Вдосконалення роботизованої платформи Niryo One за рахунок оптимізації режимів роботи приводу. Частина ІІ
DOI:
https://doi.org/10.32347/gbdmm.2025.106.0301Ключові слова:
Niryo One, маніпулятор, оптимізації, мінімізація потужності, вдосконалення, метод SLSQP, математична модель, дволанковий маніпуляторАнотація
В роботі розглянуто питання вдосконалення роботизованої платформи Niryo One шляхом оптимізації режимів роботи приводу маніпуля-тора. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності та точності роботи робототехнічних систем у промислових і дослідницьких застосуваннях. У другій частині дослідження представлено розробку математичної моделі динаміки маніпулятора, яка враховує особливості конструкції та параметри платформи Niryo One. На основі побудованої моделі проведено оптимізацію траєкторій руху маніпулятора з використанням методу послідовного квадратичного програмування (SLSQP – Sequential Least Squares Programming). Оптимізація спрямована на міні-мізацію енергоспоживання та часу виконання завдань при дотриманні обмежень на динамічні характеристики системи.
Запропонований підхід до визначення оптимальних режимів руху базується на чисельних методах нелінійного програмування. В результаті оптимізації отримано траєкторії, що забез-печують зниження навантаження на приводи та підвищення плавності руху порівняно з типовими режимами, реалізованими в стандартному програмному забезпеченні платформи. Проведено порівняльний аналіз оптимальних і типових режимів руху за критеріями енергоефективності та динаміки роботи.
Отримані результати можуть бути використані для модернізації існуючих та розробки нових алгоритмів керування двомасовими робото-технічними системами, а також для підвищення надійності та ресурсу роботи. Перспективи подальших досліджень пов’язані з адаптацією розробленого методу для маніпуляторів з іншими кінематичними схемами та в умовах змінних зовнішніх навантажень.
Посилання
Bobrow, J. E., Dubowsky, S., & Gibson, J. (1985). On the Numerical Solution of the Inverse Kinematic Problem. The International Journal of Robotics Research, 4(2), 21–37. https://doi.org/10.1177/027836498500400203
Geering, M., Zeghloul, A., & Wenger, P. (2018). Energyefficient trajectory planning for industrial robots. 8th Swedish Production Symposium, 16-18 May 2018, Stockholm, Sweden. Procedia Manufacturing, No.25, 517–525. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.06.122
Sciavicco L., Siciliano B. (2001). Modelling and control of robot manipulators (2nd ed.), Springer, 378.
Gregory J., Olivares A., Staffetti E. (2012). Energy-optimal trajectory planning for robot manipulators with holonomic constraints. Sys-tems & Control Letters, No.61(2), 279-291. https://10.1016/j.sysconle.2011.11.005.
Lorenz M., (2021). Energy-Efficient Trajecto-ry Planning for Robot Manipulators. Apprimus Verlag, Aachen, 2021, 196. https:// 10.18154/RWTH-2021-02421.
Gasparetto A., Boscariol P., Lanzutti A., Vidoni R. (2015). Path Planning and Trajecto-ry Planning Algorithms: A General Overview. Motion and Operation Planning of Robotic Sys-tems, Dordrecht: Springer, 3–27.
Guo Z., Tian Y., Liu C., Wang F., Liu X., Shirinzadeh B., Zhang D. (2015). Design and control methodology of a 3-DOF flexure-based mechanism for micro/nano-positioning. Robot-ics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 32, 93–105. https://doi.org/10.1016/j.rcim. 2014.10.003.
Berruga G., V. (2025). Energy-Efficient Tra-jectory Planning for 6DOF Manipulators : Ge-netic Algorithm Optimization with Inter-Joint Energy Transfer (Dissertation). https://urn. kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hv:diva-24391.
Yang Y. (1987). A Unified Approach for Motion and Force Control of Robot Manipula-tors: The Operational Space Formulation. https://doi.org/10.1109/JRA.1987.1087068
Xu Z, Wang W, Chi Y, Li K, He L. (2023). Optimal Trajectory Planning for Manipulators with Efficiency and Smoothness Constraint. Electronics. No. 12(13), 2928. https://doi.org/ 10.3390/electronics12132928.
Fan P., Yan B., Wang M., Lei X., Liu Z., Yang F. (2021). Three−finger grasp planning and experimental analysis of picking patterns for robotic apple harvesting. Comput. Electron. Agric, 188, 106353.
Gasparetto A., Zanotto V. (2010). Optimal trajectory planning for industrial robots. Adv. Eng. Softw. No. 41, 548–556.
Silver D., Lever G., Heess N., Degris T., Wierstra D., Riedmiller M. (2014). Determin-istic Policy Gradient Algorithms. ICML 2014 – Proceedings of the 31st International Conference on Machine Learning.
LaValle S. M., Kuffner J. J. (2006). Principles of robot motion: Theory, algorithms, and implementations. MIT Press. https://doi.org/ 10.1109/MRA.2005.1511878.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Dmytro Mishchuk, Yevhen Mishchuk, Maksym Balaka
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Право авторства належить авторам статей. Невиключні права на першу публікацію матеріалів статті автори передають редакції журналу «Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини» на умовах угоди з авторами згідно ліцензії Creative Commons CC BY 4.0. При цьому авторри мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Запозичення матеріалів повністю або частково можливе з посиланням на вихідні дані журналу з обов'язковою вказівкою правовласника та імен авторів статей. При створенні на основі опублікованих у журналі статей нових матеріалів, цитуванні або перекладі фрагментів статей з метою їхнього цитування необхідно посилатися на першоджерела з дотриманням правил цитування.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- автори зберігають за собою авторські права на роботу та передають журналу право першої публікації разом із роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати цю роботу з обов'язковим зазначенням авторства цієї роботи та посиланням на оригінальну публікацію у цьому журналі.
- автори зберігають за собою право укладати окремі додаткові контрактні угоди на неексклюзивне розповсюдження версії роботи, опублікованої в цьому журналі (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
- авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховищі або на їхньому персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даним журналом, оскільки це може призвести до продуктивного обговорення, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивися The Effect of Open Access).
Дозвіл на повторне використання визначається наступною користувальницькою ліцензією:
- Creative Commons Attribution (CC BY 4.0): дає можливість іншим поширювати і копіювати статтю, створювати уривки, реферати та інші виправлені версії, адаптації або похідні роботи зі статті (наприклад, переклад) для включення в колективну роботу (наприклад, монографію), для пошуку тексту або даних в статті, навіть в комерційних цілях, за умови, що вони вказують автора (ів), не змінюють статтю в такий спосіб, щоб завдати шкоди честі або репутації автора.
