строительных роботов и робототехнических комплексов, предназначенный для проведения исследований динамических свойств, прогнозирования траекторий движения и синтеза алгоритмов управления движением. Адекватность разработанного комплекса моделей подтверждена экспериментальными исследованиями. Разработана математическая модель МСК как объекта управления, позволяющая проводить анализ динамически характеристик, прогнозировать отклонения и деформации платформы, оценивать влияние внутренних и внешних возмущений на работу комплекса.

5. Установлено, что для эффективного управления строительными роботами и робототехническими комплексами необходима разработка специальных методов планирования движений, учитывающих технологические особенности, условия непрерывности и гладкости траекторий, ограничения на перемещения, скорость и ускорения. Разработанный метод двухуровневой интерполяции планирования движений монтажных роботов позволяет производить оптимизацию параметров сплайнов с учетом ограничений на обобщенные координаты и скорости перемещения объекта. Повышение эффективности планирования транспортных операции РМК достигается за счет использования нечетких алгоритмов выбора траектории и оптимизации пути или время движения.

6. Разработанный метод корректировки положения МСК, основанный на использовании квадратично-экспоненциальных экстраполирующих функций, обеспечивается устранение отклонений и выравнивание платформы за минимальную высоту подъема при заданных ограничениях. Учитывая требование гладкости траектории и ограничения на кривизну, определяемые конусностью щитов опалубки, траектория корректировки разбивается на два участка, первый из которых связан с постепенным изменением угла наклона платформы, а второй - с постепенным выравниванием платформы и перемещением в заданное положение.

7. Обеспечение требуемого качества управления строительными роботами и РТК достигается на основе индивидуального подхода к построению управляющих алгоритмов. Показано, что для управления роботизированным монтажным комплексом целесообразно использовать трехуровневые динамические алгоритмы управления, обеспечивающие синхронизацию работы оборудования и отработку спланированной траектории с ограничением усилий в захватных устройствах. Обеспечение требуемых динамических характеристик бетоноукладочных РТК достигается на основе разработанного метода динамического управления по раздельным каналам с компенсацией динамики робота на основе использования линеаризованной модели, позволяющего компенсировать изменение сил и моментов в процессе работы.

8. Разработанный метод группового дискретно-непрерывного управления МСК, основанный на прогнозировании движения платформы с опалубкой с учетом ветровых и тепловых воздействий, позволяет синхронизировать работу подъемных и регулирующих механизмов и обеспечить корректировку положения платформы при жестких ограничениях на управление. Предложенный непрерывно-импульсный метод синхронизации перемещений подъёмных домкратов и механизмов радиального перемещения отличается простотой реализации и обеспечивает необходимую точность управления.

9. Используя результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработаны методы инженерного расчета и проектирования компонентов, рекомендации, методики и предложения по практической реализации строительных роботов, роботизированных и мехатронных комплексов для выполнения монтажных, отделочных, бетоноукладочных работ в крупнопанельном и монолитном строительстве. Сформулированные рекомендации по структурной организации строительных роботов и разработанные методики расчета их структурных и кинематических характеристик позволяют значительно упростить процедуру разработки роботов и РТК.

10. На основе предложенных и исследованных методов, моделей и алгоритмов создан интегрированный программный комплекс «Robot Maker», обеспечивающий задание кинематических структур и их параметров, выбор редукторов и двигателей, решение задач кинематики, планирование траекторий движения на основе двухуровневой интерполяции. Пакет «Robot Maker» позволяет осуществлять ЗБ-отображение манипуляторов и траекторий движения, вести просмотр графиков обобщенных координат, скоростей, ускорений, сил и моментов.

1. Автоматизированный электропривод промышленных установок / Подред. Г.Б. Онищенко. М.: РАСХН, 2001. - 520 с.

2. Акуленко Л.Д., Михайлов С.А., Черноусько Ф.Л. Моделирование динамики манипулятора с упругими звеньями // Механика твердого тела. -1981.-№3.-С. 118-124.

3. Афанасьев А.А. Возведение зданий и сооружений из монолитного железобетона. М.: Стройиздат, 1990. - 380 с.

4. Афанасьев А.А. Интенсификация работ при возведении зданий и сооружений из монолитного бетона. М.: Стройиздат, 1990. - 376 с.

5. Березовский Б.И., Евдокимов Н.И. Возведение монолитных конструкцийзданий и сооружений. М.: Высшая школа, 1980. - 208 с.

6. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. -Спб.: Профессия, 2003. 752 с.

7. Болотник Н.Н., Черноусько Ф.Л. Оптимизация управления манипуляционными роботами // Техническая кибернетика. 1990. - № 1. С. 189-238.

8. Бок Т., Булгаков А.Г. Роботизация строительных процессов // Техн. и мех.строит-ва: Обзор, информ. М.: ВНИИНТПИ, 1999. - Вып. 1- 69 с.

9. Булгаков А.Г. Анализ и синтез систем автоматического управлениястроительными опалубками: Дис. . д-ра техн. наук. Новочеркасск, 1992. - 285 с.

10. Булгаков А.Г., Волчков С.А. Механизация и автоматизация монолитного строительства // Технология и механизация строительства: Обзор, информ. М.: ВНИИНТПИ, 1999, вып. 4. -39 с.

11. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Паршин Д.Я., Попов В.П. Промышленные роботы в строительстве: Кинематика, динамика, контроль и управление. М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2003. - 337 с.

12. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Паршин Д.Я., Попов В.П. Промышленные роботы в строительстве: Роботизация технологических процессов на строительной площадке. -М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2004. 268 с.

13. Булгаков А.Г., Воробьев В.А., Паршин Д.Я., Попов В.П. Мехатронные комплексы в высотном монолитном строительстве. М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2004. - 307 с

14. Булгаков А.Г., Гернер И., Каден Р. Исследования и практические примеры организации производства и использования роботов в стройиндуст-рии // Машины, механизмы, оборудование и инструмент. М.: ВНИИН-ТПИ, 1990, вып. 1.-48 с.

15. Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г., Духопельников В.Д., Дроздова О.А. Моделирование процесса подъема скользящей опалубки // МикроЭВМ в системах автоматизации в строительстве: Сб. научн. тр. МАДИ. М.: МА-ДИ, 1992.-С. 83-88.

16. Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Автоматизация процессов возведения шахтных коров в скользящей опалубке // Инструменты и машины выемочных проходческих комплексов: Межв. сб. / НПИ. Новочеркасск, 1983.- С. 95-99.

17. Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г., Сингх С.Б. Автоматизация опалубочных работ // Технология строительно-монтажных работ: Обзор, информ. -М.: ВНИИНТПИ, 1992. Вып. 2. - 44 с.

18. Булгаков А.Г., Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Тихонов А.Ф., Фабриков А.И. Устройство для корректировки положения скользящей опалубкой: А.с. 1728436 СССР, МКИ E04G11/22. №4656841; Заявл.28.02.89; Опубл. 23.04.92. Бюл. №15.

19. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я. Информационно-измерительная система автоматизированного скользящего комплекса // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. 2006. - Приложение №2. - С. 29-33.

20. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я. Управление движением строительных роботов с оптимизацией скорости // Вестник отделения строительных наук:

21. Период, науч. изд. / РААСН. Владивосток: Дальнаука, 2006. - Вып. 10. - С. 64-69.

22. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г. Управление скользящими опалубками при возведении монолитных здания и ядер жесткости // Механизация строительства. -1987. -№12. С. 15-16.

23. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я., Короткий Д.А. Подъемная платформа роботизированного комплекса на базе скользящей опалубки // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. 2005. - №2. - С. 29-33.

24. Булгаков А.Г., Паршин Д.Я., Короткий Д.А. Принципы построения информационно-измерительной системы автоматизированной скользящей опалубки на базе промышленной сети PROFEBUS // Изв. вузов. Электромеханика. 2006. - № 1. - С. 41-44.

25. Булгаков А.Г., Сухомлинов А.Д. Применение лазерных информационно-измерительных систем в строительстве. // Технология строительно-монтажных работ. М.: ВНИИИС, 1989. - Вып. 3. - 53 с.

26. Булгаков А.Г., Паршин О.Д., Гудиков Г.Г. Автоматизация скользящих опалубок для возведения промышленных сооружений // Технология и механизация строительства: Обзор, информ. М.: ВНИИНТПИ, 2000. -Вып. 1. -64 с.

27. Булгакова И.Г., Попов В.П. Роботизация штукатурных работ. М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2001. - 111 с.

28. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1986. - 264 с.

29. Вильман Ю.А. Основы роботизации в строительстве: Учеб. пособие. -М.: Высш. шк., 1989.-271 с.

30. Возведение монолитных конструкций зданий и сооружений / Б.И. Березовский, Н.И. Евдокимов, Б.В. Жадановский и др. М.: Стройиздат, 1981.-335 с.

31. Волчков С.А. Динамика манипуляторов робототехнического комплекса для укладки бетонной смеси // Изв. Вузов. Электромеханика. 2000. -№1. - С. 89-91.

32. Волчков С.А. Робототехнический комплекс для укладки и уплотнения бетонной смеси в опалубочных формах: Дис. . канд. техн. наук Новочеркасск, 2000.- 182 с.

33. Воробьев В.А., Френкель Г.Ю., Юков А.Я. Анализ состояния и тенденция развития робототехники в строительстве // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1984. - № 10. - С. 81-87.

34. Воробьев Е.И. Синтез механизмов по заданному движению твердого тела в пространстве // Сб.: Механика машин. М.: 1978. - Вып. 52. - С. 25-33.

35. Воробьев Е.И., Козырев Ю.Г., Царенко В.И. Промышленные роботы аг-регатно-модульного типа / Под. общ. ред. Е.П. Попова. М.: Машиностроение, 1988.-240 с.

36. Вукобратович М., Стокич Д. Управление манипуляционными роботами. М.: Наука, 1985.-384 с.

37. Высотные сооружения из монолитного железобнетона / Матер, сайта «Спецжелезобетонстрой». М., 2003. - URL: http://www.e-concrete.ru.

38. Галиуллин А.С. Методы решения обратных задач динамики. М.: Наука, 1986.-224 с.

39. Герман-Галкин С.Г. и др. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1996. -248 с.

40. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. Спб.: Корона принт. - 2001. - 320 с.

41. Гудиков Г.Г. Система автоматического управления скользящей опалубкой при возведении сооружений башенного типа: Дис. . канд. техн. наук- Новочеркасск, 1992. 195 с.

42. Гусев В.А. Пути роботизации строительной площадки // Промышленное строительство. -1986. №1. - С. 34-35.

43. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. -JT.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. 288 с.

44. Динамика управления роботами / Под ред. Е.И. Юревича. М.: Наука, 1984.-336 с.

45. Динеску Т., Шандру А., Рэдулеску К. Скользящая опалубка. М.: Стройиздат, 1975.- 527 с.

46. Евдокимов В.А. Механизация и автоматизация строительного производства. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 195 с.

47. Евдокимов Н.И., Мацкевич А.Ф., Сытник B.C. Технология монолитного бетона и железобетона. -М.: Высш. шк., 1980. 335 с.

48. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей. -М.: Изд-во МГТУ «Станкин», 2005. 368 с.

49. Жавнер В.П., Крамской Э.И. Погрузочные манипуляторы / Под ред. А.И. Колчина. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1975. - 160 с.

50. Жуковский В.Г. Управление в технических системах: Учеб. пособие / РИСХМ. Ростов н/Д, 1990. - 77 с.

51. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я. Направления развития строительной робототехники // Опыт применения манипуляторов и роботов в строительстве. М.: МДНТП, 1988. - С. 28-32.

52. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я. Строительная робототехника. М.: Стройиздат, 1990. - 269 с.

53. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Фабриков А.И. Устройство для монтажа стеновых панелей: А.с. 1742449 СССР, МКИ E04G21/26. №4837216; Заявл.11.06.90; Опубл. 23.06.92. Бюл. № 23.

54. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г., Булгаков А.Г. Устройство для управления скользящей опалубкой: А.с. 1079796 СССР, МКИ E04G11/22.-№3542204; Заявл.19.01.83; Опубл. 15.03.84. Бюл. № 10.

55. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г., Кондратьев А.И., Феди-шев В.В. Устройство автоматизации подъёма опалубки: А.с. 960406 СССР, МКИ E04G11/12. №3009555; Заявл. 12.09.80; Опубл. 23.09.82. Бюл. №35.

56. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Устройство для автоматического контроля положения опалубок: А.с. 642453 СССР, МКИ E04G11/22.-№23913445; Заявл.02.08.76; Опубл. 15.01.79. Бюл. № 2.

57. Зенкевич C.JL, Дмитриев А.А. Логическое управление адаптивным ро-бототехническим комплексом // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1986.- №3.-С. 113-126.

58. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 400 с.

59. Игнатьев М.Б., Кулаков Ф.М., Покровский A.M. Алгоритмы управления роботами-манипуляторами. Л.: Машиностроение, 1977. - 248 с.

60. Кобринский А.Е., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Принципы построения двигательной системы автоматических манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов) // Станки и инструмент. 1976. -№4. - С. 3-10.

61. Кобринский А.А., Кобринский А.Е. Манипуляторные системы роботов. М.: Наука, 1985.-343 с.

62. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. М.: Энерго-атомиздат, 1994. - 334 с.

63. Корнев В.И., Мамасуев А.В., Федоров В.А. Оптимизация системы управления приводами постоянного тока по критерию обобщенной работы //

64. Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации. М.: Наука, 1985.

65. Косенков Е.Д. Строительство высотных сооружений в скользящей опалубке. -Киев: Буд1вельник, 1971. -235 с.

66. Красовский А.А., Колесников А.А. и др. Современная прикладная теория управления. 4.1. Оптимизационный подход в теории управления / Под ред. А.А. Колесникова. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. 252 с.

67. Красовский А.А., Поспелов Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики. -М.: Госэнергоиздат, 1962. 943 с.

68. Красников В.Ф. Исследование структуры автоматических манипуляторов // Вестник машиностроения. 1982. - №2. - С. 7-11.

69. Красников В.Ф. Промышленные роботы и манипуляторы: Учеб. пособие / РИСХМ. Ростов н/Д, 1981. - 110 с.

70. Косенков Е.Д. Строительство высотных сооружений в скользящей опалубке.-Киев: Буд1вельник, 1971.-235 с.

71. Крутько П.Д. Управление исполнительными системами роботов. М.: Наука, 1991.- 336 с.

72. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение, 1976. - 184 с.

73. Кулаков Ф.М. Супервизорное управление манипуляционными роботами.-М.: Наука, 1980.-448 с.

74. Кулешов B.C., Дакота Н.А. Динамика систем управления манипуляторами. М.: Энергия, 1971.-304 с.

75. Лебедев Д.В., Штайль Й. Я. Нейросетевая модель для планирования путей автономного робота с учётом динамических изменений в среде // Интеллектуальные системы. 2002. - №6. - С. 195-214.

76. Левитский Н.И. Теория машин и механизмов. М.: Наука. Гл. ред. физ,-мат. лит., 1990.-592 с.

77. Лесков А.Г., Ющенко А.С. Моделирование и анализ робототехнических систем. М.: Машиностроение, 1992. 398 с.

78. Максимычев О.И. Проблемы комплексной автоматизации управления технологическими процессами на строительном объекте. М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2003. - 337 с.

79. Максимычев О.И., Звягин Г.М. Информационное обеспечение систем автоматизации в строительстве. М.: Изд-во Рос. инж. акад., 2000. -298 с.

80. Максимычев О.И., Кудрявцев Ю.И. Методы построения иерархических систем автоматического управления // Изв. вузов. Строительство. 2005. -№ 4.

81. Максимычев О.И., Остроух А.В. Синтез автоматической системы управления экскаватора, как роботизированного комплекса // Автоматизация и современные технологии 2005. - №2.

82. Манипуляционные системы роботов / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес и др.; Под общ. ред. А.И. Корендясева. М.: Машиностроение, 1989. - 472 с.

83. Мееров М.В. Системы многосвязанного регулирования. М.: Наука, 1965.- 232 с.

84. Медведев B.C., Лесков А.Г., Ющенко А.С. Системы управления манипуляционных роботов / Под ред. Е.П. Попова. М.: Наука, 1978. - 416 с.

85. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т. 2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.- 736 с.

86. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 1: Кинематика и динамика / Е.И. Воробьев, С.А. Попов, Г.И. Шевелева,- М.: Высш. шк., 1998.- 304 с.

87. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов / Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. М.: Высш. шк., 1998.-367 с.

88. Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 267 с.

89. Митани К. Роботизация строительных работ. / Пер. 86/21079 ВЦЦ. Кован, 1984,-№6.-С. 23-28.

90. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1990. - 304 с.

91. Михайлов О.П. Динамика электромеханического привода металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1989. - 224 с.

92. Михайлов С.А., Черноусько Ф.Л. Исследование динамики манипулятора с упругими звеньями // Механика твердого тела. -1984. №2.

93. Павленко Н.И. Основные показатели двигательных возможностей роботов // Вестник машиностроения. 1980. - №4. - С. 9-11.

94. Паршин Д.Я. Динамическое управление движением строительно-монтажных роботов // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. 2006. -Приложение №4. - С. 10-14.

95. Паршин Д.Я. Кинематические модели строительно-монтажных роботов с гидравлическими приводами // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-16: Сб. тр. XVI Междунар. науч. конф. / РГАСХМ. - Ростов н/Д, 2003 - Т. 5. Секция 5. - С. 185-188.

96. Паршин Д.Я. Компьютерные технологии в строительной робототехнике // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-15: Сб. тр. XV Междунар. науч. конф. / ТГТУ. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2002. - Т.8. Секция 8. - С. 51-55.

97. Паршин Д.Я. Математические модели строительных роботов. Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки. - 2006. - Приложение №4. - С. 3-9.

98. Паршин Д.Я. Математическое моделирование движения скользящей опалубки // Электротехника и автоматика в строительстве и на транспорте: Межвуз. сб. науч. ст. / РГСУ. Ростов н/Д , 2005,- Вып. XIV.- С. 3-9.

99. Паршин Д.Я. Основы автоматизации и робототехники. Ростов н/Д, Рост. гос. строит, ун-т, 2004. - 141 с.

100. Паршин Д.Я. Планирование траекторий движения строительных роботов. Электрооборудование в строительстве и на транспорте: Межвуз. сб. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002. - С. 16-27.

101. Паршин Д.Я. Принципы автоматизации переставных опалубок при строительстве труб // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1981.-№ 12.-С. 94-98.

102. Паршин Д.Я. Теоретические основы и практическое применение строительных роботов и мехатронных комплексов / РГСХМ (монография). -Ростов н/Д, 2005.-265 с.

103. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г. Автоматизация и роботизация строительно-монтажных работ: Учеб. пособие / НПИ. Новочеркасск, 1988. - 88 с.

104. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г., Гарбузенко А.Н., Фабриков А.И., Федишев

105. B.В. Устройство для контроля и выравнивания нагрузок гидродомкратов скользящая опалубка: А.с. 1659846 СССР, МКИ G11N33/38. -№4684041; Заявл. 25.04.89; Опубл. 30.06.91. Бюл. № 24.

106. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г. Управление скользящими опалубками при возведении монолитных зданий и ядер жёсткости // Механизация строительства. 1987. - №12. - С. 15-16.

107. Паршин Д.Я., Булгаков А.Г., Пугачёвский Б.К. Совершенствование метода скользящей опалубки // Жилищное строительство. 1986. - № 7.1. C. 7-8.

108. Паршин Д.Я., Булгакова И.Г., Техрани Н. Планирование траектории движения манипуляторов штукатурных роботов // Новые технологии управления движения технических объектов: Сб. тр. межд. научно-техн. конф. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2004. - С. 29-33.

109. Паршин Д.Я., Булгакова И.Г., Техрани Н. Планирование траектории движения штукатурного робота на основе задания скоростей в опорных точках // Изв. вузов. Сев.-кав. регион. Техн. науки 2005 - №1. - С. 1114.

110. Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Устройство для подъёма и автоматического управления скользящей опалубкой: А.с. 958625 СССР, МКИ E04G11/24.- №3233123; Заявл. 04.01.81; Опубл. 15.09.82. Бюл. №34.

111. Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Лазерный контроль вертикальности возведения монолитных сооружений в скользящей опалубке // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1981. - № 6. - С. 21-22.

112. Паршин Д.Я., Микитинский П.Г. Автоматизация центровки переставной опа-лубки // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1981.- № 1. С. 22-23.

113. Паршин Д.Я., Паршин О.Д. Анализ динамики исполнительных иеханиз-мов мехатронных скользящих комплексов // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-16: Сб. тр. XVI междунар. науч. конф.- Ростов-на-Дону, 2003. Т.5. - С. 188-192.

114. Паршин Д.Я., Планидин В.Ф. Математическая модель скользящей опалубки для возведения сооружений прямоугольной формы // Диагностикаи управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр. / ДГТУ. -Ростов н/Д, 1997. С. 23-28.

115. Паршин Д.Я. Ткачев С.М. Математические алгоритмы управления отделочными и бетоноукладочными роботами // Изв. РГСУ. 2006. - №10. -С. 299-305.

116. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Планирование движений монтажных роботов с интеллектным управлением. Математические методы в интеллектуальных информационных системах ММИИС - 2002: Сб. трудов международ. научн. конф. - Смоленск, 2002. - С. 108.

117. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Планирование движения многомерного объекта // Электрооборудование в строительстве и на транспорте: Межвуз. сб. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002. - С. 28-33.

118. Паршин Д.Я., Ткачев С.М. Планирование траекторий движения строительных роботов на основе задания скоростей в опорных точка // Изв. РГСУ. 2005. - №9. - С. 308-313.

119. Паршин Д.Я., Цветкова O.JI. Динамические модели отделочных роботов. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19: Сб. тр. XIX междунар. науч. конф. - Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. технол. акад., 2006. - Т. 10. - С. 219-222.

120. Паршин Д.Я., Цветкова О.Л. Динамическая модель штукатурного робота // Изв. РГСУ. 2006. - №10. - С. 305-308.

121. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г. Устройство для автоматического регулирования крана-манипулятора: А.с. 1533990 СССР, МКИ В66С15/00.-№4371330; Заявл.27.01.88; Опубл. 07.01.90. Бюл. № 1.

122. Паршин О.Д. Автоматизация процесса возведения монолитных объектов // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-15: Сб. тр. XV междунар. науч. конф. / ТГТУ. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2002.-Т.9. - С. 199-203.

123. Паршин О.Д. Математическая модель скользящей опалубки переменного радиуса // Электрооборудование в строительстве и на транспорте: Межвуз. Сб. Ростов-н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002, С. 9-15.

124. Теличенко В.И., Терентьев О.М., Лапидус А.А. Технология возведения зданий и сооружений. -М.: Стройиздат, 1990. -225 с.

125. Петраков В.А., Лубенцова Е.В. Реализация обратных управляющих моделей в САУ с применением переменных состояний // Компьютерная техника и технологии: Сб. тр. регион, науч.-техн. конф. Ставрополь: Сев.КавГТУ, 2003. - С. 99-102.

126. Подураев Ю.В., Кулешов B.C. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных систем // Мехатроника. 2000. - №1. -С. 12-19.

127. Технология возведения зданий и сооружений: Уч. для вузов / Теличенко В.И., Лапидус А.А., Терентьев О.М., Соколовский В.В. М.: Высш. шк., 2002. - 320с.

128. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич С.Л. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. М.: Наука, 1978. - 400 с.

129. Проектирование и разработка промышленных роботов / Под общ. ред. Я.А. Шифрина, П.Н. Белянина. М.: Машиностроение, 1989. - 272 с.

130. Пшихопов В. X. Аналитическое решение задачи оптимального по быстродействию траекторного управления для манипуляционных роботов. // Матер. 11-й науч.-техн. конф. «Экстремальная робототехника». СПб.: СПГТУ, 2000.

131. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9 кн. Кн. 2. Приводы робототехнических систем: Учеб. пособие для вузов / Под. ред. И.М. Макарова. М.: Высш. шк., 1986. - 175 с.

132. Романус Т.Н. Об учете деформаций железобетонных конструкций из-за неравномерного нагрева отдельных частей здания // Геодезия и картография. 1973. - № 1. - С. 24-27.

133. Сабинин Ю.А., Грузов B.JI. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985 - 128 с.

134. Сингх С.Б. Микропроцессорная система автоматического управления циклично-переставной опалубкой. Дис. . канд. техн. наук / НПИ. Новочеркасск, 1993. - 101 с.

135. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы / Под общ. ред. Е.П. Попова, В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

136. Современная прикладная теория управления: Синергетический подход в теории управления / Под ред. А.А. Колесникова. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. - Ч. II - 559 с.

137. Сохадзе . Система автоматического управления скользящей опалубкой при возведении сооружений башенного типа: Дис. . канд. техн. наук -Новочеркасск, 2006. 195 с.

138. Справочник по промышленной робототехники: В 2 кн. / Под ред. Ш Но-фа. М.: Машиностроение, 1990. - 960 с.

139. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Кра-совского. М.: Наука, 1987. - 712 с.

140. Спыну Г.А. Промышленные роботы: Конструирование и применение. -Киев: Вища шк., 1985. 176 с.

141. Тадаеси X. Новый метод возведения бетонных сооружений с помощью подвижных форм //Кэнсецу-но кикайка. 1975.-№331. - С.71-74.

142. Технология возведения зданий и сооружений: Уч. для вузов / Теличенко

143. B.И., Лапидус А.А., Терентьев О.М., Соколовский В.В. М.: Высш. шк., 2002.-320 с.

144. Технология отделочных работ в строительстве / Под ред. Б.Н. Понома-ренко. Краснодар: 2001. - 464 с.

145. Тимофеев А.В. Управление роботами: Учеб. пособие. Л.: Изд-во Ле-нингр. ун-та, 1986. - 240 с.

146. Ткачев С.М. Робототехнический комплекс для монтажа крупнопанельных зданий: Дис. . канд. техн. наук. Ростов н/Д, 2004. - 146 с.

147. Тугенгольд А.К. Интеллектуальное управление технологическими меха-тронными объектами // Изв. Вузов. Сев.-Кавк. Регион. Техн. науки. -2005. № 2. - С.50-54.

148. Тугенгольд А.К., Лукьянов Е.А. Интеллектуальное управление меха-тронными технологическими системами. Ростов н/Д: Издат. центр ДГТУ, 2004.- 117 с.

149. Ту ген гольд А.К., Носенков Д.А. Визуальный контроль в технологических мехатронных системах // Мехатроника. 2001. - №1 - С. 30-34.

150. Ш.Тывес Л.И., Маркевич С.В. Планирование движений роботов с учетом динамических свойств исполнительных устройств. М.: ИМАШ АН СССР. Препринт. - 1984. - 67 с.

151. Фу. К., Гонсалес Р., Ли К., Робототехника. -М.: Мир, 1989. 349 с.

152. Френкель Г.Ю. Роботизация процессов в строительстве. М.: Стройиз-дат, 1987.- 173 с.

153. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Манипуляционные роботы: М.: Наука, 1989. - 368 с.

154. Шахинпур М. Курс робототехники: М.: Мир, 1990. - 527 с.

155. Швиденко В.И. Монтаж строительных конструкций: Уч. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1987. - 423 с.

156. Шмит О.М. Опалубки для монолитного бетона. М.: Стройиздат, 1987. -160 с.

157. Яковлев Ю. Роботизация строительного производства // Экономика советской Украины. 1984. - №9. - С. 79-81.

158. Araya Н., Kagoshima М. Semi-avtomatic control system for hydraulic shovel //Automation in Construction.-2001.-№10.-P. 477-486.

159. Воск Т., Bulgakov A., Parschin О. An Automatic Mechatronic Complex for Erecting Monolithic Structures // Proc. of the 18-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. ISARC-2001 (10-12 Sept. 2001,Krakow, Poland). -Krakow, 2001.-P. 15-18.

160. Воск Т., Bulgakov A., Parschin D. Avtomation Control Slip Form // Proc. of the 22-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. ISARC-2005 (Sept. 2005, Ferrara, Italy). - Ferrara, 2005. - P. 478-486.

161. Воск Т., Strieker D., Fliedner J., Huyhn T. Automatic generation of the controlling system for a wall construction robot // Automation in Construction. 1996. - №5. - P. 15-21.

162. Воск Т., Boulgakov A., Parshin D. Motion Planning of Construction Robots by Optimizing Its Speed / Proc. of the 22-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. ISARC-2005 (Sept. 2005, Ferrara, Italy). - Ferrara, 2005.-P. 486-495.

163. Воск Т., Parschin D., Bulgakov A., Tkachev S. Robotic Mounting System for Large-Panel Building // Proc. of the 21-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe, ction ISARC-2004 (Sept., 2004, Seoul, South Korea). - Seoul, 2004. - P. 389-398.

164. Воск Т., Boulgakov A., Parshin D. Motion planning of mounting robots with intelligent control // Proc. of the 20-th Intern. Symp. on Autom. and Robot, in Construe. ISARC-2003 (Sept. 21-24, 2003, Eindhoven, Netherlands). -Eindhoven, 2003. - P. 127-130.

165. Chen Y., Chien S.Y.-P., Desrochers A.A. General structure of time-optimal control of robotic manipulators moving along prescribed paths // IEEE Int. J. Control. 1992. - Vol. 56. - №4. - P. 767-782.

166. Feigal H.-J. Nichtlineare Effekte am Servoventil gesteuerten Differentialzylinder 11 Olhydraulik und Pneumatik. 1987. - V. 31. - №2. -S. 42-48.

167. Gambao E., Balaguer C., Gebhart F. A robotic system for automated masonry // Automation and Robotics in Construction. 1999. - Vol. 26. - P. 599-602.

168. Lozano-Perez T. Spacial planning: a configuration space approach // IEEE Transactions on Computers. 1983. - №32. - P.108-120.

169. Tugengold A.K., Ryzhkin A.A., Lukianov E.A., Wojciechowicz B. Multilevel Intelligent Control of Mechatronical Technological Systems // Advanced Robotic Systems International. Cutting Edge Robotics. Mammendorf, 2005. - P. 745-754.

170. Newman W. Robust Near Time-Optimal Control // IEEE Trans. Autom. Control. 1990. - V.35. - № 7. - P. 841-844.

171. Construction Robot Systems Catalog in Japan // Council for Construction Robot Research. Tokyo, 1999. - 329 p.

172. Ha Q.P., Nguyen Q.H., Rye D.C., Durrant-Whyte H.F. Impedance control of a hydraulically actuated robotic excavator // Automation in Construction. -2000.-№9.-P. 421-435.

173. Hanafusa H., Asada H., Mikoshi T. Design of Electrohydraulic Servosystems for Articulated Robot Arm Control // IFAC Pneumatic and Hydraulic Components. Warsaw, 1980. - P. 223-228.

174. Handbook of industrial robotics / Edited by S.Y. Nof. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1999.- 1349 p.

175. Hasegawa Y. Robotization of Construction Work // Robot. 1983. - №38. -P. 41-46.

176. Mitani К. Robotization of Construction Work // Kowan Niyaku. 1984. -Vol. 61.-№6. -P. 23-28.

177. Mobiles Informationssystem "Daisy" optimiert die Disposition von Betonpumpe // Tief- und StraBenbau. 1993. - №1. - S. 34-36.

178. Moon K.S., Kim K., Azadivar F. Optimum continuous path operating conditions for maximum productivity of robotic manufacturing systems // Rob. And Comput.-Integr. Manuf. 1991. - V.8. - №4. - P. 193-199.

179. Newman W. Robust Near Time-Optimal Control. // IEEE Trans. Autom. Control. -1990. V.35. № 7 - P. 841-844.

180. Surdilovic D., Lizaman E. Luck L. Identification of Dynamic Parameters of Large Manipulator Arms with Closed Kinematic Loops // Robot Calibration, Chapman & Hall. -1993. P. 233-269.

181. Theirner B. Rohrpost fi>r Beton // Baumaschinendienst. 1991. - №7/8. - S. 594-597.

182. Yoshida T. Possibilities of Industrial Robotics in Construction // Semento Konkurito. 1982. - №424. - P. 34-40.

183. Wakisaka Т., Furuya N., Inoue Y., Shiokawa T. Automated construction system for high-rise reinforced concrete buildings // Automation in Construction. 2000. - №9. - P. 229-250.

184. Warszawski A. Robots in the construction industry // Robotica. 1986. -№4.-P. 181-188.

185. Warszawski A. Economic Implications of Robotics in Building // Building and Environment. -1985. V. 20. - №2. - P. 73-81.

186. WeiBert M. Technologische Grundlagen und Maschinenkonzepte fur einen Verputzroboter zum teilautomatisierten Auftrag von Innenputz. Fraunhofer IRB Verlag, 1998.-60S.