1
УДК 62-523.8
Стенд полунатурного моделирования
системы управления медицинским манипулятором
© А.Е. Юдин
НИИ ИСУ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Приведено описание стенда математического и полунатурного моделирования си-
стемы управления семизвенным манипулятором. Представлена структура системы
управления манипулятором и такая организация процесса разработки с помощью
стенда моделирования, которая позволила реализовать систему управления в про-
цессе выполнения опытно-конструкторской работы. Дано описание программных
компонент стенда, таких как система трехмерной визуализации манипулятора,
система математического моделирования манипулятора совместно с системой
управления. Кратко описано применение операционной системы реального времени
для организации моделирования работы манипулятора и реализации системы управ-
ления манипулятором.
Ключевые слова:
система управления, математическое моделирование, полунатур-
ное моделирование, реальное время, процесс разработки.
Введение.
В рамках выполнения составной части опытно-
конструкторской работы медицинского робота-ассистента в НИИ
ИСУ МГТУ им. Н.Э. Баумана разрабатывалась система управления
семистепенным манипулятором. Семистепенной манипулятор имеет
избыточное количество степеней свободы, что усложняет разработ-
ку системы управления и требует проведения обширных исследова-
тельских работ, а также выполнения различных экспериментов с
манипулятором. Запланировали большой объем работ, который
было необходимо выполнить в сжатые сроки без работающего ма-
нипулятора, поскольку он находился на стадии конструкторской
разработки и изготовления.
Структура системы управления манипулятором.
Система
управления манипулятором реализована в виде иерархической си-
стемы, составные элементы которой показаны на рис. 1.
Первый уровень управления — контроллеры приводов. Каждый
контроллер отрабатывает заданную угловую скорость звена либо ав-
тономно осуществляет удержание координаты в режиме остановки
манипулятора. Физически уровень реализован в микроконтроллер-
ных модулях управления приводом, реализующих алгоритм вектор-
ного управления вентильным двигателем.
Второй уровень — кинематическое управление манипулятором.
Кинематический процессор, исходя из заданного режима работы ма-
нипулятора, параметров движения, характерных для этого режима, и
