Розробка інформаційно-обчислювального комплексу для моделювання руху триланкового робота-маніпулятора

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена розробці інформаційно-обчислювального комплексу для моделювання руху триланкового роботаманіпулятора. Розроблено загальну математичну модель маніпулятора на основі параметрів Денавіта-Хартенберга, розв’язано пряму та зворотну задачі кінематики, проведено аналіз сингулярних конфігурацій та визначено робочий простір. Для розв’язання зворотної задачі кінематики реалізовано два методи: ітераційний алгоритм градієнтного спуску з адаптивним підбором ітераційного коефіцієнта на основі сумарної довжини ланок та геометричний (аналітичний) метод як резервний. Розроблено алгоритм планування траєкторії на основі полінома 5-го ступеня (квінтичного полінома), що забезпечує безперервність положення, швидкості та прискорення. Створено програмний застосунок з графічним інтерфейсом у середовищі MATLAB Robotics Toolbox з можливістю зміни конфігураційних характеристик маніпулятора (довжин ланок та допустимих діапазонів руху сполучень), візуалізацією кінематики, анімацією руху та побудовою графіків кінематичних характеристик. Проведена валідація алгоритму на наборі з 48139 точок робочого простору для діапазону сумарних довжин ланок 0,3-20,1 м підтвердила його ефективність: при оптимальному значенні ітераційного коефіцієнта частка недосяжних точок не перевищує 12 %, тоді як при неоптимальному – зростає до 43-49 %. Встановлено залежність ефективності алгоритму від форми робочого простору та виявлено зони уповільненої збіжності поблизу сингулярних конфігурацій.