автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Контурное силовое управление технологическими роботами на основе тензорно-геометрического метода

Государств«!!!!** ктятттт PcctrjCRc3 Фслгр^рт:! p r g Q д по высхпгчу обраюаагг»

MocKosciom государстве«:»« rtma>mPKtr.iâ

'•1 V

утсгзерсятгт 'Сти'л'

H* npfsu руетгасв

УЛК 621 865 8-5:681.3(043.3)

ПОДУРАЕВ ЮРИЙ ВИКТОРОВИЧ

KOHTyFKOZ C:TJTOCOZ ЭТТРАЗЛЭПСЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ F050TA&S1 МЛ ОС.': ТЕНгОРНО-ГЕОГЛЕТРОТЕСГССГО ГЛЕТОГД

Сп*цтльмость 05 02.05 - Робота, кикяуляггора п

робототтаиачуселг сгсггхм

АВТОРЕФЕРАТ

atctfi ацвд к» сояоияя учете3 стпет лоятср» Ii_i u œn raya

М«=з» - Î993

Работа выполнена с Московском государственном технологическом университете "Станхин".

Официальные ошошпи:

доктор технических наук. профессор Назаров В В.

дрктор технических наук. профессор Оваышов А.Г.

дрхтор технических наук, профессор Юхцешсо А.С.

Ведущая организация: НПО Теххюмаш" | Москва )

Защита состоятся »993 г. ъ У2-

па апсрддяют» спвдиалнгМромнтбэтГ совета Д.063 42 03 при Московском гасщкпейаая техаошгтешт университете "Стаями" во адресу: 101472. Москва. Щдупагкий аер., д.Э-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослав

Ученый секретарь спащи«шарованного совета клндууугг технических / иаузмрцешг /АЛЛуишоа/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В Государственной научно-тахмнчасхсй прсгрд'лго "Техно-лопт, машины и произзодство будущего" в са^астпэ приоритетного направления развития робототехники высалены задали по разработке и созданию технологических роботов, сыполнпящих цм-рокий круг операций как основное тохнолотчэсэгоо обо рудопаккэ.

Важной научно-техничесхой проблемой язлаэтея сьэтолкснио роботом о автоматическом рожи^га тохмологичвсгскх опергцкй, гдэ трсбуотся регулирование силы, развиваемой рабочим органом робота о процесса сто движения по заданной траектории. В машиностроении к их числу следует отнести сборочмо-*яонтажныа, финишные. отдвлочно-зачистнью операции.

В настоящее время уровень автоматизации данных операций вэсьма нмзок, хотя дгтя них характерна высокая трудоемкость и себестоимость при низхой производительности и нестабильном качестве ручного труда, тяжелые производстсамныэ услосиа.

В промышленности для автоматизации этого класса операций обычно используются много*оординатные станки с ЧГТУ, для экстремальных сред - манипуляторы с дистанционным упраалекиам. Применение промышленных роботов в качества основного технологического оборудования обуславливается их развмтьяиеи кинематическими возможностями, снижением капитальных вложенмй при высокой производительности рабочего процесса.

Однако в настоящее время даже в индустриально развитых странах лишь небольшая часть парка роботов (меноэ 10%) используется на операциях указанного класса. Эффективное применение технологических роботов (ТР) требует разработки новых принципов автоматического управления, где сочетаются контурное управление перемещением манипулятора в пространстве с одновременным регулированием развиваемой им силы в процессе дси-жения. Именно эта особенность технологической постановки задачи определяет специфические требования к манипуяяционнкм робо-

там с контур» снлэсым управлением как особому классу техно-ЛОГИНЗСКИХ и£ШМН.

Предлагаемые в диссертационной работе решения поста а-ло» ¡ной каучлой проблемы основыааются на результатах фундаментальных исслодоааний ученых научной школы Московского стаикоинструмвктальмого института по адагттизнок«у управлению металлорежущими стансами; теории систем двустороннего действия и дистанционного управления слецманипуляторами. разработанной в МГТУ км.Н.Э.Баумана; трудах по приложения «дай риманосой геометрия и тензорного исчисления к задачам аналитической динамики.

При проехтироганли систем управления следует учитывать ко»£ЛЛ&хс снсрготычгсхкх, динамически* и точностных факторов, ограничивающих фунхцлокалъныо возможности манипуляторов. Сп&цифмса роботов захлх>ч&отся в сущ зет ванной податливости иахзничсссоЛ «кггемы, нелинейности кинаиатичссхих и дина-»¿ичас»« харахтористих, ограниченной »мощности исполнительных приводов, зависимости вектора разоисаоиой сипи от конфигурации манипулятора. Поэтому для разработки систем коктур>юго силового управления (КС-упрааломия) кообходим системный научный метод посгрёммя иатскатиноских моделей управляемой системы "технологичзский робот-рабочий процесс", отражающей взаимосвязь ссойств манипулятора, особенностей технологической операции, расположения в пространстве траектории рабочего органа и его ориентации.

. Цель работы-рзшенио научной проблемы существенного расширения фунхцио нальных возможностей и выполнения ма-нипуляционными технологическими роботами в автоматическом режиме нового класса операций с регулируемым силовым воздействием рабочего органа на объект работ в процессе его движения по программной траектории.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе рошзются следующие задачи:

1. Формирование принципов КС-управления технологическими роботами на основе параметрического подхода (гл 1}.

2. Разработка метода построения математических моделей макиггулЯционных роботов с КС-управлением (гл.2)

3. Построения динамической модели и иссладосанмэ свойств технологической системы "робот-рабочий процесс" (гл.З).

4. Построение алгоритмов КС -управления технологическими роботами и к* nporpaiÄMMan реализация с учетом спсцмфихи со-рийиых образиоз роботое<гл.4).

5. Разработка методом автоматизированного проехтировгкия смстсм КС-упрзаления технологическими роботами (гл.5).

6. Решение прохладных вопросов проехтирозаиия роботов с КС-управлением для конкретных тсхнолоп«сских операций (гл.З, 4, 5) и выработка рекомендаций по их эффехтквкному прмдеэкеюсо в про*лышленмости (габ).

Диосертацонная работа осносыззагтся на результатах, достигнутых в нашей страна научными коллективами под рукосодстсом Макарова И М . Попова ЕП., Поспелова Г.С., Соломенцева Ю.М., Охпиимсхого ДЕ, Балакшина B.C., Афонина В.Л., Девякинз ЕЛ, Корсндяссза А.И., Кулешова B.C., Коренева Г.В., Крутысо П.Д, Яаготы H.A.. Назарова В.В., Шнойдора А.Ю.. Ющснхо A.C. Значительные достижения о этой области имеют иностранные ученые Асада X, Боброз Д., Вукобратович М., Казеруки X, Укггни Д. Шин К. и целый ряд других исследователей.

Методы исследования, использованные в диссертации при построении математических моделей, основаны на идеях римано-сой геометрии и тензорного анализа, которые предложены в трудах Дж.Л. Синджа. Применяются также методы аналитической динамики, теории автоматического управления. Исследование эффективности предложенных алгоритмов осуществлено с помощью моделирования на ЭВМ и подтверждено экспериментальными исследованиями робототехнического комплекса, созданного на базе робота РМ-01.

Научная новизна

1. Разработан новый тензорно-геометрический метод построения математических моделей роботов как управляемых технологических машин. Формируемые модели отличаются компактностью и эффективностью использования для анализа и синтеза контурного силового управления.

2. Построена комплексная динамическая модель управляемой системы "технологический робот-рабочий процесс", учитывающая во взаимосоязн кинемзтичосеиэ, динамические и упругие характеристики манипулятора и исполнительиых приводов, а также особенности таоюлогмчоской операции и расположение о пространства траектории рабочего органа. Специфика модели заключаатся в том, что движение многозвенного манипулятор» рассматривается как движение единственной эквивалентной точки о риала новом пространство благодаря использованию кинетического параметра и метрического коэффициента.

3. Предложены алгоритмы программного и адаптивного контурного силового управления технологическими роботами, разработанные на база построенных математических моделей и учитывающею изменение параметров управляемой технологической системы "робот-рабочий процесс". Эти алгоритмы практически реализовать с учетом специфики серийных образцов промышленных роботов.

4. Разработана модель "эквивалентный привод" манипулятора, которая описывает совокупные характеристики системы исполнительных приводов и позволяет прогнозировать динамику их совместной работы для программной траектории рабочего органа. Предложены критерии подобия, структура и методика расчета параметров модели для технологических роботов.

5. Разработана методика автоматизированного проектирования регуляторов для систем контурного силового управления технологическими роботами.

Практичоская ценность, работы

Разработаны прикладные вопросы проектирования систем управления технологических роботов, выполняющих операции с управляемым силовым воздействием рабочего органа на объект работ в процессе его движения;

- выявлены технологические преимущества и ограничения для промышленных роботов как основного технологического оборудования на операциях с силовым воздействием на объект работ;

опрод плана рациональная область пргалонокия роботоз о КС-упраапониам;

- разработан и снздрен пахот пр-хладных прогрплпл для планирована тросхтор^й, структурного и параметрического синтеза систем КС-упраалонгед роботоз;

- разработана и внедрена си-стеадз КС-управления серийным промышленным роботом РМ-01 для опорацкй »¿вханообработкл;

- разработано и внедрено алгоритодтчеезеоо и программное обеспечение для адагттигного упразлекгтг! сборочным спсц-манигтулятором.

1. НИИ Радиофизики им. акад. АА.Расллотинз (Москва).

Внедрены мотод и алгоритмы адагпгигного управления

манипулятором,выполняющим сбороч»гую операцию по оставлению модуля, который имеет форму прямоугольного параллелепипеда и обладает коночной жоеткостыо, в ячойку; »датехеттичоскса и программное обеспечение для автоматиз1фовзнного программирования и управления лабораторным (.инг.луллтором; пакет прикладных программ для исследования динамики и проектирования регуляторов систем управления, реализованный на компьютере IBM PC.

Результаты использованы при проектировании образцов спецманипуляторов по темам 808-7, 28Н6П, 58Н6.

2. Будапештский технический университет (Венгрия).

Внедрены метод и алгоритмы гибридного (по положению и

развиваемой силе) управления промышленным манипулятором PUMA-560; программное обеспеченно на языке ARPS устройства управления "Сфера-36" для режима силомоментной адаптации робота РМ-01 при перемещении манипулятора по заданной траектории; пакет прикладных программ для персонального компьютера типа IBM PC/AT для исследования динамических характеристик манипулятора PUMA-560 и обработки экспериментальных данных в режиме реального времени.

Технико-экономический еффект от внедрения заключается:

- в автоматизации с помощью серийного промышленного робота РМ-01 нового класса операций с силовым воздействием на объект работ;

- в автоматической стабилизации силы резания для операции роботизированной механообработки при изменениях величины снимаемого припуска;

- в автоматическом программировании траектории движения манипулятора при обходе заготовок произаолыюй формы, не имеющих аналитического описания.

Такжа внедрена информационно-измерительная система на база линейных акселерометров, которая используется для отладки алгоритмов управления и программного обеспечения различных типов манипуляторов,оцвнки точностных и динамических характеристик роботов.

3. Центральный нау^ю-исследовательский институт (Москва).

Передан комплект твхн»меской документации на систему

контурного силового управления для промышленного робота РМ-01, которая используется при проектировании робототохгатеских комплексов, создания технологических процессов изготовления сложнофаоонных деталей.

4. Материалы диссертационной работы использованы при постановке учебных курсов и дипломном проектировании студентов сле-циальности 21.06 'Робототвхнические системы и комплексы* в МГТУ "Станкин" и Будапештском техническом университете.

Апробация работы и публигяпии

Основные результаты и положения диссертационной работы док-ладыеались и обсуждались на Международной конференции "Роботика и производство" (МБТЕО-ЭЗ), Оксфорд. Англия, 1933; Международной конференции 'Компьютеризованное автоматизированное производство* (САМР-93), Будапешт, Венгрия, 1993; Международном симпозиуме по промышленным роботам 92),Барселона,Испания, 1992; Международной конференции "Ак-

туапьньга проблемы фундаментальных наук", Москва, 1991; Международной конференция "ИНТЕРТЕХНО-90", Будапешт, 1990; Международном семинаре по робототехнике и мзхатрюнмхо, Стара Загора, Болгария, 1990; 5 Всесоюзном совещании по ро-бототехничвским системам, Геленджик, 1990; Научно-практической конференции "Космическая робототехника: проблемы и перспективы" (Калининград. 1992); Научно-технической конференции "Новые тояюлогии и робототохническиэ комплексы при производства авиационной техники", Харысоз, 1890; Научно-методической конференции "Проблемы интеграции образования и науки", Москва, 1990; Научно-технической конференции "Нопыз направления развития систем упраалонип для промышленной робототехники", Минск. 1989; Всесоюзных конференциях "Конст-рукторсхо-технологическая информатика", Москва, 1987, 1989; Научно-твхничесхой конференции "Проблаянью вопросы развития и повышения эффективности внедрения автоматизированных производственных комплексоз (Ташкент, 1989); IX Всесоюзной кон-ференшпч по проблемам управления (Ереван, 1983); Советско-юго-сласском семинаре по робототехнике (Москва, 1983); Всесоюзной конференции "Проблемы создания и эксплуатации ГПС в ма-шинострюении", Вильнюс, 1984; Всесоюзной конференции "Роботы и робототехнические системы" (Челябинск, 1983); Научном семинаре Центра "Робототехника" (Москва, 1993); Научно-тохничоских «л.тмнарах кафедры робототехники и мехатроники МГТУ "Стан-кин"( Москва, 1984-1993).

По томе диссертации опубликовано 26 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, приложения, актов о внедрюнки. Работа содержит 312 страниц текста, 79 рисунков, списка литературы из 181 наименования и приложение - 12 страниц

9

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована сущность рассматриваемой гцюбломы, указаны используемые методы исследования и практическая значимость результатов работы.

В первой главе дается постановка научно-технической проблемы контурного силового управления (КС-управления) маии-ггуляционными роботами. На основе выполненного технологического обоснования роботизации операций с силовым воздействием робота на объект работ и анализа современного состояния проблемы сформулированы основные принципы КС-управления и поставлены задачи диссертационной работы.

Создание РТК для автоматизации операций с регулируемым силовым Бездействием на объект работ валяется новым направлением для машиностроения. В нашей стране такое оборудование серийно на выпускается, хотя имеется опыт проектирования и эксплуатации дистанционно управляемых манипуляторов для экстремальных сред. Разработан ряд опытных образцов роботов с сило-моментным очувствлением в МГГУ им. Баумана, И МАШ им .A.A. Благонравова, Институте Механики МГУ, НПО "Гранат". ЦНИИ РТК. Ведущие фирмы-производители робототехники (Kawasaki, Япония; Reis, Германия; COMAL), Италия и др.) приступили к выпуску РТК данного класса в конце 80-х годов, однако в основном они предназначены для автоматизации операций, где вектор силы, развиваемой РО, перпендикулярен его перемещению.

• Специфика постановки задачи КС-управления заключается в ее двойственности: требуется обеспечить движение рабочего органа робота по программной траектории и при атом регулировать величину развиваемой силы для достижения высокой производительности и качества выполнения операции. К числу таких операций относится черновая и финишная механообработка, ряд оборонно -монтажных задач, обрезка литников, зачистка литейного облоя и сварных швов.

В работе на основе анализа конкретных примеров операций указанного класса (установка спецманипулятором модулей в ячейку, удаление литьевых кромок на шасси отечественного видеомагнитофона ВМ-12, механообработка рамной конструкции) выяв-

лоны их общие технологические особенности. Определена рациональная область применения роботов о КС-управлением, которая характеризуется сложными пространственными контурами перемещения рабочего органа (РО) с управляемой ориентацией; существенными погрешностями фор«ы и базирования объектов работ; необходимостью регулирования силового воздействия в процессе выполнения операции.

Научно-техническая проблематика разработки систем КС-управления определяется следующими особенностями технологических роботов ( ТР ) :

- ТР является сложной управляемой системой, в .состав которой входят механические элементы, комплекс исполтттельных приоодоо, электронные сычислит&пьныа устройства, датчики обратных сеязой и очувствления;

- рабочий процесс,который определяет характер силового взаимодействия рабочего органа и объекта работ, оказывает существенное влияние на процесс управления, особенно при случайных изменениях технологических параметров;

- мамипуляционный механизм обладает существенно нелинейными упругими и динамическими характеристиками, которые зависят от его конфигурации.

Общим классификационным признаком указанных технологических операций является то, что рабочий орган робота выполняет определенную мехатмоскую работу.

В основу структурного построения систем КС-управления в работе положен параметрический подход. Блок-схема разработанной системы представлена на рис.1. Сущность перехода состоит в параметрическом задании траектории и рабочего органа в пространстве и адаптивном управлении контурной скоростью во времени. Параметром является путь (скалярная величина), пройденный рабочим органом, отсчитываемый от начальной точки:

где Г - сила, развиваемая манипулятором;

• элементарное перемещение рабочего органа .(РО}.

( 1 )

и го

Г"

Управляющая ЭШ |

Планировщик траектории

хРМ

Интерполятор Обратная задача кинематики

\prit)

Интегратор

Лрг®

Вичислитвль

контурной

скорости

Рио.1

гдо вактор X " положонмо и ориентация рабочего оргена а декартовой система координат:

X = СоС^Х.у. 2, Лх, ¿у. ¿3)

Програка«ноо знача»««» контурной схорости а общем случае имеет вид:

управления. Зависимости (1) и (2) описьгзают специальную динамичэсхую связь, налагао.*ую на движение манипулятора и дают основу для решения проблемы дсойстсенностм при КС-упраплонии роботом.

Силовая обратная связь, которая формируется с помощью датчика силы в запястье манипулятора, замьасаот систему управления на верхнем (тактическом) урознэ. Траектория перемещения РО в пространство и закон изменения контурной скорости формируются независимо по различным критериям. Так, погрешности и формы обьегта работ учитываются при программировании траектории 1_ а влияние случайных отклонений технологических параметров (например, величины припуска на зачистньа операциях) на точность перемещения компенсируются силовым регулятором

Функциональные возможности системы ограничены: регулируемая сила имеет диссипативный или упругий характер; независимо осуществляется управление только одной (например, тангенциальной) компонентой силы; траектория РО в процессе движения не корректируется. Показано, что для рассматриваемого класса операций данные ограничения технологически обоснованы.

Разработанная структура (рис.1) технически реализуется на базе серийно выпускаемых систем управления роботов (например, типа "Сфера") путем оснащения робота средствами сипомо-ментного очувствления и разработки специального программного обеспечения.

(2)

гдо состав

жолаомоо и тегущео значения упраалязелой ; - оператор, опрадоля.-ощий алгоритм

(2).

В тсораткчоской части работы принят ряд допущений и ограничений, основными из которых являются следующие: рассматриваются манилуляционные роботы с электроприводом, у которых двигатели расположены в сочленениях; механизм представляет собой разомкнутую кинематическую цепь с голономными и стационарными связями и жесткими звеньями; источник питания имеет неограниченную мощность; математическое обеспечение . разрабатывается для линейной интерполяции траектории в декартовой системе координат.

Конфигурации каннпуаятора во всех точках программной травкторги являются неоообнма.

Вторая глава посвящена разработке нового тензорно-геометрического метода построения динамических моделей многостепенных манипуляционных механизмов.

Проведан анализ современных методов описания динамических характеристик манипуляторов с точки зрения анализа и синтеза законов КС-управления. Установлено, что клаос»г<есжая форма Лагранжа уравнения динамики, которая обычно применяется при синтезе управления исполнительными приводами, неэффективна для описания движения ТР. Основными причинами этого являются высокая размерность системы уравнений динамики, сложность определения вектора центробежных и кориолисовых сил для многостепенных механизмов, необходимость дополнительных вычислений для исследования движения непосредственно РО робота.

Показано, что эффективным слосом решения проблемы размерности является использование параметрических моделей динамики манипуляционных механизмов. Способ, который был предложен в работе американских ученых (Воbrow, Dubowsky, Gibson, 1983), позволяет привести систему дифференциальных уравнений в форме Лагранжа к одному нелинейному уравнению 2-го порядка:

где 0\(\) - коэффициент силы инерции; и (Л) - коэффициент кориолисосых и центробежных сил; - сектор обощемных сил;( •) - знак скалярного произоодения.

Вместе с том проблема вычисления по громоздким выражениям коэффициентов силы инорции и особенно кориолисосой силы затрудняет использования модоли (3) в системах КС-управления реального времонм.

В диссертационной работе в основу построения динамических моделей роботов положена тензорная методология. Прмшжитально к задачам аналитической механики тензорное исчисление изложено о трудах Г. Герца, А. И.Лурье, К.Ланцоша. В монографиях Г.В.Коренева разработана целенаправленная шзхпкуоса манипуляторов, построенная на тензорной основа.

В отлпгша от векторного исчисления тензорные инварианты не зависят от выбора системы координат н не изменяются

пря преобразованиях пространства.

Для задач КС-управления и моделирования движения манипуляторов предложение использовать кинетический параметр, введенный Дж.Л.Синджсм (Эупдэ, 1936), производная которого определяется выражением:

5= \i~2T <4>

где Т - полная кинетическая энергия манипуляционного механизма.

Прж таком выборе параметр» рассмотрение движения п-сте-пенного манипулятора в трехмерном евклидовом пространстве Е можно заменить анализом эквивалентного движения единственной материальной точки в п-мермом римановом пространстве Я (р>ис.2). Его элементами являются кинематически и динамически допустимые состояния манипуляционного механизма.

Базисные векторы пространства Я "определяются тензором инерции манипулятор« .1(5):

Рис.2

Т.о. векторы П (1 = {~П) а общем случае являются нзорто-гомальными и неединичнъши, причем их модули и взаимная ориентация изменяются в процессе движения робота. Метрика ей пространства н также зависит от инерционных параметров манипулятора:

п л

^ {5)

J

Изменение кинетического параметра (4) позволяет радикально упростить уравнение динамики манипулятора, которое в онергетипеской формо имеет вид;

5

(а

(Р

й.£) с«/

- в обобщенных координатах

( 6 )

- в декартовых координатах

где N - величина суммарной мощности приложенных сил. Т.о., по сравнению с уравнением общего вида (3), здесь исключается оычисленио коэффициента силы инерции (а=1) и кориолисовой силы (Ь=0).

Однако проблема заключается в том, что изображающую точку нельзя отождествить с какой-либо физической точкой манипулятора, а непосредственное решение уравнеия (6) в Я недопустимо, т.к. дифференциал ей является неинтогрируемым. Поэтому для практических приложений динамических моделей на базе кинетического параметра (4) необходимо установить связь между пространствами Е и Я .

В диссертации эту задачу предложено решать путем введения метрического коэффициента, определенного как отношение метрик:

я=§ = Ч^

гдэ с/Л , с!Б - ¡лзтрихи соотс-этстбото езхлидоса Е" и риманова Я* простраисто.

Бьсэдеиа формула д«я вычисления метрического кооффнцязмта в дзхартосых координатах:

(7)

где Н — (3 *) I' 3 _ - обобщенный тензор мнерцт

манипулвцишгмого маковсма; Г • орт касательной к траектории РО;

иатрмца Клоб*з дга текущей конфигурации; I — 1[<11 -иатрица инерцкм манипулятора. '

На баэо полученной формулы (7) дака гсоиотричсская ктсрпретацга есзданмого коэффсздлоачто Н, разработана программа его вычисления для манипулятора РиМА-560, а тшокв предложен способ сто вхспсри^«аггагь4»й иденгофтацим.

В результате проосдакньи аналитического ■ м гкспер*шс.чталыюго исследований уелгмовлзно, что значение Я изменяется с широких пределах; так для ионипулятора РиМА-560 ¡.:иниа£2Льноо зшчаш составило Яггсп » 0.1 т 0,13, а максимальное Яшах » 0,3 г 0,5. Энэрготичасхсм выгодньаяи яаляятся траектории с большим значониам коэффициента Я. На таких траекториях при фиксированной величина кинетической энергии РО робота получает большую контурную схо рость. Установлено, что предпочтительные направления движения РО соответствуют возрастающим функциям Я = Я#). Компьютерное моделирование показало, что рациональное размэщэнио заготовки в рабочей зоне робота и выбор направления движения позволяет получить значительный охергетичвекий эффект ( до 16% для траекторий длиной Л шах - 25 мм при двукратном увеличении коэффициента Ятах «= 2Ятш).

Идентификация метрического косффициента выполнена для прямолинейных траекторий РО,

параллельных осям бэзооой системы координат. Рассогласование между экспериментальными и расчетными данными на превышает 5%.

Используя определен»!» мзтр!?«гсгого соэффицкагта (7), о рзбото получена козгя формз урэснг»шя динзшям мгнипугеттора, которая о проекции на ерт касательной Г »ялгзт емд:

Я"'5 = (Г-Г) (3)

Отличительной особенностью модзля дмнзаатеи (8) гатагтея то. что макмпуляциомный механизм рзос?.«ггр;'газггся как единый объект; при атом уравнение кмэат простую структуру, что удобно для конструирования алгоритмов КС-улраалеиия. Прздлогетнкзя модель в комлокоо учитывает киноматичвехкэ и дкнакичзеккэ характеристики робота, расположение в пространстве программной траектории и направленна движения по ней рабочего органа.

Результаты анализа вычислительной зффектигности полученной модели (8) по сравнен«» с классическим формализмом Ла-грзнжа и уравнением (3) на примере дпухзеенното манипулятора даны в таблице 1.

Табл.1

Форма динамической модели Количество операций

сложения утторшия

1. Уравнение в форме Лагранаа 37 78

2. Параметрическая модель (3) 41 78

3. Модель (8) с кинематическим

параметром | 13 28

На основании выражения (8) предложен метод компьютерного моделирования контурных движений манипуляционных роботов. Его главная особенность состоит в том, интегрирование уравнения динамики осуществляется в й" с последующим пересчетом скорости движения РО в Е5. На базе данного метода разработан пакет

прикладных программ, с помощью которого исследованы динамические характеристики манипулятора PUMA-560.

Для оценки адекватности динамической модели (8) проведена серия экспериментов на робототехническом комплексе, созданном на кафедре робототехники и мехатроники МГТУ "Станкин". В состав РТК входят: серийный робот РМ-01, персональный компьютер IBM PC/AT, специальная интерфейсная плата и уси-лительно-. преобразующее устройство.

Основные этапы проведения экспериментальных исследований: разработка управляющей программы; ввод информации с датчиков обратных связей в компьютер; масштабирование и цифровая фильтрация файлов с экспериментальными данными, оценка динамических характеристик приводов робота (обобщенные координаты, скорости, силы и мощности); оценка параметрических динамических характеристик манипулятора (параметрические скорость S и ускорение S, контурная скорость А , метрический коэффициент R, суммарная мощность N).

Анализ показал, что рассчитанные на основе предложенной модели динамические характеристики манипулятора PUMA-560 соответствуют экспериментально полученным с погрешностью 10%.

В третьей главе разработана математическая модель технологической системы "робот - рабочий процесс" как объекта КС-управления. Особенность данной системы,структура которой приведена на рис.3, заключается в использовании параметрической формы описания всех ее элементов.

' Звено, названное "эквивалентный привод" (ЭП), представляет собой динамический эквивалент системы приводов манипулятора, работающих на общую нагрузку • манипуляционный механизм, который выполняет контурное движение. Приняты следующие критерии подобия: равенство в каждый момент времени входной величины (вд = Л/>л"Л ) и выходной переменной (тангенциальной составляющей силы Ет, развиваемой комплексом приводов на РО), а также структурное подобие управляющих частей и корректирующих устройств.

Показано, что при определенных допущениях модель ЭГ1 приводится к виду:

Рис.3

I - модель "эквивалентный привод", 2 - модель "изображающая точка", 3 - модель "эквивалентное упругое звено", 4 - модель рабочего органа о инструмента!, 5 - модель рабочего процесса

Fn.r (p) (àpr <9 >

где 1- порода точные функции прямой цепи и цепи обратной связи; р • оператор дифференцирования. Выгаданы формулы для реочета донных передаточных функций для приводов постоянного тока:

МГ-Г-Л-Т;

\/;» = Г5 ï: B-(0")TWs (J")

где (О'4) - обратная матрица Якоби; Yfm - передаточная матрица (п*п) прямьк каналов формирования вектора момонтое приводов; We • передаточная матрица (п*п) обратных саяэой (естостеениьсх и введенных) по скоростям движения звеньев манипулятора.

В качестве примере приведен расчет параметров ЭЛ для манипулятора PUMA-560, где выделены пропорциональная и интегральная составляют»»:

В результате исследования установлено,что матрицы А и В являются симметричными, но недиагональными; коэффициенты эквивалентного привода зависят как от параметров исполнитель»«« приводов, так и от конфигурации манипулятора и направления движения РО; при перемещении манипулятора по траектории коэффициенты ЭП изменяются в широких педелах (Kmax/Kmin -8...12); коэффициенты Кр, Ю, Ksp, Ksi положительны и имеют одинаковый характер зависимости от параметра А ; производные ÇjK } J^L имеют противоположные знаки. Таким образом, применение модели "эквивалентный привод" позволяет учесть но только характеристики исполнительных приводов, но и динамику их совместной работы с учетом геометрии траектории

Для анализа и оценки упругих характеристик ТР в работе используется концзпция "эквивалентного упругого зов*ta" (ЭУЗ). В ое основе лежат следующие методические идеи: тензорный подход

к гналюу упругости, парзмотр^юсхгя фор^еэ лродотгалгмия элэ-ийгитоо тензора упругости, сочэтакиэ натурных игьесрснь-^ о рао-чотегл на ЭВМ.

Суть данного подхода заключается а продстсплаики рэ-алънсго упругого манипулятора ксх оогхжупностм дзух объектов: жзсткого (ианипулпционного мпхзкгса'-э, ингзризнтного к оозму-щаянцкм воздействиям и услоеной многомерной пругзогы (ЭУЗ), рзелалаггжной из концсооЛ точке робота. Вгодснмэ ЭУЗ позаоляэт интегрально на последнем ззокэ оцемизать упругиа деформации ьежкпулстторэ, юлсдаиоет разгедеэдэ исгтсвоосм (податлиэооть шзсакичгсхих узлоз, элзхтромсхгннчасх&я упругость пр1*£одоз, аязстчкыЯ ПОД52С РО и т.п.)

Мзтод ЭУЗ пркьганим длп роботоэ с любой кинематической структурой. С геомэтрмчзской точки зрения ЭУЗ прэдепазяязт собой тензор упругости манипулятора, который описыгаэтся о. д^хгртооей смстаует координат матрицей:

гдэ С - диагональная матрица приведенных упругостсЛ о шарнирах, которгя опродгушотся зкепериментальным путем.

Показано, что характеристической посерхность» для тензора С йзлпотся оллктгсоид, который определяет упругие характеристики робота а фиксированной точхо рабочей зоны. Пострс.я оллулсоиды упругости в опорных точках траектории, можно определить вектор упругого отклонения РО при контурном движении:

гдэ^- заданный ссктор внешних сил. На основании концепции ЭУЗ ьеойно найти кигашальную жэсткость манипулятора □ нормальном к траектории I направлении, которая определяет точность сьяюлнския роботом операции: ;

( Ю)

Сп = тт1пт С9(Ю п]

¿

до п - орт нормали, заданный в декартовых координатах.

Проведена серия экспериментов по анализу свойств ЭУЗ при статическом нагружении транспортных степеней подвижности робота РиМА-560 с помощью специальной лабораторной установки. Результаты измерений обработаны методами математической статистики.

Установлено, что элементы ЭУЗ зависят от обобщенных координат манипулятора и направления действия внешней силы. Т.о., предложенный подход дает осноиу для рационального выбора конфигурации роботов, работающих о силовых режимах.

Выходным элементом рассматриваемой технологической системы (рис.3) яаляотся модель рабочего процосса(РП), выполняемого роботом. Особенностью разработанной модели РП является использование параметрической формы представления.

Основными выходными функциями модели РП валяются: П • производительность роботизированной операции. йХп. отклонение рабочего органа от программной траектории« по нормали; -величина тангонциалыюй составляющей силы, действующей на РО

На основе фундаментальных тру до о в области моделирования автоматизированных технологических процессов Соломемцева Ю.М., Базрова Б.М., Митрофанова В.Г. и других авторов разработана математическая модель процесса роботизированной механообработки.

а 'А (Л)-А

Рг Щ-п =нх а ю -л

где О - скорость съема материала; А - площадь поверхности контакта инструмтпа и детали;/V - коэффициент силы трения,^^" коэффициент пропорциональности между тангенциальной и нормальной'^составляющими силы резания; Ь - глубина резания; Кс - технологический коэффициент.

Для проверки адекватности линеаризованной модели РП (11) и идентификации входящих в нее параметров проведена серия экспериментов на РТК механообработки. В качестве инструмента

использовались концевые фрезы и металлические щетки ( скорость вращения инструмента 28000 - 30000 об/мин, схема обработки • попутное фрезерование, диаметр инструмента - 8 мм). Обрабатывались заготовки из литейных алюминиевых сплавов (НВ 4 65, ¿^=100 -у 200 МПа). Компоненты силы резания измерялись о помощью трехкомпонентного датчика силы, жестко соединенного с инструментальной головкой.

В результате проведения экспериментов даны количественные оценки влияния припуска Ь и контурной скорости А на компоненты , Рр силы резания для данной операции. Установлено также, что между указанными компонентами наблюдается сысокая корреляция (коэффициент корреляции Ккор > 0,66), причем данный коэффициент возрастает с увеличением контурной скорости рабочего органа. Этот вывод является технологическим обоснованием целесообразности применения алгоритма адаптивного управления (2) для операций роботизированной механообработки.

Обьединиа разработанные математические модели "изображающая точка", "эквивалентный привод", "эквивалентное упругое звено" и модель РП в единую систему, получаем комплексную динамическую модель технологической системы "робот-рабочий процесс" (рис.3). Данная система является нелинейной, ее коэффициенты зависят от положения, скорости и направления • движения манипулятора.

Полученная модель служит основой для практического синтеза алгоритмов КС-управления и анализа движения управляемых ТР методом компьютерного моделирования.

Четвертая глава посвящена построению алгоритмов КС-управления и планирования движений ТР. Применение тенэорно-геометрического метода позволяет синтезировать систему силового управления как одноканальную с переменными вдоль траектории параметрами.

Первая группа алгоритмов позволяет стабилизировать величину тангенциальной составляющей силы, развиваемой ТР, при его контурном движении по заданной траектории. К числу основных факторов, дестабилизирующих силовое воздействие робота на объект работ, следует отнести технологические факторы, изме-

нение упругих и динамических характеристик манипулятора вдоль траектории.

Обоснована целесообразность адаптивной подстройки коэффициентов регулятора силы для ТР. которая обусловлена существенным влиянием случайных изменений технологических параметров РП (например, величины припуска при механообработке или переменной жесткости объекта при сборке) на показатели качества процесса управления.

Установлено, что тип регулятора силы определяется структурой математической модели рабочего процесса, выполняемого роботом. Предложено применять на верхнем ( тактическом ) уровне управления ПИ-регулятор для управления ТР на операциях механообработки и П-регулятор для сборочных манипуляторов.

Для компенсации влияния технологических параметров на динамику системы предложен метод адаптации, основанный на стабилизации коэффициента усиления прямой цепи системы "регулятор силы-технологический робот-рабочий процесс".

В общем случае алгоритм подстройки коэффициента Ку. регулятора силы имеет вид:

К/ а\)=Ко ц;4 (о) [ с* ш м»со)+1] <12>

где К,- желаемое значение коэффициента усиления системы; (О)- коэффициент усиления модели РГ1; С, - жесткость ЭУЗ в направлении перемещения рабочего органа. Получены частные виды алгоритма (12) для конкретных операций.

Априорное определение величины (О) требует проведения специальных измерительных процедур, что для многих технологических применений затруднительно. Поэтому построены алгоритмы стабилизации силы, где используется оперативная информация с датчиков обратных связей по положению и датчика силы. Данные алгоритмы "в дискретной форме, удобной для реализации на цифровых управляющих устройствах, имеют вид. - для операции механообработки

(13a)

- для сборочкой операции

(136)

где Ррг - желаемое значение силы; I - номер шага управления. Алгоритмы (13а), (136) являются рекуррентными, их вычислительная сложность но зависит от номера шага.

Вторая группа алгоритмов предназначена для управления движением TP по программной траектории с предельной контурной скоростью, что необходимо при оптимизации производительности РТК.

Способы решения задач этого класса на осмове параметрических моделей динамики манипуляторов предложили американские ученые Бобров (Воbrow D.), Шин и Мак-Кай (Shin KG.McKay N.D.), Слота йн и Янг (Slotine JJ.-E.Yang А.). Разработанный в диссертационной работе алгоритм отличается тем, что основан на уравнении динамики (8).

Исходная информация для роботы алгоритма содержит: уравнение программной- траектории (1), кинеметические и массо-габаритные характеристики робота, параметры исполнительных приводов и систему ограничений. При расчете учитываются динамические ограничения на предельные значения моментов приводов (ZA ) , технологические ограничения на величину развиваемой манипулятором силы (рдоп) и суммарную потребляемую мощность (Кдоп).

Алгоритм планирования движения включает следующие этапы:

1) определение орта вектора силы в опорных точках траектории

2) расчет динамических ограничений (ZA): LB^Fv

3) определение предельных значений параметрического ускорения для режимов разгона и торможения

5пип =/Г-ШМ)

4) определение предельно допустимого режима движения рабочего органа на фазовой плоскости (Л,Л):

Лшах = I; -К •

И —Ос X Ая»олг

Ото/ 4Л А (14)

• ••

Значения Д^в системе (14) существенно изменяются при перемещении манипулятора, что установлено на примере операции зачистки облоя на шаоси видеомагнитофона ВМ-12. Поэтому заключительным этапом является интерполяция закона движения РО вдоль траектории.

Третья группа разработанных алгоритмов КС-управления построена по энергетическим критериям. Мощностной баланс для ТР при использовании кинетического параметра имеет вид:

ад = 55 +Ые(ь) + Мп(ь)

где Ым • суммарная мощность, потребляемая комплексом приводов;

N0 - мощность, передаваемая манипулятором объекту работ при силовом взаимодействии; Ып - мощность потерь.

В качестве критерия оптимизации выбрана величина интерактивной энергии в процессе выполнения операции: ^гки

(15)

Доказано, что при заданном значении Ым=сопб1 интеграл убудет максимален, если манипулятор, будет двигаться с постоянной параметрической скоростью: «50 =сопь1. Следовательно, оп-

тимальмый профиль контурной скорости РО определяется характером изменения метрического коэффициента вдоль траектории:

АсуР1 ~ ¿а (?[) (16)

Для оценки эффективности алгоритма (16) экспериментально проведен сравнительный анализ энергетических характеристик манипулятора РиМА-560 при перемещении РО по одной траектории для двух режимов: с постоянной контурной скоростью (^ -соп^) и постоянной параметрической скоростью (3=соп51). Установлено, что по критерию (15) второй режим предпочтительнее (энергетический эффект в данном опыте составил 34%).

Аналогом разработанных алгоритмов КС-управления для дистанционно управляемых манипуляторов являются силоско-ростные системы, разработанные автором совместно о к.т.н. Шзо-досыи В.Н.

В пятой главе изложены вопросы проектирования систем КС-управления технологическими роботами. Разработана методика автоматизированного проектирования регуляторов тактического уровня для задачи КС-управления, которая укрупненно состоит из следующих этапов:

1. Построение математической модели рабочего процесса; формирование исходных данных на проектирование по разработанной форме.

2. Определение предельно допустимого режима движения РО по траектории для системы динамических, технологических и энергетических ограничений и заданного технологического критерия оптимизации.

3. Построение параметрических функций, описывающих изменение метрического коэффициента (7), параметров эквивалентного упругого ззена (10), параметров эквивалентного привода (9).

4. Выбор структуры и параметрический синтез регулятора силового управления с фиксированными параметрами.

5. Анализ устойчивости технологической системы " регулятор-робот-рабочий процесс" во всей области изменения параметрических функций и технологических коэффициентов.

6. Определение показателей качества процесса КС-управления. Если во воем диапазоне вариации параметров заданные показатели качества на выполняются, то переход к проектированию адаптивного регулятора.

7. Расчет опорных значений для адаптивного регулятора и выбор алгоритма их подстройки.

8. Программная реализация цифровых регуляторов.

9. Проведение экспериментальных исследований с целью анализа влияния но учтенных в математической модели системы ноли-нейностой и дискретных эффектов на процесс управления.

Для выполнения этапов, связанных с параметрическим синтезом регуляторов и анализом показателей качества пораходных процосооа, разработан м внедрен пакет прикладных программ для персонального компьютера IBM PC/AT с использованием программ машинной графики.

Представляется цопооообразным разрабатывать системы КС-управления на базе оерийно выпускаемых устройств управления промышленных роботов путем их модификации Такой подход позволяет уменьшить капитальные вложения и сократить сроки проектирования по сравнению с разработкой специальных систем управления.

В работе приведены технические характеристики и описание работы аппаратных средств и программного обеспечения РТС, созданной о МГТУ "Станкин". В состав РТК входит манипулятор PUMA-560, устройство управления "Сфора-36" (производство НПО "Гранат", Минск), компьютер IBM PC/AT. схват и сменные инструментальные головки (производство NOKIA, Финляндия), комплект инструмента, треххомпонентный силомоментный датчик (разработка Института механики МГУ), блок аналогового ввода в устройство управления "Сфера -36", контроллер ввода/вывода информации в компьютер IBM PC.

Разработанная система поддерживает режим КС-управления. Алгоритмы управления (13а), (136), (16) реализованы с помощью языка управления высокого уровня AR PS; полоса пропускания контура регулирования силы составляет 2.5 Гц. диапазон изменения компонент вектора силы составляет 25 Н.

Комплоте управляющих программ включает. программы тестирования элементов РТС; программу-планировщик траектории в декартовом пространство; программу контроля величины силового воздействия,программное обеспечение для графического отображения информации о режиме движения и развиваемой силе в реальном времени на дисплее компьютера IBM PC.

На данном РТК проведены 3 группы экспериментов:

1. Формирование программной траектории движения РО путем автоматической записи опорных точек (метод "самообучения") при обходе сложного контура, но имеющего аналитического описания.

2. Анализ эффективности разработанного алгоритмического и программного обеспечения при выполнении роботом типовых операций: силовой контакт РО с упругим объектом; механобработка специальных заготовок с заданным припуском.

3. Роботизированная механообработка деталей с переменным припуском в режиме адаптивного управления.

Эксперименты показали, что применение системы КС-управления снижает машинное сремя обработки по сравнению с программным управлением при заданной точности. Показа»*), что увеличение контурной скорости ведет к возрастанию погрешности расположения обработанной поверхности. Установлено, что для выполнения обработки с допуском 0.1 мм перерегулирование в системе КС-управления не должно превышать С> = 5%. Результаты экспериментальных исследований системы с адаптивным управлением для различных рабочих контурных скоростей рабочего органа приведены в табл.2.

Табл.2

N Контурная скорость Л мм/с Максимальная погрешность Атах.ММ Время перех. процесса Ьп с Перерегулирование системы 6. °/П

1 5 0.11 0.45 7.6

2 10 0.14 0.37 14.0

3 15 0.17 0.31 23.0

4 20 0.23 0.25 32.0

Для оценки реальных значений контурной скорости и ускорения рабочего органа робота при диагностике его работы, для выбора и отладки алгоритмов управления в работе исползованы линейные акселерометры. Главное достоинство этого метода измерений заключается в получении информации о движении но отдельных звеньев, а непосредственно концевой точки робота. Система на основе линейных акоелерометров инвариантна к кинематике манипулятора и типу устройства управления. Она позволяет проводить измерения во всем рабочем пространстве робота. В работе применялись серийно выпускаемые датчики ускорений ДУ-5,сопрягаемые о аппаратурой ВИ6-5МА.

Установлено, что фактическая средняя скорость концевой точки робота РМ-01 существенно отл*гчавтся от заданной программно; ошибка зависит от величины программной скорости, кривизны траектории и количества промежуточных опорных точек. Определены максимальные значения контурной скорости и ускорения для типовых законов движения.

В шестой главе даны рекомендации по эффективному применению технологических роботов с КС-управлением в промышленности.

Рассмотрены особенности проектирования и применения спецманипуляторов, выполняющих установку модулой в ячейки фазированных антенных решеток. Особенность модуля заключается в ого малой жесткости при больших длине и маосо. что требует регулирования силового воздействия в процессе вдвижения его в ячейку.

Показано, что для автоматического выполнения сборочным слецманилулятором данной операции ого система управления должна быть оснащена средствами силомоионтной адаптации для компенсации погрешностей относительного позиционирования объектов, иметь регулятор для дозирования силы при вдвижении модуля и обладать возможностью автоматически диагностировать нештатную ситуацию в ходе выполнения операции.

Выявлены организационно-техническио факторы, определяющие технико-экономическую эффективность использования ТР для механообработки еложнофасонных деталей по сравнению с ручным трудом и применением многокоординатных станков с ЧПУ. По

сравнению с роботами первого поколения, работающими о жестком программном режиме, эффективность внедрения ТР о КС-управлением обусловлена следующими факторами: повышения производительности РТК за счет оптимизации контурной скорости РО, автоматическое перепрограммирование робота при переходе на новую деталь, повышение качества обработки за счет стабилизации сил резания

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позаолили решить актуальную научную проблему разработки и создания технологических манилу-ляционных роботов с контурным силогьсм упразднением, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-техни-чесжого прогресса в области промышленной робототехники.

В результате иссладований:

1. Предложен и реализован ногый тензормо-гео«зтричесхиЯ метод построем«) математических моделей роботов как управляемых технологических машин. Его осноеным преимуществом га-ляется объединение о единую систему: кинематических, инерционных и упругих характеристик манипулятора; динамических характеристик комплекса исполнительных приводов; параметров технологумоской операции; формы и расположения траектории рабочего органа в пространстве. Метод ориентирован на анализ и синтез управления контурными движениями многостепенных технологических роботов.

2. Построена комплексная динамическая модель управляемой системы "технологический робот - рабочий процесс", где использована параметрическая форма представления. На ее основе разработан и внедрен пакет прикладных для персонального компьютера для исследования динамических характеристик технологических роботов.

3. Выявлены технологические преимущества и ограничения для промышленных роботов как основного технологического оборудования па операциях с силовым воздействием на объект работ. Определена рациональная область для применения роботов ç контурным силовым управлением, которая характеризуется сложными

пространственными контурами перемещения рабочего органа с управляемой ориентацией, существенными погрешностями формы и базирования объекта работ; необходимостью регулирования развиваемой роботом силы в процессе движения.

Установлено,что для задач управления и компьютерного моделирования контурных движений манипуляционных роботов эффективно использование парамотричоских моделей с кинетическим параметром. Методологическая особенность данных моделей заключается в том, что движение многозвенного манипулятора рассматривается как эквивалентное перемещение единственной материальной точки с римановом пространство. Это позволило радикально упростить форму уравнения динамики и построить алгоритмы для управления роботами в реальном масштабе времени.

5. Получена новая форма уравнения динамики манипулятора на основе свод оного понятия метричоссого коэффициента. Даны способы вычисления и экспериментальной идентификации метрического коэффициента, который связывает контурную скорость концевой точки манипулятора и параметрическую скорость изображающей точки о римановом пространство. Выполнен анализ адекватности разработанной динамической модели по экспериментальным данным, который показал целесообразность се использования для синтеза даижокий техзюлогичоских роботов.

. 6. Предложена модель "эквивалентный привод" манипулятора, которая описыаает совокупные характеристики комплекса исполнительных приводов, что позволяет прогнозировать динамику их совместной работы для произвольной траектории рабочего органа Установлено, что коэффициенты эквивалентного привода являются пас>аметрическими функциями и зависят от конфигурации робота, направления движения рабочего органа и величины метрического коэффициента. Разработаны критерии подобия, структура и методика расчета параметров для модели "эквивалентный привод" манипулятора.

7. Разработан и практически апробирован метод теоретико-экслери ментального определения параметров эквивалентного упругого звена как тензора упругости, элементы которого определяют упругое отклонение концевой точки робота под действием статической внешней силы. Показано, что применение метода позволяет

оценивать упругие деформации интегрально на гоночном згенэ для манипуляторов с произвольной кинематической структурой.

8. Предложены алгоритмы программного и адаптивного контурного силового управления технологическими роботами, разработанные на базе гюстроонных математических моделей. Эти алгоритмы практически реализованы с учотом специфики серийных образцов промышленных роботов.

9. Разработана инженерная методика автоматизированного проектирования регуляторов тактического уровня для системы ре-гул»фования силы, развиваемой технологическим роботом. По данной методике разработан и внедрен пакет прикладных программ для планирования траектории, определения структуры и расчета параметров регуляторов контурного силового управления.

10. На основе выполненных исследований создан робототехнологический комплекс для механообработки на базе робота РМ-01. Применение системы контурного силового управления позволило расширить функциональные и технологические возможности робота; выполнять операции по обработке заготовок, имеющих существенные погрешности формы и позиционирования. Включение а состав РТК компьютера типа IBM PC/AT с контроллером ввода/вывода информации и измерительной системы на основе линейных акселерометров позволяет подбирать рациональные технологические режимы обработки и сократить сроки разработки программного обеспечения при переходе на новое изделие.

11. Разработано и внедрено математическое и программное обеспечение для адаптивного управления сборочным спецманипулятором, выполняющим установку антенных модулей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. По дура ез Ю.В. Технологические роботы с контурным силовым управлением для операций механообработки.// Вестник машиностроения. N 8, 1993.- С. 27- 32.

2. Подураев Ю.В. Контурное управление и моделирование движения маниьуляционных роботов на основе динамических моделей в римановом пространстве.// Известия РАН. Техническая кибер-

могика. N 3, 1S93 -С.191-200.

3. Подураее Ю.В. Резутътаты моделирования и экспериментальных исследований динамических характеристик манипулятора PUMA-660.// Известия РАН.Техническая кибернетика N 4.1993. - С. 166182.

4. Podurajov J.V.. Somlo J. Dynamic models of marepulators in Riemann apeoe. // Mechatrontcs (England), vol.3. N 2. 1993. pp 241-263.

5. Podurajev J.V., Somlo J. MWmum-time robot trajectory planning baaed on dynamic models in Rtemann space.// Proceedings ol CAMP International Conference, Budapest. • 1993. 14 p.

6. Somlo J., Podurajev J.V. Optimal cruising trajectory planning for robotaV/ProoeecSngs of IASTED International Confer enoe, Oxford, England- 1993, 22 p.

7. Kuleehov V.S.,Podurajev J.V.Saunin V.P.Sytch P.I. Industrial robots wtth contour following force control tor demurring.//Proceedings of AMTBCH Internationai Conference, Rousse, Bulgaria - 1993, 22 p.

8. Podurajev J.V., Somlo J. A new approach to the contour following problem In robot oontrol.// Proceedings of International Symposium on Industrial Robots,Barcelona. Pergomon Press - 1992, pp 285-291

В. Подураеа Ю.В. Динамические модели управляемых манипуляторов в римановом пространстве.// Д епонир в ВИНИТИ, 1992, N2, 25 а

10. Подураее Ю.В.,Сыч П.И. Экспериментальные исследования параметрических динамических характеристик манипулятора PUMA-560.// Депонир.в ВИНИТИ . 1992, N2. 18 с.

11. Подураее Ю.В..Саунин В.П. Проектирование системы силового управления промышленными роботами для операций зачистки фасонных профилей. Твз.докл.конф."Актуальные проблемы фундаментальных наук",т.11 /под род.И.Б.Федорова. - М.: ИЗД.МГТУ .1991. -с.60.

12. Кулешов В.С.,Подураев Ю.В. Принципы и алгоритмы силового управления промышленными роботами на основе модели технологической операции.// Труды маждунар.конференции "Интертехно-90", Будапешт, 1990, 12 с.

13. Кулешов В.С..Подураее Ю.В. Силовое управление промышленными роботами в технологических операциях.// Теэ.докл. 5 Всосоюзн.совещания по обототехн.системам, ч.1, М.: Изд.ВИНИТИ и ИПМ , 1990, с.67-69.

14 Подураез Ю В .Саункн В П. Подход к построению алгоритме я силового управления роботами на основе модели технологической операции. // Тез.докл научно-техн. конфер. "Новые технологии и РТК при про кию дет во авиационной техники", Харьков, 1550.

15 Подураез Ю.В. Технологические роботы с векторчо-парамэт-рическим управлением // В сб."Научно-практические гслзхты автоматизированного машиностроения", М.: 1990, с.3-12.

16. Илюхин Ю В .Подураоо Ю.В. Проектирование исполнительных систем роботов.-М.-.Иад. МПИ, 1S39 - 75 с.

17 Подураез Ю.8. Управление промышленными роботами из операциях зачистки заусенцеа./Дез.докл. Всесоюзной конфер. "Автоматизированное создание машин и технологий (КТИ-89)",М.: 1989,С.37-38.

18. Илюхин Ю.В .Подурэеа Ю.В.,Левашов Д.Л. Управление адаптивным промышленным роботом для зачистных операций. /Доз. докл.научко-техн.конфер.'Новыо направления развития систем упрзоленга для промышленной робототехники", Минск, 1889. - с.8-

-ч

19. Kuteshcv V.S.,Lakota N.A.,Podura}ov J.V. et ail. Remotely controlled robots and manipulators.- Mir Publishers, Moscow, 1988,- 320 p.

20. Подураез ЮВ-.Сыч П. И. Микропроцессорная система для автоматизированного программирования промышленных роботов. //Ко нстругто рехо - техлелогическая информатика: Тез .докл. Всо-союзн.нзучно-техн.конфер. -М.: 1987 . с.238-241.

21. Подураез Ю.В.Дер-Акопян В.Е Методика автоматизированного проектирования промышленного (»бота РТК механообработки. //Конструкторско-технологическая информатика: Тоз.докл. Все-союзн.научно-техн.конфер.-М.: 1987 , с.251-254.

22. Подураез Ю.В. Системы дистанционно-аотоматичесхого управления мзнипуляционкых роботов.// В кн."Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы", М.: Машиностроение, 1988, С.241-258.

23. Подураез Ю.В.,Тер-Акопян В.Е.Орлова М.Ю. Динамический расчет захватных устройств промышленных роботов // Проблемы аатоматиз хпроехтир.и изготовл. в машиностроении. М.: 1983, с 71-78

24. KlJtesbov V.S.Podurajev J.V.,Sbvedov V.N Principles and algorithms for industrial robots remote-automatic control //Prooeedmgs ot RoManSy International Symposium. Udine.ttaty. 1985. pp 215-220

25. Подураеа Ю.В. Особенности автоматизации технологических операций в машиностроении с помощью промышленных роботов с дистанционно-автоматическим управлением// Вестник машиностроения, 1984, N2. - С.52-56.

28. Подураеа Ю.В.,Твр-Акопян В.Е. Формирование требований к быстродействию робота при. проектировании ГПМ • Проблемы создания и екоплуатации ГПС в машиностроении Тездокл Всесоюзной комфер- Вильнюс. 1984,4.2, с.179-180

3S