автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Автоматизированное управление многоцелевой робототехнической системой

На правах рукописи

□03458573

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ МНОГОЦЕЛЕВОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ

Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2008

003458573

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском и опытно-конструкторском институте Робототехники и Технической кибернетики (ЦНИИ РТК).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Тимофеев А.Н. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Маленков М.И. доктор технических наук, профессор Заболоцкий В.П.

Ведущая организация: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИМАШ)

Защита состоится 27 января 2009 г в 16 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.229.12 при ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный Политехнический университет" по адресу: С-Петербург, Политехническая ул., 29, 1-й учебный корпус, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет".

41.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.12

Евграфов А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время в робототехнике одно из наиболее актуальных и перспективных направлений - разработка робототехнических систем (РТС), предназначенных для обслуживания космических объектов, в первую очередь роботизированных комплексов (РТК) для обслуживания крупногабаритных орбитальных станций. Начиная с семидесятых годов работы по созданию РТС космического назначения в СССР, а затем в России проводились в таких организациях Москвы и Ленинграда (Санкт-Петербурга), как МВТУ им. Баумана, ЦНИИ РТК, ИПМ им. Келдыша, ВНИИТРАНСМАШ, ЦНИИМАШ и др.

В настоящее время, в связи с увеличением работ, производимых на орбите Земли (в основном, на МКС) и, в перспективе, при планировании полетов на Луну и Марс, разрабатываются робототехнические системы, уменьшающие физический труд космонавтов. В 1999-2004 годы в ЦНИИ РТК была создана манипуляционная РТС "Dores", в научно-исследовательских разработках которой и в проектировании программного обеспечения принимал участие автор данной диссертации.

В то же время, по причине малого практического опыта использования космических РТС, были недостаточно проработаны технологические операции, выполняемые роботом при обслуживании космических аппаратов и перемещении полезных грузов.

Также, были недостаточно разработаны методы «обслуживания» самой РТС: планирование движений, построения траекторий (и связанных с ними кинематических задач), калибровки сенсорики и структуризации программного обеспечения (ПО).

На основе вышеперечисленного поставлены цели настоящей диссертации: разработка научных основ проектирования систем управления многоцелевых РТС космического назначения, предназначенных для выполнения на борту МКС манипуляционных задач в режимах автоматического и супервизорного управления со свойствами адаптивности и искусственного интеллекта.

Для достижения формулированной цели в рамках настоящей работы были решены следующие основные задачи:

-разработаны принципы планирования движений орбитального манипулятора, опирающихся на базовый класс элементарных операций;

- разработан эффективный способ создания унифицированного программного обеспечения РТС космического назначения;

- сформулирована задача управления на уровне установления целей и выработки заданий по поиску и манипулированию объектами с помощью системы технического зрения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- методы построения сложных и комбинированных движений космического орбитального робота при выполнении типовых технологических и вспомогательных операций;

- методы автоматизированного формирования аналитического решения обратных кинематических задач для ангулярных шестизвенных манипуляторов;

- принцип построения унифицированного программного обеспечения для управления космическими или орбитальными роботами;

- реализация указанных принципов и методов в программном обеспечении космической РТС.

Методы исследований. При построении математических моделей и при решении задач геометрии, кинематики и динамики манипуляторов использовались методы векторной алгебры, теоретической и аналитической механики, теории механизмов. При обосновании предлагаемого метода составления программ движения для многоцелевых космических РТС используются методы декомпозиции, анализа и синтеза поставленных задач. При проведении на компьютере численных расчетов использовались универсальные программы Mathcad и Mathlab, а для выполнения сложных аналитических преобразований система Mathematica. Для моделирования движений самих манипуляторов использовался пакет моделирования ADAMS.

В качестве практических систем программирования использовались Delphi и Keil.

Научная новизна диссертации заключается в:

- разработке общих методов автоматизированного формирования аналитического решения обратных задач позиционирования для шестизвенных ангулярных манипуляторов;

-разработке способа оценки максимальных значений моментов в шарнирах при типовых движениях орбитального или космического манипулятора, который позволяет унифицировано и эффективно проводить необходимые вычисления;

- формулировке и обосновании способов формирования программных траекторий движения космического манипулятора;

- предложении и обосновании нового подхода к калибровке СТЗ роботов.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались

на международных научно-технических конференциях "Экстремальная робототехника" в ЦНИИ РТК, а также на международных конференциях «Интеллектуальные и многопроцессорные системы - 2003» (Геленджик, Россия), «MECHROB-2004» (Аахен, Германия) и «ISIE'2005» (Дубровник, Хорватия). Основное содержание диссертации отражено в восьми публикациях, в том числе одна - в журнале из списка ВАК.

Практическая ценность работы заключается в создании и реализации унифицированного подхода к решению обратных кинематических задач, к калибровкам систем технического зрения и к структуризации программного обеспечения для управления манипуляторами.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем диссертации 152 страницы, в тексте имеется 37 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Ведении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследования, а также основные положения, выносимые на защиту, дается краткий обзор диссертации по главам.

В первой главе дается краткий анализ современного состояния космической робототехники. На двух уровнях группируются и классифицируются типовые задачи, которые должен решать проектируемый манипуляционный робот на космической станции.

1. Сборочные работы включают: монтаж и сборка конструкций и их фрагментов; замена и ремонт модульных блоков отказавшего оборудования; сборка-разборка объекта по программе сборки; ремонт, обслуживание и обеспечение правильности функционирования летающих объектов; перемещение предметов на орбите к летающему объекту и его обзор; определение выхода из строя устройства на объекте; сближение и захват летающего объекта; прекращение аварийного вращения объекта; обслуживание, заправка, ремонт; установка, укладка или запуск.

2. Специальные задачи технологии материалов включают: изготовление монокристаллов и электронных микросхем; сборку микросхем в вакууме; выращивание кристаллов; получение сплавов; манипулирование опасными для здоровья веществами; производство особых фармацевтических препаратов.

3. Обслуживание грузового отсека, в том числе: помещенных в нем спутников и средств для перемещения космонавтов в открытом космосе; смена блоков и приборов, кассет регистрирующих приборов; загрузка в бункеры; замена отдельных узлов; смазка узлов; перезарядка и дозаправка топливом спутников или самого корабля; исправление формы и замена поврежденных антенн; обработка поверхностей изделий; различного рода очистка, уборка; механообработка: резка, сверление, шлифовка; установка и затягивание винтов, болтов и гаек, клепка; осмотр рабочей зоны и доступного для обзора окружающего пространства; инспекция и контроль; диагностика и анализ неисправностей

элементов отсека; калибровка средств измерений и контроля; техническое обслуживание и ремонт роботом самого себя.

4. Элементарные операции сопряжения: вставка штепселей в отверстия; соединение разъемов электрических контактов; закручивание винтов; навешивание дверей на петли; стыковка-отстыковка специальных соединений трубопроводных магистралей и кабелей таких объектов, как радиаторы, гироскопические системы, солнечные батареи, люки шлюзовых камер, и т.д.; стыковка с орбитальным транспортным средством; захватывание и удержание объекта универсальным захватом; захватывание и удержание подвижного объекта при относительном движении; захватывание и удержание подвижным роботом неподвижного или подвижного объекта.

Перечисленные и многие другие операции могут быть представлены как последовательность элементарных технологических операций - фреймов действий роботов, которые являются основой для построения соответствующих модулей программного обеспечения - технологических операций (ТОП).

Вторая глава посвящена построению математической модели и расчетному исследованию конкретного космического манипулятора.

Робот «Dores», спроектирован и изготовлен в экспериментальном экземпляре в ЦНИИ РТК в 1999-2004 годах. Его манипулятор представляет собой шестизвенный механизм с разомкнутой кинематической цепью, с тремя переносными степенями подвижности и с тремя ориентирующими. Он предназначен для частичной замены космонавтов во внекорабельной деятельности. На рис. 1 представлен общий вид робота, и на рис. 2 его расчетная схема (кинематика и системы координат). Все кинематические пары - вращательные (плоские шарниры).

Для задания систем координат звеньев, их параметров и преобразований систем координат, применяется формализм Денавита-Хартенберга, на основе которого проиизводится построение матричного уравнения, связывающего углы в шарнирах с требуемыми координатами рабочего органа:

ЛА2А3ААА5Ав = Р' (1)

где A¡ - матрица (размерности 4x4) перехода от í+1-ой системы координат к I-

ой;

Р - матрица перехода из целевого положения последнего звена (захватного устройства) в базовую систему координат.

Известен ряд свойств соотношений (1), вызванных спецификой кинематических схем манипуляторов: уравнения, полученные путем приравнивания трех верхних элементов самого правого столбца в матричном уравнении (1), независимы, так как они являются декартовыми координатами целевого положения. Также заметим, что матрицы 3x3, полученные вычеркиванием правого столбца и нижней строки из матриц A¡,

входящих в уравнение (1), являются ортогональными, так как эта матрица является матрицей направляющих косинусов целевого положения.

I • шарнир рыскания плеча; 2 - шарнир тангажа плеча№ 3- плечевое звено; 4- шарнир локтя; 5- шарнир тангажа кисти; 6 - шарнир рыскания кисти; 7- зеено локтя; 8- шарнир крена кисти, 9- контроллер захваного устройства; 10 - специализированное захвзтное устройство;

II - универсальное захватное устройство; 12 • телевизионная камера; 13 - прожектора; 14 - плита основания.

Рисунок 1 - Общий вид манипулятора Dores

Рисунок 2 - Кинематическая схема и системы координат манипулятора «Dores»

Этот способ позволяет не только четко формализовать задание систем координат, но и единообразно задавать матрицы преобразования из системы координат, связанной с каждым предыдущим звеном, в систему координат последующего звена. Такой метод используется для описания геометрии и кинематики манипуляционного робота (прямая и обратная задачи кинематики) и применяется при составлении динамических уравнений, а затем для решения прямой и обратной задач динамики. Практическая польза метода заключается в том, что процедура составления формул для решения прямых кинематической и динамической задач полностью формализована, и возможен высокий уровень автоматизации составления общей математической модели.

В диссертации рассмотрены два метода решения обратной кинематической задачи:

1) разработанный автором метод автоматизированного формирования аналитического решения обратной кинематической задачи для ангулярного шестизвенного манипулятора;

2) классический геометрический метод решения обратной кинематической задачи.

Для автоматизированного формирования аналитического решения обратной задачи

геометрии и кинематики для ангулярных космических орбитальных роботов использовалась система символьных вычислений Mathematica 5.0.

Метод формирования аналитического решения состоит в последовательном выполнении следующих действий в среде системы Mathematica:

1. Задание кинематической схемы. Здесь задаются те линейные параметры (длина и смещение), которые для данного манипулятора нулевые; и те угловые параметры (поворот и фаза), которые кратны л/2;

2. Производим перемножения матриц (1) с учетом кинематической схемы, заданной в п. 1, и упрощаем полученные выражения;

3. Параметризуем углами Эйлера, заменяем косинусы и синусы тангенсами половинных углов и упрощаем;

4. Приравниваем диагональные элементы нулю и решаем относительно разных углов. Замечаем, что есть неположительные выражения под радикалом вида:

где а - некоторое нелинейное выражение.

5. Решаем, приравнивая выражение под радикалом нулю - чтобы не было мнимости;

6. В уравнениях столбца прямоугольных координат производим замену на тангенсы половинных углов, упрощаем и составляем систему уравнений. Замечаем, что два уравнения из этих имеют удобный для решения вид:

(2)

БМа:) + а БЫ а ,) = с

' , (3)

Соз^, ) + а Со$(у1 ) = Ь

где а, Ь, с- константы, полученные в преобразованиях; Решаем эту систему и упрощаем результат;

7. Производим преобразование от тангенсов - к синусам и косинусам двойных

углов.

В качестве примера того, что вручную не всегда удастся выполнить требуемые преобразования по причине чрезмерной громоздкости выражений, на рисунке 3 приведено одно из множества промежуточных выражений, получающихся при выводе аналитического решения.

(-4 соз 1*1 41п[31 - в г1п[5] эап^] «1 » 4 саз ¡¡И Бз-птв] с^ - 4 Соз[^] зшга] - в $1п[э]

Ъ г:1з» 4 з«1[®1 с' - V ((4 соз[у] з1л[в] г5»8 51п[в] гхпг^] ^ ц - 4 соз ¡у] г1п[е1 »

4 соз [Я з1п[е] * 9 е±п [5) и - 4 Соз{#] з1п[э] г? ^¡¡2 -

4 (-1 - Сэ5 [ з] - ^ » соз[е) - 2 Э1п [5] 81в[»| « соз[»] зд.п[е] ^ » 2 з!п(в) з^М

Ссз^е] ^ - г* 1:5 - Соз [5] ^ - 2 Э1г. [5] 31п[у] ^23 4 Соз[4г] 51п[5] Г1 Ь23 + 2 31п[3] ^ 1;з -

4 Соз 15] tгэ - 4 соз [6] г:? г:гз *2 Зз.п[е] з1п[**] г; ^з - 4 соз [¿-5 э:т[5] t11| t2з -2 si.ii [5] ^ г| ггз - - соэ[е] С23 - г1з - соз[е] г* + 2 з1п[э1 51пГ^] £5 ^гз - 4 соз [#]

Ь! в1.п[е] з!п(#] г'г|3 - е|3. соз[е] г! с], г ^ ^ «соа[в1 I? ^ г|3)

|(-1 «Соз [5! Соз [в] •> 2 51»1в1 31п[Я й»« Соз 31п[5] -2 31п[в] 51П[|1'] ^

со»1в1е|-с|-соз(е] 1=1 ^ - 2 з1п(е) *!»!#] г»»4 смм 51п[9] С] ¿гз .2 з1а[в) »23 »

4 соз[е] гля - 4 С05[6] и «ц»г з!п[в1 з!в[#1 созШ .З1в1в] 1, -

2 Э1п[б] 51п[у] t¡ t23 - £23 - Соз [б] ^з - ^ г^з - Соз[5] С-|з - 2 Эап [5] 31п[у] + 4 Ссз

з1п[э] г5 с?з » 2 э1п [э] ^ с|3 - ^э * соз [6] ^ 1|3 - г* г|3 <-соз[5) ^ ^ г|3))) /

(2 (-1 »Соз(в) Соз[5] ^ - 2 З1пте] 15 . 4 Соз[»Ч 31Я[6] ^Сз » 2 31м[6] Э1п[а,-] 15 -

г! - соз[з] - - соз[е] с? З1п(в1.81п(«г1 ги* 4соз(««1я1в{ * 2 з1п[б] г1п[Л ¿гз - 4 соз [в] 123 - 4 соз [з] 1гзт2 51п[э] 412з-

4 Соз[4>1 32Г1 [5] t5 Ь23 -2 31п[5] 51П ^ ^ С;3 - - Соз [31 -

«1 ^¡з - сов [в] 15 С|з - 2 БИ! [9] [VI 123 - 4 Соз [*] [9] ^з -2 31п [5] Эл-пЕ^] tз 123 - сгз + Соэ Е51 1:23 - * соз[ё] ti с| )

Рисунок 3 - Пример промежуточного выражения Для примера приведем решение для первого угла:

где ¡1 - тангенс половины первого угла;

Ри Рг ~ абсцисса и ордината целевого положения захватного устройства; Су, Сд, 51,,, Бд - синусы и косинусы соответствующих углов Эйлера целевого положения;

й\ - длина ¡-того звена; И решение для пятого угла:

t 2 + 21\ ± p + 2t¡)2 - 4{CvSs + 2sjsjy -C, y,2)

где t¡ - тангенс половины пятого угла.

Данный подход решения обратных кинематических задач апробирован на трех разных кинематических схемах манипуляторов. Было замечено, что, во всех случаях методы и приемы очень сходны. Имеются конструкции типа «неположительное число под радикалом» (2) и соотношения типа (3).

Далее в главе проведен сравнительный анализ предлагаемого автоматизированного метода определения аналитического решения с традиционным геометрическим. Второй метод, проанализированный автором, приведен для иллюстрации. Достоинством геометрического метода является наглядность, а недостатком то, что далеко не для каждой кинематической схемы возможно найти решение. Для поиска решения математик-разработчик должен подробно и аккуратно рассмотреть все возможные конфигурации робота. Причем, как показано на примерах, некоторые конфигурации могут быть «плохими», то есть решение в этих конфигурациях может бьггь неустойчивым и, следовательно, ошибки машинного округления оказываются решающими. По причине вышеизложенного, перспективы автоматизации здесь неясны. Большую роль играет так называемый человеческий фактор со всеми вытекающими отсюда последствиями -увеличением времени на разработку и отладку и, следовательно, увеличением себестоимости программного обеспечения.

Для нахождения решений традиционным геометрическим методом была затрачена ориентировочно рабочая неделя для вычислений, рабочий день для программной реализации и еще порядка недели для отладки. Для решения предложенным автором методом был затрачен один рабочий день поиска решений, и еще один день для программной реализации и отладки.

В качестве наиболее перспективных, в максимальной степени соответствующих требованиям эргономики, предложены алгоритмы ручного управления движением манипулятора по траекториям от задающих рукояток, базирующиеся на использовании решений обратной задачи кинематики. Эти алгоритмы реализуют позиционно-скоростные законы управления. Задающие рукоятки представляют собой два трехстепенных джойстика, перемещения которых интерпретируются как задание вектора скорости.

На основе разработанной автором методики анализа динамики манипуляторов с разомкнутыми кинематическими цепями, выполнен анализ экспериментального образца космического робота "Dores". Для определения параметров его приводов получены общие выражения для моментов, которые возникают в шарнирах при выполнении набора типовых движений. Исследования доведены до конкретных, практических рекомендаций по изменению параметров приводов, реализованных в этом роботе. Показано, что первый

и второй шарниры вполне хорошо справляются с движениями, их привода нагружены в пределах номинального момента. Третий шарнир требует увеличения максимального момента привода приблизительно в 1,5 раза. Четвертый и пятый шарниры сильно недогружены и могут быть заменены на менее мощные. Предполагается, что полученные рекомендации будут учтены при доработке конструкции в последующих модификациях.

Третья глава посвящена разработке алгоритмов управления космического робота"Оогез". Рассмотрены алгоритмы построения программных траекторий при движении в свободной среде и при наличии препятствий. Анализируются алгоритмы отработки траекторных измерений с учетом динамики манипулятора.

Исследуются проблемы использования космическими роботами систем технического зрения (СТЗ). Рассматриваются алгоритмы работы СТЗ при выполнении следующих основных функций:

выделении и опознавании идентификационных графических примитивов выделенных объектов;

определении координат целевых точек реперного типа;

использовании в системе безопасности движения для контроля отсутствия угрозы столкновения;

модификации модели мира, при появлении новых визуальных элементов в рабочей зоне робота;

привязки подвижного технологического модуля (ТМ) к модели мира;

- использовании в системе технической диагностики в качестве внешнего дополнительного датчика.

Показано, каким образом СТЗ принципиально позволяет реализовать адаптивную калибровку. Рассмотрены перспективы использования СТЗ для выявления неисправностей и опасных ситуаций при работе космического робота, а также частичной компенсации отказов отдельных его функциональных элементов, например, датчиков обратных связей.

Анализируются проблемы использования СТЗ при выполнении космическим манипулятором основных технологических операций. Рассмотрены операции контроля окружающей обстановки, включающие: определение неизвестных препятствий, контроль рабочего органа манипулятора и процессов сборки и разборки. Проанализировано локальное использование СТЗ при выполнении операций контроля, диагностики и замены элементов, устройств и конструкций космических объектов.

Исследованы проблемы калибровки СТЗ. Под калибровкой здесь понимается определение координат телекамеры в системе координат захватного устройства манипулятора.

Обычно для калибровки системы технического зрения рабочий орган манипулятора с телекамерой вводится в контакт со специальным кондуктором с маркерами и определяются координаты захватного устройства. Главным недостатком этого способа является невысокая точность контакта захватного устройства манипулятора со стыковочным узлом кондуктора, так как требуемая точность стыковки для калибровки не является обязательной для стыковки ЗУ с полезным грузом и, соответственно, ЗУ не изготавливается с требуемой точностью.

Автором предложен оригинальный способ калибровки с помощью зеркала. Этот способ заключается в определении на самом захватном устройстве характерных точек или установке специальных маркеров, геометрия которых известна из конструкции захватного устройства. Плоское зеркало устанавливается так, чтобы отражения в зеркале этих характерных точек (маркеров) были видны телекамере (см. рис. 4). Затем производится вычисление координат точек на захватном устройстве в системе координат телекамеры по тому изображению, что видит телекамера. Зная априори положения всех точек в системе координат захватного устройства и вычислив их координаты с помощью зеркала в системе координат телекамеры, вычисляется искомая матрица перехода от захватного устройства к телекамере.

Рисунок 4 - Калибровка СТЗ, используя зеркало

Для вычисления предложен оператор отражения:

Р{х) = х-2^-п+2И п

где X - отражаемый вектор, П - вектор нормали зеркала. Уравнение плоскости зеркала предполагается заданным в следующей форме (у,п) — п?-. Вектор нормали к

плоскости зеркала определяется как промежуточный результат в результате вычислений, что можно использовать в случае, когда и телекамера, и маркеры расположены стационарно, а на объекте наблюдения находится отражающая поверхность.

Перспективность этого способа подтверждена экспериментальными исследованиями на базе космического робота "Dores".

Разработана программная реализация системы управления, реализующая все методы, описанные в работе. Главная задача, решенная здесь, это способ построения унифицированного ПО, которое может быть оперативно переналажено на выполнение дополнительных операций и/или на управление другим робототехническим средством.

Надо отметить, что это ПО включено в систему управления не только манипулятора "Dores", но и в СУ других РТС: манипулятора мобильного комплекса «Берлога-Р» (выпускаемого серийно по заказу МО РФ), космического манипулятора «Аист», мобильной робототехнической платформы. Главная идея подобного построения ПО заключается в разделении потока ввода информации от датчиков, потока вычисления управления и потока вывода управления на приводы. Построена четкая и прозрачная иерархия классов (объектов) и каналы обмена информацией между ними. Перенастройка ПО на другую РТС занимает порядка одного - двух часов рабочего времени.

В четвертой главе описана аппаратная реализация манипулятора.

Построение робота - модульное: каждый шарнир представляет собой мехатронный модуль, состоящий из вентильного электродвигателя, волнового редуктора, контроллера и датчиков вращения на основе вращающихся трансформаторов. Все привода и управляющая ЭВМ соединены в единую информационную магистраль - скоростную CAN-сеть.

Звенья манипулятора образованы замкнутыми профилями и имеют высокую жесткость. Рабочие органы манипулятора - сменные, предусмотрен магазин рабочих органов, наполнение которого может пополняться различными инструментами. Приведены технические характеристики приводов и их структурные схемы.

В заключение главы описан разработанный автором способ испытания робота на точность позиционирования.

Выводы сформулированы отдельно по главам, в концентрированном виде они представлены в Заключении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в диссертации, формулируются следующим образом.

1. Для космических орбитальных роботов предложена система элементарных фреймов (операций, переходов) и модулей, обеспечивающая эффективное формирование программного обеспечения супервизорным управлением операций монтажа, обработки, переноса полезных грузов, слежения и захвата движущихся объектов (пролетающих спутников).

2. Реализован оригинальный метод формализованного вывода аналитических решений обратной задачи кинематики для ангулярных манипуляторов орбитальных космических роботов. Данный метод базируется на формализме Денавита-Хартенберга и выявленных особенностях матричных уравнений, описывающих манипуляторы данного вида.

3. Показано, что по сравнению с традиционными геометрическими моделями предложенный автором метод более приспособлен для автоматизации вычислений и программирования движений космических робототехнических систем. Он может быть использован также для динамически реконфигурируемых манипуляционных систем и в других областях робототехники.

4. Разработаны алгоритмы эргономичного ручного управления движением манипулятора по траекториям от задающих рукояток, базирующиеся на аналитических решениях обратной задачи кинематики.

5. Сформулированы предложения по изменению параметров приводов по результатам расчетов зависимостей моментов нагрузки в шарнирах при типовых движениях манипулятора.

6. Разработан и реализован оригинальный метод калибровки телекамеры системы технического зрения посредством зеркала, что позволяет оперативно, просто и точно выполнять важную операцию привязки телекамеры к роботу.

7. Предложена структура программного обеспечения управления космическими орбитальными робототехническими системами, отличающаяся ускорением и сокращением трудоемкости разработки систем подобного назначения.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Васильев И.А. Создание тренажеров для технических систем. // Материалы 2-й научно-технической конференции «Тренажерные технологии и симуляторы-2003» - СПб., 2003. -С. 65-71.

2. Васильев И.А. Архитектура программного обеспечения системы управления динамическими объектами. // «Искусственный интеллект», 2003 - №3 - С. 48-56

3. Васильев И.А. Система безопасности манипуляционных роботов. // «Искусственный интеллект», 2003 - №4. - С. 122-127.

4. Васильев И.А., Половко С.А. Структуризация и унификация программного обеспечения. // XXXII неделя науки СПбГПУ, материалы межвуз. научно-техн. конф. — СПб.: Изд-во Политех, унт-та, 2003. - Ч V. - С. 209-210.

5. Васильев И.А., Ляшин A.M. Разработка программного обеспечения системы управления робототехническими средствами. // Труды Международной школы-семинара «Адаптивные роботы-2004». - СПб., 2004. - С. 55-58.

6. Васильев И.А., Ляшин A.M. Юстировка системы технического зрения с использованием отражения ориентиров от зеркальной поверхности. // «Искусственный интеллект», 2004. - №3 - С. 222-227

7. Lyashin A.M., Vasilyev I.A. Classification and analytical solution for inverse kinematical problem for 6-DOF manipulators. // Труды конференции «Mechatronics & Robotics '04» -Aachen, 2004 - P. 548-550.

8. Васильев И.А., Ляшин A.M. Аналитическое решение обратной кинематической задачи для шестизвенных роботов-манипуляторов. // «Автоматизация в промышленности» (из списка ВАК), 2008 - №10 - С. 3-5.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 17.12.2008. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 0257.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

Введение.

1. Актуальность темы диссертации.

2. Методы исследований.

3. Научная новизна диссертации.

4. Апробация работы и публикации.

5. Практическая ценность работы.

6. Содержание работы.

Глава 1. Требования к космическим манипуляторам.:.

1.1 Общее описание типовых операций.

1.2 Схемы выполняемых движений.

1.3. Разбиение операций роботов на технологические операции.

1.4. Операции и требования к программному обеспечению.

1.5 Применение сенсоров при выполнении технологических операций.

1.5.1 Лазерные дальномеры.

1.5.2 Инфракрасные параллактические (базовые) дальномеры.

1.5.3 Тактильные датчики.

1.5.4 Акселерометры в составе инерциальных систем.

1.5.5 Видеосистемы СТЗ.

1.5.6 Силомоментные сенсоры.

1.6 Пример использования сенсорики.

1.6.1 Перемещение к замку люка.

1.6.2 Открытие замка люка.

1.6.3 Извлечение ПГ из грузовой камеры.

1.6.4 Перенос полезного груза к месту стыковки.

1.6.5 Загрузка ПГ в грузовую камеру.

1.7 Постановка задач исследования.

1.8 Выводы по главе 1.

Глава 2. Механика: геометрия и кинематика.

2.1 Расчет кинематической схемы.

2.1.1 Системы координат механизма манипулятора робота.

2.1.2 Прямая задача кинематики.

2.1.3 Обратная задача кинематики.

2.1.3.1 Аналитическое решение обратной задачи кинематики.

2.1.3.2 Геометрический метод решения обратной задачи кинематики.

2.1.4 Различные виды управлений, использующих решения задач кинематики.

2.2 Вычисление коэффициентов уравнений динамики манипуляционного робота.

2.2.1 Описание исполнительного механизма робота.

2.2.2 Формирование уравнений динамики механической системы.

2.3 Расчет моментов.

2.3.1 Методы вычислений.

2.3.2 Применяемые математические формулы.

2.3.3 Примеры типовых движений.

2.3.3.1 Движение перехода из транспортного положения в рабочее (вертикальное).

2.3.3.2 Движение из рабочего положения в обзорное для вертикали.

2.3.3.3 Движение из рабочего положения в предстыковочное.

2.3.3.4. Движение из предстыковочного в рабочее положение:.

2.4 Выводы по главе 2.

Глава 3. Алгоритмы программного обеспечения.

3.1 Построение траекторий в свободной и несвободной среде.

3.2 Алгоритмы отработки траекторий с учетом динамики манипулятора.

3.3 Учет упругих свойств.

3.4 Алгоритмы системы технического зрения (СТЗ).

3.5 Описания некоторых технологических операций космического манипулятора.

3.5.1 Движение с СТЗ.

3.5.2 Локальный обзор.

3.5.3 Калибровка СТЗ.

3.5.3.1 Калибровка при использовании кондуктора.

3.5.3.2 Калибровка при использовании зеркала.

3.6 Описание программной реализации.

3.6.1 Описание управляющей части.

3.6.1.1. Классы связи и инициализации.

3.6.1.2. Дополнительные служебные классы.

3.6.1.3. Ввод информации.

3.6.1.4. Входной поток.

3.6.1.5. Вывод информации.

3.6.1.6. Выходной поток.

3.6.1.7. Классы управления.

3.6.1.8. Класс общего функционирования.

3.6.1.9. Регистрация классов в системе.

3.6.2. Описание общего функционирования системы.

3.6.3. Описание моделирующей части ПО.

3.6.3.1. Ввод информации.

3.6.3.2. Входной поток.

3.6.3.3. Вывод информации.

3.6.3.4. Выходной поток.

3.6.3.5. Класс управления.

3.6.3.6. Класс общей отработки.

3.6.4. Описание функционирования модели.

3.7 Выводы по главе 3.

Глава 4. Реализация системы управления космическим роботом Dores.

4.1 Общие схемы управления исполнительными механизмами.

4.2 Характеристики основных элементов.

4.2 Характеристики основных элементов.

4.3 Сведения об испытаниях робота Dores.

4.4 Выводы по главе 4.

1. Актуальность темы диссертации

В настоящее время в робототехнике одно из наиболее актуальных и перспективных направлений - разработка робототехнических систем (РТС), предназначенных для обслуживания космических объектов, в первую очередь роботизированных комплексов (РТК) для обслуживания крупногабаритных орбитальных станций. Начиная с семидесятых годов XX века работы по созданию РТС космического назначения в СССР, а затем в России проводились в таких организациях Москвы и Ленинграда (Санкт-Петербурга), как МВТУ им. Баумана, ЦНИИ РТК, ИПМ им. Келдыша, ВНИИТРАНСМАШ, ЦНИИМАШ и др. Из публикаций на указанную тематику в первую очередь следует отметить монографии и статьи таких ведущих ученых, как Е.И.Юревич, М.Б.Игнатьев, А.В.Тимофеев, Ф.М.Кулаков, A.C. Ющенко. Актуальные задачи космической робототехники, начиная с восьмидесятых годов, регулярно обсуждались на международных, всесоюзных и всероссийских научно-технических конференциях и симпозиумах. ЦНИ РТК в течение многих лет является ведущим центром по обмену опытом в рассматриваемой области и по координации исследований по некоторым направлениям. Начиная с 1990 года в ЦНИИ РТК ежегодно проводятся всероссийская научно-техническая конференция "Экстремальная робототехника", в программе которой тематика, связанная с освоением космоса, занимает значительное место.

Коллективом ЦНИИ РТК также внесен значительный вклад в космическую робототехнику, выполнена целая серия опытно-конструкторских работ. В первую очередь следует упомянуть доведенную до экспериментального образца разработку уникального большого манипулятора для космического корабля "Буран". Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию РТС космического назначения, в которых принимал участие автор, выполнялись и выполняются в ЦНИИ РТК с 1975 года по настоящее время согласно Постановлениям Правительства СССР и РФ и по договорам с Российским авиационно-космическим Агентством, РКК "Энергия", Европейским

Космическим Агентством, Космическим Агентством КНР и другими мощными специализированными организациями.

В 1999-2004 годы в ЦНИИ РТК была создана манипуляционная РТС "Dores", в научно-исследовательских разработках которой и в проектировании программного обеспечения принимал участие автор данной диссертации.

Данная диссертация, материал которой является результатом научного обобщения прикладных исследований, выполненных в процессе проектирования указанных РТС, посвящена разработке предметно-ориентированного языка для многоцелевых космических РТС на основе систематизации технических требований к подлежащих выполнению технологическим и вспомогательным операциям. Анализ, показал, что многообразие функций и операций с использованием космических РТС требует применения многоцелевых манипуляционных многостепенных систем.

В соответствии со спецификой требований, которые предъявляются к космическим РТС, автором обосновано разделение транспорта ых и манипуляционных задач по двум типам:

- выполнение операций и осуществление обычно достаточно простых движений в больших объемах, на больших расстояниях и с крупногабаритными грузами при относительно невысоких точностях перемещения (такие работы, чаще всего, требуются при внекорабельной деятельности РТС, например, при транспортировании контейнеров);

- выполнение операций и осуществление движений в относительно малых объемах ("на рабочем месте") с малыми грузами и нагрузками, при требуемой высокой степени точности перемещения, позиционирования и отработки программных траекторий в условиях взаимодействия с широким спектром разнообразного обслуживаемого оборудования (подобные работы осуществляются либо внутри космического корабля, либо вне корабля для небольших монтажных и ремонтных работ, не требующих перемещений крупногабаритных грузов).

Разработанный в ЦНИИ РТК и доведенный до экспериментального образца специализированный космический манипулятор "Dores", который предназначается для выполнения операций второго типа, способен выполнять широкий спектр сложных операций, таких, как открытие/закрытие крышек люков, извлечение/помещение полезного груза из/в шлюзовой камеры, перемещение груза из одной точки крепления в другую, операции по обработке поверхностей и нанесения покрытий, информационно-измерительные операции, связанные со слежением (посредством встроенной системы технического зрения) как за летящими объектами (с целью их захвата), так и за техническим состоянием узлов и конструкций космической станции.

В условиях интенсификации использования космических станций для обеспечения условий выполнения широкого круга работ внутри отсеков и на внешней поверхности особую роль приобретает создание и использование РТС, оснащенных системами супервизорного управления с элементами адаптации и искусственного интеллекта. Характерными чертами таких РТС в будущем должны стать свойства автономности, мобильности, возможности осуществлять функции понимания, интерпретации и обработки информации, на высоких уровнях производить логические выводы и принимать решения. Необходимо учитывать, что как требуемая степень автономности при решении различных задач, так и неупорядоченность окружающей среды, для условий космоса будет неуклонно возрастать.

Обычная система управления (СУ) РТС, в соответствии с общими принципами теории автоматического управления и традициями в этой области может содержать децентрализованные подсистемы управления приводами каждой степенью подвижности с тремя контурами обратных связей (токовой, скоростной, позиционной) с соответствующими датчиками.

Для решения более сложных задач и реализации адаптивного управления помимо обычных датчиков обратных связей необходимы следующие внешние сенсоры и сенсорные системы: многокомпонентный силомоментный датчик, установленный в запястье рабочего органа; тактильные датчики; система технического зрения (СТЗ).

В ходе выполнения совместно с сотрудниками ЦНИИ РТК работ по расчету и проектированию специализированных космических РТС, перед автором данной диссертации в первую очередь были поставлены базовые задачи, непосредственно связанные с синтезом систем, законов и программ управления роботом при выполнении номинальных (штатных) операций. При этом наличие у робота адаптивных и интеллектуальных свойств позволит значительно повысить эффективность, надежность и качество выполнения этих операций и расширит его возможности для других заданий при изменяющихся условиях. Поэтому задачи разработки приближенных методов анализа динамики роботов при ориентации на оперативное получение результатов с возможностью простого оценивания влияния различных факторов и требований нормирования являются актуальными. Перспективами расширения функциональных возможностей космических РТК определяется актуальность темы диссертации и расстановка в ней акцентов.

В данной работе поставлено целью разработать научные основы проектирования систем управления многоцелевых РТС космического назначения, предназначенных для выполнения на борту космической станции комплекса манипуляционных задач в режимах автоматического и супервизорного управления со свойствами адаптивности и искусственного интеллекта.

Для достижения формулированной цели в рамках настоящей работы решены следующие основные задачи адаптивного и интеллектуального управления:

• разработать новый, эффективный способ создания унифицированного программного обеспечения РТС космического назначения;

• проработать новый метод планирования движений манипулятора, опирающийся на базовый класс примитивов действий роботов в виде типовых или элементарных операций различного типа;

• сформулировать и формализовать задачи управления на уровне установления целей и выработки заданий по поиску объектов и манипулированию с объектами с помощью системы технического зрения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- кинематические и динамические математические модели типового механизма космического манипулятора с приводами;

- методы построения сложных и комбинированных движений робота при выполнении типовых технологических и вспомогательных операций, набранных из элементарных примитивов;

- принцип построения унифицированного программного обеспечения для управления манипуляторами;

- реализация указанного принципа в программном обеспечении космической РТС.

Основные результаты, полученные в диссертации, формулируются следующим образом.

1. В области космических технологий имеется потребность в создании манипуляционных роботов, способных выполнять такие операции, как: перенос объекта из одного положения в другое, выполнение сборочно-разборочных операций, слежение за движущимися объектами и т.д. Все операции могут быть представлены как последовательность элементарных технологических операций - фреймов, которые приняты за основу модулей программного обеспечения, причем, фреймы, в работе названные «технологическими операциями» (ТОП), также могут состоять из более мелких (атомарных) ТОПов. Иерархия фреймов позволяет задавать всевозможные операции для робототехнических систем.

2. Предложенный для использования и доработанный автором один из самых удобных способов построения систем координат звеньев по методу Денавита-Хартенберга дает возможность однообразно описывать кинематические схемы манипуляторов и проще находить подход к возможному аналитическому решению обратных кинематических задач. Здесь доработка заключается в том, что разные кинематические схемы манипуляторов параметризуются некотором двоичным числом, что позволяет более общо описывать разные модели манипуляторов.

3.Установлено, что из проработанных двух методов построения геометрической модели манипулятора и решения обратной кинематической задачи первый, аналитический метод решения обратной задачи более приспособлен для автоматизации вычислений и программирования движений, а второй является более наглядным. Используя описанную выше параметризацию, в некоторых случаях возможно автоматическое решение прямой и обратной кинематических задач, но эта идея требует дальнейшего изучения.

4. В качестве наиболее перспективного и эргономичного автором предложены и проработаны алгоритмы ручного управления движением манипулятора по траекториям от задающих рукояток, при которых используются решения обратной задачи кинематики. Движения производятся в позиционно-скоростном режиме, что позволяет наиболее точно контролировать положение манипулятора.

5. Выполненный по результатам расчетов анализ зависимостей моментов нагрузки в шарнирах при типовых движениях манипулятора космического робота "Вогея" позволил сформулировать обоснованные предложения по изменению параметров приводов, которые будут учтены в следующих модификациях.

6. Разработанный и реализованный полностью оригинальный метод верификации телекамеры посредством зеркала позволяет оперативно, просто и точно находить привязку телекамеры к роботу, что, как известно, играет немаловажную роль при работе с системами технического зрения: Причем, верификация телекамеры может проводиться и во время работы, что не требует особого оборудования и дополнительного времени.

7. Для более оперативного создания программного обеспечения систем управления робототехническими средствами автором предложена структура максимально унифицированного ПО, позволяющая реализовывать системы управления вновь создаваемыми РТС максимально быстро.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

AI. Васильев И.А. Создание тренажеров для технических систем. // Материалы 2-й научно-технической конференции «тренажерные технологии и симуляторы.» 10 июня 2003 года. Санкт-Петербург 2003 г.

А2. Васильев. И.А Архитектура программного обеспечения системы управления динамическими объектами. // журнал «Искусственный интеллект» №3, 2003. (УДК 004.45) A3. Васильев И.А. Система безопасности манипуляционных роботов. // журнал «Искусственный интеллект» №4, 2003. (УДК 004.896) A4. Васильев И.А., Половко. С.А. Структуризация и унификация программного обеспечения. // XXXII неделя науки СПбГПУ, Материалы межвузовской научно-технической конференции 24-29 ноября 2003 года. Часть V (УДК 681.5.007). Санкт-Петербург 2003 г. А5. Васильев И.А., Ляшин A.M. Разработка программного обеспечения системы управления робототехническими средствами. // Труды Международной школы-семинара «Адаптивные роботы-2004». Санкт-Петербург 2004 г.

А6. Васильев И.А., Ляшин A.M. Юстировка системы технического зрения с использованием отражения ориентиров от зеркальной поверхности. // Журнал «Искусственный интеллект» №3, 2004 А7. Lyashin A.M., Vasilyev I.A. Classification and analytical solution for inverse kinematical problem for 6-DOF manipulators. // Труды конференции «Mechatronics & Robotics '04» Aachen - Germany A8. Васильев И.А., Ляшин A.M. Аналитическое решение обратной кинематической задачи для шестизвенных роботов-манипуляторов. // Журнал «Автоматизация в промышленности» (из списка ВАК), октябрь 2008

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Андре П., Кофман Ж-М., Лот Ф., Тайар Ж-П. Конструирование роботов. М.: Мир, 1986.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975.

3. Артоболевский И.И., Эделынтейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин. М.: Наука, 1975.

4. Артоболевский. И.И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие для инженеров, конструкторов, изобретателей. В 7-ми томах. М.: Наука, 1979.

5. Белянин П.Н. Кинематические схемы, системы и элементы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1992.

6. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение. М. ¡Машиностроение, 1983.

7. Белянин П.Н. Состояние и развитие техники роботов. // Проблемы машиностроения и надежность машин. РАН, 2000, № 2, с. 85 ->96.

8. Бурдаков С.Ф. Элементы теории роботов /механика и управление. Учебное пособие. -Л.: изд. ЛПИ, Ленинград, 1985.

9. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. М.: Высшая школа, 1986.

10. Бурдаков С.Ф., Первозванский A.A. Динамический расчет электромеханических следящих приводов промышленных роботов. Учебное пособие.-Л.: изд. ЛПИ. 1982 .

11. П.Вейц В.Л., Коловский М.З., Кочура А.Е. Динамика управляемых машинных агрегатов. М.: Наука, 1984. - 351с.

12. Великович В.Б., Жаппаров Н.Ш., Кагановский И.П. Робототехника в России. М.; 1992.

13. Веселовский В.В. Кинематика манипуляторов.М.: изд. МИЭРА, 1991.

14. Воробьев Е.И., Козырев Ю.Г., Царенко В.И. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа. М.¡Машиностроение, 1988.

15. Вульфсон И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. Л.: Машиностроение, 1990.

16. ГОСТ 25686-85 Роботы промышленные. Термины и определения.

17. Динамика и управления роботами./ Под ред. Е.И. Юревича. М.: Наука. 1984.

18. Дубина А.Г. Машиностроительные расчеты в среде EXCEL. СПб: «bhv», 2000.

19. Дьяконов В.П. Mathcad 8 Pro в математике, физике и Internet.M.: «Нолидж», 2000.,

20. Дьяконов В.П. Mathematica 4. Учебник. СПб: «Питер», 2001.

21. Дьяконов В.П. Mathlab. Учебный курс. СПб: «Питер», 2001.

22. Зенкевич С.Л., Ющенко A.C. Управление роботами. М.: изд. МГТУ им

23. Н.Э.Баумана, 2000. 23.Зенкевич С. Л., Ющенко A.C. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами : Учеб. пос. для вузов — М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.

24. Иваненко И.Б., Радченко Г.Ф. Механика промышленных роботов. Киев: Общ. «Знание», 1981.

25. Игнатьев М.Б., Кулаков Ф.М., Покровский A.M. Алгорпитмы управления роботами-манипуляторами. Л. «Машиностроение» 1988 г.

26. Кожевников С.Н. Динамика машин с упругими звеньями. — Киев : Изд. АН УССР, 1961.

27. Колесников Д.Н., Душутина Е.В., Пахомова В.И. Введение в MATLAB с примерами решения задач оптимизации и моделирования: Учеб. пособие. СПб: СПбГТУ. 1995.

28. Коловский М.З. Автоматизация и управление в машиностроении, механотроника. Проблемы машиностроения и надежности машин. 1997. № 2.

29. Коловский М.З. Теория механизмов и машин /Динамика машин. СПб: СПбГТУ:, 1995.

30. Коловский М.З. Теория механизмов и машин /Силовой расчет. Динамические характеристики механизмов. СПбГТУ: СПб, 1994.

31. Коловский М.З. Теория механизмов и машин /Структура машин и механизмов. Геометрический и кинематический анализ. СПб: СПбГТУ, 1993.

32. Коловский М.З., Маслов В.И. Элементы теории роботов и манипуляторов. Учеб. пос. JL: ЛПИ, 1981.

33. Коловский М.З., Слоущ A.B. Основы динамики промышленных роботов. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.

34. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Манипуляционные системы роботов. М.: Машиностроение, 1989.

35. Кочетков A.B., Челпанов И.Б., Бржозовский Б.М. Динамика промышленных роботов. Саратов: СГТУ, 1999.

36. Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь. М.: Машиностроение, 2001.

37. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1987.

38. Крайнев А.Ф., Глазунов В.А. Новые механизмы относительного манипулирования.// Проблемы машиностроения и надежности машин. 1994, № 5.

39. Кулаков Ф.М. Супервизорное управление манипуляционными роботами. М «Наука», 1980

40. Курс теоретической механики. //Под ред. К.С.Колесникова. М.: изд. МГУ им. Н.Э.Баумана, 2000.

41. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.; Наука, 1979.

42. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. М.: Изд-во техн.-теор. лит-ры, 1955.

43. Лурье А.И. Аналитическая механика. -М.: Физматгиз. 1961.

44. Макаров И.М., Рахманкулов В.З., Ахромеев A.A. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. М.: Высшая школа, 1986.

45. Макаров И.М., Топчеев Ю.И. Робототехника: история и перспективы. М.: Наука, Изд. МАИ, 2003.

46. Манипуляционные системы роботов./ Под ред. А.И.Корендясева. М.: Машиностроение, 1989.

47. Маркеев А.П. Теоретическая механика. М. «ЧеРо», 1999.

48. Мацкевич В.В. Занимательная анатомия роботов. М.: Радио и связь, 1988.

49. Мейстер Д. Эргономические основы разработки сложных систем. М.: Мир, 1979.

50. Механика машин.// Под ред. Г.А.Смирнова. М.: Высшая школа, 1996.

51. Механика промышленных роботов. В 3-х книгах /Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. М.: Высш. шк., 1989.

52. Механические системы вакуумно-космических роботов и манипуляторов. Теория, расчет, проектирование, применение. Учебное пособие для вузов/ Под ред. Н.В.Василенко и К.Н.Явленского. Красноярск, МГП «РАСКО», 1998.

53. Не счесть у робота профессий./ Под ред. П.Марша. М.: «Мир», 1987.

54. Ноф Ш. Справочник по промышленной робототехнике. М., «Машиностроение»-1990.55.0т махин до роботов.// Ред.-сост. М.Н.Ишков. М.: Современник, 1990.

55. Пеньков В.Б. Механика манипуляционных систем. Тула: изд. Тульского политехнич ин-та, 1990.

56. Першин A.C. Справочник по математике. СПб, 1993.

57. Петров A.A., Масловский Е.К. Англо-русский словарь по робототехнике. М.: Русский язык, 1989.

58. Петров Б.А. Манипуляторы. М.Машиностроение, 1984.

59. Поздеев Д.А. Динамика приводов промышленных роботов -манипуляторов. Учеб. пособие. Чебоксары , 1990.

60. Пол Р., Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора. М., «Наука», 1976.

61. Поляхов H.H., Зегжда С.А., Юшков М.П. Теоретическая механика. М.: Высшая школа, 2000.

62. Попов Е. П., Зенкевич С.Л., Верещагин А.Ф. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. М.: Гл. ред. физ.— мат. лит. изд. Наука, 1978.

63. Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: введение в специальность. Учебник для вузов. М.: Высш. Шк. 1990.

64. Проектирование и разработка промышленных роботов./.Под ред. П.Н.Белянина и Я.А.Шифрина. М.: Машиностроение, 1989.

65. Промышленные роботы. Научно технический сборник. // Под. Ред. Е.И. Юревича, Л., «Машиностроение», 1979.

66. Светлицкий В.А., Нарайкин О.С. Упругие элементы машин. М.: Машиностроение, 1989.

67. Слюсарев А.Н., Малахов М.В., Нейбергер H.A. Механические системы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1992.

68. Смольников Б.А. Проблемы механики и оптимизации роботов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991.

69. Тахвелидзе Д.Д. Методы исследований и расчета исполнительных механизмов манипуляционных роботов. Тбилиси: Изд-во ун-та, 1984.

70. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования САР. М, «Машиностроение», 1989.

71. Топчеев Ю.И., Макаров И.М. Люди и роботы. М.: Изд МАИ, 1999.

72. Тимофеев A.B. Адаптивные робототехнические комплексы. Л., 1988

73. Фатеев A.B., Вавилов A.A., Смольников Л.П., Солодовников А.И., Яковлев В.Б. Расчет автоматических систем. М., «Высшая школа»-1973.

74. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. // Робототехника Пер.с англ. М., "Мир", 1989.

75. Цывильский В.Л. Теоретическая механика. М.: Высшая школа, 2001. 77.Челпанов И.Б. Устройство промышленных роботов. 2-ое изд. СПб:

76. Политехника, 2001. 78.Черноусько Ф.Л., Болотник H.H., Градецкий В.Г. Манипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация. М.: Гл. ред. физ. — мат. лит., Наука, 1989.

77. Шахинпур М. Курс робототехники. М., «Мир»-1990.

78. Шисман В.Е. Точность роботов и робототехнических систем // Киев, Вища школа. 1988.

79. Юревич Е.И. Проектирование технических систем. Санкт-Петурбург: Издательство СПбГТУ, 2002.

80. Юревич Е.И. Управление роботами и робототехническими системами. Санкт-Петурбург: Издательство СПбГТУ, 2001.

81. Denavit J., and Hartenberg R.S. A Kinematic Notation for Lower-Pair Mechanisms Based on Matrices, ASME Journal of Applied Mechanics, 77, June 1955, pp. 215-221.

82. Макарычев В.П., Юревич Е.И. Супервизорное управление космическими манипуляторами. Санкт-Петербург-2005.

83. Попов A.B., Юревич Е.И. Роботы с силовым очувствлением. СПб., ЦНИТ «Астерион», 2008