Антонов Владимир Олегович – аспирант.
355009, Ставрополь, ул. Пушкина, 1
Vladimir O. Antonov - Post-graduate Student.
Pushkina Str., Stavropol 355009
Гурчинский Михаил Михайлович – магистрант.
355009, Ставрополь, ул. Пушкина, 1
Mikhail M. Gurchinsky– Graduate Student.
Pushkina Str., Stavropol 355009
Петренко Вячеслав Иванович - кандидат технических наук, доцент, заместитель директора института информационных технологий и телекоммуникаций по науке; заведующий кафедрой «Организация и технология защиты информации».
355009, Ставрополь, ул. Пушкина, 1
Vyacheslav I. Petrenko - Cand. Sc. (Technical), Assoc. Prof., Deputy Director of the Institute of Information Technology and Telecommunications in Science; Department "Organization and technology of information protection."
Pushkina Str., Stavropol 355009
Тебуева Фариза Биляловна – доктор физико-математических наук, доцент, заведующая кафедрой прикладной математики и компьютерной безопасности.
355009, Ставрополь, ул. Пушкина, 1
Tebuueva Fariza Bilyalovna – Dr.Sci.(Physical and Mathematical), Department of Applied Mathematics and Computer Security.
Pushkina Str., Stavropol 355009
Цель. Целью исследования является разработка методов планирования оптимальной траектории движения трехзвенного манипулятора в объемном пространстве с препятствием.
Метод. Применен метод итеративной кусочно-линейной аппроксимации траектории движения антропоморфного манипулятора и выбора оптимальной траектории перемещения по критерию энергоэффективности.
Результат. Предложен метод планирования оптимальной траектории движения трехзвенного манипулятора с 7-ю степенями подвижности в объемном пространстве, содержащем препятствие, заданное массивом точек трехмерного пространства и представляемое в виде сферы. Задача сводится к поиску углов Эйлера двигателей манипулятора для перехода в конечное положение либо напрямую, либо используя разработанный метод поиска промежуточных положений для достижения результата. Выбор оптимальной траектории движения для обхода препятствия производится по критерию минимизации энергопотребления манипулятора для продолжительной работы в автономном режиме мобильного манипуляционного либо антропоморфного робота.
Вывод. Метод планирования оптимальной траектории движения трехзвенного манипулятора с 7-ю степенями подвижности в объемном пространстве, содержащем препятствие, заданное массивом точек трехмерного пространства и представляемое в виде сферы, обладает гибкостью, которая достигается за счет варьирования введенного параметра. Его увеличение делает перемещение манипулятора более угловатым за счет уменьшения количества промежуточных состояний, что уменьшает вычислительные затраты, но также увеличивает энергозатраты, уменьшая при этом скорость перемещения. Уменьшение параметра наоборот, снитжает энергозатраты и увеличивает скорость, но также увеличивает вычислительные затраты, так как увеличивается количество промежуточных состояний и перемещение становится более гладким. Однако при этом, для уменьшения расчетного времени предполагается использование параллельных вычислений при расчете углов Эйлера для двигателей во время перемещения между промежуточными точками, что значительно ускорит процесс вычисления. При значении h=0 траектория вырождается в кривую и применение предложенного метода не является оправданным.
Objectives. The method for planning the optimal trajectory of a three-link manipulator with 7 degrees of mobility in a tridimensional space containing an obstacle specified by an array of points of three-dimensional space and represented in the form of a sphere is considered in the article. A literature review on the research problem indicates that universal methods for planning the trajectory of the manipulator's movement are faced with problems of operational low accuracy or the algorithm's large computational complexity. The aim of the study is to develop methods for planning the optimal trajectory of a three-link manipulator in a tridimensional space with an obstacle.
Methods. The study was carried out using the method of iterative piecewise linear approximation of the trajectory of an anthropomorphic manipulator and the choice of the optimal displacement trajectory according to the criterion of energy efficiency.
Results. The method for planning the optimal trajectory of a three-link manipulator with 7 degrees of mobility in a tridimensional space containing an obstacle specified by an array of points of three-dimensional space and represented in the form of a sphere is considered in the article. The task is reduced to finding the Euler angles of the manipulator engines in order to pass to the final position either directly or using the developed method of searching for intermediate positions to achieve the result. The choice of the optimal trajectory for the obstacle bypass is made using the criterion of minimisation of the manipulator power consumption for the continuous operation of the mobile manipulative or anthropomorphic robot in offline mode.
Conclusion. The method of planning the optimal trajectory of a three-link manipulator with 7 degrees of mobility in a three-dimensional space containing an obstacle specified by an array of points and represented in the form of a sphere possesses flexibility, which is achieved by varying the input parameter. Its increase makes the manipulator's movement more angular by reducing the number of intermediate states, which reduces computational costs while increasing energy costs and reducing the movement speed. Conversely, decreasing the parameter reduces energy consumption and increases the speed, but also increases computational costs, as the number of intermediate states increases and the movement becomes smoother. However, in order to reduce the estimated time, it is assumed that parallel calculations are used in calculating the Euler angles for the engines during the movement between the intermediate points, which greatly speeds up the calculation process. With the value of h=0, the trajectory degenerates into a curve and the application of the proposed method is not justified.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.