Розв’язання прямої задачі кінематики зварювального маніпулятора з шістьма ступенями свободи

Simple item page
dc.citation.epage34
dc.citation.journalTitleЕлектроенергетичні та електромеханічні системи
dc.citation.spage27
dc.citation.volume4
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.authorВігуро, М. І.
dc.contributor.authorМаляр, А. В.
dc.contributor.authorVihuro, M.
dc.contributor.authorMalyar, A.
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.coverage.placenameLviv
dc.date.accessioned2023-02-13T10:12:38Z
dc.date.available2023-02-13T10:12:38Z
dc.description.abstractЗапропоновано розв’язок прямої задачі кінематики для зварювального маніпулятора з шістьма ступенями свободи. Розв’язання такої задачі є першим необхідним етапом створення системи керування вказаним маніпулятором. Це дасть можливість визначити переміщення, прискорення та моменти в кожній з ланок маніпулятора та забезпечить точне позиціонування зварювального інструменту. Під час розв’язання поставленої задачі описано структуру маніпулятора та вказано особливості його застосування. Наведено кінематичну схему маніпулятора із шістьма ступенями свободи. На її основі та на основі методу Денавіта–Хартенберга складено матриці перетворення, які визначають просторові положення кожної з ланок маніпулятора. Використання перетворення Денавіта–Хартенберга дало змогу зменшити загальну кількість узагальнених координат з шести до чотирьох без втрати точності кінцевого результату. Щоб знайти кінцеве положення зварювального інструменту, склали алгоритм послідовних операцій, на основі якого здійснюються поступові переходи між зчленуваннями зварювального робота-маніпулятора. Створений алгоритм реалізовано в середовищі Matlab у вигляді математичної моделі. З метою перевірки правильності прийнятих рішень наведено приклад розрахунку траєкторії переміщень та кінцевого положення зварювального інструменту промислового маніпулятора фірми “Carl Cloos Schweisstechnik”. Отримані результати повністю збігаються із заданим наперед положенням, що свідчить про адекватність створеної моделі. Надалі на основі цієї моделі заплановано синтезувати систему керування зварювальним маніпулятором.
dc.description.abstractThe article proposes a solution of the forward kinematics problem for a welding manipulator with six degrees of freedom. Solving this problem is the first necessary step in creating a control system for this manipulator. This will make it possible to determine the displacement, accelerations and moments in each of the manipulator parts and will ensure accurate positioning of the welding tool. When solving the set task, the manipulator structure was described and features of its application were specified. The kinematic scheme of the manipulator with six degrees of freedom is presented. Based on it and using the Denavit–Hartenberg method, transformation matrices were compiled, which determine the spatial positions of each of the manipulator links. Using the Denavit–Hartenberg transformation made it possible to reduce the total number of generalized coordinates from six to four without losing the accuracy of the final result. To find the final position of the welding tool, an algorithm of sequential operations was developed, based on which gradual transitions between the joints of the welding manipulator are carried out. The created algorithm was implemented in the Matlab environment in the form of a mathematical model. In order to verify the correctness of the decisions made, an example of calculating the trajectory of movement and the final position of the welding tool of the Carl Cloos Schweisstechnik industrial manipulator is presented. The obtained results completely coincided with the predetermined position, which indicates the adequacy of the created model. In the future, based on this model, it is planned to synthesize a control system for the welding manipulator.
dc.format.extent27-34
dc.format.pages8
dc.identifier.citationVihuro M. Solving the forward kinematics problem for a welding manipulator with six degrees of freedom / Vihuro M., Malyar A. // Electrical Power and Electromechanical Systems. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — Vol 1. — P. 27–34.
dc.identifier.citationenVihuro M. Solving the forward kinematics problem for a welding manipulator with six degrees of freedom / Vihuro M., Malyar A. // Electrical Power and Electromechanical Systems. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — Vol 1. — P. 27–34.
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.23939/sepes2021.01.027
dc.identifier.issn2706-9982
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/57338
dc.language.isoua
dc.publisherВидавництво Львівської політехніки
dc.publisherLviv Politechnic Publishing House
dc.relation.ispartofЕлектроенергетичні та електромеханічні системи (4), 2021
dc.relation.ispartofElectrical Power and Electromechanical Systems (4), 2021
dc.relation.referencesen1. Synthesis of robotic systems in mechanical engineering: Textbook / L. E. Pelevin, K. I, Pochka, O. M. Garkavenko, D. O. Mishchuk, I. V. Rusan. K.: NVP “Interservice”, 2016. 258 p. http://pdf.lib.vntu.edu.ua/ books/2019/Pelevin_2016_258.pdf.
dc.relation.referencesen2. Tsvirkun L. I., Gruler G. Robotics and mechatronics: Study guide. D. National Mining University, 2007. 216 p. http://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/2021/Tsvirkun_2017_224.pdf.
dc.relation.referencesen3. Denavit J. and Hartenberg R. S. “A Kinematic Notation for Lower-Pair Mechanisms Based on Matrices,” Journal of Applied Mechanics, vol. 22, pp. 215–221, 1955. DOI:10.1115/1.4011045.
dc.relation.referencesen4. Fu K. S., Gonzalez R. C., Lee Robotics C. S. G.: Trans. from Eng. M.:Mir, 1989. 624 p. https://www.studmed.ru/fu-k-gonsales-r-li-k-robototehnika_8855f0f7adb.html.
dc.relation.referencesen5. Sokol G. I. Theory of mechanisms of robotic systems. Kinematics: Study guide. / Sokol G. I. Dnipro: RVV DNU, 2002. 92 p. https://studfile.net/preview/2425278/.
dc.relation.referencesen6. Marushchak Y. Y., Kushnir A. P. The mathematical model of the mechanism of electrodes movement of arc steel-melting furnaces on he basis of Denavit-Hartenberg presentation // Electrical and computer systems. 2016. No. 22 (98). pp. 20–27. DOI: 10.15276/eltecs.22.98.2016.03.
dc.relation.referencesen7. Dmitrieva I. S., Levchenko D. O. Research of kinematic model of manipulative robot // System technology. 2015. No. 3 (98). pp. 57–62. https://journals.nmetau.edu.ua/issue/download/49-24-PB-2.pdf.
dc.relation.referencesen8. Zenkevich S. L., Yushchenko A. S. Robot control. The basics of manipulating robots control: Textbook for universities – M.: Pub. BMSTU, 2000. 400 p. https://djvu.online/file/0l3NB4SOBiMb6.
dc.relation.referencesen9. Burdakov S. F., Dyachenko V. A., Timofeev A. N. Design of manipulators of industrial robots and robotic complexes. M.: High school, 1986. 264 p. https://www.studmed.ru/burdakov-sf-dyachenko-va-timofeev-anproektirovanie-manipulyatorov-promyshlennyh-robotov-i-robotizirovannyh-kompleksov_f9dfe59d37d.html.
dc.relation.referencesen10. Lomovtseva E. I., Chelnokov Y. N., Dual matrix and biquaternion methods for solving direct and inverse problems of kinematics of robotic manipulators on the example of a Stanford manipulator // Pub. Saratov univ. new ep. Ep. Mathematics. Mechanics. Informatics. 2014. T. rel. 1. pp. 88–-95. DOI:10.0000/cyberleninka.ru/ article/n/dualnye-matrichnye-i-bikvaternionnye-metody-resheniya-pryamoy-i-obratnoy-zadach-kinematiki-robotovmanipulyatorov-na-primere.
dc.relation.referencesen11. Chelnokov Y. N. Quaternion and biquaternion models and methods of rigid body mechanics and their applications. Geometry and kinematics of motion. M.: Fizmatlit, 2016. 511 p. https://1lib.pl/book/2901112/ddd29d.
dc.relation.referencesen12. Funda, J.; Taylor, R. H. & Paul, R.P. On homogeneous transforms, quaternions, and computational efficiency //IEEE Trans.Robot. Automat. 1990. Vol. 6. pp. 382–388. DOI:10.1109/70.56658.
dc.relation.referencesen13. Colomé A., Torras C. Redundant inverse kinematics: Experimental comparative review and two enhancements // Intelligent Robots and Systems (IROS). 2012. pp. 5333–5340. DOI: 10.1109/IROS.2012.6385672.
dc.relation.referencesen14. Duka A.V. Neural network based inverse kinematics solution for trajectory tracking of a robotic arm // Procedia Technology. 2014. Vol. 12. рр. 20–27. DOI:10.1016/j.protcy.2013.12.451.
dc.relation.urihttp://pdf.lib.vntu.edu.ua/
dc.relation.urihttp://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/2021/Tsvirkun_2017_224.pdf
dc.relation.urihttps://www.studmed.ru/fu-k-gonsales-r-li-k-robototehnika_8855f0f7adb.html
dc.relation.urihttps://studfile.net/preview/2425278/
dc.relation.urihttps://journals.nmetau.edu.ua/issue/download/49-24-PB-2.pdf
dc.relation.urihttps://djvu.online/file/0l3NB4SOBiMb6
dc.relation.urihttps://www.studmed.ru/burdakov-sf-dyachenko-va-timofeev-anproektirovanie-manipulyatorov-promyshlennyh-robotov-i-robotizirovannyh-kompleksov_f9dfe59d37d.html
dc.relation.urihttps://1lib.pl/book/2901112/ddd29d
dc.rights.holder© Національний університет „Львівська політехніка“, 2021
dc.rights.holder© Вігуро М. І., Маляр А. В., 2021
dc.subjectзварювальний маніпулятор
dc.subjectпряма задача кінематики
dc.subjectметод Денавіта–Хартенберга
dc.subjectсистема координат
dc.subjectтраєкторія
dc.subjectматематична модель
dc.subjectwelding manipulator
dc.subjectforward kinematics
dc.subjectDenavit–Hartenberg method
dc.subjectcoordinate system
dc.subjecttrajectory
dc.subjectmathematical model
dc.titleРозв’язання прямої задачі кінематики зварювального маніпулятора з шістьма ступенями свободи
dc.title.alternativeSolving the forward kinematics problem for a welding manipulator with six degrees of freedom
dc.typeArticle

Files

Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
2021v1_Vihuro_M-Solving_the_forward_kinematics_27-34.pdf
Size:
1.22 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.77 KB
Format:
Plain Text
Description:
Download

Collections

Electrical Power and Electromechanical Systems. – 2021. – Vol. 4, No. 1