The purpose of the study is a development of a mathematical model and an algorithm for the calculation of the state vector of a multi-axes delta-type control joystick for moving special purposes arm manipulators by a human operator in the loop. Research methods. The paper considers the existing methods of remote control of intrachambers special purpose arm manipulators with a human operator in the control loop, identifies the advantages and disadvantages of existing solutions. The task of synthesizing the optimal control stick to ensure driving of the manipulator in 3D-space was set. Today, nuclear industry enterprises widely use hermetic chambers in which copy-type electromechanical manipulators are installed. The manipulation system includes an arm manipulator installed directly in a sealed chamber, and its kinematically similar control arm. The operator manually moves the control arm, the trajectory of which is repeated inside the chamber by the arm manipulator. Taking into account moral and physical obsolescence, the introduction of modern approaches to the human-machine interaction is required. The paper proposes a mathematical model for calculation the state vector (linear and angular coordinates) of a delta-type control stick from measured information about the relative angular position in its rotational kinematic pairs. Results of the study. An algorithm for calculating the coordinates of the handle of the control stick is synthesized based on a priori information about the relative position of the elements in the delta-mechanism. Taking into account the additional discrete and proportional controls located on the handle of the control stick, the proposed algorithm and its practical implementation make it possible to introduce effective manipulator control modes. Conclusion. The main results of the work include a mathematical model and an algorithm for generating the state vector of the delta-type control stick, which allows the operator to form the linear and angular velocity vectors of the arm manipulator and its gripper movement by one hand. The technical implementation of the control stick and algorithm, as well as its test operation with a dual arm manipulator system, showed the high efficiency of the proposed solutions.
ВведениеВ 2015 году филиалом Южно-Уральского государственного университета в г. Миассе по техническому заданию одного из ведущих предприятий атомной промышленности был спроек-тирован и изготовлен робототехнический комплекс МР-48. Его основное назначение -исключе-ние ручных операций и введение автоматизированных и автоматических режимов работы при выполнении технологических операций с материалами в условиях сильных радиационных полей. Манипулятор робототехнического комплекса МР-48 конструктивно представляет собой шести-звенный манипулятор с вращательными степенями свободы в каждом сочленении. Кинематиче-ская схема манипулятора, а также системы координат, связанные с каждым из звеньев, заданные в соответствии с правилами Денавита -Хартенберга [1], представлены на рис. 1, 2. Описаны состав и структура системы управления промышленным робототехническим комплексом, предназначенным для работы в герметичных камерах в условиях сильных ра-диационных излучений. В связи с превышением рабочей зоны манипулятора робототехниче-ского комплекса над рабочим пространством герметичной камеры и необходимостью остано-ва или уменьшения скорости движения при достижении зон ограничения предложено исполь-зование искусственной нейронной сети на основе перcептрона с сигмоидальной функцией ак-тивации, формирующего на выходе сигнал в диапазоне [0; 1], используемый как коэффициент передачи сигналов от внешних контуров управления и органов ручного управления манипу-лятором к внутренним контурам системы управления. Приведен вариант структуры системы управления, представлен способ формирования обучающих выборок нейронной сети и ре-зультаты математического моделирования работы системы управления.Ключевые слова: робот-манипулятор, искусственная нейронная сеть, перцептрон, обу-чающая выборка, система управления.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.