ОБЗОР СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-124-1-245-253Ключевые слова:
система управления, манипулятор, робототехника, стратегии управления, проектирование систем управленияАннотация
В этом обзоре основное внимание уделяется системам управления манипуляторами, то есть системам, управляющим движением манипуляторов, типа роботов, запрограммированных на определенные движения. Системы управления отправляют команды исполнительным механизмам (таким как двигатели или пневматические цилиндры) на основе входных данных от датчиков (таких как датчики положения или силы) для управления движением суставов манипулятора. Системы управления манипуляторами имеют широкий спектр применения в таких отраслях, как робототехника, промышленная автоматизация, медицинская и хирургическая робототехника. Обзор охватывает различные типы систем управления манипуляторами, включая разомкнутые, замкнутые и гибридные системы управления, а также их приложения. В нем также обсуждаются стратегии управления, в том числе пропорционально-интегрально-дифференциальное (ПИД) управление, управление с помощью линейно-квадратичного регулятора (LQR) и управление с прогнозированием моделей (MPC). Обзор также охватывает датчики и приводы, используемые в системах управления манипуляторами, а также проблемы и будущие направления в этой области. Обзор дает всестороннее представление о текущем состоянии систем управления манипуляторами и освещает последние разработки и будущие направления в этой области, предоставляя информацию для будущих исследований и разработок.
Библиографические ссылки
[1] L.I Ru-xiong, "Design and Realization of 3-DOF Welding Manipulator Control System Based on Motion Controller," Energy Procedia, vol. 14, pp. 931-936, 2012, doi: 10.1016/j.egypro.2011.12.1035.
[2] Binbin Zhang, Jun Wu, Liping Wang, Zhenyang Yu, "Accurate dynamic modeling and control parameters design of an industrial hybrid spray-painting robot," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 63, 101923, 2020, doi: 10.1016/j.rcim.2019.101923.
[3] S. Sakai, K. Osuka, T. Maekawa and M. Umeda, "Robust Control Systems of a Heavy Material Handling Agricultural Robot: A Case Study for Initial Cost Problem," in IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 15, no. 6, pp. 1038-1048, Nov. 2007, doi: 10.1109/TCST.2007.899710.
[4] Y. Chen et al., "Safety-Enhanced Motion Planning for Flexible Surgical Manipulator Using Neural Dynamics," in IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 25, no. 5, pp. 1711-1723, Sept. 2017, doi: 10.1109/TCST.2016.2628806.
[5] T. G. Thuruthel, E. Falotico, M. Manti and C. Laschi, "Stable Open Loop Control of Soft Robotic Manipulators," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 3, no. 2, pp. 1292-1298, April 2018, doi: 10.1109/LRA.2018.2797241.
[6] R. S. Penning, J. Jung, N. J. Ferrier and M. R. Zinn, "An evaluation of closed-loop control options for continuum manipulators," 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Saint Paul, MN, USA, 2012, pp. 5392-5397, doi: 10.1109/ICRA.2012.6224735.
[7] D. J. Gonzalez and H. H. Asada, "Hybrid Open-Loop Closed-Loop Control of Coupled Human–Robot Balance During Assisted Stance Transition With Extra Robotic Legs," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 4, no. 2, pp. 1676-1683, April 2019, doi: 10.1109/LRA.2019.2897177.
[8] Souza, D.A., Batista, J.G., dos Reis, L.L.N. et al., "PID controller with novel PSO applied to a joint of a robotic manipulator," J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 43, 377, 2021, doi: 10.1007/s40430-021-03092-4.
[9] Aline Ingabire, Andrey A. Sklyarov, "Control of longitudinal flight dynamics of a fixedwing UAV using LQR, LQG and nonlinear control," E3S Web of Conferences, 104:02001, 2019, doi: 10.1051/e3sconf/201910402001.
[10] Schwenzer M., Ay M., Bergs T. et al., "Review on model predictive control: an engineering perspective," Int J Adv Manuf Technol, 117, pp. 1327–1349, 2021, doi: 10.1007/s00170-021-07682-3.
[11] J. G. Batista et al., "Performance Comparison Between the PID and LQR Controllers Applied to a Robotic Manipulator Joint," IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Lisbon, Portugal, 2019, pp. 479-484, doi: 10.1109/IECON.2019.8927059.
[12] Sharkawy, A., Koustoumpardis, P., & Aspragathos, N, "Neural Network Design for Manipulator Collision Detection Based Only on the Joint Position Sensors," Robotica, 38(10), pp. 1737-1755, 2020, doi:10.1017/S0263574719000985.
[13] K. Mironov, R. Mambetov, A. Panov and D. Pushkarev, "Model Predictive Control with Torque Constraints for Velocity-Driven Robotic Manipulator," 2021 20th International Conference on Advanced Robotics (ICAR), Ljubljana, Slovenia, 2021, pp. 107-112, doi: 10.1109/ICAR53236.2021.9659428.
[14] Tamás Haidegger, Balázs Benyó, Levente Kovács, Zoltán Benyó, "Force Sensing and Force Control for Surgical Robots," IFAC Proceedings Volumes, vol. 42, issue 12, pp. 401-406, 2009, doi: 10.3182/20090812-3-DK-2006.0035.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Абу-Алим Аязбай, Гани Балбаев, Сандугаш Оразалиева
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
