Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Цифровой двойник в системе внешнего адаптивного управления роботами-манипуляторами

Автор

М.В. Кубриков

Организация

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

В статье рассматривается реализация цифрового двойника в системе адаптивного управления роботами-манипуляторами. Использование цифровых двойников для планирования, контроля и поддержания жизненного цикла производственного оборудования формирует устойчивое внедрение роботизированных комплексов в технологические процессы высокотехнологичных предприятий. В статье предлагается новый подход, позволяющий решать задачи прямой и обратной кинематики для роботов-манипуляторов. Подход заключается в представлении кинематической схемы робота-манипулятора, обладающего шестью вращательными сочленениями, в виде векторной модели. В качестве реализации данного подхода разработан облегченный математический аппарат, позволяющий существенно снизить вычислительную нагрузку. Все основные расчеты производятся на стороннем сервере, не задействуя вычислительную мощность роботов-манипуляторов. Это позволяет интегрировать математический аппарат в цифровой двойник и сторонние программные пакеты. За счет малой вычислительной нагрузки использование предложенного подхода в системах управления позволяет снизить задержки при работе в режиме реального времени с возможностью увеличения количества роботов-манипуляторов и осуществления контроля с более высокой дискретизацией. Использование цифрового двойника в коллаборации системы роботов позволяет проектировать более универсальные рабочие места и сборочные линии, оптимизировать их загруженность.

Ключевые слова

цифровой двойник, производственная линия, сборка, роботизация, автоматизация, производственный процесс

Список литературы

[1] Rayankula V., Pathak P., Junco S. Inverse kinematics of mobile manipulator using bidirectional particle swarm optimization by manipulator decoupling // Mechanism and Machine Theory. 2019. vol. 131. pp. 385–405. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2018.09.022.

[2] Zhang T., Cheng Yo., Wu H., Yan Sh., Handroos H., Zheng L., Ji H., Pan P. Dynamic accuracy ant colony optimization of inverse kinematic (DAACOIK) analysis of multi-purpose deployer (MPD) for CFETR remote handling // Fusion Engineering and Design. 2020. vol. 156. P. 111522. doi: 10.1016/j.fusengdes.2020.111522.

[3] Yiyang L., Xi J., Hongfei B., Zhining W., Liangliang S. A General Robot Inverse Kinematics Solution Method Based on Improved PSO Algorithm // IEEE Access. 2021. vol. 9. pp. 32341–32350. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3059714.

[4] World’s Top 10 Industrial Robot Manufacturers [Электронный ресурс]. URL: https://www.marketresearchreports.com/blog/2019/05/08/world%E2%80%99s-top-10-industrial-robot-manufacturers (дата обращения: 01.03.2023).

[5] Tong Yu., Liu J., Liu Yu., Yuan Yu. Analytical inverse kinematic computation for 7-DOF redundant sliding manipulators // Mechanism and Machine Theory. 2021. vol. 155. P. 104006. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2020.104006.

[6] Li J., Yu H., Shen N., Zhong Zh., Lu Yi., Fan J. A novel inverse kinematics method for 6-DOF robots with non-spherical wrist // Mechanism and Machine Theory. 2021. vol. 157. P. 104180. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2020.104180.

[7] Xiao F., Li G., Jiang D., Xie Yu., Yun J., Liu Yi., Huang L., Fang Z. An effective and unified method to derive the inverse kinematics formulas of general six-DOF manipulator with simple geometry // Mechanism and Machine Theory. 2021. vol. 159. P. 104265. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2021.104265.

[8] Lopez-Franco C., Hernandez-Barragan J., Alanis A. Y., Arana-Daniel N. A soft computing approach for inverse kinematics of robot manipulators // Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2018. vol. 74. pp. 104–120.

[9] El-Sherbiny A., Elhosseini M. A., Haikal A. Y. A new ABC variant for solving inverse kinematics problem in 5 DOF robot arm // Applied Soft Computing Journal. 2018. vol. 73. pp. 24–38.

[10] Ryaben'kii V. S., Tsynkov S. V. A Theoretical Introduction to Numerical Analysis. New York : CRC Press, 2006. P. 243.

[11] Sauer T. Numerical Analysis (2nd ed.). Pearson Education Inc., 2005. P. 109.

[12] Pikalov I., Spirin E., Saramud M., Kubrikov M. Vector model for solving the inverse kinematics problem in the system of external adaptive control of robotic manipulators // Mechanism and Machine Theory. 2022. vol. 174. P. 104912. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2022.104912.

Цитирование данной статьи

Кубриков М.В. Цифровой двойник в системе внешнего адаптивного управления роботами-манипуляторами // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 2. С. 171-176. doi: 10.26732/j.st.2023.2.10

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.