- Артикул:00-01021973
- Автор: Зенкевич С.Л., Ющенко А.С.
- ISBN: 5-7038-2567-9
- Обложка: Мягкая обложка
- Издательство: МГТУ им. Н.Э.Баумана (все книги издательства)
- Серия: Учебник для ВУЗов (все книги серии)
- Город: Москва
- Страниц: 480
- Формат: 60х90/16
- Год: 2004
- Вес: 558 г
Развернуть ▼
Рассмотрены вопросы теории манипуляционных роботов и методы управления ими. Приведены основные кинематические соотношения, позволяющие определять положение манипуляционного механизма робота в рабочем пространстве, а также решать задачи о скоростях и ускорениях движения его звеньев. Подробно описаны способы и алгоритмы кинематического управления манипуляторами. Приведены основные сведения о динамике манипуляционных механизмов, математические модели движения и методика их анализа. Рассмотрены методы динамического управления, позволяющие организовать движение манипулятора с учетом сил и моментов, реально действующих на него в процессе работы, практические методы исследования и расчета исполнительной системы манипуляционного робота, а также логическое управление сложными робототехническими системами с использованием теории сетей и конечных автоматов. Даны примеры применения рассматриваемых методов, в конце каждой главы приведен список контрольных вопросов и заданий. Книга содержит основные математические сведения, необходимые для понимания материала учебника и выходящие за рамки обычной программы технического университета по математике и теоретической механике.
Содержание учебника соответствует курсу лекций, который авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Для студентов технических университетов, обучающихся по специальности «Роботы и робототехнические системы» и другим специальностям, связанным с управлением сложными механизмами. Представляет интерес для аспирантов, преподавателей и специалистов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Список основных обозначений
Введение
В.1. Задачи управления манипуляционными роботами
В.2. Функциональное описание робототехнической системы
В.2.1. Манипулятор
В.2.2. Привод степени подвижности
В.2.3. Исполнительная система
В.2.4. Система управления манипулятором
В.З. Задачи управления робототехническими комплексами
В.4. Взаимодействие робота с человеком-оператором
1. Основные кинематические соотношения
1.1. Манипулятор как механическая система
1.2. Преобразование координат
1.2.1. Преобразования вращения и переноса
1.2.2. Элементарные и сложные вращения
1.2.3. Типовые вращения. Углы Эйлера
1.2.4. Сложные преобразования
1.3. Однородные координаты и преобразования
1.3.1. Однородные координаты и векторы
1.3.2. Однородные преобразования
1.4. Определение положения и ориентации звеньев манипулятора
1.5. Специальные системы координат
Контрольные вопросы и задания
2. Положение манипулятора в рабочем пространстве
2.1. Прямая позиционная задача
2.2. Геометрия рабочего пространства манипулятора
2.2.1. Конфигурация рабочего пространства и его объем
2.2.2. Анализ ориентации схвата в рабочем пространстве. Коэффициент сервиса
2.3. Обратная позиционная задача
2.3.1. Метод обратных преобразований
2.3.2. Тригонометрический подход к решению обратной позиционной задачи
2.3.3. Численные методы решения обратной задачи
Контрольные вопросы и задания
3. Скорости и ускорения звеньев манипулятора
3.1. Вращение твердого тела
3.2. Скорости и ускорения звеньев манипулятора
3.2.1. Скорости и ускорения в однородных координатах
3.2.2. Линейные и угловые скорости и ускорения звеньев манипулятора.
3.3. Дифференциальные преобразования
3.3.1. Дифференциальное перемещение
3.3.2. Матрица дифференциальных преобразований
3.4. Прямая и обратная задачи о скорости
3.4.1. Прямая задача о скорости
3.4.2. Обратная задача о скорости
3.4.3. Манипуляторы с тремя пересекающимися осями сочленений
3.4.4. Обратная задача о скорости как задача минимизации
3.5. Запись основных кинематических соотношений с помощью блочных матриц
3.5.1. Блочные матрицы и действия над ними
3.5.2. Запись линейных и угловых скоростей звеньев манипулятора с помощью блочных матриц
3.5.3. Линейные и угловые ускорения звеньев манипулятора
3.6. Кинематические свойства манипулятора
3.6.1. Распределение допустимых скоростей в рабочем пространстве
3.6.2. Оценка мобильности манипулятора
3.6.3. Оценка приемистости
Контрольные вопросы и задания
4. Кинематическое управление манипулятором
4.1. Планирование траекторий в пространстве обобщенных координат
4.1.1. Перевод из точки в точку. Режим разгона - торможения
4.1.2. Обход совокупности точек
4.2. Управление манипулятором в пространстве координат схвата
4.2.1. Управление по положению
4.2.2. Формирование программной траектории
4.2.3. Линеаризованный позиционный алгоритм управления
4.2.4. Управление по вектору скорости и по вектору ускорения
4.2.5. Управление по вектору силы
Контрольные вопросы и задания
5. Уравнения кинетостатики манипулятора
5.1. Статика манипуляционных механизмов
5.1.1. Уравнение равновесия относительно основания манипулятора
5.1.2. Обобщенные условия равновесия (обратная рекурсия)
5.2. Анализ рабочих сил и моментов
5.2.1. Силы и моменты, развиваемые двигателями манипулятора
5.2.2. Эллипсоиды допустимых сил
5.3. Уравнения движения манипулятора в форме Даламбера
5.3.1. Силы и моменты инерции
5.3.2. Уравнения движения
5.3.3. Составление дифференциальных уравнений движения манипулятора относительно обобщенных координат
5.4. Показатели динамических свойств манипулятора
5.4.1. Эллипсоид допустимых ускорений
5.4.2. Динамическая манипулятивность. Приемистость
5.4.3. Вычисление показателей динамических свойств манипулятора
Контрольные вопросы и задания
6. Уравнения движения манипуляционного механизма в форме Лагранжа. Принцип Гаусса
6.1. Уравнение движения в форме Лагранжа второго рода
6.1.1. Структура уравнения. Обобщенные силы
6.1.2. Кинетическая энергия манипуляционного механизма
6.1.3. Связь между уравнением Лагранжа и уравнением кинетостатики
6.2. Движение манипуляционного механизма при наличии внешних связей. Уравнение движения в форме Лагранжа первого рода
6.2.1. Определение реакции связей при использовании уравнений кинетостатики
6.2.2. Уравнение Лагранжа при наличии связей
6.2.3. Применение уравнений Лагранжа для анализа движения манипуляционных механизмов с замкнутыми контурами
6.3. Принцип Гаусса
6.3.1. Общая формулировка принципа Гаусса
6.3.2. Применение принципа Гаусса для исследования движения манипуляционных механизмов
6.3.3. Определение ускорений вынужденного движения
6.3.4. Принцип Гаусса в однородных координатах
6.3.5. Моделирование движения манипуляционного механизма с использованием принципа Гаусса
Контрольные вопросы и задания
7. Система управления исполнительного уровня
7.1. Математическая модель исполнительной системы
7.1.1. Уравнения исполнительной системы
7.1.2. Линеаризация модели исполнительной системы
7.2. Исследование линеаризованной модели исполнительной системы
7.2.1. Частотные характеристики и обобщенные показатели качества
7.2.2. Устойчивость исполнительной системы
7.3. Автоматизированный синтез исполнительной системы
7.3.1. Вычисление показателей качества исполнительной системы и отдельных приводов
7.3.2. Расчет приводов исполнительной системы. Синтез корректирующих устройств и регуляторов
7.3.3. Анализ синтезированной системы. Введение корректирующих связей
7.4. Анализ исполнительной системы при кинематическом управлении
7.4.1. Управление по вектору скорости
7.4.2. Управление положением и устойчивость системы управления
Контрольные вопросы и задания
8. Методы динамического управления манипуляторами
8.1. Методы, основанные на решении обратных задач динамики
8.1.1. Компенсация динамических эффектов в реальном времени
8.1.2. Компенсация динамических эффектов при программном движении.
8.1.3. Проблема реализуемости
8.1.4. Обобщенный моментный регулятор
8.2. Декомпозиция управления
8.2.1. Декомпозиция уравнений динамики манипуляционного механизма
8.2.2. Декомпозиция управляющих сигналов
8.3. Силовая обратная связь
8.3.1. Силовая обратная связь в сочленениях манипулятора
8.3.2. Силовая обратная связь на схвате
8.3.3. Проблема устойчивости при силовой обратной связи
8.4. Динамическое планирование
8.4.1. Планирование движения вдоль заданной траектории с учетом динамических ограничений
8.4.2. Выбор мощности силовых агрегатов
8.4.3. Планирование движения манипулятора по собственной траектории
Контрольные вопросы и задания
9. Логическое управление сложной робототехнической системой
9.1. Понятие сложной системы
9.2. Конечный автомат как модель объекта управления
9.3. Построение моделей подсистем
9.3.1. Робот как элемент сложной системы
9.3.2. Модели подсистем
9.4. Сетевой автомат
9.5. Сеть автоматов
9.5.1. Последовательное соединение сетевых автоматов
9.5.2. Соединение с обратной связью
9.5.3. Сеть автоматов и эквивалентный автомат
9.6. Метод управления сложной робототехнической системой
Контрольные вопросы и задания
Заключение
Список литературы
Комментарий к списку литературы
Предметный указатель
