POLECAMY
Koszyk
Modelowanie i sterowanie robotów
Wydawca:
Format:
ibuk
Modelowanie i sterowanie robotów - najnowsze osiągnięcia!
W podręczniku przedstawiono podstawowe zagadnienia z zakresu programowania zadań manipulatorów. Omówiono problemy kinematyki - prostej i odwrotnej - dla pojedynczego manipulatora oraz dla układu współpracujących robotów. Podano metody planowania trajektorii oraz programowania robotów. Omówione zagadnienia są ilustrowane wieloma przykładami obliczeniowymi i praktycznymi.
Książka zawiera:
- najnowsze osiągnięcia z dziedziny sterowania manipulatorów o ogniwach sztywnych oraz z elastycznością w złączach,
- prosty i przejrzysty zapis złożonych równań kinematyki, dynamiki i sterowania dzięki zastosowaniu uniwersalnego aparatu algebry przestrzennej,
- wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych; do programowania modelowania i sterowania robotów przemysłowych wykorzystano programy MATLAB i Simulink.
Publikacja przeznaczona jest dla studentów wydziałów automatyki i robotyki, informatyki i zarządzania, elektroniki, mechatroniki oraz inżynierii produkcji, a także doktorantów, pracowników naukowych i inżynierów zajmujących się tymi dziedzinami wiedzy.
| Rok wydania | 2003 |
|---|---|
| Liczba stron | 422 |
| Kategoria | Automatyka i robotyka |
| Wydawca | Wydawnictwo Naukowe PWN |
| ISBN-13 | 978-83-0114-081-6 |
| Numer wydania | 1 |
| Język publikacji | polski |
| Informacja o sprzedawcy | ePWN sp. z o.o. |
Ciekawe propozycje
Spis treści
| Przedmowa | 9 |
| Wykaz ważniejszych oznaczeń | 11 |
| 1. Opis struktury manipulatora | 19 |
| 1.1. Położenie i orientacja bryły sztywnej w przestrzeni kartezjańskiej | 19 |
| 1.1.1. Wektor położenia i macierz rotacji | 19 |
| 1.1.2. Rotacje elementarne wokół osi x; y; z | 21 |
| 1.1.3. Interpretacja macierzy rotacji | 22 |
| 1.1.4. Składanie rotacji | 22 |
| 1.2. Inne reprezentacje rotacji | 23 |
| 1.2.1. Obrót wokół dowolnej osi | 23 |
| 1.2.2. Kąty Eulera | 26 |
| 1.2.3. Kwaterniony jednostkowe | 29 |
| 1.3. Transformacje jednorodne | 30 |
| 1.4. Opis kinematyki manipulatora | 32 |
| 1.4.1. Łańcuch kinematyczny manipulatora | 32 |
| 1.4.2. Opis ogniwa manipulatora | 33 |
| 1.4.3. Notacja Denavita-Hartenberga | 34 |
| 1.4.4. Zmodyfikowana notacja Denavita-Hartenberga | 35 |
| 2. Zadanie proste kinematyki | 37 |
| 2.1. Wprowadzenie | 37 |
| 2.2. Podstawowe operatory przestrzenne związane z bryłą sztywną | 39 |
| 2.3. Złącza holonomiczne i nieholonomiczne | 43 |
| 2.4. Opis otwartego łańcucha kinematycznego | 48 |
| 2.5. Rozwiązanie zadania prostego kinematyki | 51 |
| 2.6. Kinematyczne przekształcenie prędkości | 55 |
| 2.7. Jakobian analityczny i jego związki z jakobianem geometrycznym | 69 |
| 2.8. Przestrzeń robocza, redundancja kinematyczna oraz jakobian transponowany | 76 |
| 2.9. Kinematyczne przekształcenia przestrzennych przyspieszeń wzdłuż łańcucha kinematycznego | 85 |
| 3. Zastosowanie algebry przestrzennej do opisu złożonych struktur kinematycznych | 95 |
| 3.1. Wprowadzenie | 95 |
| 3.2. Przekształcenia kinematyczne dla manipulatorów z przekładniami | 95 |
| 3.3. Przekształcenia kinematyczne dla kilku robotów wykonujących wspólnie zadanie | 110 |
| 3.3.1. Wyznaczanie prędkości środka masy ładunku | 116 |
| 3.3.2. Wyznaczanie prędkości uogólnionych złączy | 117 |
| 3.3.3. Wyznaczanie prędkości uogólnionych złączy z ograniczeniami | 118 |
| 3.3.4. Wyznaczanie przyspieszeń przestrzennych | 119 |
| 3.4. Przekształcenia kinematyczne dla struktur topologicznych | 120 |
| 4. Algorytmy zadania odwrotnego kinematyki | 128 |
| 4.1. Wprowadzenie | 128 |
| 4.3. Rozwiązanie zadania odwrotnego kinematyki z wykorzystaniem jakobianu | 142 |
| 4.4. Obliczenia błędu położenia i orientacji | 148 |
| 4.5. Algorytmy iteracyjnego rozwiązywania zadania odwrotnego kinematyki | 156 |
| 4.5.1. Skalarna funkcja kosztów | 156 |
| 4.5.2. Metoda największego spadku | 160 |
| 4.5.3. Metoda Newtona-Raphsona | 162 |
| 4.5.4. Wykorzystanie kwaternionów w kinematyce różniczkowej | 165 |
| 4.2. Klasyczne metody rozwiązywania zadania odwrotnego kinematyki | 131 |
| 5. Zadanie odwrotne kinematyki złożonych łańcuchów kinematycznych | 168 |
| 5.1. Wprowadzenie | 168 |
| 5.2. Uwagi o rozwiązywaniu zadania odwrotnego kinematyki manipulatorów z przekładniami i elastycznością w złączach | 169 |
| 5.3. Rozwiązywanie zadania odwrotnego kinematyki kilku manipulatorów przenoszących wspólnie ładunek | 169 |
| 5.4. Iteracyjne rozwiązywanie zadania odwrotnego kinematyki dwóch współpracujących manipulatorów | 173 |
| 5.5. Zastosowanie algebry przestrzennej do analizy sił, przyspieszeń i prędkości kontaktowych | 179 |
| 5.5.1. Uzupełnienie ortogonalne sił kontaktowych | 180 |
| 5.5.2. Analiza przestrzennych przyspieszeń punktów kontaktu | 187 |
| 5.5.3. Dekompozycja przestrzennych prędkości | 191 |
| 6. Planowanie trajektorii | 194 |
| 6.1. Wprowadzenie | 194 |
| 6.2. Planowanie trajektorii w przestrzeni wewnętrznej | 195 |
| 6.2.1. Trajektoria wielomianowa trzeciego stopnia | 195 |
| 6.2.2. Trajektoria wielomianowa piątego stopnia | 196 |
| 6.2.3. Trajektoria liniowo-paraboliczna | 197 |
| 6.2.4. Trajektoria liniowo-paraboliczna z punktami pośrednimi | 199 |
| 6.2.5. Wykorzystanie funkcji sklejanych | 201 |
| 6.3. Planowanie trajektorii w przestrzeni zewnętrznej | 204 |
| 6.3.1. Przykładowe trajektorie w przestrzeni zewnętrznej | 205 |
| 6.3.2. Parametryczna reprezentacja trajektorii | 207 |
| 6.3.3. Planowanie trajektorii w kontekście planowania zadań | 209 |
| 6.3.4. Trajektoria liniowo-paraboliczna w przestrzeni zewnętrznej | 216 |
| 6.4. Przykłady planowania trajektorii w przestrzeni kartezjańskiej | 219 |
| 6.5. Koordynacja ruchu manipulatorów w przestrzeni zadań | 221 |
| 6.5.1. Wykorzystanie kwaternionów do opisu ruchu | 221 |
| 6.5.2. Opis trajektorii w przestrzeni zadań | 223 |
| 7. Zadanie odwrotne dynamiki | 225 |
| 7.1. Wprowadzenie | 225 |
| 7.2. Rozwiązanie zadania odwrotnego dynamiki otwartych łańcuchów kinematycznych | 227 |
| 7.3. Zadanie odwrotne dynamiki dla manipulatora z przekładniami | 248 |
| 8. Proste algorytmy sterowania manipulatorów | 266 |
| 8.1. Wprowadzenie | 266 |
| 8.2. Sterowanie w przestrzeni złączy | 269 |
| 8.3. Niezależne sterowanie złączy | 271 |
| 8.3.1. Wprowadzenie | 271 |
| 8.3.2. Równania silnika prądu stałego z przekładnią | 272 |
| 8.3.3. Sterowanie proporcjonalne | 277 |
| 8.3.4. Sterowanie proporcjonalno-różniczkowe | 280 |
| 8.3.5. Astatyzm względem sygnału zadanego i zakłócenia | 282 |
| 8.3.6. Sterowanie typu PID | 283 |
| 8.4. Sterowanie ze sprzężeniem w przód metodą wyliczanych momentów | 286 |
| 9. Dobór funkcji Lapunowa dla potrzeb sterowania manipulatorów | 290 |
| 9.1. Wprowadzenie | 290 |
| 9.2. Sterowanie pozycyjne | 294 |
| 9.3. Sterowanie nadążne | 305 |
| 9.4. Algorytm sterowania robotów z elastycznością w złączach przy znajomości pełnego modelu | 310 |
| 9.4.1. Manipulator o ogniwach sztywnych | 310 |
| 9.4.2. Manipulator z elastycznymi złączami | 316 |
| 9.5. Algorytmy sterowania adaptacyjnego dla manipulatorów z elastycznościąw złączach | 318 |
| 9.5.1. Podstawy matematyczne | 318 |
| 9.5.2. Sterowanie adaptacyjne wykorzystujące moment jako sygnał sprzężenia zwrotnego | 320 |
| 9.5.3. Nowy algorytm sterowania adaptacyjnego | 322 |
| 9.6. Weryfikacja doświadczalna nowego algorytmu sterowania | 335 |
| 9.6.1. Opis stanowiska laboratoryjnego | 336 |
| 9.6.2. Badania eksperymentalne | 339 |
| 10. Systemy programowania robotów | 344 |
| 10.1. Ogólna koncepcja sprzętu i oprogramowania | 344 |
| 10.2. Ramka, podstawowe typy danych i operacje | 347 |
| 10.3. Opis stanowiska doświadczalnego z robotami Stäubli | 352 |
| 10.3.1. Pojedynczy manipulator Stäubli RX60 | 362 |
| 10.3.2. Układ współpracujących manipulatorów Stäubli RX60 | 363 |
| 10.4. System programowania robota IRp-6 | 365 |
| 10.5. Planowanie trajektorii w przestrzeni wewnętrznej robota IRp-6 | 371 |
| 10.5.1. Zastosowanie interfejsu bezpośredniego dostępu do zasobów sterownika robota IRp-6 w planowaniu trajektorii | 371 |
| 10.5.2. Opis programu realizującego trajektorie wielomianowe | 373 |
| 10.6. Planowanie trajektorii w przestrzeni zewnętrznej robota IRp-6 | 378 |
| 10.6.1. Procedura | 378 |
| 10.6.2. Przykład: program paletyzacji | 383 |
| 10.7. Stanowisko laboratoryjne z manipulatorami Comau SMART-3 S | 385 |
| A. Preliminaria matematyczne | 392 |
| A.1. Podstawowe operacje na wektorach | 392 |
| A.2. Pseudoinwersja macierzy | 394 |
| A.3. Iteracyjne metody optymalizacji | 397 |
| B. Wybrane zagadnienia sterowania | 399 |
| B.1. Układ drugiego rzędu | 399 |
| B.2. Metoda linii pierwiastkowych | 402 |
| C. Stabilność układów nieliniowych | 406 |
| C.1. Definicje stabilności | 406 |
| C.2. Zastosowanie funkcji Lapunowa do badania stabilności układów nieliniowych | 410 |
| Literatura | 412 |
| Skorowidz | 419 |
Wypożyczaj w abonamencie!
Już od 2,66 zł za ebooka
