Имитационное моделирование манипуляторов для решения задач планирования траекторий

Разработано программное обеспечение для визуализации алгоритмов планирования движения промышленного манипулятора с применением средств математического и имитационного моделирования. Рассмотрено использование среды Unity для разработки математических, физических и имитационных 3D-моделей промышленных манипуляторов в трехмерном пространстве, а также возможность вычисления и визуализации траектории движения звеньев. Составлены алгоритмы для программного решения кинематических задач (прямой и обратной) и методов планирования траекторий манипулятора для выполнения технологических и манипулятивных операций. Реализованы модули визуализации имитационной модели промышленного: программная модель манипулятора, рабочей сцены и траекторий. Результаты апробированы на примере учебного манипулятора Kuka. Проведен натурный эксперимент для сравнения точности вычислений разработанного программного решения.
EDN: EITKLQ, https://elibrary/eitklq

Литература

[1] Осипов И.А., Феоктистов Д.А., Михайлов К.С. и др. Применение технологий виртуальной реальности в имитационном моделировании мобильных роботов. Проблемы и перспективы цифровизации агропромышленного комплекса. Мат. межд. науч.-практ. конф. Саратов, Вавиловский ун-т, 2023, с. 80–85.

[2] Давлетшин Р.Р., Дробина Е.А. Моделирование системы захвата промышленного робота. Молодой ученый, 2019, № 39, с. 186–189.

[3] Быков Н.В., Товарнов М.С. Имитационное моделирование взаимодействия мобильного робота с возможностью вертикального перемещения с окружением. ИТММ-2018. Томск, 2018, с. 300–305.

[4] Тачков А.А. Концептуальное проектирование мобильных робототехнических систем на основе статистического имитационного моделирования. Экстремальная робототехника, 2016, № 1, с. 66–71.

[5] Куприн М.С., Осипов И.А., Фурсин А.А. и др. Программный пакет имитационного моделирования мобильных роботов на основе движка Unity. Свид. о гос. рег. прог. для ЭВМ № 2023681185 РФ. Заявл. 26.09.2023, опубл. 11.10.2023.

[6] Ключиков А.В., Лючев Я.В., Пчелинцева С.В. Программный пакет для имитационного моделирования промышленных роботов. Свид. о гос. рег. прог. для ЭВМ № 2024618442 РФ. Заявл. 27.03.2024, опубл. 11.04.2024.

[7] Куприн М.С., Осипов И.А., Ключиков А.В. и др. Анализ инструментов имитационного моделирования мобильных робототехнических платформ с учетом физических законов (обзор). Мехатроника, автоматизация, управление, 2023, т. 24, № 3, с. 152–157, doi: https://doi.org/10.17587/mau.24.152-157

[8] Куприн М.С., Ключиков А.В. Разработка программных модулей имитации колес Илона и омниколес в мобильных роботах. Математические методы в технологиях и технике, 2023, № 4, с. 77–80, doi: https://doi.org/10.52348/2712-8873_MMTT_2023_4_77

[9] Пчелинцева С.В. Анализ сходимости процесса формирования программных траекторий с ограниченными отклонениями для манипуляторов с контурным управлением. Вестник Саратовского государственного технического университета, 2012, т. 1, № 2, с. 402–409.

[10] Горелов В.А., Рубцов И.В., Стадухин А.А. Исследование подвижности мобильных рототехнических комплексов методом имитационного моделирования. Известия ЮФУ. Технические науки, 2020, № 1, с. 144–155, doi: https://doi.org/10.18522/2311-3103-2020-1-144-155

[11] Брехов О.М., Звонарева Г.А., Рябов В.В. Особенности разработки и анализа имитационной модели мультипроцессорной вычислительной системы. Открытое образование, 2017, № 3, с. 48–56, doi: https://doi.org/10.21686/1818-4243-2017-3-48-56

[12] Рудковский К.Е., Корзун Д.Ж. Обзор средств имитационного моделирования перемещения и сенсорики колесных мобильных роботов. Цифровые технологии в образовании, науке, обществе. Мат. XVII Всерос. науч.-практ. конф. Петрозаводск, ПетрГУ, 2023, с. 84–85.

[13] Галемов Р.Т., Масальский Г.Б. Планирование траектории манипулятора для движущейся цели. Кибернетика и программирование, 2018, № 2, с. 9–28.

[14] Курочкин С.Ю., Тачков А.А., Борисенков Е.И. Параметрический синтез системы управления групповым движением роботов с использованием статистического имитационного моделирования. Известия ЮФУ. Технические науки, 2023, № 1, с. 146–154, doi: https://doi.org/10.18522/2311-3103-2023-1-146-154

[15] Курочкин С.Ю., Тачков А.А. Статистическая имитационная модель группового движения мобильных роботов с учетом вероятностно-временных характеристик системы связи и автономного управления движением. Экстремальная робототехника, 2022, № 1, с. 123–129.

[16] Пчелинцева С.В. Разработка методов математического моделирования кинематики промышленных манипуляторов. Дисс. … канд. тех. наук. Саратов, СГТУ, 2005. 205 с.

[17] Зуева С.В., Беляев А.С. Создание 3d модели манипулятора в Matlab Simulink. Молодежь и современные информационные технологии. Межд. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск, ТПУ, 2018, с. 104–105.

[18] Селезнева С.Н. Полиномиальные представления дискретных функций. Дисс. … док. физ.-мат. наук. Москва, МГУ, 2015. 257 с.

[19] Nakamura T. Inverse kinematics of robot arm with unity. Japan, 2021. 89 p.

[20] Dr.-Ing. John Nassour. Forward kinematics: the denavit-hartenberg convention. In: Engineering Drawing, 2021, pp. 71–101.