1
УДК 681.58
Управление манипуляторами
с числом степеней свободы более шести
© А.И. Жильцов, В.С. Жуков, Д.А. Рылеев
НИИ ИСУ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Излагается опыт разработки алгоритмов управления движущимся объектом со
многими степенями свободы на примере многозвенного робота-манипулятора.
Рассмотрена, в частности, задача согласованного ручного управления челове-
ком-оператором несколькими многозвенными манипуляторами. Такая задача
актуальна при создании медицинских роботов-ассистентов для малоинвазивной
хирургии, т. е. для хирургических операций, выполняемых с минимальным повре-
ждением тканей.
Ключевые слова:
распределенная система управления, грубые системы, робот-
манипулятор, решение обратной задачи по скорости, согласованное движение.
Введение.
Многозвенные манипуляторы находят широкое при-
менение во многих отраслях человеческой деятельности, что обу-
словлено основным их назначением — заменить человеческую руку.
Везде, где требуется совершать однообразные рутинные операции
или высокоточные действия, появляется желание заменить человека
механическим манипулятором. Развитие вычислительной техники и
технологии производства позволили изготавливать высокоточные
изделия, способные во многом повторить, а иногда и превзойти по
некоторым функциям руку человека.
Одна из областей, где широко применяются механические ма-
нипуляторы, — хирургия. После отработки в медицинской практике
технологии ручной малоинвазивной хирургии, получившей обоб-
щенное название лапароскопической, уже в 1990-х годах были со-
зданы первые робототехнические комплексы, исполняющие роль
робота-ассистента или робота-хирурга. В настоящее время целый
ряд высокоточных хирургических операций совершается с помо-
щью медицинских манипуляторов. При многократном (до 40 раз)
увеличении на мониторе отображения внутренних органов, получа-
емого при помощи совершенной оптики эндоскопа, дистанционно
управляемый хирургом манипулятор способен выполнять довольно
тонкие движения.
В настоящее время широко применяется американский робот-
хирург Da Vinci. Готовится к клиническим испытаниям другой яркий
представитель современной техники роботоассистенции — немецкий
робототехнический комплекс MIRO [1], семистепенные манипулято-
