omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-191-14-21EJWCZRomna-153Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGПреодоление тупиковых ситуаций синтеза движений антропоморфных роботов на основе использования перемещений оси схватоносителя по линейчатой поверхности, ограничивающей телесный угол сервисаOvercoming dead-end situations of synthesis of motions of anthropomorphic robots on the basis of the use of motions of the clutch axis along the linear surface limiting the body angle of servicehttps://orcid.org/0000-0001-8081-6840ПритыкинФ. Н.PritykinF. N.

Притыкин Федор Николаевич - доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Инженерная геометрия и САПР» SPIN-код: 7628-8023. AuthorID (SCOPUS): 6507269253.

Омск

Pritykin Fedor Nikolayevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Engineering Geometry and CAD Department, SPIN-code: 7628-8023. AuthorID (SCOPUS): 6507269253.

Omsk

pritykin@mail.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202430092024031421Copyright © Притыкин Ф.Н., 20242024Притыкин Ф.Н.Pritykin F.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/153

Предложен алгоритм синтеза движений руки антропоморфных роботов по вектору скоростей при установке объектов манипулирования, заданных в виде прямоугольных призм в контейнер. Алгоритм позволяет осуществлять выход из возникающих тупиковых ситуаций при компьютерном моделировании движений. Суть метода состоит в использовании перемещений руки, при которых ось схватоносителя перемещается и образует с некоторым приближением линейчатую поверхность, задающую телесный угол сервиса. С этой целью предложено использовать базу данных конфигураций, задающих определенные положения центра выходного звена и осей схватоносителя, совпадающих с образующими указанных линейчатых поверхностей. Представлены результаты расчетов промежуточных конфигураций при компьютерном моделировании движения антропоморфных роботов в организованной среде с использованием разработанного алгоритма.

An algorithm for synthesizing hand motions of anthropomorphic robots by velocity vector during the installation of objects of manipulation given, in the form of rectangular prisms in a container, is proposed. The algorithm makes it possible to solve deadlock situations in computer simulation of motions. The essence of the method consists in the use of hand motions, at which the axis of the clash carrier moves and forms with some approximation a rulered surface, which specifies the body angle of service. For this purpose, it is proposed to use a database of configurations that specify certain positions of the output link centre and of the accumulation carrier axes which coincide with the above-mentioned line surfaces. The results of calculations of intermediate configurations in computer modeling of motions of anthropomorphic robots in an organized environment using the developed algorithm are presented.

механизмы манипуляторовмгновенные состояния механизмоввектор обобщенных скоростейлинейчатые поверхностикомпьютерное моделирование движений антропоморфных роботовтупиковые ситуациизапретные зонысинтез движений манипуляторовmechanisms of manipulatorsinstantaneous states of mechanismsvector of generalized speedslinear surfacescomputer simulation of motions of anthropomorphic robotsdeadlocksforbidden zonessynthesis of motions of manipulatorsReferencesАфонин В. Л. Интеллектуальные робототехнические системы. Москва: Интернет-университет информационных технологий, 2005. 208 c. ISBN 5-9556-0024-8.Afonin V. L. Intellektual’nyye robototekhnicheskiye sistemy [Intelligent robotic systems]. Moscow, 2005. 208 p. ISBN 5-9556-0024-8. (In Russ.).Макаров И. М., Лохин В. М., Манько С. В. [и др.]. Интеллектуальные робототехнические системы: тенденции развития и проблемы разработки. Ч. 1 // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 9. C. 24–26.Makarov I. M., Lokhin V. M., Manko S. V. [et al.]. Intellektual’nyye robototekhnicheskiye sistemy: tendentsii razvitiya i problemy razrabotki. Ch. 1 [Intelligent robotic systems: development trends and design challenges. Part 1] // Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravleniye. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2004. No. 9. P. 24–26. (In Russ.).Щербатов И. А. Интеллектуальное управление робототехническими системами в условиях неопределённости // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. № 1. C. 73–77. EDN: KYTLCD.Shcherbatov I. A. Intellektual’noye upravleniye robototekhnicheskimi sistemami v usloviyakh neopredelennosti [Intellectual management of robotics systems in the conditions of uncertainty] // Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Upravleniye, vychislitel’naya tekhnika i informatika. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, Computer Science and Informatics. 2010. No. 1. P. 73–77. EDN: KYTLCD. (In Russ.).Ющенко А. С. Интеллектуальное планирование в деятельности роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 3. C. 5–18. EDN: YKBZOZ.Yushchenko A. S. Intellektual’noye planirovaniye v deyatel’nosti robotov [Intelligent planning in robot activities] // Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravleniye. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2005. No. 3. P. 5–18. EDN: YKBZOZ. (In Russ.).Whitney D. E. The Mathematics of Coordinated Control of Prosthetic Arms and Manipulators // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2010. № 94 (4). P. 303–309.Whitney D. E. The Mathematics of Coordinated Control of Prosthetic Arms and Manipulators // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2010. No. 94 (4). P. 303–309. (In Engl.).Кобринский А. А. Манипуляционные системы роботов. Москва: Наука, 1985. 343 с.Kobrinskiy A. A. Manipulyatsionnyye sistemy robotov [Robot manipulation systems]. Moscow, 1985. 343 p. (In Russ.).Корендясев А. И., Саламандра Б. Л., Тывес Л. И. Манипуляционные системы роботов. Москва: Машиностроение, 1989. 472 с. ISBN 5-217-00461-4.Korendyasev A. I., Salamandra B. L., Tyves L. I. Manipulyatsionnyye sistemy robotov [Manipulation systems of robots]. Moscow, 1989. 472 p. ISBN 5-217-00461-4. (In Russ.).Притыкин Ф. Н., Небритов В. И. Определение сферической кривой, задающей угол сервиса руки андроидного робота методом синтеза малых движений // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2018. Т. 2, № 3. С. 71–75. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-3-71-76. EDN: YMCQKL.Pritykin F. N., Nebritov V. I. Opredeleniye sfericheskoy krivoy, zadayushchey ugol servisa ruki androidnogo robota metodom sinteza malykh dvizheniy [Determination of spherical curve defining the angle of service of android robot arm by method of small motions synthesis] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2018. Vol. 2, no. 3. P. 71–75. DOI: 10.25206/25880373-2018-2-3-71-76. EDN: YMCQKL. (In Russ.).Жданов Д. С., Костелей Я. В., Хохлова Л. А. [и др.]. Опыт решения обратной задачи кинематики для манипуляторов антропоморфного механизма AR-600 // Интеллектуальные системы 4-й промышленной революции: сб. материалов III Междунар. форума. Томск, 26–27 ноября 2019 г. Томск: ООО СТТ, 2020. C. 81–84. EDN: ASSESJ.Zhdanov D. S., Kosteley Ya. V., Khokhlova L. A. [et al.]. Opyt resheniya obratnoy zadachi kinematiki dlya manipulyatorov antropomorfnogo mekhanizma AR-600 [Experience in solving the inverse problem of kinematics for manipulators of anthropomorphic mechanism AR-600] // Intellektual’nyye sistemy 4-y promyshlennoy revolyutsii. Intelligent Systems of the 4th Industrial Revolution. Tomsk, 2020. P. 81–84. EDN: ASSESJ. (In Russ.).Притыкин Ф. Н. Виртуальное моделирование движений роботов, имеющих различную структуру кинематических цепей: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 172 с. ISBN 978-58149-1693-8.Pritykin F. N. Virtual’noye modelirovaniye dvizheniy robotov, imeyushchikh razlichnuyu strukturu kinematicheskikh tsepey [Virtual modeling of robot movements with different kinematic chain structure]. Omsk, 2014. 172 p. ISBN 978-5-8149-1693-8. (In Russ.).Притыкин Ф. Н., Небритов В. И. Исследование размеров и формы области в многомерном пространстве обобщённых скоростей, задающей допустимые мгновенные состояния механизма андроидного робота // Омский научный вестник. 2016. № 5 (149). С. 29–34. EDN: WXHOXP.Pritykin F. N., Nebritov V. I. Issledovaniye razmerov i formy oblasti v mnogomernom prostranstve obobshchлnnykh skorostey, zadayushchey dopustimyye mgnovennyye sostoyaniya mekhanizma androidnogo robota [The study of size and shape of area in multidimensional space of generalized velocities defining permissible instantaneous state of android robot mechanism] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2016. No. 5 (149). P. 29–34. EDN: WXHOXP. (In Russ.).Ескенин Р. Н. Геометрическое моделирование и оптимизация процессов управления адаптивным промышленным роботом: автореф. дис. … канд. техн. наук. Омск: Изд-во СибАДИ, 2010. 20 c.Eskenin R. N. Geometricheskoye modelirovaniye i optimizatsiya protsessov upravleniya adaptivnym promyshlennym robotom [Geometric modeling and optimization of control processes of adaptive industrial robot]. Omsk, 2010. 20 p. (In Russ.).Гордеев О. И. Исследование формы и положения областей в многомерном пространстве заданных допустимых значений вектора обобщенных скоростей плоского семизвенного манипулятора // Информационные технологии в науке и производстве: материалы Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. Омск, 09–10 февраля 2015 г. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. C. 216–222. EDN: TQFXIX.Gordeyev O. I. Issledovaniye formy i polozheniya oblastey v mnogomernom prostranstve zadannykh dopustimykh znacheniy vektora obobshchennykh skorostey ploskogo semizvennogo manipulyatora [Study of the shape and position of regions in the multidimensional space of given admissible values of the vector of generalized velocities of a flat seven-link manipulator] // Informatsionnyye tekhnologii v nauke i proizvodstve. Information Technologies in Science and Production. Omsk, 2015. P. 216–222. EDN: TQFXIX. (In Russ.).Лебедев П. А. Аналитический метод определения коэффициента сервиса манипулятора // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1991. № 5. C. 93–98.Lebedev P. A. Analiticheskiy metod opredeleniya koeffitsiyenta servisa manipulyatora [Analytical method for determining the manipulator service factor] // Problemy mashinostroyeniya i nadezhnosti mashin. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 1991. No. 5. P. 93–98. (In Russ.).Небритов В. И. Определение максимальных значений параметров, задающих угол сервиса и множество конфигураций андроидного робота реализацией мгновенных состояний // Информационные технологии в науке и производстве: материалы III Всерос. молодежн. науч.-техн. конф. Омск, 9–10 февраля 2015 г. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. C. 215–220.Nebritov V. I. Opredeleniye maksimal’nykh znacheniy parametrov zadayushchikh ugol servisa i mnozhestvo konfiguratsiy androidnogo robota realizatsiyey mgnovennykh sostoyaniy [Determination of maximum values of parameters setting the service angle and set of android robot configurations by instantaneous state realization] // Informatsionnyye tekhnologii v nauke i proizvodstve. Information Technologies in Science and Production. Omsk, 2016. P. 215–220. (In Russ.).Притыкин Ф. Н., Небритов В. И. Конструирование линейчатых поверхностей, ограничивающих область допустимых положений звеньев механизмов манипуляторов при реализации мгновенных состояний // Программные системы и вычислительные методы. 2021. № 2. С. 74–90. DOI: 10.7256/2454-0714.2021.2.35574. EDN: ZNYZKL.Pritykin F. N., Nebritov V. I. Konstruirovaniye lineychatykh poverkhnostey ogranichivayushchikh oblast’ dopustimykh polozheniy zven’yev mekhanizmov manipulyatorov pri realizatsii mgnovennykh sostoyaniy [Graphic optimization model of the process of welding products by a robot based on radishchev blueprint] // Programmnyye sistemy i vychislitel’nyye metody. Software Systems and Computational Methods. 2021. No. 2. P. 74–90. DOI: 10.7256/2454-0714.2021.2.35574. EDN: ZNYZKL. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.