RU2724775C1 - Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator - Google Patents

Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator Download PDF

Info

Publication number
RU2724775C1
RU2724775C1 RU2019141849A RU2019141849A RU2724775C1 RU 2724775 C1 RU2724775 C1 RU 2724775C1 RU 2019141849 A RU2019141849 A RU 2019141849A RU 2019141849 A RU2019141849 A RU 2019141849A RU 2724775 C1 RU2724775 C1 RU 2724775C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
anthropomorphic manipulator
manipulator
anthropomorphic
motion
Prior art date
Application number
RU2019141849A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Иванович Петренко
Фариза Биляловна Тебуева
Михаил Михайлович Гурчинский
Владимир Олегович Антонов
Игорь Владиславович Стручков
Сергей Сергеевич Рябцев
Елена Аркадьевна Чайка
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет"
Priority to RU2019141849A priority Critical patent/RU2724775C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724775C1 publication Critical patent/RU2724775C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls

Abstract

FIELD: robotics.SUBSTANCE: invention relates to robotics and can be used in control systems of antropomorphic manipulators. Complex for controlling movement of an anthropomorphic manipulator comprises a unit of a mechanical system of a setting device, a unit of sensors of a setting device, a unit for calculating angles of rotation of the operator's hand, a control unit for drives of an anthropomorphic manipulator, an anthropomorphic manipulator movement equations generating unit and an anthropomorphic manipulator drive sensor unit.EFFECT: technical result is improved smoothness of movement of anthropomorphic manipulator due to control of drives of anthropomorphic manipulator based on predicted equations of its movement, which reduces intensity of undesirable vibrations during movement of manipulator and longer service life of its parts.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в системах копирующего управления антропоморфными манипуляторами.The invention relates to robotics and can be used in copy control systems of anthropomorphic manipulators.

Известен комплекс копирующего управления с задающей рукояткой [Е.И. Юревич «Управление роботами и робототехническими системами». - СПб: СПбГТУ, 2000. - 171 с. - с.131-133], который включает в себя блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок решения обратной задачи кинематики, блок управления приводами антропоморфного манипулятора. Данный комплекс позволяет организовать копирующее управление антропоморфным манипулятором.A well-known complex copy control with a setting handle [E.I. Yurevich "Management of robots and robotic systems." - SPb: SPbSTU, 2000 .-- 171 p. - p.131-133], which includes a block of the mechanical system of the driver, a sensor block of the driver, a block for solving the inverse kinematic problem, a control unit for the drives of the anthropomorphic manipulator. This complex allows you to organize a copy control anthropomorphic manipulator.

Существенными признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок управления приводами антропоморфного манипулятора.The essential features of the analogue, which coincide with the features of the claimed invention, are the block of the mechanical system of the driver, the sensor unit of the driver, the drive control unit of the anthropomorphic manipulator.

Недостатками комплекса копирующего управления являются ограниченные функциональные возможности. В частности, данная система копирующего управления ориентирована на использование задающей рукоятки в качестве задающего устройства, что позволяет оператору управлять одной рукой только тремя степенями подвижности исполнительного манипулятора, в то время как антропоморфный исполнительный манипулятор имеет семь степеней подвижности. С другой стороны, использование задающей рукоятки не позволяет осуществлять интуитивное управление и контролировать положение локтевого узла исполнительного манипулятора.The disadvantages of the complex copy control are limited functionality. In particular, this copy control system is focused on the use of the master handle as the master device, which allows the operator to control only three degrees of mobility of the executive manipulator with one hand, while the anthropomorphic executive manipulator has seven degrees of mobility. On the other hand, the use of the master handle does not allow intuitive control and control the position of the elbow unit of the actuator.

Известна структура комплекса управления на основе копирующего манипулятора [Е.И. Юревич «Управление роботами и робототехническими системами». - СПб: СПбГТУ, 2000. - 171 с. - с.123-131], которая предполагает наличие блока механической системы задающего устройства, блока датчиков задающего устройства, блока управления приводами антропоморфного манипулятора. Эта структура позволяет организовать копирующее управление антропоморфным манипулятором.The known structure of the control complex based on the copying manipulator [E.I. Yurevich "Management of robots and robotic systems." - SPb: SPbSTU, 2000 .-- 171 p. - p.123-131], which suggests the presence of a block of the mechanical system of the driver, the sensor block of the driver, the drive control unit of the anthropomorphic manipulator. This structure allows you to organize the copy control of the anthropomorphic manipulator.

Существенными признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок управления приводами антропоморфного манипулятора.The essential features of the analogue, which coincide with the features of the claimed invention, are the block of the mechanical system of the driver, the sensor unit of the driver, the drive control unit of the anthropomorphic manipulator.

Недостатками данной структуры являются невозможность одновременного управления всеми степенями подвижности антропоморфного манипулятора, сложность интуитивного управления оператором всеми степенями подвижности исполнительного манипулятора, ограниченность рабочей зоны. Они обусловлены тем обстоятельством, что за счет позиционирования и ориентации рабочего окончания задающего манипулятора может быть осуществлено управление только шестью степенями подвижности исполнительного манипулятора, в то время как антропоморфный исполнительный манипулятор зачастую содержит семь степеней подвижности. Дополнительно, при использовании аналога производится копирование движений не руки оператора, а задающего манипулятора, приводимого в движение рукой оператора. Таким образом, теряется естественность и интуитивность управления исполнительным манипулятором, сужается рабочая зона.The disadvantages of this structure are the impossibility of simultaneously controlling all degrees of mobility of the anthropomorphic manipulator, the complexity of intuitive operator control of all degrees of mobility of the executive manipulator, and the limited working area. They are due to the fact that due to the positioning and orientation of the working end of the master arm, only six degrees of mobility of the executive arm can be controlled, while the anthropomorphic executive arm often contains seven degrees of mobility. Additionally, when using the analogue, the movements of the operator’s hand are not copied, but the master manipulator, driven by the operator’s hand, is copied. Thus, the naturalness and intuitiveness of the control of the executive manipulator is lost, the working area is narrowed.

Устройством, наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом), является комплекс управления антропоморфным манипулятором (заявка на изобретение RU 2018146275 A), который включает в себя блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок расчета углов поворота руки оператора, блок управления приводами антропоморфного манипулятора. Эта структура позволяет организовать копирующее управление антропоморфным манипулятором.The device closest in technical essence to the proposed invention (prototype) is an anthropomorphic manipulator control complex (patent application RU 2018146275 A), which includes a driver unit mechanical system unit, a driver unit sensor unit, an operator hand rotation angle calculation unit, control unit drives anthropomorphic manipulator. This structure allows you to organize the copy control of the anthropomorphic manipulator.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок расчета углов поворота руки оператора, блок управления приводами антропоморфного манипулятора.The essential features of the prototype, coinciding with the features of the claimed invention, are the block of the mechanical system of the driver, the sensor unit of the driver, the block for calculating the rotation angles of the operator’s hand, the control unit for the drives of the anthropomorphic manipulator.

Недостатком, препятствующим достижению в прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является недостаточная плавность движения антропоморфного манипулятора при копирующем управлении с помощью экзоскелета с предельно возможными скоростями и ускорениями приводов антропоморфного манипулятора. Данный недостаток обусловлен тем, что сигнал управления с задающего устройства в виде экзоскелета является дискретным и поступает в режиме реального времени. За счет дискретности сигнала управления и инерции манипулятора возникают проблемы перерегулирования, приводящие к нежелательным вибрациям антропоморфного манипулятора при движении вдоль заданной траектории, что в свою очередь ведет к повышению износа его деталей.The disadvantage that impedes the achievement of the technical result provided by the invention in the prototype is the insufficient smoothness of the anthropomorphic manipulator during copy control using an exoskeleton with the maximum possible speeds and accelerations of the anthropomorphic manipulator drives. This disadvantage is due to the fact that the control signal from the master in the form of an exoskeleton is discrete and arrives in real time. Due to the discreteness of the control signal and the inertia of the manipulator, overshooting problems arise, leading to undesirable vibrations of the anthropomorphic manipulator when moving along a predetermined path, which in turn leads to increased wear of its parts.

Техническим результатом изобретения является повышение плавности движения антропоморфного манипулятора за счет управления приводами антропоморфного манипулятора на основе прогнозного уравнения его движения, что приведет к уменьшению интенсивности нежелательных вибраций при движении манипулятора и увеличению срока службы его деталей.The technical result of the invention is to increase the smoothness of the movement of the anthropomorphic manipulator by controlling the drives of the anthropomorphic manipulator based on the predicted equation of motion, which will reduce the intensity of unwanted vibrations during the movement of the manipulator and increase the life of its parts.

Технический результат достигается тем, что в комплекс управления антропоморфным манипулятором, содержащий блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок расчета углов поворота руки оператора, блок управления приводами антропоморфного манипулятора, в котором выходы блока механической системы задающего устройства соединены со входами блока датчиков задающего устройства, выходы которого соединены со входами блока расчета углов поворота руки оператора, введены блок памяти, блок формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора и блок датчиков приводов антропоморфного манипулятора, при этом выходы блока расчета углов поворота руки оператора соединены со входами блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора, выходы которого соединены со входами блока управления приводами антропоморфного манипулятора, выходы блока датчиков приводов антропоморфного манипулятора соединены со вторыми входами блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора, на выходе блока датчиков приводов антропоморфного манипулятора формируются значения результатов измерения положения

Figure 00000001
, скорости
Figure 00000002
и ускорения
Figure 00000003
антропоморфного манипулятора по каждой обобщенной координате
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- количество обобщенных координат антропоморфного манипулятора, по которым осуществляется управление, в блок памяти записываются результаты расчета углов поворота, именуемых далее обобщенными координатами, руки оператора с присвоением временных меток:The technical result is achieved by the fact that in the control complex of the anthropomorphic manipulator, which contains the block of the mechanical system of the driver, the sensor block of the driver, the block for calculating the rotation angles of the operator’s hand, the drive control unit of the anthropomorphic manipulator, in which the outputs of the block of the mechanical system of the driver are connected to the inputs of the sensor block a driver, the outputs of which are connected to the inputs of the block for calculating the angles of rotation of the operator’s hand, a memory block, a block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator and a block of sensors of the drives of the anthropomorphic manipulator are inserted, while the outputs of the block for calculating the angles of rotation of the operator’s arm are connected to the inputs of the memory block, the outputs of which are connected with the first inputs of the block forming the equations of motion of the anthropomorphic manipulator, the outputs of which are connected to the inputs of the drive control unit of the anthropomorphic manipulator, the outputs of the sensor block of the drives of the anthropomorphic manipulator with are integrated with the second inputs of the block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator; at the output of the sensor block of the drives of the anthropomorphic manipulator, the values of the results of position measurement are formed
Figure 00000001
, speeds
Figure 00000002
and acceleration
Figure 00000003
anthropomorphic manipulator for each generalized coordinate
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- the number of generalized coordinates of the anthropomorphic manipulator, according to which the control is carried out, the results of calculating the rotation angles, hereinafter referred to as generalized coordinates, the hands of the operator with the assignment of time marks are recorded in the memory block:

Figure 00000006
(1)
Figure 00000006
(1)

где

Figure 00000007
-
Figure 00000008
-я запись в блоке памяти,Where
Figure 00000007
-
Figure 00000008
th record in the memory block,

Figure 00000009
- вектор обобщенных координат руки оператора в
Figure 00000008
-й записи,
Figure 00000009
is the vector of generalized coordinates of the operator’s hand in
Figure 00000008
records

Figure 00000010
- метка времени
Figure 00000008
-й записи,
Figure 00000010
- timestamp
Figure 00000008
records

Figure 00000008
- номер записи,
Figure 00000008
- record number,

Figure 00000011
- количество записей в блоке памяти,
Figure 00000011
- the number of entries in the memory block,

на выходах блока памяти формируется значение длительности интервала прогнозирования

Figure 00000012
, значение ширины временного окна
Figure 00000013
, массив результатов расчета углов поворота руки оператора с временными метками
Figure 00000014
, в блоке формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора вычисляются значения показателя Херста
Figure 00000015
для каждой
Figure 00000016
-й обобщенной координаты в массиве
Figure 00000017
, измеряется текущий момент времени
Figure 00000018
, формируется подмассив
Figure 00000019
из массива
Figure 00000017
, вычисляется показатель Херста
Figure 00000020
для каждой
Figure 00000016
-й обобщенной координаты в подмассиве
Figure 00000021
, для каждой
Figure 00000016
-й обобщенной координаты вычисляется прогнозное значение
Figure 00000022
для момента времени
Figure 00000023
по формуле:at the outputs of the memory block, the value of the duration of the prediction interval is formed
Figure 00000012
, time window width value
Figure 00000013
, an array of results of calculating the angle of rotation of the hand of the operator with time stamps
Figure 00000014
, in the block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator, the values of the Hurst exponent are calculated
Figure 00000015
for each
Figure 00000016
th generalized coordinates in the array
Figure 00000017
measured current time
Figure 00000018
, a subarray is formed
Figure 00000019
from array
Figure 00000017
, the Hurst exponent is calculated
Figure 00000020
for each
Figure 00000016
th generalized coordinate in a subarray
Figure 00000021
, for each
Figure 00000016
th generalized coordinate calculates the predicted value
Figure 00000022
for a point in time
Figure 00000023
according to the formula:

Figure 00000024
(2)
Figure 00000024
(2)

где

Figure 00000025
- первый элемент в подмассиве
Figure 00000021
для
Figure 00000016
-й обобщенной координаты,Where
Figure 00000025
- the first element in the subarray
Figure 00000021
for
Figure 00000016
th generalized coordinate

Figure 00000026
- последний элемент в подмассиве
Figure 00000021
для
Figure 00000016
-й обобщенной координаты,
Figure 00000026
- last element in a subarray
Figure 00000021
for
Figure 00000016
th generalized coordinate

для каждой

Figure 00000016
-й обобщенной координаты рассчитываются коэффициенты
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
сплайна, описывающего прогнозное уравнение движения
Figure 00000031
, по формулам:for each
Figure 00000016
-th generalized coordinates are calculated coefficients
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
a spline describing the predicted equation of motion
Figure 00000031
according to the formulas:

Figure 00000032
(3)
Figure 00000032
(3)

на выходе блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора формируются уравнения движения антропоморфного манипулятора в виде массива коэффициентов

Figure 00000033
сплайнов, описывающих уравнения движения антропоморфного манипулятора по
Figure 00000004
обобщенным координатам, блок управления приводами антропоморфного манипулятора осуществляет управление приводами антропоморфного манипулятора в соответствии с заданными уравнениями движения.at the output of the block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator, the equations of motion of the anthropomorphic manipulator are formed in the form of an array of coefficients
Figure 00000033
splines describing the equations of motion of the anthropomorphic manipulator along
Figure 00000004
generalized coordinates, the drive control unit of the anthropomorphic manipulator controls the drives of the anthropomorphic manipulator in accordance with the given equations of motion.

Теоретическое доказательство наличия причинно-следственной связи между заявляемыми признаками и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.The theoretical evidence for a causal relationship between the claimed features and the achieved technical result is as follows.

Типовая система копирующего управления включает в себя два основных элемента - задающее устройство и исполнительное устройство. Исполнительное устройство выполняет движение, задаваемое оператором с помощью задающего устройства. В данном изобретении в качестве задающего устройства предполагается использование измерительного экзоскелета. Измерительный экзоскелет надевается на руку оператора системы копирующего управления и выполняет регистрацию движения руки оператора по обобщенным координатам. В качестве исполнительного устройства в данном изобретении предполагается использование антропоморфного манипулятора.A typical copy control system includes two main elements - a master device and an actuator. The actuator performs the movement specified by the operator using the master. In the present invention, the use of a measuring exoskeleton is contemplated as a master device. The measuring exoskeleton is put on the operator’s hand of the copying control system and performs registration of the movement of the operator’s hand in generalized coordinates. The use of an anthropomorphic manipulator is contemplated as an actuator in the present invention.

Важной особенностью систем копирующего управления является то, что задающее устройство формирует уравнения движения в режиме реального времени, т. е. они являются заранее неизвестными. Для движения исполнительного устройства согласно заданным уравнениям движения могут использоваться следящие системы, как это предполагается в прототипе. Однако при таком способе возникает запаздывание между движением исполнительного и задающего устройства, нежелательные вибрации при движении на больших скоростях, а также повышенный износ оборудования [Е.И. Юревич «Управление роботами и робототехническими системами». - СПб: СПбГТУ, 2000. - 171 с. - с.61-65]. Таким образом, прототип не обеспечивает заявленного технического результата.An important feature of copy control systems is that the master generates equations of motion in real time, i.e., they are unknown in advance. For the movement of the actuator according to the given equations of motion, tracking systems can be used, as is assumed in the prototype. However, with this method, there is a delay between the movement of the actuator and the master, unwanted vibrations when moving at high speeds, as well as increased wear of the equipment [E.I. Yurevich "Management of robots and robotic systems." - SPb: SPbSTU, 2000 .-- 171 p. - p. 61-65]. Thus, the prototype does not provide the claimed technical result.

Плавное движение манипулятора на больших скоростях может быть реализовано при динамическом управлении на основе расчёта необходимых усилий в приводах антропоморфного манипулятора. Для расчета усилий в приводах антропоморфного манипулятора необходимо знать заранее уравнения движения манипулятора. Для решения данной проблемы предлагается в известный комплекс управления антропоморфным манипулятором ввести дополнительно блок памяти, блок формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора и блок датчиков приводов антропоморфного манипулятора. Данное сочетание отличительных признаков позволит на основе известных данных о движении руки оператора выполнить прогнозирование её движения на некоторый интервал времени и использовать полученные уравнения движения для расчета усилий, которые необходимо развить в приводах антропоморфного манипулятора для плавного движения.The smooth movement of the manipulator at high speeds can be realized with dynamic control based on the calculation of the necessary forces in the drives of the anthropomorphic manipulator. To calculate the forces in the drives of the anthropomorphic manipulator, it is necessary to know in advance the equations of motion of the manipulator. To solve this problem, it is proposed to introduce an additional memory block, a block for generating the equations of motion of the anthropomorphic manipulator and a block of sensors of drives of the anthropomorphic manipulator into the well-known control complex of the anthropomorphic manipulator. This combination of distinguishing features will allow, based on known data on the movement of the operator’s hand, to predict its movement over a certain time interval and use the obtained equations of motion to calculate the forces that must be developed in the drives of the anthropomorphic manipulator for smooth movement.

Рассмотрим уравнение движения руки оператора по произвольной обобщенной координате

Figure 00000034
. Приведенные далее выкладки могут быть распространены на любое количество обобщенных координат, измеряемых задающим устройством. Пусть с помощью задающего устройства получены результаты измерения
Figure 00000017
движения руки оператора по рассматриваемой обобщенной координате
Figure 00000034
до некоторого момента времени
Figure 00000018
. Результаты измерения
Figure 00000035
представляют собой временной ряд измеренных задающим устройством значений положения руки оператора по координате
Figure 00000034
,
Figure 00000036
- результат измерения в момент
Figure 00000010
,
Figure 00000037
- номер измерения,
Figure 00000011
- количество измерений. Для рассматриваемой системы копирующего управления в качестве момента времени
Figure 00000018
принимается текущий момент времени. Согласно предлагаемому способу в момент
Figure 00000018
рассчитывается прогнозное значение
Figure 00000038
положения руки оператора по рассматриваемой обобщенной координате
Figure 00000034
через интервал прогнозирования
Figure 00000012
. За основу для прогнозирования принимается известное уравнение движения руки оператора на интервале
Figure 00000039
, где
Figure 00000013
- ширина временного окна, в пределах которого рассматривается уравнение движения руки оператора. Таким образом, прогнозирование осуществляется на основе временного ряда
Figure 00000040
. Для прогнозирования может быть использован уточненный метод двойного сглаживания Брауна [Kopytov V.V., Petrenko V.I., Tebueva F.B., Streblianskaia N.V. An improved Brown's method applying fractal dimension to forecast the load in a computing cluster for short time series. (2016) Indian Journal of Science and Technology, 9 (19), art. no. 93909], заключающийся в том, что прогнозное значение
Figure 00000038
рассчитывают по формуле:Consider the equation of movement of the operator’s hand along an arbitrary generalized coordinate
Figure 00000034
. The following calculations can be extended to any number of generalized coordinates measured by the master. Let the measurement results be obtained using a master
Figure 00000017
movements of the operator’s hand along the considered generalized coordinate
Figure 00000034
up to a point in time
Figure 00000018
. Measurement results
Figure 00000035
represent the time series of the position of the operator’s hand measured by the coordinate
Figure 00000034
,
Figure 00000036
- measurement result at the moment
Figure 00000010
,
Figure 00000037
- measurement number,
Figure 00000011
- number of measurements. For the considered copy control system as a point in time
Figure 00000018
The current time is taken. According to the proposed method at the time
Figure 00000018
the predicted value is calculated
Figure 00000038
position of the operator’s hand along the considered generalized coordinate
Figure 00000034
through the prediction interval
Figure 00000012
. The basis for forecasting is the well-known equation for the movement of the operator’s hand on the interval
Figure 00000039
where
Figure 00000013
- the width of the time window within which the equation of motion of the operator’s hand is considered. Thus, forecasting is based on a time series
Figure 00000040
. For forecasting, the refined Brown double smoothing method can be used [Kopytov VV, Petrenko VI, Tebueva FB, Streblianskaia NV An improved Brown's method applying fractal dimension to forecast the load in a computing cluster for short time series. (2016) Indian Journal of Science and Technology, 9 (19), art. no. 93909], which is that the forecast value
Figure 00000038
calculated by the formula:

Figure 00000041
(4)
Figure 00000041
(4)

где

Figure 00000038
- прогнозное значение,Where
Figure 00000038
- forecast value

Figure 00000042
- последний элемент, входящий во временное окно
Figure 00000043
,
Figure 00000042
- the last element in the time window
Figure 00000043
,

Figure 00000044
- первый элемент, входящий во временное окно
Figure 00000043
,
Figure 00000044
- the first element in the time window
Figure 00000043
,

Figure 00000045
- значение показателя Херста [Шелухин О.И. Мультифракталы. Инфокоммуникационные приложения. - М.: Горячая линия - Телеком, 2011. - 578 с. C. 34-35], вычисленное для временного ряда
Figure 00000021
,
Figure 00000045
- the value of the Hurst indicator [Shelukhin O.I. Multifractals. Infocommunication applications. - M .: Hot line - Telecom, 2011 .-- 578 p. C. 34-35] calculated for the time series
Figure 00000021
,

Figure 00000046
- значение показателя Херста, вычисленное для всего временного ряда
Figure 00000017
.
Figure 00000046
- Hurst value calculated for the entire time series
Figure 00000017
.

Таким образом, может быть получено прогнозное положение, в котором должен оказаться антропоморфный манипулятор в момент времени

Figure 00000023
. Однако для решения обратной задачи динамики необходимо знание уравнения движения антропоморфного манипулятора в аналитической форме. Для формирования уравнения движения из текущего положения в прогнозное предлагается использовать сплайновую интерполяцию с учетом следующих ограничений: Thus, the predicted position in which the anthropomorphic manipulator should be at a moment in time can be obtained.
Figure 00000023
. However, to solve the inverse problem of dynamics, it is necessary to know the equations of motion of the anthropomorphic manipulator in an analytical form. To form the equation of motion from the current position to the predicted one, it is proposed to use spline interpolation, taking into account the following restrictions:

Для плавного движения при переходе из текущего положения в прогнозное, скорость и ускорение должны изменяться непрерывно.For a smooth movement when moving from the current position to the predicted one, speed and acceleration should change continuously.

В момент времени

Figure 00000023
антропоморфный манипулятор должен оказаться в положении
Figure 00000038
.At time
Figure 00000023
the anthropomorphic manipulator should be in position
Figure 00000038
.

Соответствующее прогнозное уравнение движения может быть получено в результате решения следующей системы уравнений:The corresponding predictive equation of motion can be obtained by solving the following system of equations:

Figure 00000047
(5)
Figure 00000047
(five)

где

Figure 00000048
- прогнозное уравнение движения;Where
Figure 00000048
- forecast equation of motion;

Figure 00000049
- искомые коэффициенты сплайна прогнозного уравнения движения,
Figure 00000049
- the desired spline coefficients of the predicted equation of motion,

Figure 00000050
,
Figure 00000051
и
Figure 00000052
- положение, скорость и ускорение антропоморфного манипулятора по обобщенной координате
Figure 00000034
в момент
Figure 00000018
соответственно,
Figure 00000050
,
Figure 00000051
and
Figure 00000052
- position, speed and acceleration of the anthropomorphic manipulator according to the generalized coordinate
Figure 00000034
in the moment
Figure 00000018
respectively,

Figure 00000053
и
Figure 00000054
- первая и вторая производные уравнения движения по времени соответственно.
Figure 00000053
and
Figure 00000054
- the first and second derivatives of the equations of motion in time, respectively.

Связь между графиками уравнения движения руки оператора 8, прогнозного уравнения движения антропоморфного манипулятора 9 и уравнения реального движения антропоморфного манипулятора 10 изображена на фиг. 1.The relationship between the graphs of the equation of motion of the hand of the operator 8, the predicted equation of motion of the anthropomorphic manipulator 9 and the equation of real motion of the anthropomorphic manipulator 10 is shown in FIG. 1.

На основе прогнозных уравнений движения, найденных для каждой обобщенной координаты антропоморфного манипулятора, может быть решена обратная задача динамики с помощью метода Лагранжа-Эйлера, Ньютона-Эйлера или другого аналогичного метода.Based on the predicted equations of motion found for each generalized coordinate of the anthropomorphic manipulator, the inverse dynamic problem can be solved using the Lagrange-Euler, Newton-Euler method or another similar method.

Предлагаемое решение обеспечивает динамическое управление антропоморфным манипулятором в системах копирующего управления, в которых уравнения движения не известны заранее, а формируются в процессе движения. Таким образом обеспечивается внедрение способа динамического управления в системы копирующего управления. В результате внедрения увеличивается плавность движения и уменьшается амплитуда нежелательных вибраций, что приводит к увеличению срока службы деталей антропоморфного манипулятора и точности копирования движений оператора.The proposed solution provides dynamic control of the anthropomorphic manipulator in copy control systems in which the equations of motion are not known in advance, but are formed in the process of movement. This ensures the implementation of the dynamic control method in the copy control system. As a result of the introduction, the smoothness of movement increases and the amplitude of unwanted vibrations decreases, which leads to an increase in the service life of parts of the anthropomorphic manipulator and the accuracy of copying operator movements.

Таким образом, осуществление расчета по приведенным формулам с одной стороны позволяет достичь заявленного технического результата, а с другой - требует применения заявленных признаков, что обусловливает причинно-следственную связь между заявляемыми признаками и достигаемым техническим результатом.Thus, the implementation of the calculation according to the above formulas, on the one hand, allows you to achieve the claimed technical result, and on the other hand, requires the use of the claimed features, which causes a causal relationship between the claimed features and the achieved technical result.

Теоретическое доказательство методов, которые легли в основу разрабатываемого устройства подробно описаны в [Петренко В.И., Тебуева Ф.Б., Гурчинский М.М., Антонов В.О., Павлов А.С. Прогнозная оценка траектории руки оператора для решения обратной задачи динамики при копирующем управлении// Труды СПИИРАН. - Выпуск 18(1), 2019. - С. 123-147. https://doi.org/10.15622/sp.18.1.123-147].The theoretical proof of the methods that formed the basis of the developed device are described in detail in [Petrenko V.I., Tebuyeva FB, Gurchinsky MM, Antonov V.O., Pavlov A.S. Predictive estimation of the trajectory of the operator’s hand to solve the inverse dynamic problem with copy control // Transactions of SPIIRAS. - Issue 18 (1), 2019 .-- S. 123-147. https://doi.org/10.15622/sp.18.1.123-147].

Комплекс динамического управления антропоморфным манипулятором (фиг. 2) содержит блок механической системы задающего устройства 1, блок датчиков задающего устройств 2, блок расчета углов поворота руки оператора 3, блок памяти 4, блок формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора 5, блок управления приводами антропоморфного манипулятора 6 и блок датчиков приводов антропоморфного манипулятора 7.The dynamic control complex of the anthropomorphic manipulator (Fig. 2) contains a block of the mechanical system of the driver 1, a block of sensors of the driver 2, a block for calculating the rotation angles of the operator 3, a memory unit 4, a block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator 5, an actuator control unit for the anthropomorphic manipulator 6 and the sensor unit drives anthropomorphic manipulator 7.

Выходы блока механической системы задающего устройства 1 соединены со входами блока датчиков задающего устройства 2, выходы которого соединены со входами блока расчета углов поворота руки оператора 3, выходы которого соединены со входами блока памяти 4, выходы которого соединены с первыми входами блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора 5, выходы которого соединены со входами блока управления приводами антропоморфного манипулятора 6, выходы блока датчиков приводов антропоморфного манипулятора 7 соединены со вторыми входами блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора 5.The outputs of the block of the mechanical system of the driver 1 are connected to the inputs of the sensor block of the driver 2, the outputs of which are connected to the inputs of the block for calculating the rotation angles of the operator 3, the outputs of which are connected to the inputs of the memory unit 4, the outputs of which are connected to the first inputs of the block for generating the equations of motion of the anthropomorphic manipulator 5, the outputs of which are connected to the inputs of the drive control unit of the anthropomorphic manipulator 6, the outputs of the drive sensor unit of the anthropomorphic manipulator 7 are connected to the second inputs of the formation of the equations of motion of the anthropomorphic manipulator 5.

Принцип работы комплекса динамического управления антропоморфным манипулятором заключается в следующем.The principle of operation of the complex dynamic control anthropomorphic manipulator is as follows.

Рука оператора приводит в движение блок механической системы задающего устройства 1. Положение блока механической системы задающего устройства 1 в пространстве обобщенных координат определяется блоком датчиков задающего устройства 2 и на его выходе формируется вектор обобщенных координат задающего устройства

Figure 00000055
, размерностью семь, равной количеству основных степеней подвижности руки оператора,
Figure 00000008
- номер измерения,
Figure 00000011
- общее количество измерений. Блок расчета углов поворота руки оператора 3 на основе входного вектора обобщенных координат задающего устройства
Figure 00000056
и хранящихся внутри блока параметров задающего устройства и руки оператора выполняет расчет углов поворота руки оператора
Figure 00000009
, именуемых далее обобщенными координатами руки оператора. Рассчитанные значения обобщенных координат руки оператора
Figure 00000009
подаются на вход блока памяти 4.The operator’s hand drives the block of the mechanical system of the driver 1. The position of the block of the mechanical system of the driver 1 in the space of generalized coordinates is determined by the sensor unit of the driver 2 and a vector of generalized coordinates of the driver is formed at its output
Figure 00000055
, dimension seven, equal to the number of basic degrees of mobility of the operator’s arm,
Figure 00000008
- measurement number,
Figure 00000011
- total number of measurements. Block for calculating the rotation angles of the hand of the operator 3 based on the input vector of generalized coordinates of the master
Figure 00000056
and the parameters of the driver and the operator’s hands stored inside the block calculate the angle of rotation of the operator’s hand
Figure 00000009
, hereinafter referred to as generalized coordinates of the hand of the operator. The calculated values of the generalized coordinates of the hand of the operator
Figure 00000009
fed to the input of the memory block 4.

В блоке памяти 4 записываются результаты расчета обобщенных координат руки оператора с присвоением временных меток:In memory block 4, the results of the calculation of the generalized coordinates of the operator’s hand with the assignment of time marks are recorded:

Figure 00000006
(6)
Figure 00000006
(6)

где

Figure 00000007
-
Figure 00000008
-я запись в блоке памяти,Where
Figure 00000007
-
Figure 00000008
th record in the memory block,

Figure 00000009
- вектор обобщенных координат руки оператора в
Figure 00000008
-й записи,
Figure 00000009
is the vector of generalized coordinates of the operator’s hand in
Figure 00000008
records

Figure 00000010
- метка времени
Figure 00000008
-й записи,
Figure 00000010
- timestamp
Figure 00000008
records

Figure 00000008
- номер записи,
Figure 00000008
- record number,

Figure 00000011
- количество записей в блоке памяти.
Figure 00000011
- the number of entries in the memory block.

На выходах блока памяти 4 формируется значение длительности интервала прогнозирования

Figure 00000012
, значение ширины временного окна
Figure 00000013
, массив результатов расчета обобщенных координат руки оператора с временными метками
Figure 00000057
, где
Figure 00000008
- номер измерения;
Figure 00000011
- общее количество измерений.At the outputs of the memory block 4, the value of the duration of the prediction interval is formed
Figure 00000012
, time window width value
Figure 00000013
, an array of results of calculating the generalized coordinates of the operator’s hand with timestamps
Figure 00000057
where
Figure 00000008
- measurement number;
Figure 00000011
- total number of measurements.

Блок датчиков приводов антропоморфного манипулятора 7 измеряет и формирует на выходе векторы текущих значений координат

Figure 00000058
, скоростей
Figure 00000059
и ускорений
Figure 00000060
антропоморфного манипулятора в пространстве обобщенных координат.The sensor block drives anthropomorphic manipulator 7 measures and generates at the output the vectors of the current coordinate values
Figure 00000058
speeds
Figure 00000059
and accelerations
Figure 00000060
anthropomorphic manipulator in the space of generalized coordinates.

Блок формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора 5 вычисляет значение показателя Херста

Figure 00000061
для каждой
Figure 00000016
-й обобщенной координаты в массиве
Figure 00000017
. Затем определяет текущий момент времени
Figure 00000018
и формирует из массива
Figure 00000017
подмассив
Figure 00000019
. Далее вычисляется показатель Херста
Figure 00000020
для каждой обобщенной координаты
Figure 00000016
в подмассиве
Figure 00000021
. Для каждой
Figure 00000016
-й обобщенной координаты вычисляется прогнозное значение
Figure 00000022
для момента времени
Figure 00000023
по формуле:The block forming the equations of motion of the anthropomorphic manipulator 5 calculates the value of the Hurst exponent
Figure 00000061
for each
Figure 00000016
th generalized coordinates in the array
Figure 00000017
. Then determines the current time
Figure 00000018
and forms from an array
Figure 00000017
subarray
Figure 00000019
. Next, the Hurst exponent is calculated.
Figure 00000020
for each generalized coordinate
Figure 00000016
in a subarray
Figure 00000021
. For each
Figure 00000016
th generalized coordinate calculates the predicted value
Figure 00000022
for a point in time
Figure 00000023
according to the formula:

Figure 00000062
(7)
Figure 00000062
(7)

где

Figure 00000025
- первый элемент в подмассиве
Figure 00000021
для
Figure 00000016
-й обобщенной координаты,Where
Figure 00000025
- the first element in the subarray
Figure 00000021
for
Figure 00000016
th generalized coordinate

Figure 00000026
- последний элемент в подмассиве
Figure 00000021
для
Figure 00000016
-й обобщенной координаты.
Figure 00000026
- last element in a subarray
Figure 00000021
for
Figure 00000016
th generalized coordinates.

Для каждой

Figure 00000016
-й обобщенной координаты рассчитываются коэффициенты
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
сплайна, описывающего прогнозное уравнений движения
Figure 00000031
, по формуламFor each
Figure 00000016
-th generalized coordinates are calculated coefficients
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
a spline describing the predictive equations of motion
Figure 00000031
according to the formulas

Figure 00000063
(8)
Figure 00000063
(8)

на выходе блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора 5 формируются уравнения движения антропоморфного манипулятора в виде массива коэффициентов

Figure 00000033
сплайнов, описывающих уравнения движения антропоморфного манипулятора по
Figure 00000004
обобщенным координатам.at the output of the block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator 5, the equations of motion of the anthropomorphic manipulator are formed in the form of an array of coefficients
Figure 00000033
splines describing the equations of motion of the anthropomorphic manipulator along
Figure 00000004
generalized coordinates.

Блок управления приводами антропоморфного манипулятора 6 осуществляет управление приводами антропоморфного манипулятора в соответствии с заданными массивом

Figure 00000064
уравнениями движения.The drive control unit of the anthropomorphic manipulator 6 controls the drives of the anthropomorphic manipulator in accordance with a given array
Figure 00000064
equations of motion.

Таким образом, реализуемый заявляемым комплексом процесс управления антропоморфным манипулятором заключается в следующем:Thus, the process of controlling the anthropomorphic manipulator implemented by the claimed complex is as follows:

Оператор приводит в движение механическую систему задающего устройства.The operator drives the mechanical system of the master device.

С помощью блока датчиков задающего устройства измеряются обобщенные координаты

Figure 00000056
задающего устройства.Using the sensor unit of the master device, the generalized coordinates are measured
Figure 00000056
setting device.

С помощью блока расчета углов поворота руки оператора рассчитываются обобщенные координаты руки оператора

Figure 00000009
.Using the block calculating the angles of rotation of the operator’s hand, the generalized coordinates of the operator’s hand are calculated
Figure 00000009
.

Обобщенные координаты руки оператора

Figure 00000009
записываются в блок памяти.Generalized coordinates of the operator’s hand
Figure 00000009
are written to the memory block.

На основе записанных результатов расчета обобщенных координат

Figure 00000009
руки оператора и значений результатов измерения положения
Figure 00000058
, скорости
Figure 00000059
и ускорения
Figure 00000060
антропоморфного манипулятора в пространстве обобщенных координат с периодичностью
Figure 00000012
формируются прогнозные уравнения движения антропоморфного манипулятора на интервале от текущего момента времени
Figure 00000018
до момента времени
Figure 00000023
, описываемые массивом коэффициентов
Figure 00000064
.Based on the recorded results of the calculation of generalized coordinates
Figure 00000009
operator’s hands and position measurement results
Figure 00000058
, speeds
Figure 00000059
and acceleration
Figure 00000060
anthropomorphic manipulator in the space of generalized coordinates with periodicity
Figure 00000012
the forecast equations of motion of the anthropomorphic manipulator are formed on the interval from the current time
Figure 00000018
until time
Figure 00000023
described by an array of coefficients
Figure 00000064
.

Блок управления приводами антропоморфного манипулятора осуществляет управление приводами на основе массива коэффициентов

Figure 00000064
, описывающих уравнения движения антропоморфного манипулятора в пространстве обобщенных координат.The drive control unit of the anthropomorphic manipulator controls the drives based on an array of coefficients
Figure 00000064
describing the equations of motion of an anthropomorphic manipulator in the space of generalized coordinates.

Заявляемое изобретение, как и прототип обеспечивает копирующее управление антропоморфным манипулятором. Однако, в отличие от прототипа, заявляемое изобретение позволяет осуществлять более плавное движение антропоморфного манипулятора и возможность устойчивой работы с предельно возможными скоростями и ускорениями приводов антропоморфного манипулятора за счет иного способа формирования законов управления для приводов антропоморфного манипулятора на основе прогнозных уравнений его движения. Повышение плавности движения манипулятора уменьшает износ его деталей и увеличивает срок их службы.The claimed invention, as well as the prototype provides a copy control anthropomorphic manipulator. However, unlike the prototype, the claimed invention allows for a smoother movement of the anthropomorphic manipulator and the possibility of stable operation with the highest possible speeds and accelerations of the drives of the anthropomorphic manipulator due to a different way of generating control laws for the drives of the anthropomorphic manipulator based on the predicted equations of its motion. Increasing the smoothness of the movement of the manipulator reduces the wear of its parts and increases their service life.

Предлагаемое изобретение промышленно применимо. В качестве блока механической системы задающего устройства 1 и блока датчиков задающего устройства 2 могут использоваться существующие средства задающих устройств, реализованных в виде экзоскелета (например, дистанционный манипулятор, защищенный патентом RU №125508, кл. B25J 3/04, 2011 г.). В качестве блока управления приводами антропоморфного манипулятора 6 и блока датчиков приводов антропоморфного манипулятора 7 могут использоваться существующие блоки управления антропоморфными манипуляторами. В качестве блока расчета углов поворота руки оператора 3, блока памяти 4 и блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора 5 может использоваться специализированная ЭВМ или вычислительные системы задающего или исполнительного устройства.The present invention is industrially applicable. As a block of the mechanical system of the master device 1 and the sensor unit of the master device 2, existing means of the master devices implemented in the form of an exoskeleton can be used (for example, a remote manipulator protected by RU patent No. 125508, class B25J 3/04, 2011). Existing anthropomorphic manipulator control units can be used as the drive control unit for the anthropomorphic manipulator 6 and the drive sensor unit for the anthropomorphic manipulator 7. As a block for calculating the rotation angles of the operator’s arm 3, a memory block 4, and a block for generating the equations of motion of the anthropomorphic manipulator 5, specialized computers or computer systems of a master or actuator can be used.

Claims (14)

Комплекс для управления движением антропоморфного манипулятора, содержащий блок механической системы задающего устройства, блок датчиков задающего устройства, блок расчета углов поворота руки оператора, блок управления приводами антропоморфного манипулятора, в котором выходы блока механической системы задающего устройства соединены со входами блока датчиков задающего устройства, выходы которого соединены со входами блока расчета углов поворота руки оператора, введены блок памяти, блок формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора и блок датчиков приводов антропоморфного манипулятора, при этом выходы блока расчета углов поворота руки оператора соединены со входами блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора, выходы которого соединены со входами блока управления приводами антропоморфного манипулятора, выходы блока датчиков приводов антропоморфного манипулятора соединены со вторыми входами блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора, на выходе блока датчиков приводов антропоморфного манипулятора формируются значения результатов измерения положения q0i, скорости
Figure 00000065
и ускорения a 0i антропоморфного манипулятора по каждой обобщенной координате
Figure 00000066
n - количество обобщенных координат антропоморфного манипулятора, по которым осуществляется управление, в блок памяти записываются результаты расчета углов поворота в виде обобщенных координат руки оператора с присвоением временных меток:A complex for controlling the movement of an anthropomorphic manipulator, containing a block of a mechanical system of a driver, a sensor block of a driver, a block for calculating the angles of rotation of the operator’s hand, a control unit for drives of an anthropomorphic manipulator, in which the outputs of a block of a mechanical system of a driver are connected to the inputs of the sensor block of the driver, the outputs of which are connected to the inputs of the block for calculating the angles of rotation of the operator’s hand, a memory block, a block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator and a block of sensors of the drives of the anthropomorphic manipulator are inserted, while the outputs of the block for calculating the angles of rotation of the operator’s arm are connected to the inputs of the memory block, the outputs of which are connected to the first inputs of the forming block equations of motion of the anthropomorphic manipulator, the outputs of which are connected to the inputs of the drive control unit of the anthropomorphic manipulator, the outputs of the sensor block of the drives of the anthropomorphic manipulator are connected to the second inputs of the block and the formation of the equations of motion of the anthropomorphic manipulator, at the output of the drive sensor block of the anthropomorphic manipulator, the values of the results of measuring the position q 0i , speed
Figure 00000065
and acceleration a 0i of the anthropomorphic manipulator along each generalized coordinate
Figure 00000066
n is the number of generalized coordinates of the anthropomorphic manipulator, according to which control is carried out, the results of calculating the rotation angles in the form of generalized coordinates of the operator’s hand with the assignment of time marks are recorded in the memory block: Qj=<qj, tj>,
Figure 00000067
Q j = <q j , t j >,
Figure 00000067
 где Qj - j-я запись в блоке памяти,where Q j is the jth entry in the memory block, qj - вектор обобщенных координат руки оператора в j-й записи,q j is the vector of generalized coordinates of the operator’s hand in the jth record, tj - метка времени j-й записи,t j is the timestamp of the jth record, j - номер записи,j is the record number, m - количество записей в блоке памяти,m is the number of records in the memory block, на выходах блока памяти формируется значение длительности интервала прогнозирования τ1, значение ширины временного окна τ2, массив результатов расчета углов поворота руки оператора с временными метками
Figure 00000068
в блоке формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора вычисляются значения показателя Херста
Figure 00000069
для каждой i-й обобщенной координаты в массиве Q, измеряется текущий момент времени t0, формируется подмассив Q*={Qj|tj∈[t0-τ2;t0]} из массива Q, вычисляется показатель Херста
Figure 00000070
для каждой i-й обобщенной координаты в подмассиве Q*, для каждой i-й обобщенной координаты вычисляется прогнозное значение
Figure 00000071
для момента времени t0+τ1 по формуле:at the outputs of the memory block, the value of the duration of the forecast interval τ 1 , the value of the width of the time window τ 2 , an array of the results of calculating the rotation angles of the operator’s hand with time stamps are formed
Figure 00000068
in the block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator, the values of the Hurst exponent are calculated
Figure 00000069
for each ith generalized coordinate in the array Q, the current moment of time t 0 is measured, a subarray Q * = {Q j | t j ∈ [t 0 -τ 2 ; t 0 ]} is formed from the array Q, the Hurst exponent is calculated
Figure 00000070
for each i-th generalized coordinate in the Q * subarray, for each i-th generalized coordinate, the predicted value is calculated
Figure 00000071
for time t 0 + τ 1 according to the formula:
Figure 00000072
Figure 00000072
 где qsi - первый элемент в подмассиве Q* для i-й обобщенной координаты,where q si is the first element in the Q * subarray for the i-th generalized coordinate, qƒi - последний элемент в подмассиве Q* для i-й обобщенной координаты,q ƒi is the last element in the Q * subarray for the ith generalized coordinate, для каждой i-й обобщенной координаты рассчитываются коэффициенты bi3, bi2, bi1, bi0 сплайна, описывающего прогнозное уравнение движения qi(t)=bi3t3+bi2t2+bi1t1+bi0t0, по формулам:for each ith generalized coordinate, the coefficients b i3 , b i2 , b i1 , b i0 are calculated for the spline describing the forecast equation of motion q i (t) = b i3 t 3 + b i2 t 2 + b i1 t 1 + b i0 t 0 , according to the formulas:
Figure 00000073
Figure 00000073
 на выходе блока формирования уравнений движения антропоморфного манипулятора формируются уравнения движения антропоморфного манипулятора в виде массива коэффициентов
Figure 00000074
сплайнов, описывающих уравнения движения антропоморфного манипулятора по
Figure 00000075
обобщенным координатам, блок управления приводами антропоморфного манипулятора осуществляет управление приводами антропоморфного манипулятора в соответствии с заданными уравнениями движения.at the output of the block for generating equations of motion of the anthropomorphic manipulator, the equations of motion of the anthropomorphic manipulator are formed in the form of an array of coefficients
Figure 00000074
splines describing the equations of motion of the anthropomorphic manipulator along
Figure 00000075
generalized coordinates, the drive control unit of the anthropomorphic manipulator controls the drives of the anthropomorphic manipulator in accordance with the given equations of motion.
RU2019141849A 2019-12-17 2019-12-17 Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator RU2724775C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141849A RU2724775C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141849A RU2724775C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724775C1 true RU2724775C1 (en) 2020-06-25

Family

ID=71135801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141849A RU2724775C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724775C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4986280A (en) * 1988-07-20 1991-01-22 Arthur D. Little, Inc. Hand position/measurement control system
RU125508U1 (en) * 2011-11-23 2013-03-10 Александр Фаритович Пермяков REMOTE MANIPULATOR
RU146552U1 (en) * 2014-02-06 2014-10-10 Александр Фаритович Пермяков ANTHROPOMORPHIC MANIPULATOR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4986280A (en) * 1988-07-20 1991-01-22 Arthur D. Little, Inc. Hand position/measurement control system
RU125508U1 (en) * 2011-11-23 2013-03-10 Александр Фаритович Пермяков REMOTE MANIPULATOR
RU146552U1 (en) * 2014-02-06 2014-10-10 Александр Фаритович Пермяков ANTHROPOMORPHIC MANIPULATOR

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЮРЕВИЧ Е.И. Управление роботами и робототехническими системами. - СПб: СПбГТУ, 2000. - 171 с. - с. 123-131. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6781183B2 (en) Control device and machine learning device
Chen et al. Zeroing neural-dynamics approach and its robust and rapid solution for parallel robot manipulators against superposition of multiple disturbances
JP6456555B1 (en) Calibration apparatus, calibration method and control apparatus
JP6630813B2 (en) Control and / or adjustment of robot motors
CN108803499B (en) Control device and machine learning device
Yu et al. Global model learning for large deformation control of elastic deformable linear objects: An efficient and adaptive approach
CN114450131A (en) Non-derivative model learning system and design for robot system
Jakes et al. Model-less active compliance for continuum robots using recurrent neural networks
JP7118249B2 (en) motor controller
Budolak et al. Series elastic actuation for improved transparency in time delayed haptic teleoperation
RU2724775C1 (en) Complex of dynamic control of anthropomorphic manipulator
Zhang et al. Time delay compensation of a robotic arm based on multiple sensors for indirect teaching
Smith et al. Application of neural networks in inverse dynamics based contact force estimation
WO2021060104A1 (en) Information processing device, information processing system, and information processing method
Baser et al. Utilization of motor current based torque feedback to improve the transparency of haptic interfaces
CN108519739A (en) Based on the multi-time Delay remote control system stability control method to power and position prediction
Bona et al. Identification of industrial robot parameters for advanced model-based controllers design
JPH07319558A (en) Detection of force in force controller
JP4587052B2 (en) POSITION CONTROL DEVICE, POSITION CONTROL METHOD, AND POSITION CONTROL PROGRAM
Messay et al. Gpgpu acceleration of a novel calibration method for industrial robots
WO2022162740A1 (en) Numerical control device
Shen et al. Trajectory optimization algorithm based on robot dynamics and convex optimization
JP7391635B2 (en) control system
KR100540588B1 (en) Trajectory generation method and system for real-time response at motion control
Al-Khafaji et al. Solving the inverse kinematic equations of elastic robot arm utilizing neural network

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210113

Effective date: 20210113