МОДЕЛЮВАННЯ ТА АНАЛІЗ ЗВОРОТНОЇ КІНЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ РУКИ ЛЮДИНОПОДІБНОГО РОБОТА

УДК:621.22

DOI:10.25140/2411-5363-2019-3(17)-117-122

Автор:

Мартин Варга , Технічний університет Кошице (Park Komenskeho 8, 04200 Kosice, Slovak Republic).

Філаковський Філіп , Технічний університет Кошице (Park Komenskeho 8, 04200 Kosice, Slovak Republic).

Виргала Іван , Технічний університет Кошице (Park Komenskeho 8, 04200 Kosice, Slovak Republic).

Мова статті: англійська

Анотація:

Актуальність теми дослідження. На сьогодні робототехніка та мехатроніка стали основними напрямками. З  розвитком  цих галузей  також  зростають  обчислювальні можливості.  Тому  в  кінематичному  та  динамічному моделюванні приділяється значна увага чисельному моделюванню та алгоритмізації. 
Постановка проблеми. Відповідний підхід для чисельного моделювання важливий з огляду на витрату часу, а також стабільність обчислень. 
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проектування та моделювання людиноподібних роботів представляє значний інтерес у галузі робототехніки. Апаратна та механічна частина конструкції роботів знаходиться на значно вищому рівні порівняно з програмним забезпеченням роботів. Отже, моделювання та управління роботами лежить у полі інтересів дослідників. 
Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Порівняння методів чисельного моделювання зворотної кінематики. 
Постановка завдання. Порівняння чотирьох методів з точки зору продуктивності та стабільності. 
Виклад основного матеріалу. У цій роботі досліджено область кінематичного моделювання руки людиноподібного робота та моделювання в MATLAB. 
Висновки відповідно до статті. У роботі досліджено зворотні кінематичні підходи до моделі. Були проаналізовані псевдоінверсний метод, транспонування методом Якобі, метод найменших квадратів в якості методу оптимізації. Результати моделювання показують переваги методу оптимізації. Під час моделювання цей метод ніколи не відмовляє порівняно з іншими перевіреними методами.

Ключові слова:

рука людиноподібних роботів; зворотна кінематика; якобіан; моделювання

Список використаних джерел:

1.  J.  Hirt,  K.  Berns,  K.  Mianowski,  Designing  Arms  and  Hands  for  the  Humanoid  Robot ROMAN, in: Advanced Materials Research (2012), pp. 1233–1237. 
2.  I. A. Kapandji. The Physiology of the Joints (1970), Vol. 1. E&S Livingstone, Edinburgh and London, 2 editions. 
3.  K.S. Salisbury, B.Roth, Kinematics and force analysis of articulated mechanical hands, Journal of Mechanims, Transmissions and Actuation in Design, 105, 1983, pp. 35–41. 
4.  S.  Kagami,  M.  Mochimaru,  Y.  Ehara,  N.  Miyata,  K.  Nishiwaki,  T.  Kanade,  and  H.  Inoue, Measurement and comparison of human and humanoid walking, in Proceedings of IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation, Vol. 2, 2003, pp. 918–922. 
5. T. Ishida, Y. Kuroki, and J. Yamaguchi, Mechanical system of a small biped entertainment robot, in Proceedings of the 2004 IEEERAS International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), Los Angeles, California, USA, November 10 – 12, 2004, pp. 235–252. 
6. A. Schmitz, M. Maggiali, L. Natale, G. Metta, Touch Sensor for Humanoid Hands, IEEE Symposium on Robot and Human Interactive Communication, 2010, pp. 691–697. 
7.  N.  Fukaya,  S. Toyama,  T.  Asfour,  R.  Dillmann,  Design  of  the  TUAT/Karlsruhe  Humanoid Hand, International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2000, pp. 1754–1759. 
8. C. L. Taylor, R. J. Schwarz, The Anatomy and Mechanics of the Human Hand, Artificial Limbs (1955), Vol. 2, No. 2, pp. 22–35. 
9. J. de Lope, T. Zarraonandia, R. Gonzбlez-Careaga, D. Maravall, Solving the Inverse Kinematics in  Humanoid  Robots:  A  Neural  Approach,  Lecture  Notes  in  Computer  Science  (2003),  Vol.  2687, pp. 177–184. 
10. S. R. Buss, J.S. Kim, Selectively Damped Least Squares for Inverse Kinematics, Journal  of Graphics Tools (2005), Vol. 10, Issue 3, pp. 37–49. 
11. S. R. Buss, Introduction to Inverse Kinematics  with Jacobian Transpose, Pseudoinverse and Damped Least Squares methods, IEEE Journal of Robotics and Automation (2004), pp. 681–685. 
12. Wolovich, W. A., Elliott, H., A Computational Technique for Inverse Kinematics, IEEE Conference on Decisions and Control (1984), pp. 1359–1363. 
13. Balestrino,  A., De Maria, G., Sciavicco, L., Robust Control  of Robotic Manipulators, IFAC World Congress (1984), pp. 2435–2440. 
14. Virgala, I., Kelemen, M., Varga, M., Kurylo, P. Analyzing, Modeling and Simulation of Humanoid Robot Hand Motion, Procedia Engineering (2014), Elsevier. 
15. Virgala, I., Gmiterko,  A., Kelemen, M., Varga, M. Inverse Kinematic Model  of Humanoid Robot Hand, Applied mechanics and Materials (2014), pp. 75-82. 

Завантажити