Управление манипуляторами с числом степеней свободы более шести
7
Базовые движения первого уровня реализуются путем комбина-
ции движений нулевого уровня, или атомарных движений.
Для реализации рабочих движений манипулятора, таких как пло-
скопараллельное, движение по произвольной прямой, качание ин-
струмента вокруг заданной точки и др., предлагается использовать
движения второго уровня. Вектор скорости движения по произволь-
ной прямой может быть представлен как сумма орбитального и ради-
ального движения. Вектор скорости качания вокруг произвольной
точки также может быть представлен как векторная сумма скоростей
в ортогональных направлениях. Таким образом, движения второго
уровня реализуются как комбинация базовых движений первого
уровня.
Итак, концепцию иерархии вычислителей можно сформулировать
следкющим образом. Движения каждого последующего уровня реали-
зуются на базе движений предыдущего. Задача вычислителей каждого
последующего уровня — задать требуемое движение через комбина-
цию движений предыдущего, не заботясь о том, каким образом эти
движения реализованы. Такой подход позволяет минимизировать объ-
ем вычислений каждым вычислителем, создать легко масштабируе-
мую, наращиваемую систему. Проектирование системы управления в
этой концепции носит прозрачный и интуитивно понятный характер.
Четкое разделение областей принятия решения позволяет вносить лю-
бые коррекции точно в том месте, где это необходимо.
Базовые движения первого уровня.
Пусть вектор R — вектор,
проведенный из ОПУ в точку запястья.
Базовое движение первого уровня «Орбитальное».
Представляет
собой движение по переносу инструмента из одной точки области
достижимости манипулятора в другую точку этой области. Обе точки
принадлежат одной сфере радиуса
R
. При этом |
R
| = const.
Базовое движение «Вращение».
Предназначено для вращения
локтя манипулятора вокруг вектора
R
. При этом положение инстру-
мента стабилизировано и не изменяется,
R
= const.
Базовое движение «Радиальное».
Осуществляет изменение дли-
ны вектора
R
с сохранением его направления.
Реализация базовых движений первого уровня.
Базовые дви-
жения первого уровня реализуются следующим образом. Вектор
угловой скорости, направленный вдоль оси желаемого движения,
раскладывается на составляющие угловые скорости, которые отраба-
тываются имеющимися степенями свободы: ОПУ, качание плеча и
кручение плеча.
Пусть
p
1
— единичный вектор оси кручения плеча, а
p
2
— еди-
ничный вектор оси качания плеча. Тогда разложение вектора общей
угловой скорости движения выглядит следующим образом:
