ALGORITHMS AND JS CODES FOR SOLVING THE FIRST PROBLEM OF DYNAMICS OF ANGULAR MANIPULATORS IN X3D
Abstract
The goal is to develop algorithms and codes in JavaScript (JS) to solve the First DynamicProblem (FDP) of angular Manipulation Robots (MR), modeled in an extensible markup language for three-dimensional virtual worlds (X3D). The research methods relate to the mechanics of Body Systems (BS), system analysis and robotics. The results of the study contain mathematical models for solving the FDP in the form of direct recurrent formulas for calculating the absolute angular velocities, accelerations and linear accelerations of the poles of MR bodies, inverse recurrent formulas for calculating the main vectors of forces and moments of forces, as well as the driving moments of forces acting in the articulated nodes of MR. These formulas are given the types, for the numerical implementation of which it is sufficient to use the methods of JS objects such as SFVec3f and SFRotation, which made it possible to obtain short JS codes for calculating the listed quantities. Two methods of generating and storing input and output data are proposed. The first one is based on the external X3D prototyping mechanism. In the second case, the data is declared in the interface part of the nodeReferences
1. X3D-прототипирование моделей тел манипуляционных роботов / А.И. Телегин, Е.В. Гусев, В.Л. Кодкин, В.И. Ширяев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2024. Т. 24, № 4. С. 16–30. DOI: 10.14529/ctcr240402
2. Интерфейс X3D-прототипа схвата манипуляционного робота / А.И. Телегин, Г.И. Волович, Е.В. Гусев, С.Г. Пудовкина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2025. Т. 25, № 4. С. 43–58. DOI: 10.14529/ctcr250403
3. Механика промышленных роботов: учеб. пособие для втузов. В 3 кн. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов / Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов; под ред. К.В. Фролова,
Е.И. Воробьева. М.: Высшая школа, 1988. 367 с. ISBN 5-06-001134-8
4. Левина З.М. Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1971. 264 с.
5. Механика машин: учеб. пособие для втузов / И.И. Вульфсон, М.Л. Ерихов, М.З. Коловский и др.; под ред. Г.А. Смирнова. М.: Высшая школа, 1996. 511 с. ISBN 5-06-002373-7
6. Динамика управления роботами / В.В. Козлов, В.П. Макарычев, А.В. Тимофеев, Е.И. Юревич. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. 336 с.
7. Бутырин С.А. Разработка алгоритмов управления манипулятором с компенсацией взаимовлияния движений и программного обеспечения численных экспериментов с моделями роботов на ЭВМ: дис. … канд. техн. наук. Томск, 1982. 144 с.
8. Величенко В.В. Матрично-геометрические методы в механике с приложениями к задачам робототехники. М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 280 с. (Научные основы робототехники).
9. Тимофеев А.В. Управление роботами: учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. 240 с.
10. Колюбин С.А. Динамика робототехнических систем: учеб. пособие. СПб.: Университет ИТМО, 2017. 117 с.
11. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1961. 824 с.
12. Miyazaki F., Arimoto S. Stability and robustness of some feedback control schemes for robot manipulators // Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers. 1985. Vol. 21, iss. 1.
P. 78–83. DOI: 10.9746/sicetr1965.21.78. URL: https://www.researchgate.net/publication/280173366_ Stability_and_Robustness_of_Some_Feedback_Control_Schemes_for_Robot_Manipulators.
13. Телегин А.И. Синтез систем твердых тел с заданными свойствами. Челябинск: Изд-во ЧГТУ, 1996. 174 с.
14. Зубов В.И. Аналитическая динамика систем тел: учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1983. 344 с.
15. Мельников Г.И. Динамика нелинейных механических и электромеханических систем.
Л.: Машиностроение, 1975. 200 с.
16. Коловский М.З., Слоущ А.В. Основы динамики промышленных роботов. М.: Наука.
Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 240 с. (Научные основы робототехники). ISBN 5-02-013893-2.
17. Управление движением механических систем / Е.Я. Смирнов, В.Ю. Павликов, П.П. Щербаков, А.В. Юрков. Л.: Изд-во ЛГУ, 1985. 316 с.
18. Телегин А.И. Основы теоретической механики систем тел. С приложениями в робототехнике: учеб. пособие для вузов. СПб.: Лань, 2023. 252 с. ISBN 978-5-507-45089-3.
19. Бутенин Н.Ф., Фуфаев Н.А. Введение в аналитическую механику. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. 256 с. ISBN 5-02-014221-2.
20. Brutzman D., Daly L. X3D: Extensible 3D graphics for web authors. Morgan Kaufmann Publi-shers Inc., 2007. 472 р. ISBN 978-0-12-088500-8.
21. Телегин А.И. Уравнения математических моделей механических систем. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. 182 с.
22. Мурзин М. В., Куликов И.А., Жукова Н.А. Методы построения графовых нейронных сетей // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2024. Т. 17, № 10. С. 4048. DOI: 10.32603/2071-8985-2024-17-10-40-48
