автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Методы расчета и проектирования антропоморфных демонстрационных роботов

На правах рукописи

УРМАКШИНОВА Елена Рониславовна

МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТРОПОМОРФНЫХ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ РОБОТОВ

Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2003

Диссертация выполнена на кафедре «Машиноведения» ГОУ «Бурятский государственный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук,

проф., засл. деятель науки РФ Челпанов Игорь Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тисенко Виктор Николаевич

кандидат технических наук Знаменский Иван Сергеевич

Ведущая организация: ООО «Бурятский центр сертификации»

Защита состоится 02 декабря 2003 г. в 16 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.229.12 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул. 29,1-й учебный корпус, ауд. 41.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ «СПбГПУ».

Автореферат разослан 31 октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.229.12 кандидат технических наук, доцент -/¡^у

Евграфов А.Н.

' бы

Актуальность темы диссертации. Понятие «демонстрационные роботы»

было введено в серии публикаций, появившихся в последние годы, в СПбГТУ в 2002 году по теории демонстрационных устройств, в первую очередь, роботов, была защищена кандидатская диссертация И.С.Знаменским. К демонстрационным роботам относятся механические устройства, подвижные или с подвижными составными частями, с автоматическим управлением, которые не выполняют никаких производственных функций, а демонстрируют или сами себя, или другие объекты. Демонстрационные роботы широко используются в рекламе, для привлечения внимания на выставках, в сфере развлечений, в парках и аттракционах, в кинематографии и на телевидении. Работающие демонстрационные устройства, стенды или демонстрационные установки также с успехом используются как тренажеры (в том числе и интеллектуальные) для обучения или тренировки персонала, или при технической отработке больших, сложных и дорогостоящих технических средств. Новая область применения демонстрационных роботов, больших движущихся фигур относится к механическому оснащению сцены. Во всех этих технических устройствах интегрируются достижения механики и электроники, поэтому проблематика их создания может быть отнесена к мехатронике.

Основными отличительными чертами демонстрационных роботов являются наличие не слишком простых механизмов, ориентация на зрительное восприятие. Известно, что широкое распространение механические автоматы (с заводными пружинами, иногда с очень сложными механизмами) получили во второй половине XVIII и в начале XIX века в связи с развитием точной механики. В некоторых странах, например, в Японии реализуется большая национальная программа по созданию демонстрационных роботов, предназначенных для того, чтобы скрашивать жизнь и развлекать больных и престарелых. Министерствами экономики, торговли и промышленности Японии в 2002 г. разработана национальная программа по развитию производства универсальных роботов для сферы обслуживания, получившая название «Наступление роботов в XXI веке».

В роли демонстрационных могут выступать настоящие промышленные роботы, когда они на выставках не выполняют реальные производственные функции а, например, играют в шахматы, переставляя фигуры, собирают различные композиции из простых элементов, например, имитируя кладку из кирпичей. Первые модели роботов, которые называли промышленными, но сначала не находили применение на производстве, а преимущественно экспонировались на выставках, по существу были демонстрационными.

Также по существу демонстрационными являются окончательно не отработанные роботы космического назначения, которые пока еще не могут выполнять полезные операции и др. В последние годы демонстрационные роботы, пока еще достаточно простые, все чаще появляются на сценах оперных и драматических театров.

Представляется, что для многих стран Азии, Латинской Америки и Африки привлекательность, а, следовательно, и потенциальный рынок зависит от соответствия типажа и дизайна демонстрационных роботов регионально-культурным, национальным и религиозным традициям. В полной мере это относится к Бурятии, где в ряде организаций разворачиваются работы по данной тематике.

Есть все основания считать, что чаще всего основная проблематика создания демонстрационных роботов заключается в механике, начиная с выбора рациональных кинематических схем, и кончая созданием систем автоматического управления.

Несмотря на широкое распространение демонстрационных роботов и видимые достижения в создании отдельных образцов, они оказались вне поля зрения робототехники, как науки, поэтому задача создания научных основ проектирования демонстрационных роботов и опробования разрабатываемых методик и конкретных разработках с учетом национальной и региональной специфики их типажа представляется актуальной.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа продолжает цикл исследований приведенных в соответствии с Координационным

„ * " « ¡4* {

планом научно-исследовательских работ АН СССР «Проблемы механики и управления в робототехнических системах и автоматизированных производствах» (шифр 1.11.3), а также по специальной теме «Исследование и разработка быстродействующих циклоидальных манипуляторов», утвержденной Постановлениями ПШТ И 108 от 20.04.87 и ОФМТН Президиума АН СССР И 11000-194-1216 от 05.12.85.

Цель диссертации заключается в создании научных основ расчета и проектирования механизмов некоторых групп демонстрационных устройств, а именно нового класса роботов - демонстрационных роботов и в использовании разработанных методик для создания образцов в традициях народов Юго-Восточной Азии.

Для достижения сформулированной цели в диссертации ставятся и решаются следующие основные задачи:

- систематизация собранных сведений об областях применения демонстрационной техники, об истории замыслов и создания различных демонстрационных роботов;

- анализ типажа существующих демонстрационных устройств и построение многоаспектной, возможно более полной их классификации по многим признакам;

- определение специфики требований к демонстрационным роботам, их конструкциям и устройствам управления, исходя из обобщения опыта их создания и использования;

- разработка методики анализа спроектированных и изготовленных демонстрационных роботов и применение этой методики при разборе конструкций некоторых образцов;

- установление принципов и способов стыковки механизмов демонстрационных роботов с двигателями приводов;

- формулирование новых подходов к анализу динамики движений демонстрационных роботов, основанных на экспертных оценках;

- исследование возможностей построения демонстрационных роботов, выбор прототипов, внешнего вида, позы и воспроизводимых движений на базе сложившейся образной системы народов Восточной и Юго-Восточной Азии;

- обоснование выбора числа степеней свободы, расположения осей кинематических пар и законов управления движением демонстрационных роботов, обладающих указанной спецификой;

- разработка математических моделей динамики демонстрационных роботов;

- отработка на математических моделях и по результатам анимации нескольких типов демонстрационных роботов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- автоматы, предназначенные исключительно для демонстрации, а не для выполнения производственных функций, многочисленны, известны по описаниям и должны стать предметом серьезных научных исследований;

- основной отличительной особенностью демонстрационных установок, в первую очередь, демонстрационных роботов, которые целесообразно выделять в самостоятельную группу машин с автоматическим или автоматизированным управлением, является наличие управляемых механизмов с приводами, задающих программные движения, и ориентировка исключительно на внешнее зрительное восприятие;

- демонстрационные роботы, которые демонстрируют сами себя, целесообразно строить, опираясь на статические изображения традиционного и религиозного искусства, в зависимости от этого задается общий облик, выбираются прототипы, принципиальные и схемные решения;

- требования к демонстрационным роботам существенно зависят от исходного замысла и отчетливо разделяются на группы требований к общему облику и экстерьеру, к геометрии перемещений, к кинематике механизмов, к приводам и к устройствам управления;

- использование разработанной классификации позволяет структурировать базы данных (прототипов и их типовых элементов), необходимые для органи-6

зации эффективного автоматизированного проектирования демонстрационных устройств;

- к числу наиболее распространенных относятся антропоморфные и зооморфные демонстрационные роботы, при их проектировании целесообразно опираться на данные о построении скелетов и расположении мышц живых организмов;

- одной из наиболее перспективных является задача проектирования демонстрационных роботов, оживляющих статические изображения людей, богов и животных в стилистической системе восточного региона;

- размещение приводов демонстрационных роботов может быть различным: последовательно по кинематическим парам (встроенные двигатели), параллельно по кинематическим парам (пристроенные двигатели), на неподвижном основании (при использовании передач с помощью тросов по звеньям механизма), на выходном звене (весь механизм выполняется пассивным);

- в конструкциях антропоморфных и зооморфных демонстрационных роботов использование гибких звеньев вместо многозвенных цепей (например, позвоночника) позволяет уменьшать число степеней свободы манипулятора при сохранении общего правдоподобия;

- при оценке динамических процессов в демонстрационных роботах предпочтение отдается критериям, воспринимаемым зрителем визуально, такими критериями являются: согласованность движений по степеням подвижности, время и амплитуда перемещения, закон изменения скорости;

- приведенные примеры демонстрационных роботов, для которых обоснованы и проработаны кинематические схемы и осуществлена компьютерная анимация, подтверждают правильность разработанных методик их проектирования.

Методы исследования. При разработке математических моделей, аналитическом исследовании геометрии, кинематики и динамики рассматриваемых систем и при проведении необходимых расчетов использовались методы

аналитической геометрии, теоретической и аналитической механики, теории механизмов и вычислительной математики.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность диссертации заключается в том, что в ней проработаны научные основы методик проектирования нового класса роботов, а именно, демонстрационных роботов, в первую очередь, таких, которые по общему облику, возможностям выполнения движений и динамике соответствуют национальным и культурно-религиозным традициям народов восточно-азиатского региона. Результаты диссертации были использованы при проведении поисковых научно-исследовательских работ в ОФП БНЦ СО РАН (г. Улан-Удэ).

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на международной конференции «Современные проблемы машиностроения и приборостроения» (Томск, 2003), «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2003), «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 2003), а также на семинарах кафедры «Машиноведения» БГУ в 2002 и 2003 гг. и на семинаре кафедры «Автоматы» СПбГПУ. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы и двух приложений. Общий объем диссертации 153 страницы, в тексте имеется 32 рисунка. Список литературы включает 170 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель и задачи исследования, а также основные положения, выносимые на защиту, дается обзор содержания диссертации по главам.

Основной материал диссертации распределен по трем главам.

Первая глава посвящена в первую очередь обзору материалов по демонстрационным устройствам, затем определению специфики демонстрационных роботов, формулировке подходов к систематизации информации о них и в заключение формулировке задач исследования в диссертации. Обращается внимание на то, что автоматы часто создавались не для выполнения производственных операций, а для развлечений. Краткие сведения об истории идей, нашедших отражение в литературе, и о реализации демонстрационной техники, особенно за три последних столетия показывают, что типаж, размеры, размещение и конкретное назначение бывали самыми различными, а механика этих автоматов часто бывала весьма сложной. Далее следует обзор областей, в которых в наше время демонстрационные роботы находят широкое применение и имеют перспективы. Это реклама всех уровней, демонстрация одежды, технические выставки и презентации, парки типа Диснейленда, киноиндустрия, оформление сцены театров, кибернетизированные игрушки и т.д. Автором разработана многоаспектная классификация демонстрационных роботов, представленная на рис. 1.

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ РОБОТЫ

1

объект демонстрации

демонстрируемые свойства

взаимосвязь с другими объектами

назначение или сфера использования

X

прототип

1 ш

и

I %

§ о

§■

%

о о гп

Рис. 1

Констатируется, что построенную классификацию целесообразно использовать в качестве основы для построения баз данных, а совокупность критериев оценки демонстрационных роботов с учетом их специфических особенностей открывает возможности построения предметно-ориентированных методологии их проектирования.

Вторая глава посвящена обоснованию и разработке общей методологии анализа и синтеза антропоморфных и зооморфных демонстрационных роботов. Прежде всего устанавливается, из каких наук или вообще из областей деятельности могут быть получены исходные материалы, общие подходы и методы анализа, которые следует использовать при исследовании, расчете и проектировании демонстрационных роботов. В число этих наук входят: анатомия и морфология животных и человека, эргономика как научная дисциплина, комплексно изучающая человека в конкретных условиях его деятельности в современном производстве, биомеханика, бионика, как комплексная дисциплина на стыке биологии и технических дисциплин, промышленная робототехника, теоретический аспект которой включает построение математических моделей и соответствующие расчеты, медицинское протезирование. Важную информацию дают различные рекламные сообщения, документальные материалы и произведения изобразительного искусства, представляющие внешний вид живых организмов в статике и в динамике.

Только теперь создаваемое направление робототехники, относящееся к демонстрационным роботам, нуждается в накоплении и анализе созданных удачных образцов. Предложенная методика анализа включает в себя следующие этапы: определение назначения робота; установление того, является ли робот мобильным или стационарным, имитирующим человека, существующих или несуществующих животных и машин, а также не имеющим определенных прототипов; выявление базовой кинематической схемы механизма или механизмов, определение числа степеней подвижности, числа разомкнутых кинематических цепей (каждая из этих цепей может относиться к конечности, руке или ноге), типов и видов кинематических пар, расположения их осей; 10

Рис.2

установление типа приводов робота и оценка их основных технических характеристик; анализ компоновки и способа включения в конструкцию приводов звеньев; определение характера движений и установление типа системы управления; оценка внешнего вида, выявление его идеи, стиля и уровня художественного и декоративного оформления; оценка серийности робота и его стоимости с целью оценки ожидаемого экономического эффекта. Разработанная методика применена к анализу антропоморфного робота, спроектированного и изготовленного в объединении «Новая эра» и экспонированного летом 2003 года на Морском салоне в Санкт-Петербурге. Фото этого робота предегавлено на рис. 2, реконструированные по общему виду кинематические схемы конечностей соответственно на рис. 3 а, б.

Всего механизм робота имеет по крайней мере 23 степени подвижности (не считая пальцев). Один из выводов анализа заключается в том, что основное

Рис.3

внимание уделяется обеспечению вертикального положения и ходьбе, а возможности манипулирования руками ограничены. При анализе обсуждены особенности кинематической схемы и высказаны соображения, каким образом можно было бы наиболее эффектно представить этот робот в действии.

Далее во второй главе рассмотрены и проанализированы различные способы соединения приводов с механизмом робота. Приводы могут быть распределены по «своим» степеням подвижности, установлены на неподвижном основании (тогда требуются специальные передачи от двигателей к кинематическим парам), их можно пристраивать со стороны элементов неподвижных конструкций. В тех случаях, когда робот демонстрирует какой-то объект, удачным является прямое подсоединение выходных звеньев приводов к демонстрируемому объекту, приводные звенья должны быть скрыты для зрителей. При этом механизм самого робота является пассивным и приводится в движение теми же приводами. Поскольку при выполнении движений демонстрационными роботами обычно не выдвигаются определенные требования по точности, поэтому при выборе кинематических схем и конструкций можно использовать решения, нетипичные для промышленных роботов, а именно, широко применять гибкие звенья. В главе обсуждаются возможности использования надувных оболочек, 12

гибких стержней и пластин. Приводится ряд новых схем, формулируются предложения по методам расчета упругих элементов.

Третья глава посвящена разработкам автора по обоснованию выбора типажа антропоморфных демонстрационных роботов в традиционной образной системе народов Восточной Азии, в первую очередь, в традициях буддизма и его основной ветви - ламаизма, как основной религии народа Бурятии. По произведениям изобразительного искусства определены особенности двух типовых поз фигур, которые могут быть взяты в качестве прототипов. Это сидящая фигура божества в позе лотоса и танцующая на одной ноге фигура. Поскольку прототипы представляют собой статические изображения, динамику движений приходится домысливать, основываясь на общеэстетических критериях, поскольку сравнение вариантов и оптимизация может осуществляться только по зрительному восприятию, а в конечном счете, по результатам экспертного оценивания. Как простейший вариант программы движений предлагается быстрый переход из зафиксированного начального положения в симметричное; при этом система управления может быть цикловой, поскольку промежуточные положения при быстром их прохождении не регламентируются. В более сложных вариантах необходима координация движений по степеням подвижности.

В качестве прототипа для будущей реализации как одна из наиболее интересных фигур выделен шестирукий персонаж, построенная кинематическая схема верхней половины представлена на рис. 4. Оценены пределы изменения углов в шарнирах, получены рекомендации по координации вращений.

Аналогичная схема построена для нижней части фигуры. Сформулированы рекомендации по программированию движений.

Сформулированы, формализованы и решены для типовых структурных схем антропоморфных демонстрационных роботов задачи динамики. Особенностью структур механизмов антропоморфных и зооморфных роботов является то, что они, как правило, включают в себя несколько разомкнутых цепей. Динамика механизмов в обобщенных координатах представляется в форме уравнений Лагранжа второго рода, динамика приводов, неуправляемых или

13

Рис.4

управляемых, задается линейными уравнениями первого порядка. Для более сложных механизмов звенья механизма и их соединения считаются жесткими, для некоторых простых механизмов учитываются сосредоточенные упругости в кинематических парах. Математическое моделирование проведено при нескольких, представляющих наибольший интерес программных законах изменения обобщенных координат. При ориентировании на зрительное восприятие по результатам анимации определены основные факторы, которые нужно учитывать при программировании движений и формулировке требований к динамическим характеристикам механизма. В частности, по результатам проведенных расчетов перед анимацией установлено, для каких режимов и для каких этапов движения важны возникающие упругие колебания механизма и необходимо ог-14

раничивать их амплитуды за счет выбора параметров программ движения, а именно за счет уменьшения скоростей движения и большей плавности. Установлены основные критерии для сравнения вариантов. В результате анализа кинограмм некоторых национальных танцев установлены типовые позы фигур и определены требования как к механизмам демонстрационных роботов, так и к параметрам.

Выводы по диссертационной работе в целом сформулированы в Заключении.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ Основные результаты разработок автора можно сформулировать следующим образом:

1. Собрана и систематизирована информация об истории и о современности демонстрационных роботов, находящих применение в различных областях (индустрия развлечений, реклама, театр, кино и пр.), разработана многоаспектная классификация, использование которой позволяет упорядочить обширную информацию об известных образцах и конкретизировать требования к новым разработкам.

2. Для создания фундамента прикладной науки о демонстрационных роботах предлагается использовать методологию и конкретные результаты из таких наук, как анатомия, биомеханика, бионика, эргономика, промышленная робототехника.

3. Показано, что предлагаемая методика анализа реальных образцов, изображений и документации о созданных моделях демонстрационных роботов позволяет унифицировать и систематизировать сведения, получаемые из различных источников, а также формулировать предложения по их улучшению, что продемонстрировано на примере разбора робота разработки объединения «Новая эра».

4. Показано, что типичным для демонстрационных роботов и для программирования движений является то, что в одних случаях реализуются быст-

15

рые переходы из одних положений в другие, и тогда система управления строится, как цикловая, а в других случаях требуются плавные движения по гладким траекториям, и тогда необходимо контурное управление.

5. Показано, что для антропоморфных и зооморфных демонстрационных роботов может использоваться несколько различных способов вкомпоновыва-ния двигателей в конструкцию: имитация мышц, встраивание в шарниры, расположение в свободных объемах с передачей движения с помощью гибких звеньев, вынесение за пределы фигуры; проведено сопоставление этих способов.

6. Предложено использовать в механизмах демонстрационных роботов гибкие звенья в качестве замены фрагментов скелетов прототипов с большим числом звеньев. Показано, что расчет подобных элементов должен производиться на основе теории больших деформаций тонких стержней, а выбор параметров - по результатам анимации на экране монитора.

7. Установлено, что при исследовании кинематики и динамики на математических моделях вполне достаточно обычного математического аппарата аналитической механики, однако критерии выбора параметров по динамическим критериям должны основываться на экспертном оценивании.

8. Для прототипов, определенных в соответствии с национальными и культурно-религиозными традициями Бурятии определены позы фигур, представляющиеся наиболее интересными для реализации в демонстрационных роботах для Восточного региона, для них предложены кинематические схемы механизмов и обоснован их выбор.

9. Применительно к рассматриваемым схемам механизмов демонстрационных роботов сформулированы, формализованы и решены задачи динамики, определены критерии и факторы, которые нужно учитывать при выборе приводов, режимов их работы и при программировании движений.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Урмакшинова Е.Р., Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О. Полициклоидальные мехатронные устройства: топология траекторий // Мат. III Всерос. научно-техн. конф. "Теоретич. и прикл. вопросы соврем, информ. технологий" - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2002. - ч.1. С.82-84.

2. Урмакшинова Е.Р., Никифоров С.О, Челпанов И.Б. Задачи конструирования демонстрационных роботов // Мат. I Межд. научно-практ. конф. «Современные проблемы машиностроения и приборостроения» 24-28 сентября 2002 г.

- Томск: STT, 2003. С.141-143.

3. Урмакшинова Е.Р., Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О. К вопросу проектирования демонстрационных роботов // Сб. статей VIII Межд. научно-техн. конф. «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков»

- Пенза: 2003. - ч.2. С.142-144.

4. Урмакшинова Е.Р. Алгоритм анализа моделей демонстрационных роботов и программная реализация их движений // Мат. II Межд. конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2003. - ч.З, С.37-40.

5. Никифоров С.О., Урмакшинова Е.Р., Челпанов И.Б., Бальжанов Д.Ц. К методологии создания демонстрационных роботов // Мат. II Межд. конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2003. -ч.З. С.41-44.

6. Челпанов И.Б., Урмакшинова Е.Р., Никифоров С.О., Бальжанов Д.Ц. Принципы реализации приводных устройств демонстрационных роботов // Мат. II Межд. конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2003. - ч.З. С.45-50.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97.

Подписано в печать /<? ЛООЪ Объем в п.л. -/,0

Тираж /ОС. Заказ Ш.

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

Отпечатано на ризографе КЫ-2000 ЕР Поставщик оборудования — фирма "Р-ПРИНТ" Телефон: (812) 110-65-09 Факс: (812) 315-23-04

I

! j

*

i

Vi

I i

»

«

0

i

'¿ûûH ИИ/б/б'

Введение

Глава 1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕМОНСТРАЦИОН- 12 НЫХ РОБОТОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1 Демонстрационные автоматы в литературе прошлого и в настоящем

1.2. Демонстрационные устройства в современном театре

1.3. Демонстрационные устройства в кино 21 1 .4. Рекламные роботы и хобби-роботы

1.5. Классификация демонстрационных устройств

1.6. Постановка задач исследования в диссертации

Выводы по главе

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ РОБОТОВ

2.1. Комплекс наук, как основа для проектирования 35 демонстрационных роботов

2.2. Методология анализа реализованных демонстрационных 41 автоматов

2.3. Подходы к программированию движений антропоморфного 45 демонстрационного робота и управления движением

2.4. Типовые приемы, используемые при переходе от прототипа к 48 антропоморфному демонстрационному роботу

2.5. Анализ схемы и конструкции робота объединения «Новая эра»

2.6 Предложения по способам представления антропоморфных 59 демонстрационных роботов

2.7. Принципы построения, способы встраивания и пристраивания 60 • приводов в механизмы демонстрационных роботов

2.8 Метод присоединения приводов к объекту демонстрации

2.9. Возможности реализации гибких звеньев демонстрационных 73 роботов

2.10. Задачи и методы расчета упругих элементов демонстрацион- 82 ных роботов

2.11. Задачи динамики демонстрационных роботов

Выводы по главе

Глава 3. РАЗРАБОТКА ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ РОБОТОВ 95 С ПРОТОТИПАМИ ВОСТОЧНО-АЗИАТСКОГО РЕГИОНА

3.1 Общие принципы построения кинематических схем антропо- 95 морфных демонстрационных роботов

3.2. Выбор схем демонстрационных роботов, воспроизводящих 99 позы и движения человеческих фигур в традициях буддизма

3.3. Исследование кинематики антропоморфных демонстрацион- 115 ных роботов

3.4. Исследование динамики антропоморфных демонстрационных 120 роботов

Выводы по главе

Актуальность темы диссертации. Понятие «демонстрационные роботы» было введено в серии публикаций, появившихся в последние годы [58, 59, 91, 133], в СПбГПУ в 2002 году по теории демонстрационных устройств, в первую очередь, роботов, была защищена кандидатская диссертация [57]. К демонстрационным роботам относятся механические устройства, подвижные или с подвижными составными частями, с автоматическим управлением, которые не выполняют никаких производственных функций, а демонстрируют или сами себя, или другие объекты. Демонстрационные роботы широко используются в рекламе, для привлечения внимания на выставках, в сфере развлечений, в парках и аттракционах, в кинематографии и на телевидении при имитации необычных живых существ. Работающие демонстрационные устройства, стенды или демонстрационные установки также с успехом используются как тренажеры (в том числе и интеллектуальные) для обучения или тренировки персонала, или при технической отработке больших, сложных и дорогостоящих технических средств (например, роботов-планетоходов). Новая область применения демонстрационных роботов, больших движущихся фигур, относится к механическому оснащению сцены. Во всех этих технических устройствах интегрируются достижения механики и электроники, поэтому проблематика их создания может быть отнесена к мехатронике.

Демонстрационная техника часто строится на средствах электроники, в этих случаях движущиеся изображения создаются на экранах (экранах электронно-лучевых трубок, многоэлементных панелях, дисплеях типа бегущей строки и пр.). Однако этих средств далеко не достаточно для обеспечения действенности и выразительности демонстрации. Стенды с реальными устройствами или макетами, в которых реализуется настоящее, механическое движение, оказываются незаменимыми.

Основными отличительными чертами демонстрационных роботов являются наличие не слишком простых механизмов, движение составных частей механизмов (реальное, физическое, а не лишь видимое движение изображений на экране), ориентация на зрительное восприятие; как и для других типов роботов другого назначения целесообразно придание свойств регулируемости и перена-лаживаемости. Исторический опыт показывает, что всегда был активный интерес к автоматам, которые не предназначались для утилитарных целей, не выполняли никаких производственных функций, а лишь демонстрировали сами себя или другие объекты, либо служат просто для развлечения. В течение многих веков такие роботы параллельно существовали, с одной стороны, в воображении, в виде фантомов в фольклоре и литературе, а с другой - реально, в виде заводных игрушек или механических автоматов; предназначались они в большей степени для взрослых, а не для детей. Известно, что широкое распространение реальные механические автоматы (с заводными пружинами, иногда с очень сложными механизмами) получили во второй половине XVIII и в начале XIX века в связи с развитием точной механики. В некоторых странах, например, в Японии реализуется большая национальная программа по созданию демонстрационных роботов, предназначенных для того, чтобы скрашивать жизнь и развлекать больных и престаралых. Министерствами экономики, торговли и промышленности Японии в 2002 г. разработана национальная программа по развитию производства универсальных роботов для сферы обслуживания, получившая название "Наступление роботов в XXI веке". Особое направление в данной программе определяет социальный проект создания роботов для ухода за больными и пожилыми людьми.

По оценкам Японской ассоциации робототехники, в 2002 году будет произведено около 11 тыс. так называемых служебных роботов, 65% которых станет работать в больницах и домах престарелых. Ассоциация прогнозирует, что к 2005 году объем рынка роботов для ухода за больными достигнет 250 млн. долларов, а к 2010 году вырастет до 1 млрд. долларов. Но в настоящее время, пока польза не очевидна, все эти роботы являются демонстрационными.

В роли демонстрационных могут выступать настоящие промышленные роботы, когда они на выставках не выполняют реальные "производственные функции, а, например, играют в шахматы, переставляя фигуры. Первые модели роботов, которые называли промышленными, но сначала не находили применение на производстве, а преимущественно экспонировались на выставках, по существу были демонстрационными.

Также по существу демонстрационными являются окончательно не отработанные роботы космического назначения, которые пока еще не могут выполнять полезные операции и др. В последние годы демонстрационные роботы, пока еще достаточно простые, все чаще появляются на сценах оперных и драматических театров.

В распространении демонстрационных роботов по разным странам наблюдается значительная неравномерность, что объясняется в первую очередь различием (на порядки) объемов финансирования этого направления. Однако существенным фактором является степень привлекательности разрабатываемых образцов. Представляется, что для многих стран привлекательность, а, следовательно, и потенциальный рынок зависит от соответствия типажа и дизайна демонстрационных роботов регионально-культурным, национальным и религиозным традициям. В полной мере это относится к Бурятии, где в ряде организаций разворачиваются работы по данной тематике.

Во всех случаях при разработке внешних форм любого демонстрационного робота обычно значительное место принадлежит дизайнерам. С другой стороны, современный демонстрационный робот представляет собой автоматически управляемую систему, часто с совершенным компьютерным устройством управления. Однако есть все основания считать, что все же чаще всего основная проблематика создания демонстрационных роботов заключается в механике, начиная с выбора рациональных кинематических схем, и кончая созданием систем автоматического управления.

Несмотря на широкое распространение демонстрационных роботов и видимые достижения в создании отдельных образцов, они оказались вне поля зрения робототехники, как науки. Поэтому задача создания научных основ проектирования демонстрационных роботов и опробования разрабатываемых методик и конкретных разработках с учетом национальной и региональной специфики типажа представляется актуальной.

Цель диссертации заключается в создании научных основ расчета и проектирования механизмов некоторых групп демонстрационных устройств, а именно нового класса роботов - демонстрационных роботов и в использовании разработанных методик для создания образцов в традициях народов Юго-Восточной Азии.

Для достижения сформулированной цели в диссертации ставятся и решаются следующие основные задачи:

- систематизация собранных сведений об областях применения демонстрационной техники, об истории замыслов и создания различных демонстрационных роботов;

- анализ типажа существующих демонстрационных устройств и построение многоаспектной, возможно более полной их классификации по многим признакам;

- определение специфики требований к демонстрационным роботам, их конструкциям и устройствам управления, исходя из обобщения опыта их создания и использования;

- разработка методики анализа спроектированных и изготовленных демонстрационных роботов;

- установление принципов и способов стыковки механизмов демонстрационных роботов с двигателями приводов;

- формулирование новых подходов к анализу динамики движений демонстрационных роботов, основанных на экспертных оценках;

- исследование возможностей построения демонстрационных роботов, выбор прототипов, внешнего вида, позы и воспроизводимых движений на базе сложившейся образной системы народов Восточной и Юго-Восточной Азии;

- обоснование выбора числа степеней свободы, расположения осей кинематических пар и законов управления движением демонстрационных роботов, обладающих указанной спецификой;

- разработка математических моделей динамики демонстрационных роботов;

- отработка на математических моделях и по результатам анимации нескольких типов демонстрационных роботов.

На защиту выносятся следующие основные положения: - автоматы, предназначенные исключительно для демонстрации, а не для выполнения производственных функций, многочисленны, известны по описаниям и должны стать предметом серьезных научных исследований;

- основной отличительной особенностью демонстрационных установок, в первую очередь, демонстрационных роботов, которые целесообразно выделять в самостоятельную группу машин с автоматическим или автоматизированным управлением, является наличие управляемых механизмов с приводами, задающих программные движения, и ориентировка исключительно на внешнее зрительное восприятие;

- демонстрационные роботы, которые демонстрируют сами себя, целесообразно строить, опираясь на статические изображения традиционного и религиозного искусства, в зависимости от этого задается общий облик, выбираются прототипы, принципиальные и схемные решения;

- требования к демонстрационным роботам существенно зависят от исходного замысла и отчетливо разделяются на группы требований к общему облику и экстерьеру, к геометрии перемещений, к кинематике механизмов, к приводам и к устройствам управления;

- использование разработанной классификации позволяет структурировать базы данных (прототипов и их типовых элементов), необходимые для организации эффективного автоматизированного проектирования демонстрационных устройств; к числу наиболее распространенных относятся антропоморфные и зооморфные демонстрационные роботы, при их проектировании целесообразно опираться на данные о построении скелетов и расположении мышц живых организмов; одной из наиболее перспективных является задача проектирования демонстрационных роботов, оживляющих статические изображения людей, богов и животных в стилистической системе восточного региона;

- размещение приводов демонстрационных роботов может быть различным: последовательно по кинематическим парам (встроенные двигатели), параллельно по кинематическим парам (пристроенные двигатели), на неподвижном основании (при использовании передач с помощью тросов по звеньям механизма), на выходном звене (весь механизм выполняется пассивным);

- в конструкциях антропоморфных и зооморфных демонстрационных роботов использование гибких звеньев вместо многозвенных цепей (например, позвоночника) позволяет уменьшать число степеней свободы манипулятора при сохранении общего правдоподобия;

- при оценке динамических процессов в демонстрационных роботах предпочтение отдается критериям, воспринимаемым зрителем визуально, а именно, такими критериями являются: согласованность движений по степеням подвижности, время и амплитуда перемещения, закон изменения скорости;

- приведенные примеры демонстрационных роботов, для которых обоснованы и проработаны кинематические схемы и осуществлена компьютерная анимация, подтверждают правильность разработанных методик их проектирования.

Основной материал диссертации разбит на 3 главы.

Первая глава посвящена аналитическому обзору истории и современного состояния демонстрационной робототехники. В качестве областей, где демонстрационные роботы получили наибольшее распространение, выделяются киноиндустрия, машинерия театра, выставочно-презентационная техника, реклама, оснащение тренажеров. Констатируется, что желательно, чтобы в Восточном регионе демонстрационные роботы по внешнему виду, принимаемым позам и характеру движений соответствовали национальным и религиозным традициям и отражали влияние великих цивилизаций Востока. Предлагается многоаспектная классификация существующих демонстрационных роботов по различным признакам. По результатам анализа существующего положения и перспектив формулируются основные задачи исследования в данной диссертации.

Поскольку демонстрационные роботы до сих пор не являлись объектом научного анализа, в начале второй главы определены смежные области, достижения в которых должны быть интегрированы в теории демонстрационных роботов, определена специфика проводимого для них математического моделирования. Далее представлена предлагаемая методология анализа существующих демонстрационных устройств, основывающаяся на приведенной в главе 1 классификации. Подробно рассматривается кинематика антропоморфного робота, проводится детальный сравнительный анализ конструкции робота со скелетом и мускулатурой человека, выявляются недостатки его конструкции и формулируются предложения по ее модернизации с целью увеличения рабочей зоны.

Третья глава посвящена конкретным разработкам антропоморфных демонстрационных роботов, представляющих соответственно сидящую, стоящую и танцующую фигуры буддийских божеств, многорукое индийское божество, китайского дракона и учителя восточных единоборств. Обосновывается выбор различных вариантов кинематических схем и законов управления. По результатам численных расчетов на разработанной математической модели получены рекомендации относительно выбора геометрически параметров и законов управления.

Основные выводы и рекомендации по диссертации сформулированы в Заключении. Список литературы насчитывает 170 наименований.

Все основные результаты исследований, проведенных в диссертации, опубликованы в шести работах, по материалам диссертации было сделано 5 докладов на всероссийских научно-технических конференциях в Бурятском государственном университете (Улан-Удэ) и семинарах кафедры «Автоматы» СПбГТУ.

Выводы по главе 3

1. При проектировании антропоморфных демонстрационных роботов, ориентированных на художественные и религиозные традиции великих цивилизаций Востока (Китая, Индии, Японии), необходимо наблюдать и анализировать образы, запечатленные в скульптурных, живописных и графических произведениях, нашедшие отражение в кино- и видеофильмах.

2. Механизм антропоморфного демонстрационного робота целесообразно проектировать по упрощенным схемам, чтобы было возможно выполнять ограниченные, вполне определенные, достаточно простые движения. Это позволяет многократно упрощать кинематические схемы, использовать обычные системы автоматического управления и управляющие программы.

3. Фигуры-прототипы, традиционные для Восточно-Азиатского региона преимущественно рассчитаны на фронтальный обзор из узкого сектора. При проектировании антропоморфных демонстрационных роботов целесообразно в качестве основных выбирать две позы: статично сидя и динамично стоя.

4. Чтобы не создавать практически непреодолимые трудности с поддержанием равновесия роботов рассматриваемого типа, следует фиксировать угловое положение позвоночного столба привязкой его к неподвижному основанию.

5. Предложенная кинематическая схема с одиннадцатью степенями свободы для сидящего персонажа дает возможность воспроизводить большое число программ изменения положений фигуры.

6. Для приемлемой реализации танцующей фигуры божества необходимо иметь не менее двадцати степеней подвижности, при этом получаются достаточно интересные программы.

7. Сформулированы, формализованы и решены для типовых структурных схем антропоморфных демонстрационных роботов задачи динамики. Динамика механизмов в обобщенных координатах представляется в форме уравнений Ла-гранжа второго рода, динамика приводов, неуправляемых или управляемых, задается линейными уравнениями первого порядка. Для некоторых простых механизмов учитываются сосредоточенные упругости в кинематических парах.

8. Математическое моделирование, проведенное при нескольких, представляющих наибольший интерес программных законах изменения обобщенных координат позволило определить основные факторы, которые нужно учитывать при программировании движений.

9. Установлено, для каких режимов и для каких этапов движения важны возникающие упругие колебания механизма и необходимо ограничивать их амплитуды за счет выбора параметров программ движения. Оценены амплитуды упругих колебаний, возникающих после остановки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К настоящему времени сложился и определился класс демонстрационных роботов, как автоматических устройств, которые не выполняют производственных функций, а демонстрируют сами себя или различные объекты. Особое место среди них занимают антропоморфные и зооморфные демонстрационные роботы. Основные результаты разработок автора можно сформулировать следующим образом.

1. Собрана и систематизирована информация об истории и о современности демонстрационных роботов, находящих применение в различных областях (индустрия развлечений, реклама, театр, кино и пр.), разработана многоаспектная классификация, использование которой позволяет упорядочить обширную информацию об известных образцах и конкретизировать требования к новым разработкам.

2. Для создания фундамента прикладной науки о демонстрационных ро-^ ботах предлагается использовать методологию и конкретные результаты из таких наук, как анатомия, биомеханика, бионика эргономика, промышленная робототехника.

3. Показано, что предлагаемая методика анализа реальных образцов, изображений и документации о созданных моделях демонстрационных роботов позволяет унифицировать и систематизировать сведения, получаемые из различных источников, а также формулировать предложения по их улучшению, что продемонстрировано на примере разбора робота разработки объединения «Новая эра».

4. Показано, что для демонстрационных роботов и для программирования движений в одних случаях реализуются быстрые переходы из одних положений в другие, и тогда система управления строится, как цикловая, а в других случаях требуются плавные движения по гладким траекториям, и тогда необходимо контурное управление.

5. Показано, что для антропоморфных и зооморфных демонстрационных роботов может использоваться несколько различных способов вкомпоновыва-ния двигателей в конструкцию: имитация мышц, встраивание в шарниры, расположение в свободных объемах с передачей движения с помощью гибких звеньев, вынесение за пределы фигуры; проведено сопоставление этих способов.

6. Предложено использовать в механизмах демонстрационных роботов гибкие звенья в качестве замены фрагментов скелетов прототипов с большим числом звеньев. Показано, что расчет подобных элементов должен производиться на основе теории больших деформаций тонких'стержней, а выбор параметров - по результатам анимации на экране монитора.

7. Установлено, что при исследовании кинематики и динамики на матема-^ тических моделях вполне достаточно обычного математического аппарата аналитической механики, однако критерии выбора параметров по динамическим критериям должны основываться на экспертном оценивании.

8. Для прототипов, определенных в соответствии с национальными и культурно-религиозными традициями Бурятии определены позы фигур, представляющиеся наиболее интересными для реализации в демонстрационных роботах для региона, для них предложены кинематические схемы механизмов и обоснован их выбор.

9. Применительно к рассматриваемым схемам механизмов демонстрационных роботов сформулированы, формализованы и решены задачи динамки, определены критерии и факторы, которые нужно учитывать при выборе приводов, режимов их работы и при программировании движений.

10. Сформулированы критерии для динамических режимов упругих колебаний механизма антропоморфного демонстрационного робота при учете упругости элементов, определены подходы для исследования колебаний, возникающих во время движения и после остановки. Ф

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Урмакшинова Е.Р., Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О. Полициклоидальные мехатронные устройства: топология траекторий // Мат. III Всерос. научно-техн. конф. "Теоретич. и прикл. вопросы соврем, информ. технологий" — Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2002. - ч.1. С.82-84.

2. Урмакшинова Е.Р., Никифоров С.О, Челпанов И.Б. Задачи конструирования демонстрационных роботов // Мат. I Межд. научно-практ. конф. «Современные проблемы машиностроения и приборостроения» 24-28 сентября 2002 г. -Томск: STT, 2003. - С.141-143.

3. Урмакшинова Е.Р., Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О. К вопросу проектирования демонстрационных роботов // Сб. статей VIII Межд. научно-техн. конф. «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» -Пенза: 2003. - ч.2. С.142-144.

4. Урмакшинова Е.Р. Алгоритм анализа моделей демонстрационных робо-ф тов и программная реализация их движений // Мат. II Межд.конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2003. - ч.З. С.37-40.

5. Никифоров С.О., Урмакшинова Е.Р., Челпанов И.Б., Бальжанов Д.Ц. К методологии создания демонстрационных роботов // Мат. II Межд.конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2003. — ч.З. С.41-44.

6. Челпанов И.Б., Урмакшинова Е.Р., Никифоров С.О., Бальжанов Д.Ц. Принципы реализации приводных устройств демонстрационных роботов // Мат. II межд.конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2003. - ч.З. С.45-50.

1. Александер Р. Биомеханика. М.: Мир, 1970.

2. Александров A.B., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 2000.

3. Алешинский С.Ю., Зациорский В.М. Механико-математические модели движений человека. // В сб. Биомеханика физических упражнений. Рига. 1974, вып. 1.

4. Алешинский С.Ю., Зациорский В.М. Моделирование пространственных движений человека.//Биофизика, 1975, т.20, вып. 6.

5. Алкамо Э. Анатомия. Учебное пособие. M.ACT Астрем, 2002.

6. Алперс Б.В. Искания новой сцены. М.гИскусство, 1985.

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

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

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

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

11. П.Аруин A.C., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение, 1989.

12. Барчаи Е. Анатомия для художников. Будапешт: Корвина, 1973.

13. Бегун П.И., Шукейло Ю.А. Биомеханика. СПб: Политехника, 2000.

14. Белецкий В.В. Двуногая ходьба. Модельные задачи динамики и управления. М.: Наука, 1984.

15. Белькинд Л.Д. История техники. М.-Л., Госэнергоиздат, 1956.

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

17. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение. М.: Машиностроение, 1983.

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

19. Бернштейн H.A. Общая биомеханика. М., 1926

20. Бернштейн H.A. О построении движений. М.: Медгиз, 1947.

21. Бернштейн H.A. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: 1966.

22. Богданов В.А. Элементы биомеханики тела человека. В кн. Физиология движений. JI.: Наука, 1976.

23. Бранков Г. Основы биомеханики. М.: Мир, 1981.

24. Василенко В.А. Сплайн-функции. Теория, алгоритмы, программы. Новосибирск: Наука, 1983.

25. Введение в эргономику. Под ред. В.П.Зинченко. М.: Сов.Радио, 1974.

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

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

28. Виргинский B.C., Хотеенков В.Ф. Очерки истории науки и техники с древнейших времен до середины XV века. М.: Просвещение, 1993.

29. Волков А.Н. Работы политехников при решении новых задач при создании машинного оснащения современного театра // Вестник СПбГПУ, 2003, №5.

30. Воробьев Е.И., Козырев Ю.Г., Царенко В.И. Промышленные роботы агре-гатно-модульного типа. М.Машиностроение, 1988.

31. Вукобратович М. Шагающие роботы и антропоморфные механизмы. М.: Мир, 1976.

32. Гавердовский Ю.К. Техника гимнастических упражнений. М.: Терра-Сирин, 2002.

33. Гаврюшин С.С., Барышникова О.О. Гибкие элементы с управляемой упругой деформацией. / В сб. «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2000.

34. Гинзбург С.С. Рисованный и кукольный фильм. М.': Искусство, 1957.

35. Глазер Р. Очерк основ биомеханики. / Под ред. С.А. Регирера. М.: Мир, 1988

36. Го Хуа. Ушу. Гармония духа и тела. Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001.

37. Головин A.A., Гладков Ю.А. Механический аналог гусеницы./В сб. «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2000.

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

39. Громов Ю.И. Танец и его роль в воспитании пластической культуры актера. СПб, ИГУП, 1997.

40. Гуань Цзянь. Роботы перемещающиеся по техногенным средам. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 1999.

41. Гумилев JI.H. Старобурятская живопись. М.: Искусство, 1975.

42. Гурфинкель B.C., Фомин C.B. Биомеханические основы построения движений. В кн. Некоторые вопросы механики роботов и биомеханики. Изд. МГУ, 1978.

43. Даниляк В.И., Мунипов В.М., Федоров М.Ф. Эргодизайн, качество, конкурентоспособность. Изд. Стандартов, 1990.

44. Добролюбов А.И. Механизмы на гибких и упругих элементах. Минск: Наука и техника, 1984.

45. Донской Д.Д. Биомеханика физических упражнений. М. Физкультура и спорт, 1960.

46. Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика. М.: Физкультура и спорт, 1979.

47. Дружинин Г.В. Учет свойств человека в моделях технологий. М.: Наука / Интерпериодика, 2000.

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

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

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

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

52. Дюкенджиев Е. Биотехническая робототехника. Рига: Рижский технический университет, 1995

53. Завьялов Ю.С., Jleyc В.А., Скороспелое В.А. Сплайны в инженерной геометрии. М.: Машиностроение, 1985.54.3ациорский В.М., Аруин A.C., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 1981.

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

55. Иванов Б.С. Электронные игрушки. М.: Радио и связь, 1988.

56. Иванов-Вано И.П. Кадр за кадром. М.: Искусство, 1980.

57. Искусство и культура Монголии и Центральной Азии. М.: Искусство, 1981.

58. Коловский М.З., Слоущ A.B. Основы динамики промышленных роботов. М.: Наука, 1988.

59. Коняев Н.М. Лебедев В.А. Что такое эргономика? Минск: Высшэйшая школа, 1986.

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

61. Коренев Г.В. Введение в механику человека. М.:Наука, 1977.

62. Кох A.A. Искусство сценического движения. М.: Искусство, 1954.

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

64. Кочетков A.B., Челпанов И.Б., Будько И.А., Гуань Цзянь. Транспортные промышленные роботы, перемещающиеся по сооружениям и конструкциям // Автоматизация и современные технологии. 1997, №11.

65. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1981.

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

67. Ле Дык Тхинь. Промышленные роботы с новыми типами пневмоприводов и вакуумными устройствами. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2003.

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

69. Литинецкий И.Б. Бионика. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1976.

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

71. Ломов Б.Ф. Человек и техника. М.: 1966.

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

73. Марков В. Часы «Павлин» в Эрмитаже. Л.: Издательство Государственного Эрмитажа, 1960.

74. Матросов A. Maple 6. Решение задач высшей математики и механики. СПб.: «bhv», 2001.

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

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

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

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

79. 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.

80. Мобильные роботы и мехатронные системы. Доклады междунар. школы-конфер., М.: МГУ, 1998.

81. Моделирование в биологии. Пер с англ. под ред. Н.А.Бернштейна.1953.

82. Мунипов В.М. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды. М.: Логос, 2001.

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

84. Никифоров С.О, Гуань Цзянь, Челпанов И.Б., Бальжанов Д.Ц. Транспортные роботы, предназначенные для перемещения по объектамтехногенных сред. // Мат. междунар. конференции « Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2000.

85. Никифоров С.О., Челпанов И.Б., Знаменский И.С., Соколов В.А., Мандаров Э.Б. Демонстрационные роботы: цели создания, разновидности и задачи механики. //Мат. междунар. конференции « Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2000.

86. Панкратова Т.А. FreeHand 9. Учебный курс. СПб: «Питер», 2001.

87. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. 4-ое изд. Л.: Политехника, 1990.

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

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

90. Петров Б.А. Манипуляторы. М.:Машиностроение, 1984.

91. Пипуныров В.Н. История часов с древнейших времен до наших дней. М.: Наука, 1982.

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

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

94. Привес М.Г. Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. СПб: Изд. Гиппократ, 2002.

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

96. Рыжиков Ю.И. Решение научно-технических 'задач на персональном компьютере. СПб: "Корона-принт", 2000.

97. Самусев Р.П., Липченко В.Я. Атлас анатомии человека. М.: Изд. дом «Мир и образование», 2002.

98. Сапин М.Р., Билич Г.Л. Анатомия человека. В 2-х томах. М.: Изд. дом Гэотар-мед, 2001.

99. Саяпин С.Н. Перспективы и возможное использование пространственных механизмов параллельной структуры в космической технике.// Проблемы машиностроения и надежности машин. Изд. РАН, 2001, № 1.

100. Светлицкий В.А. Механика стержней. 4.1 Статика, 4.2. - Динамика. М.: Высшая школа, 1987.

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

102. Сеченов И.М. Очерк рабочих движений человека. М., 1901.

103. Синглтон В.Т. Введение в эргономику. М.: Наука, 1974.

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

105. Смирнова Н.И. И оживают куклы. М.: Просвещение, 1982.

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

107. Соктоева И.И. Изобразительное и декоративное искусство Бурятии. Новосибирск, Наука, 1988.

108. Сперанский Е.В. Повесть о странном жанре. М.: Всероссийское театральное общество, 1971.

109. Талдыкин М.В. Шагающий механизм на основе упругой волнообразно деформируемой поверхности./ В сб. «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2000.

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

111. Тихомиров Ю. Программирование трехмерной графики. СПб: «bhv»,2000.

112. Тонков В.Н. Учебник нормальной анатомии человека. Л.: Медицина, 1962.

113. Тумахани A.B. Бурятское народное искусство. Улан-Удэ, Бурятское кн. из-во, 1970.

114. Федюнин А.Е., Андрейченко К.П., Смарунь А.Б. Математическое моделирование гибкой руки робота-манипулятора.// Вестник высш. Школы МВД РФ, 1998, №2.

115. ФлиндЭ. Электронные устройства для дома. М.:Энергоатомиздат, 1984.

116. Формальский А.М. Перемещение антропоморфных механизмов. М.: Наука, 1982.

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

118. Цывильский В.Л. Теоретическая механика. М.: Высшая школа, 2001.

119. Цыденова Р.Б. Традиционные сюжеты и образы в скульптуре Бурятии. //В сб. «Отражение символики традиционной культуры в искусстве народов

120. Байкальского региона и Центральной Азии». Улан-Удэ: изд. БНЦ СО РАН, 2001.

121. Челпанов И.Б. Устройство промышленных роботов. 2-ое изд. СПб: Политехника, 2001.

122. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Манипуляционные роботы. М.: Наука, 1989.

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

124. Шолуха В.А. Принципы построения адекватных математических моделей для исследования динамики антропоморфных механизмов. Докторская диссертация. СПбГТУ, 2001

125. Шухардин С.В. История науки и техники с древнейших времен до конца XVIII века. М.: Моск.историко-архит. ин-т, 1974.

126. Электроника в театре. Сб. Статей. М.: Знание, 1983.

127. Ядамжав Ц. Монгол ардын хээ угалзын эх дУрсУУд. Улаанбаатар, 1985.

128. Zinkovsky A.V., Sholuha V.A., Ivanov A.A. Mathematical Modelling and Computer Simulation of Biomechanical Systems. St Petersburg, 2001.

129. Accuracy improvement: Modeling of elastic deflections/ Yao Junjie// robotica. 1991 -9, № 3.

130. Ceccarelli M. A synthesis algorithm for three-evaluate manipulators by using an algebraic formulation of workspace boundary.// Trans ASME, Journ. Mech. Des., 1995, № 2A.

131. Ceneral design conditions for on ideal robotic manipulator having simple dynamics/ Park H.S., Cho H.S.// Int. J. Rob. Res. 1991 -10, N 1.

132. Chong-won Lee.// Humanoid Robot System// Advanced Robotics Research Centre. 1999, http://www.kist.re.kr

133. Conseption mecanique cinematique et Dynamique des Robots. Barraco A., Cuny В., Hoffman A., Jamct P., Leparenx M., Bung H. "Rev. fr. mec.", 1987, N4.

134. De angewenste flexibiliteit van industríele robots. Drent K.H., "Constructeur", 1986, 25,N4.

135. Eckl J. Melkroboter keine Utopie mehr.// Rundewelt, 1994, № 3.

136. Follow that human//New Sei/. 1998, № 160.

137. Gangewere R. J. A robot guide to Dinosaur hall// Carnegie Magazine. 1998

138. General approach to evaluation of robot performances/ Vukobratovich M., Veshovich N., Borovac В.// Пробл. машиностр. и автоматиз. 1992. - N 2.

139. Guinness Publishing Ltd. Перевод с англ. М.: «ACT», 1999

140. Harris L. //Good Vibrations coming out of Robotics Lab// Vanderbilt University. — 1998, http://www.nashville.net/~theremin/

141. Hegarty J.R. Introducing robotics into rehabilitation setting.// Industrial Robot, 1992, №3.

142. Hirano Shinichi. Robots application analysis in medicine area.// Robotto, 1995, № 100.

143. Hü und Schrott. Roboterschlachten in den USA// Ct-Mag.Comput. Techn. 1994, № 11.

144. Humanoid robot// HONDA MOTOR CO.,LTD.- 1998,: http://www.honda.co.jp/tech/other/robot.html

145. Kassler M.// Robotics for heath care.//Robotica, 1993, № 6.

146. Knoh Y.S. Robot assist brain sugary.// Industrial Robot, 1992, № 9.

147. Mitsuo Wada. Domestic personal robot.//Robotto, 1994,№ 100.

148. Motion planning for robots using an elastic deflection compensating algorithm. Fenton R.G., Reeder J.M. "Jnt. J. Rob. and Autom". 1987, 2, N 1.

149. Nishiwaki K. Study on the catch a ball behavior using a humanoid. Graduation Thesis. University of Tokyo, 1997

150. Nishiwaki K., Konno A., Nagashima K., Inaba M. Inoue H. The Humanoid Saika that catches a thrown ball. Proc. of 6th IEEE Int. Workshop on Robot and human communication, 1997

151. Pneumatics keeps heart the Body Zone beating// Automation. 2000

152. RAID-robot to assist the integration of the disabled//Industrial Robot, 1992, №3.

153. Rovetta A. Roboticaper la chirurgia.// Autom. energ. inf., 1994, № 11.

154. Schmucker U., Schneider A., Ihme T.// Six legged walking robot with force control// Fraunhofer IFF, Automation, 1998, http://www.iff.fhg.de/iffaut/english/

155. Simulation of dynamics and optimization of robotic systems. Chernousko F.L., Akulenko L.D., Bolotnik N.N., Gradetsky V.G. "Inf. Contr. Probl. Manuf. Technol., 1986, Proc. 5th JFAC/IFIP/IMACS/IFORS. Conf., Suzdal 22-25 Apr., 1986 Oxford e.a., 1987.

156. T.W.Hsu and L.J. Everett. Identification of the kinematic parameters of a robot manipulator for positional accuracy improvement. In Proc. 1985. Computers and Engeneering Conf. and Exibilition, 1985, Vol. 1.

157. Tada M. Study on the grasping unknown objects using multi-fingered robot hand. Graduation Thesis. University of Tokyo, 1997.

158. The dancing druid: Robot take the first step towards learning by imitation // New Sci., 1998, № 159