Управление процессом безударного захвата непредсказуемо движущегося объекта мобильным манипуляционным роботом

Строится алгоритм управления безударным захватом непредсказуемо движущейся цели схватом мобильного манипуляционного робота. Захват осуществляется за конечное время. Решение получено без использования информации о неуправляющих силах, в том числе возмущающих силах и силах инерции. Задача решается в четыре этапа. Во-первых, строится главный вектор сил, обеспечивающий движение центра масс корпуса робота по принципу пропорциональной навигации при погоне за объектом. Во-вторых, строится главный момент управляющих сил относительно центра масс робота для приведения одной из главных центральных осей инерции подвижной системы координат, связанной с корпусом робота, в положение, совпадающее с линией визирования. В-третьих, определяется дополнительная управляющая сила для безударного приведения точки крепления первого звена манипулятора с корпусом робота на расстояние «вытянутой руки манипулятора» от цели по линии визирования, чтобы обеспечить захват. В-четвёртых, строятся выражения сил и моментов управления для поступательно и вращательно движущихся относительно друг друга звеньев манипулятора, позволяющие безударно захватить преследуемый объект. Для автоматического выбора оптимального значения управления предлагается самонастраиваемый способ, осуществляемый по «принципу обратной связи по квазиускорениям» в дискретные моменты времени. Этот принцип был предложен И.А. Мухаметзяновым в статье, опубликованной в Вестнике РУДН серии «Математика. Информатика. Физика» № 3 за 2013 год.

Control over the Process of Unstressed Capture of Unpredictably Moving Target by the Robotic Arm

An algorithm is constructed for controlling a non-impact capture of unpredictably moving target by the robotic arm. Capture is performed in a finite time. The solution is obtained without the use of the information on the non-control forces, including the disturbing forces and forces of inertia. The object is achieved in four stages. First, the principal vector of the forces is obtained, which provides movement of the center of mass of the robot body in the mode of persecution on the basis of proportional navigation in the pursuit of the object. Second, the principal moment of the forces about the center of mass of the body is obtained, which provides bringing of the one of the principal central axes of inertia of the moving coordinate system associated with the robot’s body, in a position coinciding with the line of sight. Third, an additional driving force is determined, which provides the unstressed bringing of the attachment point of the first link of the arm with a robot body at a distance of “manipulator arm” from the target on the line of sight to provide capture. Fourth, the expression of forces and moments is constructed for the management of the translational and rotational motion of the links of the manipulator relative to each other, allowing bumpless capture of the pursued object. The self-adjusting method is proposed to automatically select the optimal values of the control. It is carried out by the “principle of feedback on the quasi-acceleration” at discrete points in time. This principle was first proposed by I.A. Mukhametzyanov in an article published in the Bulletin of Peoples’ Friendship University series “Mathematics. Information Sciences. Physics”, No 3, 2013.