satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2019-18-4-350-354sat-1994Research ArticleЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫELEСТRONIC SYSTEMSУправление мехатронной системой на базе многозвенных роботов-манипуляторовControl of Mechatronic System Based on Multilink Robot-ManipulatorsГурскийН. Н.HurskiN. N.

Кандидат технических наук, доцент 

Адрес для переписки: Гурский Николай Николаевич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, корп. 11, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 293-95-64     povt@bntu.by

Address for correspondence: Hurski Nikalai N. – Belarusian National Technical University, 65/11 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.:+375 17 293-95-64    povt@bntu.by 

povt@bntu.byСкудняковЮ. А.SkudnyakovYu. A.

Кандидат технических наук, доцент

АртющикВ. С.ArtsiushchykV. S.БезручкоА. Н.BezruchkoA. N.

Аспирант

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиБеларусьBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsBelarus201913082019184350354Copyright © Гурский Н.Н., Скудняков Ю.А., Артющик В.С., Безручко А.Н., 20192019Гурский Н.Н., Скудняков Ю.А., Артющик В.С., Безручко А.Н.Hurski N.N., Skudnyakov Y.A., Artsiushchyk V.S., Bezruchko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/1994

Рассматривается задача управления многозвенными роботами-манипуляторами для реализации высокотехнологичных процессов в промышленности. Излагаются последовательные шаги использования компьютерных технологий при построении роботов-манипуляторов, включающие математические, алгоритмические и аппаратно-программные средства для создания многоприводной мехатронной системы под управлением промышленного микроконтроллера фирмы OMRON. Приведена кинематическая схема робота-манипулятора, совершающего два типа движений – поворот вокруг оси z и прямолинейное перемещение рабочего органа вдоль радиуса поворота с точным позиционированием в заданную точку рабочего пространства. Электромеханическая конструкция манипулятора позволяет обеспечить транспортировку объектов производства в соответствии с заданным технологическим процессом. Для проектирования технологического процесса транспортирования объектов производства разработан программный модуль, позволяющий автоматизировать описание основных операций движения рабочего органа робота-манипулятора с последующим автоматическим формированием последовательности команд для управляющей программы, обеспечивающей работу электрических приводов звеньев манипулятора в реальном времени. Чтобы ускорить процесс проектирования траектории движения рабочего органа, разработана пространственная имитационная модель робота-манипулятора в среде MatLab-Simulink. Рассматривается обобщенная схема мехатронной системы управления роботом-манипулятором на базе программируемого логического контроллера OMRON, функционирующего под управлением программы, разработанной в среде программирования Sysmac Studio Automation. Для промышленного использования мехатронной системы в период наладки и эксплуатации создана программа для программируемого терминала с интерфейсными элементами и элементами анимации. Представлен внешний вид опытного образца робота-манипулятора. Разработанная мехатронная система робота-манипулятора может

The task of controlling multi-link robots with manipulators for implementation of high-tech processes in industry has been considered in the paper. The paper presents sequential steps of using computer technology in construction of robotic-manipulators, including mathematical, algorithmic, and hardware and software tools for creating a multi-drive mechatronic system controlled by OMRON industrial microcontroller. A kinematic scheme of a robot manipulator has been described in the paper and it performs the following two types of movements – rotation around the z axis and rectilinear movement of a working element along a turning radius with precise positioning at a given point in the working space. Electromechanical design of the manipulator allows to ensure transportation of production objects in accordance with a given technological process. For designing the technological process of transporting production objects, a software module has been developed that makes it possible to automate description of basic operations for movement of the robot manipulator working body with subsequent automatic generation of a command sequence for a control program ensuring operation of electric drives in manipulator links in real time. To speed up the process of designing trajectory of the working body, a spatial simulation model of a robot-manipulator in the MatLab-Simulink environment has been developed. The paper considers a generalized diagram of a mechatronic control system for a robot-manipulator based on the OMRON programmable logic controller operating under control of a program developed in the programming environment Sysmac Studio Automation. A program for a programmable terminal with interface elements and animation elements has been developed for industrial use of the mechatronic system during adjustment and operation period. The paper provides an appearance of a robot-manipulator prototype. The developed mechatronic system of the robot-manipulator can be technologically oriented towards solving other problems of industrial production.

мехатронная системаробот-манипуляторкомпьютерные технологиипрограммно-аппаратные средствамикроконтроллертехнологический процессэлектрический приводуправляющая программаимитационная модельпрограммируемый логический контроллерпрограммируемый терминалопытный образецmechatronic systemrobot-manipulatorcomputer technologiessoftware and hardwaremicrocontrollertechnological processelectric drivecontrol programsimulation modelprogrammable logic controllerprogrammable terminalprototypeReferencesЗенкевич, С. Л. Основы управления манипуляционными роботами / С. Л. Зенкевич, А. С. Ющенко. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2004. 480 с.Zenkevich S. L., Yushchenko A. S. (2004) Fundamentals for Control of Manipulation Robots. Moscow, Publishing House of Bauman Moscow State Technical University. 480 (in Russian).Юревич, Е. И. Основы робототехники / Е. И. Юревич // 2-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 207 c.Yurevich E. I. (2005) Fundamentals of Robotics. 2nd ?d. Saint-Petersburg, Publishing House “BKhV-Peterburg”. 207 (in Russian).Механика промышленных роботов / под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. М.: Высш. шк., 1988. Т. 1. Кинематика и динамика. 304 с.Vorob'ev E. I., Popov S. A., Sheveleva G. I., Frolov K. V. (1988) Mechanics of Industrial Robots Vol. 1. Kinematics and Dynamics. Moscow, Vysshaya Shkola Publ. 304 (in Russian).Кетков, Ю. Л. MatLab 7: программирование, численные методы / Ю. Л. Кетков, А. Ю. Кетков, М. М. Шульц. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 752 с.Ketkov Yu. L., Ketkov A. Yu., Schultz M. M. (2005) MatLab 7: Programming, Numerical Methods. Saint-Petersburg: Publishing House “BKhV-Peterburg”. 752 (in Russian).Гурский, Н. Н. Математические и компьютерные модели мехатронных систем аддитивного производства / Н. Н. Гурский // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. Междунар. науч. конф. СПб., 2017. Т. 12, ч. 1. С. 151–156.Gurskii N. N. (2017) Mathematical and Computer Models of Mechatronic Systems for Additive Production. Matematicheskie Metody v Tekhnike i Tekhnologiyakh: Sb. Tr. Mezhdunar. Nauch. Konf. T. 12, Ch. 1 [Mathematical Methods in Engineering and Technology: Collection of Papers of International Scientific Conference. Vol. 12. Part 1]. Saint-Petersburg, 151–156 (in Russian).Бургин, Б. Ш. Анализ и синтез двухмассовых электромеханических систем / Б. Ш. Бургин // Новосибирск: Новосиб. электротех. ин-т, 1992. 199 с.Burgin B. Sh. (1992) Analysis and Synthesis of Two-Mass Electromechanical Systems. Novosibirsk, Novosibirsk. Electro-Technical Institute. 199 (in Russian).Имитационное моделирование механизма наплавления пластмасс в аддитивных технологиях / Н. Н. Гурский [и др.] // Системный анализ и прикладная информатика. 2016. Т. 12, № 4. С. 25–30.Gurskii N. N., Skachek V. A., Skachek A. V., Skudnyakov Yu. A. (2016) Simulation Modeling of Mechanism for Welding Plastics in Additive Technologies. Sistemnyi Analiz i Prikladnaya Informatika = System Analysis and Applied Information Science, 12 (4), 25–30 (in Russian).Попов, Е. П. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы / Е. П. Попов, А. Ф. Верещагин, С. Л. Зенкевич. М.: Наука, 1978. 398 с.Popov E. P., Vereshchagin A. F., Zenkevich S. L. (1978) Manipulation Robots. Dynamics and Algorithms. Moscow, Nauka Publ. 398 (in Russian).Пол, Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора / Р. Пол. М.: Наука, 1976. 104 с.Paul R. (1976) Modeling, Trajectory Planning and Motion Control of Robotic Arm. Moscow, Nauka Publ. 104 (in Russian).Бурдаков, С. Ф. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов / С. Ф. Бурдаков, В. А. Дьяченко. М.: Высш. шк., 1986. 264 с.Burdakov S. F., Dyachenko V. A. (1986) Designing of Manipulators for Industrial Robots and Robotic Complexes. Moscow, Vysshaya Shkola Publ. 264 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.