Застосування чисельних методів для реалізації системи позиціонування мобільного робота

Abstract

Будь-яке сучасне виробництво використовує роботизовані лінії обробки матеріалів та лінії складання в таких галузях, як, наприклад, авіа- та машинобудування, приладобудування, або в процесах, пов’язаних з використанням їдких та токсичних речовин. Тому перспективним науковим та технічним напрямком є розробка та удосконалення електромеханічної частини виробничих ліній та комплексів. Вирішення цієї проблеми можливе за використання сучасних методів збору інформації від первинних сенсорів, а також впровадження ефективних засобів їх оброблення та синтезу керувальних імпульсів на електромеханічні частини устаткування. Точність позиціонування електромеханічних елементів роботизованих технологічних маніпуляторів напряму залежить від точності визначення їх положення і руху по запрограмованій траєкторії. Тому запропоновано використання фазового методу вимірювання положення маніпулятора мобільного робота, що дозволяє отримати високу чутливість вимірювання і, відповідно, забезпечити високий ступінь точності виконання операцій та реагувати на зміни у технології виробництва. Реалізація фазового методу вимірювання пов’язана з використанням опорного сигналу, відносно якого здійснюється спостереження. Однак, в практиці вимірювань виникають нелінійні ефекти середовища розповсюдження сигналів (нелінійність імітансних властивостей середовища, інтерференції тощо), що призводить до незбігу спектрального складу вимірювального й опорного сигналів. Іншим аспектом впливу на результат вимірювання, є точність апроксимації функції перетворення сенсора, зважаючи на припущення, що вимірюваний сигнал є квазігармонічним, а це не завжди відповідає дійсності. Тому в роботі запропоновано чисельний метод вимірювання фази неперервних сигналів без прив’язки до їх геометричної форми.

Any modern production cannot be imagined without robotized processing lines of materials and assembly lines in such fields of production as, for example, aircraft and engineering, the manufacture of radio equipment, or in processes involving the use of caustic and toxic substances. Therefore, the promising scientific and technical direction is the development and improvement of the electromechanical part of production lines and complexes. The solution of this problem is possible due to the use of modern methods for collecting information from primary sensors, as well as the introduction of modern means of their processing and synthesis of control pulses on the electro-mechanical parts of the equipment. The precision of positioning of electromechanical elements of robotic technological manipulators directly depends on the accuracy of determining their position and following the rotor programmed trajectory. Therefore, it was proposed to use a phase method for measuring the displacement of the robot manipulator, which allows obtaining high sensitivity of measurement and, accordingly, ensuring a high degree of accuracy of operations and reacting to changes in production technology. The implementation of the phase measurement method is related to the use of the reference signal, according to which observation is carried out. However, in practice measurement occurs nonlinear effects of the medium of propagation of signals (nonlinearity immital properties of the medium, interference, etc.), which leads to a non-matching of the spectral composition of the measuring and reference signals. Another aspect affecting the measurement result is the accuracy of the approximation of the sensor transformation function based on the assumption that the measuring signal is quasigarmonic, which is not always true. Therefore, in this paper a numerical method for measuring the phase of continuous signals without binding to their geometric form is proposed.

Любое современное производство использует роботизированные линии обработки материалов и линии сборки в таких отраслях, как, например, авиа- и машиностроение, приборостроение, или в процессах, связанных с использованием едких и токсических веществ. Поэтому перспективным научным и техническим направлением является разработка и усовершенствование электромеханической части производственных линий и комплек-сов. Решение данной проблемы возможно с использованием современных методов сбора информации от первич-ных сенсоров, а также внедрение современных средств их обработки и синтеза управляющих импульсов на электромеханические части оборудования. Точность позиционирования электромеханических элементов робо-тизированных технологических манипуляторов напрямую зависит от точности определения их положения и следования по запрограммированной траектории. Поэтому предложено использовать фазовый метод измере-ния положения манипулятора мобильного работа, что позволяет получить высокую чувствительность изме-рения и, соответственно, обеспечить высокую степень точности выполнения операций и реагировать на из-менения в технологии производства. Реализация фазового метода измерения связана с использованием опорно-го сигнала, относительно которого осуществляется наблюдение. Однако, на практике измерения возникают нелинейные эффекты среды распространения сигналов (нелинейность иммитансных свойств среды, интерфе-ренции и т.п.), что приводит к несовпадению спектрального состава измерительного и опорного сигналов. Другим аспектом, влияющим на результат измерения, является точность аппроксимации функции преобразо-вания сенсора, исходя из предположения, что измерительный сигнал является квазигармоничным, что не всегда соответствует действительности. Поэтому в этой работе предложен численный метод измерения фазы непрерывных сигналов без привязки к их геометрической форме.