Математическая модель, алгоритм формирования вектора состояния и техническая реализация многокоординатного задающего органа внутрикамерных манипуляторов

Аннотация

Цель исследования: разработка математической модели и алгоритма формирования вектора состояния многокоординатного задающего органа дельта-типа для осуществления управления манипуляторами с человеком-оператором в контуре управления. Методы исследования. В работе рассмотрены существующие методы дистанционного управления многостепенными манипуляторами (специального назначения) с человеком-оператором в контуре управления, выявлены достоинства и недостатки существующих решений. При этом поставлена задача синтеза задающего органа для обеспечения управления манипулятором в пространстве одной рукой. На сегодняшний день на предприятиях атомной промышленности широко применяются герметичные камеры, в которых устанавливаются электромеханические манипуляторы копирующего типа. В состав таких манипуляторов входят исполнительные органы, устанавливаемые непосредственно в герметичной камере, и их кинематически подобные задающие органы. Оператор вручную перемещает задающий орган, траектория движения звеньев которого повторяется внутри камеры исполнительным органом манипулятора. С учетом физического и морального устаревания данного оборудования требуется введение современных подходов к построению человеко-машинных интерфейсов. В работе предложена математическая модель вычисления вектора состояния (линейных и угловых координат) задающего органа дельта-типа по измеряемой информации об относительном угловом положении в его вращательных кинематических парах. Результаты исследования. Синтезирован алгоритм вычисления координат рукоятки задающего органа на основе априорной информации о взаимном расположении элементов дельта-механизма. С учетом расположенных на рукоятке задающего органа дополнительных дискретных и пропорциональных каналов управления предложенные алгоритм и его практическая реализация позволяют вводить дополнительные режимы управления манипулятором. Заключение. К основным результатам работы относится математическая модель и алгоритм формирования вектора состояния задающего органа дельта-типа, позволяющего оператору осуществлять формирование векторов линейной и угловой скорости движения схвата многостепенного манипулятора одной рукой. Техническая реализация задающего органа и алгоритма, а также опытная эксплуатация задающего органа в составе манипуляционной системы показали высокую эффективность предложенных решений.