Оптимизация размещения ангулярного манипулятора относительно прямолинейной траектории рабочего органа

Abstract

Задача создания универсального подхода к анализу эффективности места размещения манипулятора рассмотрена на примере оптимизации размещения двухзвенного ангулярного манипулятора относительно заданного вектора перемещения рабочего органа по критериям энергопотребления и максимальной за цикл мощности. Введено понятие области возможных размещений манипулятора, которое является основой для формирования матриц показателей оптимальности размещения манипулятора по различным критериям. Для определения энергопотребления и максимальной мощности манипулятора, размещенного в конкретной точке, использованы уравнения Лагранжа второго рода. Каждый элемент матрицы, соответствующий определенным координатам размещения манипулятора, заполнен значением потребленной энергии или максимальной за цикл мощности. Полученные матрицы энергий и максимальных мощностей, позволяют определить оптимальное размещение манипулятора с точностью шага сетки. Анализ полученных результатов показал значительность влияния места размещения манипулятора на его энергоэффективность. Также показано, что оптимальные места размещения манипулятора по критериям минимумов потребляемой энергии и мощности не совпадают, а функции, описывающие эти критерии, могут иметь несколько локальных экстремумов. В связи с этим предложено использовать предварительное определение оптимальных мест размещения по матрицам критериев оптимальности с последующим уточнением посредством применения алгоритмов поиска локальных минимумов. Предложенный метод определения оптимального размещения манипулятора отличается универсальностью, так как может быть применен для оптимизации размещения по другим критериям (в том числе для многокритериальной оптимизации) и при наличии нескольких локальных минимумов критериальных функций. Представленные материалы являются основой для формирования системного подхода к исследованию эффективности оптимизации планировки роботизированного участка не только по критериям энергоэффективности, но также по критериям быстродействия, точности и грузоподъемности.