РОЗВ’ЯЗАННЯ ПРЯМОЇ ЗАДАЧІ КІНЕМАТИКИ РОБОТА-МАНІПУЛЯТОРА З ЧОТИРМА СТУПЕНЯМИ СВОБОДИ

Анотація

Розвиток науки й техніки суттєво змінив підхід до функціонування промисловості, особливо в галузі автоматизації. Зростаючий попит на високоякісну продукцію призвів до переходу на автоматизовані системи, які використовують роботів для заміни людини у виконанні повторюваних завдань. Промислові роботи-маніпулятори широко застосовуються у таких виробничих процесах, як зварювання, фарбування, складання, різання тощо.

В роботі подано математичний опис розв’язання прямої задачі кінематики для навчального робота-маніпулятора з чотирма ступенями свободи. Запропоновано алгоритм процедури формування послідовності узгоджених систем координат, пов’язаних з ланками маніпулятора. Сформовано ортонормовану систему координат для кожної з чотирьох ланок.

Для виконання поставлених завдань описано структуру маніпулятора, наведено зовнішній вигляд маніпулятора, запропоновано 3D-модель та структурно-кінематичну схему. На основі отриманих параметрів та матричного методу представлення побудови системи координат Денавіта–Хартенберга створено матриці перетворень, які математично представляють просторові положення кожної з ланок маніпулятора. Використання перетворення Денавіта–Хантерберга дало змогу отримати положення кожної з чотирьох кінематичних пар робота-маніпулятора в просторі.

За алгоритмом розроблено комп’ютерну програму на Visual C#, яка дозволяє автоматично отримати координати кожної з кінематичних пар у просторі а також траєкторію руху захоплювача з початкової точки в задану. Таким чином, запланований рух спочатку перевіряється у віртуальному середовищі моделювання, і лише після перевірки виконується реальним роботом.

Запропонована методика та комп’ютерна програма є універсальними та можуть бути використані для моделювання будь-якого робота-маніпулятора в навчальному процесі.

Здійснено опис процесу функціонування створеної програми, наведено фрагменти програмного коду, які здійснюють розрахунки координат відповідних кінематичних пар в зоні обслуговування маніпулятора та безпосередньо траєкторію руху самого захоплювача в просторі. В результаті розрахунків та схематичного представлення 3D-моделі положення ланок маніпулятора в просторі повністю збігаються із наперед заданим положенням, що свідчить про адекватність створеної моделі та її програмної реалізації. Надалі на основі цієї моделі заплановано синтезувати систему керування навчальним роботом-маніпулятором, а також реалізацію зворотної задачі кінематики.