Розрахунок параметрів цифрового двійника робота-маніпулятора Panda Arm
Вантажиться...
Дата
2024
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
В останні десятиліття спостерігається зростання ступеня автоматизації технологічних процесів шляхом
впровадження роботизованого обладнання. Відповідно, зростають вимоги до точності функціонування такого обладнання.
Одним із шляхів пришвидшення та більш точного забезпечення цих показників є інтеграція моделювання та подальшої
симуляції роботи такого обладнання як невід’ємний елемент розробки роботизованого обладнання. Віртуальне тестування
ефективності функціонування роботизованого обладнання виконується на основі розробки високоточних віртуальних
моделей, складних за конфігурацією, які отримали назву цифрових двійників.
У роботі розглядається створення цифрового двійника робота-маніпулятора Panda Arm на етапі розрахунку
траєкторії його руху із забезпеченням максимальної ефективності та мінімального енергоспоживання. Для розрахунку
траєкторії руху використовувався метод параболічного змішування, який передбачає розподіл траєкторії на лінійні ділянки
руху із нульовим прискоренням та фіксованою швидкістю та параболічні фази руху, яким характерні максимальне
прискорення.
Також в роботі проведено аналіз математичної моделі оцінки енергоспоживання на основі перетворення Лагранжа
та рекурсивного алгоритму Ньютона-Ейлера. Виокремлення зазначених математичних залежностей дозволить в подальшому
при роботі із цифровим двійником виконувати функції робота-маніпулятора при мінімальному енергоспоживанні. При
розрахунку енергоспоживання Panda Arm окрім основних характеристик також враховувались такі критичні умови роботи, як
максимальна швидкість та прискорення, а також враховувався коефіцієнт корисно дії та втрати струму через опір двигуна
In recent decades, there has been an increase in the degree of automation of technological processes through the introduction of robotic equipment. Accordingly, the requirements for the accuracy of such equipment are increasing. One of the ways to accelerate and more accurately ensure these indicators is to integrate modeling and subsequent simulation of the operation of such equipment as an integral element of robotic equipment development. Virtual testing of the efficiency of robotic equipment is carried out on the basis of the development of high-precision virtual models, complex in configuration, which are called digital twins. This paper considers the creation of a digital twin of the Panda Arm robot manipulator at the stage of calculating its motion trajectory to ensure maximum efficiency and minimum power consumption. To calculate the motion trajectory, the parabolic mixing method was used, which involves dividing the trajectory into linear motion sections with zero acceleration and fixed speed and parabolic motion phases characterized by maximum acceleration. The paper also analyzes the mathematical model for estimating energy consumption based on the Lagrange transform and the recursive Newton-Euler algorithm. The isolation of these mathematical dependencies will allow further work with a digital twin to perform the functions of a robot manipulator with minimal power consumption. When calculating the power consumption of Panda Arm, in addition to the main characteristics, such critical operating conditions as maximum speed and acceleration were also taken into account, as well as the efficiency and current losses due to motor resistance.
In recent decades, there has been an increase in the degree of automation of technological processes through the introduction of robotic equipment. Accordingly, the requirements for the accuracy of such equipment are increasing. One of the ways to accelerate and more accurately ensure these indicators is to integrate modeling and subsequent simulation of the operation of such equipment as an integral element of robotic equipment development. Virtual testing of the efficiency of robotic equipment is carried out on the basis of the development of high-precision virtual models, complex in configuration, which are called digital twins. This paper considers the creation of a digital twin of the Panda Arm robot manipulator at the stage of calculating its motion trajectory to ensure maximum efficiency and minimum power consumption. To calculate the motion trajectory, the parabolic mixing method was used, which involves dividing the trajectory into linear motion sections with zero acceleration and fixed speed and parabolic motion phases characterized by maximum acceleration. The paper also analyzes the mathematical model for estimating energy consumption based on the Lagrange transform and the recursive Newton-Euler algorithm. The isolation of these mathematical dependencies will allow further work with a digital twin to perform the functions of a robot manipulator with minimal power consumption. When calculating the power consumption of Panda Arm, in addition to the main characteristics, such critical operating conditions as maximum speed and acceleration were also taken into account, as well as the efficiency and current losses due to motor resistance.
Опис
Ключові слова
робот-маніпулятор, Panda Arm, віртуальний прототип, імітаційна модель, цифровий двійник, метод параболічного змішування, рекурсивний алгоритм Ньютона-Ейлера, перетворення Лагранжа, robotic manipulator, Panda Arm, virtual prototype, simulation model, digital twin, parabolic mixing method, recursive Newton-Euler algorithm
Бібліографічний опис
Розрахунок параметрів цифрового двійника робота-маніпулятора Panda Arm / А. Семенишен, Ю. Соколан, П. Майдан, Д. Макаришкін // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2024. – № 4. – С. 207-214.