Методы построения манипуляторов с подвесом схвата на гибких звеньях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.05, кандидат технических наук Алепко, Андрей Владимирович

• Алепко, Андрей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алепко, Андрей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МАНИПУЛЯТОРОВ С 13 ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ

Функциональные аналоги исследуемого манипулятора

Анализ области применения манипуляторов исследуемого типа 19 Анализ конструктивных решений при проектировании манипуляторов 22 Методы кинематического анализа манипуляторов параллельной структуры 32 Методы решения задач динамики манипуляторов 35 Выводы 42 МЕТОДЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ТРАЕКТОРИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ГРУЗА 44 Решение прямой и обратной задач кинематики по положению и скорости манипулятора с произвольной формой зоны обслуживания

2.2 Методы планирования траектории перемещения схвата манипулятора

2.3 Расчет сил натяжения тросов манипулятора в зависимости от положения схвата в зоне обслуживания

2.4 Методы определения текущего положения схвата манипулятора по тензометрическим данным усилий в тросах

2.5 Выводы

Глава 3. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ

МАНИПУЛЯТОРА С ГИБКИМИ СВЯЗЯМИ

3.1 Постановка задачи динамики исследуемого типа манипуляторов

3.2 Кинетостатический анализ

3.3 Численный метод решения задачи динамики

3.4 Определение диапазона динамической управляемости манипуля

3.5 Выводы

Глава 4. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ МАНИПУЛЯТОРА С ПОДВЕСОМ

СХВАТА НА ГИБКИХ ЗВЕНЬЯХ

4.1 Разработка системы управления манипулятором

4.2 Разработка комплекса программных средств для управления макетом манипулятора

4.3 Разработка алгоритмов реального времени для системы управления манипулятором

4.3 Синтез САР положения звена манипулятора

4.4 Экспериментальные исследования динамических процессов макета манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях

4.5 Выводы 142 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы построения манипуляторов с подвесом схвата на гибких звеньях»

Актуальность проблемы. Повышение требований к универсальности, простоте развертывания и эксплуатации, увеличение степени автоматизации и энергосбережения обуславливает необходимость применения новых подходов к проектированию манипуляторов для перемещения грузов. В настоящее время для перемещения объектов в пространстве применяют различные конструкции подъемно-транспортных машин, которые являются типовым оборудованием производственных цехов, закрытых и открытых складов и используются для перемещения разнообразных твердых и сыпучих грузов; сборочных и ремонтных работ; монтажа сборных промышленных и гражданских сооружений, оборудования; обслуживания строительных объектов и многого другого. Конструкции таких механизмов обычно содержат массивные жесткие движущиеся элементы, которые помимо внесения существенного вклада в стоимость оборудования накладывают значительные ограничения на такие характеристики как зона обслуживания, энерговооруженность, возможность оперативного развертывания в заданном месте применения. Кроме того, использование массивных элементов усложняет техническое обслуживание и контроль за состоянием оборудования.

Существенно снизить вес и стоимость подъемно-транспортного оборудования, а также расширить зону обслуживания позволят конструкции на основе гибких механических связей. Данные конструкции могут быть использованы при проведении единоразовых работ в местах, где монтирование существующего оборудования составляет значительную проблему (действующие производственные цеха, складские помещения, в которых невозможно произвести монтаж без существенного простоя в работе). Манипуляторы такого типа могут быть достаточно быстро смонтированы в условиях сложно-пересеченной и горной местности, причем в роли опорных конструкций могут выступать элементы ландшафта. Еще одной областью применения могут служить открытые карьерные разработки. Манипуляторы на основе гибких звеньев также могут найти применение в сфере развлечений и обеспечения безопасности (в этом случае полезной нагрузкой выступает видеооборудование).

Одним из направлений развития оборудования данного типа является создание и внедрение принципиально новых решений, основанных, прежде всего, на синтезе оригинальных механизмов, сочетающих в себе возможности традиционного подъемно-транспортного оборудования с принципами построения робототехнических систем, включающих в себя высокую степень автоматизации и использование параллельных кинематических схем [1]. Основным принципом решения таких задачи является системный подход к проектированию устройства в целом, т.е. его механической, электромеханической и управляющих систем. Подобный подход позволяет при проектировании мехатронных устройств использовать оригинальные кинематические схемы механизмов, компенсируя определенные их недостатки, в сравнении с традиционными, за счет использования новых алгоритмов, систем управления и их аппаратной реализации.

Современные средства вычислительной техники позволяют реализовать заданные законы управления электроприводами для формирования необходимой траектории движения груза манипулятора с гибкими связями в режиме реального времени с учетом динамических эффектов, что было невозможно 10-15 лет назад [2]. Таким образом, перенося основные экономические (материальные) затраты с механической части манипулятора в область разработки программно аппаратного комплекса системы управления, можно получить существенный экономический эффект, обусловленный единичным вложением средств в разработку подобной системы и исключения из состава оборудования весьма дорогостоящей механической компоненты (массивные подвижные элементы).

Диссертация основывается на результатах исследований в области робототехники и мехатроники, отраженных в трудах A.B. Башарина, СЛ. Зенкевича, Ю.В. Илюхина, В.Ф. Казмиренко, И.А. Каляева, С.А. Кузнецова, B.C. Кулешова, A.B. Лопоты, В.М. Лохина, И.M Макарова, C.B. Манько, Д.Е.

Охоцимского, Ю.В. Подураева, В.И. Полищука, Е.Г1. Попова, Д.А. Поспелова, В.Х. Пшихопова, Г .Я. Пятибратова, Е.Д. Теряева, Н.Б. Филимонова, АЛО. Чистякова, Е.И. Юревича, A.C. Ющенко и других российских ученых.

Среди зарубежных ученых следует отметить научные исследования, проводимые под руководством Дж. Альбуса, Р. Вильямса, М. Вукобратовича, Н. Дагалакиса, Р. Люмиа, А. Сингха, Ф. Такемуры и других ученых.

С середины 80-х годов 20 века в различных странах, таких как США, Италия, Южная Корея, ведутся разработки систем, предназначенных для позиционирования тех или иных объектов, использующих гибкие связи [3]. К таким системам можно отнести «Робокран», разрабатываемый по заказу Министерства обороны США для испытания самолетов в Национальном институте стандартов и технологии [4, 5]. Однако данная система не является в полной мере манипулятором и служит лишь для изменения ориентации фюзеляжа самолета в пространстве. Известна итальянская система «Спайдер-кам», использующаяся для перемещения камеры на спортивных мероприятиях. Данная система наиболее близка к исследуемой, однако она была создана без каких либо научных исследований, используя лишь инженерный подход. Также подобные системы имеют достаточно узкое применение. В открытых источниках имеются публикации южнокорейских ученых, посвященные возможности использования подобных систем в тех или иных задачах перемещения грузов. Все эти работы датированы 2000 - 2012 годами, и их анализ позволяет сделать вывод, что направление исследований, связанное с манипуляторами подобного типа достаточно актуальны, а результаты работ позволяют судить о том, что исследование механизмов с гибкими звеньями, использующихся для перемещения различных объектов в пространстве, находятся на начальных этапах и не позволяют провести конструкторскую разработку готовых образцов на основе широко опробованных методик.

Таким образом, задача разработки принципов и методов, позволяющих получить инженерные средства проектирования манипуляторов с параллельной структурой на основе гибких звеньев, является достаточно актуальной.

Соответствие диссертации научному плану работ ФГБОУ ВПО ЮРГТУ (ИЛИ), ФГБОУ ВПО ЮРГУЭС и целевым комплексным программам. Исследования выполнены в соответствии с государственным контрактом № 7234р/10119 от 11.06.2009, проектом 8.3383.201 1 «Теоретические основы проектирования нового поколения сложнофункциональных блоков систем связи, телекоммуникаций и технической диагностики на основе ради-ационно-стойких технологий (БЮе, АМБК13/4 и др.)» в рамках государственного задания Минобрнауки РФ на 2012-2013 гг., а также в рамках прикладной НИР по теме «Синтез системы автоматического управления манипулятором с подвесом схвата на гибких звеньях» от 01.01.2011, научным направлениям ЮРГТУ (НПИ) «Теория и принципы создания робототехниче-ских систем и комплексов» и соответствует госбюджетным темам П3.865 «Разработка теории и принципов построения интеллектуальных мехатронных и робототехнических систем» и 12.12 «Теория и методы построения мехатронных систем и комплексов, устройств управления, контроля и диагностики, функциональных структур для опто- и наноэлектроники» в рамках гос. задания по заявке 7.4586.201 1, поддержанной Минобрнауки РФ.

Объектом исследования является манипулятор, использующий в качестве подвижных элементов конструкции гибкие звенья.

Целью работы является разработка методов построения манипуляторов, использующих к качестве подвижных элементов гибкие звенья, обеспечивающие пониженные требования к подготовке места монтажа и высокую скорость развертывания. Для достижения этой цели потребуется решить следующие задачи:

1. Провести анализ известных мехатронных систем с параллельной структурой.

2. Разработать кинематическую модель манипулятора на основе гибких звеньев и создать её математическое описание.

3. Разработать методы планирования траектории перемещения груза по различным критериям и предложить рекомендации по их применению.

4. Разработать методы позиционирования, основанные на тензометри-ческих данных, с целью исключения из системы управления избыточных элементов и универсализации области применения;

5. Разработать динамическую модель манипулятора с заданной конструкцией.

6. Разработать натурный макет устройства и оценить адекватность предложенных математических моделей объекта и методов управления, полученных в ходе эксперимента.

7. Предложить рекомендации по использованию манипуляторов с подвесом схвата на гибких звеньях;

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях, позволяющая с минимальными ограничениями описать кинематику параллельного манипулятора исследуемого типа с произвольной формой зоны обслуживания;

2. Метод планирования траектории перемещения схвата манипулятора, основанный на полученных аналитических решениях прямой и обратной задач кинематики по скорости и положению и обеспечивающий точное движение схвата по заданной траектории за счет применения двух уровней интерполяции;

3. Метод определения текущего положения схвата манипулятора, обеспечивающий на основе использования тензометрических данных о силах натяжения тросов текущих координат схвата и не требующий в своей аналитической и алгоритмической модификациях использования дополнительных средств измерения и контроля, а так же не требующий информации о массе полезной нагрузки;

4. Метод численного решения задачи динамики манипулятора, позволяющий провести оценку динамических процессов, получить диапазоны динамической управляемости манипулятора по скорости и заключающийся в применении различных систем кинетостатических уравнений в зависимости от участка траектории движения манипулятора.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы: методы аналитической геометрии, дифференциального исчисления, математического, компьютерного, натурного моделирования, теория синтеза дискретно-непрерывных систем управления, теория цифровых и микропроцессорных систем управления. Аналитические исследования проведены на ЭВМ, а экспериментальные на натурном образце устройства.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Разработана математическая модель кинематики манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях, учитывающая возможность описания произвольной формы зоны обслуживания с минимальными ограничениями, основанная на системе уравнений, коэффициенты которого однозначно определяют зону обслуживания, отличающаяся решением прямой и обратной задач кинематики по скорости для параллельного манипулятора с гибкими звеньями. Обратная задача по скорости при этом может быть решена введением бинарной матрицы знаков проекции и последующим использованием единого выражения для любой из обобщенных координат;

2. Предложен метод планирования траектории перемещения схвата манипулятора, основанный на полученных аналитических решениях прямой и обратной задач кинематики по скорости и положению, отличающийся применением двух уровней интерполяции траектории перемещения схвата, допускающих задание траектории перемещения достаточно широким классом аналитических функций и использующих определение на каждом шаге интерполяции целочисленных координат следующей точки перемещения за счет комбинации полученных решений обратной задачи кинематики по положению и оценочной функции приращения обобщенных координат;

3. Предложен метод определения текущего положения схвата манипулятора отличающийся использованием тензометрических данных о силах натяжения тросов и не требующий в своей аналитической и алгоритмической модификациях использования дополнительных средств измерения и контроля, а так же не требующий информации о массе полезной нагрузки за счет решения пропорциональных уравнений для сил натяжения тросов в аналитической записи и определения пропорциональных зависимостей изменения сил натяжения при изменении положения точки крепления груза в алгоритмической интерпретации;

4. Предложен метод численного решения задачи динамики манипулятора, позволяющий провести оценку динамических процессов, отличающийся от традиционных методов частичным исключением из расчетов инерциальных сил и заменой их, в зависимости от величины ускорения точки подвеса груза на разных участках траектории, колебательным затухающим изменением активной силы. Получены аналитические выражения для оценки диапазонов динамической управляемости манипулятора рассматриваемой в данной работе параллельной структуры, связанные с возможностью деформации гибких звеньев под действием колебательных процессов в системе «точка крепления - центр масс груза».

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается применением современных научных методов исследований; подробным анализом научно-исследовательских работ, по теме диссертации; корректным применением используемых в исследовании математических методов; методами обработки и моделирования выполненными с использованием современных программных продуктов для моделирования и обработки результатов эксперимента; удовлетворительной сходимостью результатов компьютерного моделирования и экспериментальных исследований (расхождение составило 9.7%).

Научная значимость диссертационной работы заключается в развитии методов математического описания и управления мехатронными устройствами параллельной структуры с гибкими звеньями

Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что разработанные математические и компьютерные модели в представленном виде без каких-либо изменений могут быть использованы при проектировании манипуляторов описанного класса, разработанный пакет компьютерных программ позволяет реализовать предложенные методики исследования свойств манипулятора. Создано программное обеспечение на языке Си++, реализующее предложенные методы управления манипулятором безотносительно к программно-аппаратной платформе. Предложены рекомендации по практическому применению манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях.

Внедрение результатов диссертационного исследования. Опытный образец манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях передан в пробную эксплуатацию в ООО «Вариоматик». Результаты диссертационной работы используются в ЮРГТУ (НПИ) для обучения студентов специальностей 22040265 «Роботы и робототехнические системы», 22040165 «Мехатроника» и бакалавров по направлению «Мехатроника и робототехника»

Апробация работы. Основные положения и результаты работы излагались в научных статьях и докладывались на Международной научно-технической мультиконференции «Мехатроника, автоматизация, управление», МАУ-2009, (Дивноморское, 2009г.); на VII Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2009г.); 7-й международной научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление» СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2011; XXIII Международной Инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов (МИКМУС-2011), Москва, ИМАШ РАН; на научно-технических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты, 2007 - 2010 гг.) и Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) (г. Новочеркасск, 2007 - 2009 гг.).

Полностью работа обсуждалась и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры «Радиоэлектронные системы» ГОУ ВПО

ЮРГУЭС с участием ведущих преподавателей кафедр «Прикладная механика и конструирование машин», «Математика», «Энергетика и безопасность жизнедеятельности», «Информационные системы и радиотехника» а также заседании кафедры «Мехатроника и гидропневмоавтоматика» ЮРГТУ (НПИ).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 9 работ, в том числе четыре из перечня ВАК, а также получено 2 патента, 1 свидетельство на полезную модель, 3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ, издана 1 монография (в соавторстве).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложений и содержит 174 страницы машинописного текста, 88 рисунка, 4 таблицы и список литературных источников из 103 наименований.

Заключение диссертации по теме «Роботы, мехатроника и робототехнические системы», Алепко, Андрей Владимирович

4.5 Выводы

4.5.1 В соответствии с предложенной кинематической схемой разработаны конструкция и система управления опытным макетом манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях.

4.5.2 Разработаны аппаратная и программная части мультипроцессорной распределенной системы управления. Для реализации системы управления использованы современные микроконтроллеры типа STM32xx с быстродействующим вычислительным ядром типа Cortex-МЗ и широким набором периферийных устройств.

4.5.3 Разработана информационно-управляющая программная оболочка для ОС Windows ХР, позволяющая осуществлять ввод команд в систему управления манипулятором и регистрировать четыре параметра состояния каждого звена системы с достаточной частотой семплирования.

4.5.4 Разработаны и реализованы в виде программного кода два основных алгоритма управления и два тестирующих алгоритма режимов работы, которые позволяют провести достаточно полную идентификацию параметров электромеханической части звена манипулятора.

4.5.5 Для реализации САР положения звена принята одноконтурная система регулирования с П-регулятором положения. Методом «построения желаемой ЛАЧХ» САР положения определен коэффициент передачи регулятора положения. САР положения реализована в виде программного кода микроконтроллера управления приводом.

4.5.6 В рамках программно-аппартного управляющего комплекса манипулятора реализована информационная подсистема, позволяющая в режиме реального времени с частотой семплирования 500 Гц получать информацию по 4 группам параметров состояния звеньев системы.

4.5.7 Представлены результаты экспериментального исследования манипулятора в режиме перемещения грузов, которые в целом подтверждают разработанные математические и компьютерные модели, а также предложенные алгоритмы планирования траектории перемещения схвата манипулятора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании теоретических и экспериментальных результатов исследований в данной работе дано решение актуальной научно-технической задачи - разработка методов и средств реализации манипулятора параллельной структуры с гибкими звеньями. В ходе выполнения диссертации получены следующие результаты, имеющие как научное, так и практическое значение:

1. На основе проведенного анализа обоснована целесообразность и сформулированы обобщенные требования к разработке и использованию манипуляторов с подвесом схвата на гибких звеньях. Предложены области применения манипуляторов такого типа.

2. Предложена кинематическая схема манипулятора и её математическая модель, позволяющая адекватно описывать траектории перемещения схвата манипулятора на основе решения прямой и обратной задач кинематики по положению и скорости с целью формирования заданной траектории движения схвата в зоне обслуживания сложной формы.

3. Предложены два метода планирования траектории перемещения схвата манипулятора, первый из которых является методом позиционирования в заданную точку (метод равного времени). При использовании данного метода возможно независимое управление по каждой из обобщенных координат, что значительно упрощает реализацию САУ. Второй метод предполагает использование интерполяционных механизмов планирования, оптимизированных под кинематику манипулятора, и позволяет переместить объект в заданную точку по кратчайшему пути. На практике, в зависимости от области применения, могут быть использованы оба метода.

4. Предложен метод начального позиционирования манипулятора в аналитической и алгоритмической разновидностях, основанный на тензометрических данных, существенно упрощающий систему управления манипулятором и не требующий применения дополнительных средств контроля, что значительно удешевляет конструкцию.

5. Численное решение задачи динамики, позволяющее провести оценку влияния динамических характеристик на элементы конструкции и положение груза в пространстве, получено путем компьютерного моделирования манипулятора, как целостной электромеханической системы. Для построения модели использовались различные системы кинетостатических уравнений, в которых, в зависимости от величины ускорения точки подвеса, частично исключается действие инерциальных сил, заменяемых колебательным изменением активной силы, что снижает порядок дифференциальных уравнений и значительно упрощает решение. Получена система неравенств, заданных аналитически, описывающая область зоны обслуживания без потери управляемости системы, происходящей при деформации гибкого звена.

6. Разработан, изготовлен и испытан опытный образец устройства, реализующий предложенные методы управления манипулятором. Представлена методика разработки мультипроцессорной распределенной системы управления манипулятором, которая без каких-либо существенных изменений может быть использована для создания мехатронных устройств данного типа. Сформулированы рекомендации по структуре функциональной схемы звена манипулятора.

7. Исследования, проведенные на опытном макете манипулятора, показали достаточную сходимость математических моделей кинематики, статики и динамики с результатами, полученными в ходе эксперимента (расхождение составило 9,7% при сохранении общего вида зависимостей). Получено также опытное подтверждение полной работоспособности предложенных алгоритмов управления манипулятором и планирования траектории перемещения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Алепко, Андрей Владимирович, 2013 год

1. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение. М.: Машиностроение, 2006 (первое издание), 2007 (второе издание)

2. Теряев Е.Д., Филимонов Н.Б. Эволюция взглядов на предметную область мехатроники Электронный ресурс./ Е. Теряев. 2011. - Режим доступа: http://mehatronus.ru/publ/2- 1-0-19

3. А. Ю. Чистяков, «Роботизированные системы с механизмами параллельной структуры па основе подвесных платформ», Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.02.05 СПб., 2006 139 с. РГБ ОД, 61:06-5/2483

4. Miller, S.G., et al., "An Assessment of the National institute of Standards and Technology Programs FY1995," National Research Council, March 1995.

5. Albus, J. S., Bostelman, R. V., Dagalakis, N. G., "The NIST ROBOCRANE, A Robot Crane", Journal of Robotic Systems, July 1992.

6. Bostelman, R.V., Albus, J.S., Dagalakis, N. G., "A Robotic Crane System Utilizing the Stewart Platform Configuration," Proc. ISRAM 1992 Conference, Santa Fe, NM, November 10-12, 1992.

7. Bostelman, R.V, Albus, J. S., et. al., "Applications of the NIST RoboCrane," Proc. International Symposium on Robotics and Manufacturing, Maui, HA, April 1994.

8. Matsko, J.S., Leeson, D.H., "Annotated Bibliography on Relative Motion," David Taylor Research Center, Bethesda, MD March 1992.

9. Lumia, Ronald, The Enhanced Machine Controller Architecture, International Symposium on Robotics and Manufacturing Proc., Maui, HI, August 14-18, 1994.

10. Bostelman, R., Albus, J., Jacoff, A., ATEC Project: Air Transportable Expeditionary Crane — FinalReport," NIST Technical Note Draft, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg,MD, June 1996.

11. Dagalakis, N.G., Albus, J.S., et.al., "Stiffness Study of a Parallel link Robot Crane for Shipbuilding Applications," Transactions of the ASME Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Vol. 111, No. 3, pp. 183-193, 1989.

12. P. H. Borgstrom, M. Stealey, M. Batalin, and W. Kaiser, "Nims3d: A novel rapidly deployable robot for 3-dimensional applications," in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, October 2006.

13. F. Talcemura, K. Maeda, and S. Tadokoro, "Attitude stability of a cable driven balloon robot," in IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, October 2007, pp. 3504-3509.

14. SkyCam. Online. Available: www.skycam.tv

15. CableCam. Online. Available: www.cablecam.com

16. K. Usher, G. Winstanley, P. Corke, D. Stauffacher, and R. Carnie, "Air vehicle simulator: an application for a cable array robot," in IEEE International Conference on Robotics and Automation, April 2005, pp.2241-2246.

17. B. Jordan, M. Batalin, and W. Kaiser, "Nims rd: A rapidly deployable cable based robot," in Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Robotics an Automation, April 2007, pp. 144-150.

18. A. Singh, M. Batalin, M. Stealey, V. Chen, M. Flansen, T. Harmon, G. Su-khatme, and W. Kaiser, "Mobile robot sensing for environmental applications," in To appear: Proceedings of Field ans Service Robotics, 2007.

19. R. L. Williams and P. Gallina, "Planar cable-direct-driven robots, part 1: Kinematics and statics," in 2001 ASME Design Technical Conference, September 2001.

20. R. F. Williams, P. Gallina, and A. Rossi, "Planar cable-direct-driven robots, part ii: Dynamics and control," in 2001 ASME Design Technical Conference, September 2001.

21. R. L. Williams, P. GAllina, and J. Vadia, "Planar translational cabledriven robots," Journal of Robotic Systems, 2003.

22. K. Maeda, S. Tadokoro, T. Takamori, M. Miller, and R. Verhoeven, "On design of a redundant wire-driven parallel robot warp manipulator," in International Conference on Robotics and Automation, May 1999, pp. 895-900.

23. Фу К., Гонсалес P., Ли К. Робототехника,- М.: Мир, 1989.

24. Капе Т., Dynamics, New York, Holt, Rihehart and Wiston, 1968.

25. Виттенбург Й. Динамика систем твердых тел.- М: Мир,1980.

26. Denavit J, Hartenberg R.S. A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices., J. Appl. Mech., 77, 1955, c.215-221.

27. Вукобратович M., Стокич Д., Кирчански H. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами. М.: Мир, 1989.

28. Попов Е.П. Управление роботами-манипуляторами. Изв.АН СССР, Техн. киберн., 1974, N6, с.51-56.

29. Vukobratovic М., Stepanenko Y. Mathematical model of general anthropomorphic systems. Math Biosciences, Vol.17, 1973, c. 191-242.

30. Накано Э. Введение в робототехнику, М.: Мир, 1988.

31. У. Shen, Н. Osumi, and Т. Arai, "Manipulability measures for multiwire driven parallel mechanisms," in Proceedings of the 1994 IEEE International Conference on Industrial Technology, December 1994, pp. 550-554.

32. A.P. Shanmugasundram and F.C. Moon, 1995, "Development of a Parallel Link Crane: Modeling and Control of a System with Unilateral Cable Constraints", ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, San Francisco CA, DSC 57-1: 55-65.

33. M. Yamamoto, N. Yanai, and A. Mohri, 1999, "Inverse Dynamics and Control of Crane-Type Manipulator", TEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2: 1228-1233.

34. R.L. Williams II, J.S. Albus, and R.V. Bostelman, 2004, "3D Cable-Based Cartesian Metrology System", Journal of Robotic Systems, 21(5): 237-257.

35. R.L. Williams II, 2003, "NIST Sabbatical Report: 2. Self-Contained Automated Construction Crane System", submitted to Dr. James S. Albus, NIST Fellow, NIST Grant #70NANB2H0130, May 31.

36. Arai, T., Hisashi, O., Yamaguchi, H., " Assembly Robot Suspended by Three Wires with Seven Degrees of Freedom", SME Technical Paper MS90-807, 1990.

37. Edwards, C. and Spurgeon, S., Sliding Mode Control: Theory and Applications, Taylor and Francis, 1998.

38. Eichstadt, F., Campbell, P., Flaskins, T., " Tendon Suspended Robots: Virtual Reality and Terrestrial Applications", SAE Technical Paper 951571, 1995.

39. Gorman, J., Jablokow, K., Cannon, D., " Modeling and Robust Nonlinear Control of a Two Cable Robotic Crane", Proceedings of the IASTED International Conference on Robotics and Applications, pp. 210-216, 1999.

40. Kawamura, S. et al., " Development of an Ultrahigh Speed Robot FALCON using Wire Drive System", Proceedings of the IEEE International Conference of Robotics and Automation, pp. 215-219, 1995.

41. Maeda, K. et al, " On Design of a Wire-Driven Parallel Robot WARP Manipulator", Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 895-900, 1999.

42. Roberts, R., Graham, T., Lippitt, T., " On the Inverse Kinematics, Statics and Fault Tolerance of Cable Suspended Robots", Journal of Robotic Systems Vol. 15 pp.581-597, 1998.

43. Shiang, W., Cannon, D., Gorman, J., " Optimal Force Distribution Applied to a Robotic Crane with Flexible Cables", Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1948-1954, 2000.

44. Slotine, J.J. and Li, W., Applied Nonlinear Control, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1991.

45. Tadokoro, S. et al, " On Fundamental Design of Wire Configurations of Wire-Driven Parallel Manipulators with Redundancy", Proceedings of the Japan/USA Symposium on Flexible Automation, pp. 151-158, 1996.

46. Utlcin, V., Sliding Modes in Control and Optimization, Springer-Verlag, New York, 1992.

47. Yang, L. and Mikulas, M. Jr., " Mechanism Synthesis and 2-D Control Designs of an Active Three Cable Crane", Proceedings of the AIAA Structures. Structural Dynamics and Materials Conference, pp. 402- 411, 1992.

48. T. Higuchi, A. Ming, andJ. Jiang-yu, "Application of multidimensional wire cranes in construction," in Proc. 5th Int. Symp. Robot. Construction, 1988, pp. 661-668.

49. S. Kamamura et al., "Development of an ultrahigh speedrobot FALCON using wire drive system," in Proc. IEEE Int. Conf. Robotics and Automation, 1995, pp. 215-220.

50. R. G. Roberts et al., "On the inverse kinematics, statics, andf ault tolerance of cable-suspended robots," J. Robot. Syst., vol. 15, no. 10, pp. 581-597, 1998.

51. Y. Q. Zheng andX. W. Liu, "Workspace analysis of a six DOF wiredriven parallel manipulator," in Proc.Workshop Fundamental Issues and Future Research Direction for Parallel Mechanisms and Manipulators, Quebec City, QC, Canada, 2002, pp. 287-293.

52. G. Barrette and C. M. Gosselin, "Kinematic analysis andd esign of planar parallel mechanisms actuated with cables," in Proc. ASME Design Engineering Technical Conf., 2000, pp. 391-399.

53. W. Shiang, D. Cannon, andJ. Gorman, "Optimal force distribution applied to a robotic crane with flexible cranes," in Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom., San Francisco, CA, 2000, pp. 1948-1954.

54. N. Faiz, S. K. Agrawal, andR. M. Murray, "Trajectory planning of differentially flat systems with dynamics and inequalities," AIAA J. Guidance, Control, Dynamics, vol. 24, no. 2, pp. 219-227, 2001.

55. FT. Hanafusa, T. Yoshikawa, andY. Nakamura, "Analysis and control of articulated robot with arms with redundancy," in Proc. 8th IF AC World Congress, vol. XIV391, 1981, pp. 38-83.

56. M. Kircanski and M. Vukobratovic, "Trajectory planning for redundant manipulators in presence of obstacles," in Proc. 5th CISM-IFToMM Symp. Theory and Practice of Robots and Manipulators, 1984, pp. 43-58.

57. M. Raibert andJ. Craig, "Flybridposition/force control of manipulators," Trans. ASMEJ. Dyn. Syst. Meas. Control, vol. 102, pp. 126-133, Jun. 1981.

58. А. В. Башарин, «Управление электроприводами», Л.: Энергоиздат, 1982. 392 е., ил.

59. Ю.А. Валюкевич, А. В. Алепко, «Планирование траектории перемещения манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях (часть 1)», Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки», №6 (159),-Новочеркасск: 2011

60. Валюкевич, Ю. А. «Планирование траектории перемещения манипулятора с подвесом схвата на гибких звеньях (Часть 2)»/ Ю.А. Валюкевич, А.В. Алепко, Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, №1 (160), 2012 г.- С.28-31.

61. А.А. Зеленский, Ю.В. Подураев, Д.В. Бондарь. "Способ повышения точности интерполяции сложного контура для мехатронных модулей и промышленных роботов", Известия высших учебных заведений, №9, МГТУ им. Баумана, Москва, 2011, с.44-48

62. Б.М. Рапутов, «Электрооборудование кранов металлургических предприятий», М.: Металлургия, 1990. 272 с

63. Наумов И.И. Толстунов О.Г. Зеленский А.А. Алепко А.В. «Устройство перемещения грузов (статья)». Сборник трудов всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии». Шахты: ЮРГУЭС, 2009

64. Валюкевич Ю.А. Толстунов О.Г. Наумов И.И. Алепко А.В. «Мехатрон-ные системы для формирования программнозаданной траектории пространственного перемещения рабочего инструмента (монография).» — Шахты: ЮРГУЭС, 2009. 98с

65. Алепко A.B. «Модель троса с квазираспределенными параметрами для пространственного манипулятора с гибким подвесом объекта перемещения» Сборник научных трудов «Информационные системы и технологии. Теория и практика» Шахты: ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011

66. Кулешов B.C., Лакота H.A. «Динамика систем управления манипуляторами», М., «Энергия», 1971, 304 с.

67. Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. «Автоматизированный электропривод с упругими связями». 2-е изд.перераб. и доп.-СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербург. отд-ние, 1992.-288 с.:ил

68. Пятибратов Г.Я., Хасамбиев И.В. «Оптимизация демпфирующей способности электроприводов сбалансированных манипуляторов при учете упругости их исполнительных механизмов» //Изв. Вузов. Электромеханика. 2007. №3. С. 29-34

69. Вайсон A.A. «Подъемно-транспортные машины»: Учебн. 4-е изд., пере-раб. и доп. -М.: Машиностроение, 1989.-536 с.

70. Пятибратов Г.Я. «Математические модели элементов и устройств автоматизированных электроприводов»: Учеб. Пособие /Юж.-Рос. Гос. Техн. Ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001

71. Семенов М.В. «Кинематические и динамические расчеты исполнительных механизмов». Л.Машиностроение, 1974.-430с.

72. Пятибратов Г.Я. «Экспериментальное исследование динамических характеристик и идентификация структуры и параметров электромеханических систем»: Учебное пособие /Новочерк. Гос. Техн. Ун-т. — Новочеркасск, 1997.-94 с.

73. Полищук В.И. «Системы подчиненного регулирования с компенсацией внутренней обратной связи по ЭДС двигателя» //Изв. Вузов. Электромеханика,-1983.-№8.-С.28-33

74. Белман Р. «Динамическое программирование» /Пер. с англ.- М.: Изд-во иностр. лит., 1960. -400с.

75. Дьяконов В.П. «Математическая система Maple V R3/R4/R5/» Москва.-Солон. 1998г. с. 400

76. Топчеев Ю.И. «Атлас для проектирования систем автоматического регулирования».-М.: Машиностроение, 1989.-752с.

77. Техническая документация DS00713a Microchip Technology Incorporated, USA

78. Алепко А.В., Прокопенко H.H., Хруслов А.А. «Дифференциальный усилитель» /Патент № 2346388 Российская Федерация, МГ1К H03F 3/45 заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ЮРГУЭС». № 2008104004/09; заявл. 01.02.08; опубл. 10.02.09, Бюл. №4.-8 е.: ил.

79. Техническая документация STMicroelectronics STM32rm. http://www.st.com/

80. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами/ Учебное пособие для вузов. JI.: Энергоиздат, 1982. 392 е., ил.

81. КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ОПЫТНОГО МАКЕТА МАНИПУЛЯТОРА В1. СРЕДЕ SIMULINK MATLAB1. Constants М oto іЗ

82. Рисунок П.А. 1 Компьютерная модель манипулятора

83. У = УЗ; Z = z 3 ; S O = 3 ;end1. Исходный код блока Modelfunction FO,Fl,F2,F3,МО,MI,M2,M3. = fcnO(t,x,y,z,ax,ay,az,vx,vy,s0) X=2.16; Y=1 . 06 ; d = 0.2; 1 = 0.1; Ш = 1 ;

84. АОz = eos(atan(sqrt(yA2 + x*2)/z));

85. Alz = eos(atan(sqrt((Y-y)A2 + xA2)/z));

86. A2z = eos(atan(sqrt((Y-y)a2 + (X-x)A2)/z));

87. A3z = eos(atan(sqrt(yA2 + (X-x)A2)/z));

88. AOx = sin(atan(sqrt(yA2 + xA2)/z))*eos(atan(y/x));

89. Alx = sin(atan(sqrt((Y-y)a2 + xA2)/z))*cos(atan((Y-y)/x));

90. A2x = sin(atan(sqrt((Y-y)A2 + (X-x)A2)/z))*cos(atan((Y-y)/(X-x)));

91. A3x = sin(atan(sqrt(yA2 + (X-x)A2)/z))*cos(atan(у/(X-x)));

92. AOy = sin(atan(sqrt(yA2 + xA2)/z))*sin(atan(y/x))■

93. Aly = sin(atan(sqrt((Y-y)a2 + xA2)/z))*sin(atan((Y-y)/x));

94. A2y = sin(atan(sqrt((Y-y)a2 + (X-x)A2)/z))*sin(atan((Y-y)/(X-x)));

95. A3y = sin(atan(sqrt(yA2 + (X-x)A2)/z))*sin(atan(у/(X-x)));mdv = sqrt(vxA2 + vyA2);

96. Q1 = acos((1 (mdvA2)/19.6)/1);

97. МО = F0*d/2; М1 = Р:^/2; М2 = F2*d/2; МЗ = FЗ*d/2;