Сведения о ходе выполнения этапа №1 (26.09.2017г.-29.12.2017г.)
Сведения о ходе выполнения этапа №1 ПНИ на тему: «Разработка программно-аппаратного комплекса системы управления на основе решения обратной задачи динамики и кинематики»
В ходе выполнения ПНИ по Соглашению о предоставлении субсидии от 26.09.2017г. №14.575.21.0166 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №1 в период с 26.09.2017г. по 29.12.2017г. выполнялись следующие работы:
1.1) Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) – не менее 15 научно- информационных источников за период 2011 – 2016 гг.
1.2) Патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
1.3) Обоснование выбора направления исследований, целей и задач.
1.4) Исследование аналитической зависимости обобщенных координат рычажного механизма задающего устройства с избыточной подвижностью.
1.5) Разработка методики регистрации обобщенных координат руки оператора на основе значений углов поворота задающего устройства.
1.6) Разработка программно-аппаратной составляющей системы управления экзоскелетом для управления АМ.
1.7) Разработка способа решения обратной задачи кинематики для определения пространственного положения суставов руки оператора.
1.8) Разработка алгоритма построения пространственного положения суставов руки оператора на основе решения обратной задачи кинематики.
1.9) Разработка математической модели для определения пространственного положения звеньев задающего устройства на основе решения прямой задачи кинематики.
1.10) Разработка способа решения прямой задачи кинематики для определения пространственного положения звеньев задающего устройства.
1.11) Разработка имитационной модели пространственного положения звеньев задающего устройства.
1.12) Разработка графического представления пространственного положения звеньев задающего устройства и интерфейса взаимодействия имитационной программы.
При выполнении работ этапа №1 ПНИ получены следующие научные и научно-технические результаты:
- проанализированы тенденции развития и перспектив применения копирующего способа управления робототехническими системами, научно-технической и методической литературы по способам управления антропоморфным манипулятором, существующих подходов к аналитическому решению обратной задачи кинематики при управлении АМ;
- разработаны способы решения прямой задачи кинематики для определения пространственного положения звеньев задающего устройства и обратной задачи кинематики для определения пространственного положения суставов руки оператора;
- разработаны алгоритмы построения пространственного положения суставов руки оператора на основе решения обратной задачи кинематики, прогнозирования оценки движения руки оператора и расчета углов поворота руки оператора на основе обобщенных координат задающего устройства копирующего типа в реальном масштабе времени;
- методики регистрации обобщенных координат руки оператора на основе значений углов поворота задающего устройства.
Задачи этапа №1 ПНИ выполнены в полном объеме.
Полученные научные и научно-технические результаты обладают элементами научной новизны, заключающимися в системном подходе к анализу технологий, комплексе используемых формальных и неформальных критериев оценки и сравнения, установлении основных закономерностей в развитии технологий построения программно-аппаратных комплексов управления антропоморфными манипуляторами, и соответствующих рыночных тенденций.
Полученные научно-технические результаты будут использованы при выполнении последующих этапов ПНИ по следующим направлениям:
– результаты аналитического обзора позволят использовать отечественный и зарубежный опыт в области решения прямой и обратной задачи кинематики и динамики при разработке программно-аппаратного комплекса системы управления на основе решения обратной задачи динамики и кинематики»;
– результаты разработки методики регистрации обобщенных координат руки оператора на основе значений углов поворота задающего устройства и способа решения прямой задачи кинематики для определения пространственного положения звеньев задающего устройства при программной реализации методики определения обобщенных координат руки оператора в реальном масштабе времени на основе значений углов поворота задающего устройства копирующего типа; а также разработка системы фиксации и привязки исполнительного механизма системы управления к индивидуальным параметрам оператора;
– результаты разработки математической модели для определения пространственного положения звеньев задающего устройства на основе решения прямой задачи кинематики при разработке технического задания на макетный образец программно-аппаратного комплекса реализации копирующего способа управления антропоморфным манипулятором;
– результаты патентного поиска будут использованы при разработке принципов и подходов описания экспериментального образца программно-аппаратного комплекса системы управления антропоморфным манипулятором;
– результаты разработки имитационной модели пространственного положения звеньев задающего устройства при разработке имитационной 3D модели взаимодействия АМ с объектами внешней среды.
– результаты разработки способа решения обратной задачи кинематики для определения пространственного положения суставов руки оператора и алгоритма построения пространственного положения суставов руки оператора на основе решения обратной задачи кинематики при программно-аппаратной реализации методики определения обобщенных координат руки оператора в реальном времени на основе значений углов поворота задающего устройства копирующего типа, а также при изготовление экспериментального образца программно-аппаратного комплекса системы управления антропоморфным манипулятором.