Решение Задачи кинематики и динамики манипулятора: 1. Планирование положений. Необходимо совместить зоны обслуживания робота с рабочим пространством, таким образом, чтобы рабочий инструмент мог быть доставлен в любое требуемое положение с необходимой ориентацией.
2. Планирование движений. Необходимо выбрать траекторию движения объекта или рабочего инструмента. При этом не только траектория движения, но также законы изменения скоростей и ускорений должны, соответствовать возможностям робота.
3. Планирование сил и моментов. Требования к проведению игры должны быть согласованы с возможностями робота развивать необходимые силы и моменты в различных точках рабочего пространства и его энергетикой.
4. Анализ динамической точности. Решение перечисленных задач может потребовать учета динамики робота, так как точность движения по траекториям зависит от развиваемых скоростей и ускорений; при достаточно больших значениях скоростей и ускорений точность отработки траекторий может быть неудовлетворительной. Кроме того, программирование робота без учета его динамики может приводить к появлению эффекта перекрестных связей, когда движение объекта не соответствует заданному закону вследствие взаимного динамического влияния звеньев манипулятора. Анализ степени этого влияния особенно важен для роботов, способных развивать значительные скорости и ускорения.
Прямая задача динамики определяет движение механической системы, в данном случае – манипулятора, по заданным силам и моментам, включая силы и моменты, развиваемые приводами манипулятора, а обратная задача динамики заключается в определении сил и моментов, вызывающих заданное движение [ 3, с. 134 ].
Понятия « прямая » и « обратная » задачи кинематики возникли в робототехнике в связи с решением задач планирования движений. Рассмотрим эти задачи на стандартном примере манипулятора( рис. 1), способного работать только в одной плоскости и имеющий два сустава. Первый сустав L1 закреплён на основании и повёрнут на угол Q1, второй сустав L2, крепится к концу первого сустава и повёрнут относительно него на угол Q2. Рабочий орган манипулятора находится на конце второго сустава.
Прямая задача кинематики состоит в нахождении координат рабочего органа( x, y) по заданным L1, L2, Q1, Q2. L1 и L2 – это, соответственно, длины плеча и локтя манипулятора; определены конструкцией манипулятора.
В обратной задаче кинематики нужно найти такие углы Q1 и Q2, которые позволят манипулятору с плечом L1 и локтем L2 поместить рабочий орган в заданную точку( x, y).
Таким образом, решение прямой задачи говорит – где будет находиться рабочий орган манипулятора, при заданных углах его суставов, а обратная задача, наоборот, говорит: как нужно « вывернуться » манипулятору, чтобы его рабочий орган оказался в заданном положении [ 2 ].
Рис. 1. Кинематическая схема манипулятора
41