|
DOI: 10.14489/vkit.2024.09.pp.011-019
Крахмалев Н. О., Толок А. В.
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 3DOF МАНИПУЛЯЦИОННОГО РОБОТА МЕТОДАМИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
(pp. 11-19)
Аннотация. Предложен оригинальный подход для исследования кинематических свойств 3DOF манипуляционного робота с использованием методов и средств компьютерной графики. Рассмотрен метод функционально-воксельного моделирования, в рамках которого анализируются локальные геометрические характеристики исследуемого объекта. Для визуализации локальных геометрических характеристик строятся графические М-образы функций, описывающих кинематические свойства манипуляционного робота. В качестве средства компьютерной графики использовался программный модуль РАНОК 2D, позволяющий создавать М-образы функций двух переменных. Приведены графические М-образы функциональной зависимости, представляющей собой аналог функции, полученной для вычисления скорости точки, выбранной на конечном звене кинематической структуры исследуемой манипуляционной системы.
Ключевые слова: определение кинематических свойств; робототехника; компьютерная графика; геометрическое моделирование; функционально-воксельные модели.
Krakhmalev N. O., Tolok A. V.
STUDY OF THE KINEMATIC PROPERTIES OF A 3DOF MANIPULATION ROBOT USING COMPUTER GRAPHICS METHODS
(pp. 11-19)
Abstract. Geometric methods are widely used in solving functional analysis problems. A large number of tasks described by functional dependencies can be reduced to a geometric formulation. A method of functional voxel modeling based on a linear approximation of the functional dependence under study is considered. The parameters of this approximation are considered as local geometric characteristics of the function under study. The method of functional voxel modeling allows us to calculate local geometric characteristics reflecting the characteristic features of the existing functional dependence and represent them with voxel structures. A graphical image corresponding to a geometric model and reflecting some of its properties based on local geometric characteristics is called a graphical M-image. An original approach for studying the kinematic properties of a 3DOF manipulative robot using computer graphics methods and tools is described. Graphical M-images of functions describing the kinematic properties of a manipulative robot were used to visualize local geometric characteristics. The software module RANOK 2D was used as a means of computer graphics, which allows creating M-images of functions of two variables. The graphical M-images of the functional dependence, which is an analog of the function obtained to calculate the velocity of a point selected at the final link of the kinematic structure of the studied manipulation system, are presented.
Keywords: Determination of kinematic properties; Robotics; Computer graphics; Geometric modeling; Functional voxel models.
Н. О. Крахмалев, А. В. Толок (Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
N. O. Krakhmalev, A. V. Tolok (Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Толок А. В. Функционально-воксельный метод в компьютерном моделировании. М.: Физматлит, 2016. 112 с.
2. Толок А. В. Локальная компьютерная геометрия: учебное пособие. М.: Ай Пи Ар Медиа, 2022. 152 c.
3. Толок А. В. Функционально-воксельные вычисления на компьютере // 26-я Междунар. науч. конф. «ГрафиКон»: сб. тр. 19–23 сентября 2016, Н. Новгород, Россия. Протвино: Институт физико-технической информатики, 2016. С. 1–8.
4. Толок А. В., Толок Н. Б. Функционально-воксельный метод компьютерных вычислений // Научная визуализация. 2017. Т. 9, № 2. С. 1–12.
5. Толок А. В., Толок Н. Б. Алгоритм вычисления функционально-воксельной модели дифференциального уравнения с частными производными // Междунар. конф. «Физико-техническая информатика» (CPT2023): сб тр. 16–19 мая 2023 г. Пущино, Россия. Н. Новгород: Научно-исследовательский центр физико-технической информатики. С. 37–41. DOI: 10.54837/9785604289174_CPT2023-p37
6. Крахмалев О. Н. Моделирование манипуляционных систем роботов [Электронный ресурс]: учебное пособие. Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2018. 165 с.
7. Крахмалев Н. О., Бейреш А. М., Толок А. В. Методы расчета массинерционных характеристик воксельных моделей // IV Междунар. специализированная конференция-выставка «Фабрика будущего»: переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам для отраслей пищевой промышленности: сб. тр. 26 апреля 2023 г. Москва, Россия. М.: РОСБИОТЕХ, 2023. С. 243–250.
8. Крахмалев Н. О., Бейреш А. М., Толок А. В. Разработка подсистемы расчета массинерционных характеристик воксельных моделей // Науч.-практ. конф. с междунар. участием «Роговские чтения»: сб. докл. 30 ноября 2023 г. Курск, Россия. Курск: Университетская книга, 2023. С. 200–208.
9. Витковский С. Е., Локтев М. А. Определение прямолинейного скелета на основе функционально-воксельного моделирования // Машиностроение: традиции и инновации (МТИ–2020): сб. тр. XIII Всерос. конф. 5 ноября 2020 г. Москва, Россия. М.: Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», 2020. С. 120–125.
10. Локтев М. А. Функционально-воксельный метод в решении задач поиска пути: специальность 05.01.01: дис. … канд. техн. наук / Локтев Михаил Александрович; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. Н. Новгород, 2016.
11. Локтев М. А. Особенности применения функционально-воксельного моделирования в задачах поиска пути с препятствиями // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2016. № 1(161). С. 45–49.
12. Лоторевич Е. А. Принципы построения визуальной компоновки аналитических моделей, отображенных в воксельном графическом пространстве // Технология машиностроения. 2013. № 11(137). С. 59–63.
13. Сычева А. А. Функционально-воксельное моделирование кривых Безье // Геометрия и графика. 2021. Т. 9, № 4. С. 63 – 72.
14. Сычева А. А., Толок А. В. Функционально-воксельное моделирование областей столкновения роботов // Управление большими системами: сб. тр. 2022. № 98. С. 60–78.
15. Сычева А. А., Плаксин А. М. Функционально-воксельный алгоритм итерационной композиции сложных контуров // Омский научный вестник. 2023. № 2(186). С. 105–111.
16. Сычева А. А., Плаксин А. М. Функционально-воксельное моделирование траектории движения инструмента при фрезеровании карманной области // 32-я Междунар. конф. по компьютерной графике и машинному зрению «ГрафиКон–2022»: сб. тр. 19–22 сентября 2022 г. Рязань, Россия. Рязань: Рязанский государственный радиотехнический университет им. В. Ф. Уткина, 2022. С. 892–898
17. Плаксин А. М., Сычева А. А. Моделирование тепловых характеристик на основе функционально-воксельной модели с предварительным определением контура обхода // XIII Всерос. совещание по проблемам управления (ВСПУ–2019): сб. тр. 7–20 июня 2019 г. Москва, Россия. М., 2019. С. 3179–3185.
18. Плаксин А. М., Пушкарев С. А. Геометрическое моделирование тепловых характеристик объектов функционально-воксельным методом // Геометрия и графика. 2020. Т. 8, № 1. С. 25–32.
19. Пушкарев С. А., Плаксин А. М., Сычева А. А., Харланова П. М. Геометрическое моделирование средств визуализации напряжений на основе функционально-воксельного метода // Геометрия и графика. 2020. Т. 8, № 3. С. 36–43.
20. Автоматизация решения обратной задачи аналитической геометрии / М. А. Сечной, А. И. Разумовский, С. Е. Витковский, Б. О. Фартдинов и др. // Моделирование нелинейных процессов и систем: матер. V Междунар. конф. 16–20 ноября 2020 г. Москва, Россия. М.: Изд-во «Янус-К», 2021. С. 308.
21. Крахмалев Н. О. Системы компьютерного моделирования кинематических свойств // Физико-техническая информатика – CPT2024: сб. тр. XII Междунар. конф. 16–18 апреля 2024 г. Пущино, Россия. С. 40–46.
1. Tolok A. V. (2016). Functional voxel method in computer modeling. Moscow: Fizmatlit. [in Russian language]
2. Tolok A. V. (2022). Local computer geometry: textbook. Moscow: Ay Pi Ar Media. [in Russian language]
3. Tolok A. V. (2016). Functional voxel calculations on a computer. 26th International Scientific Conference “Graphicon”: collection of proceedings, 1 – 8. Protvino: Institut fiziko-tekhnicheskoy informatiki. [in Russian language]
4. Tolok A. V., Tolok N. B. (2017). Functional-voxel method of computer calculations. Nauchnaya vizualizatsiya, 9(2), 1–12. [in Russian language]
5. Tolok A. V., Tolok N. B. (2023). Algorithm for calculating the functional-voxel model of a partial differential equation. International Conference “Physical and Technical Informatics” (CPT2023): collection of proceedings, 37–41. Nizhniy Novgorod: Nauchno-issledovatel'skiy tsentr fiziko-tekhnicheskoy informatiki. [in Russian language] DOI: 10.54837/9785604289174_CPT2023-p37
6. Krahmalev O. N. (2018). Modeling robot manipulation systems: a textbook. Saratov: Ay Pi Er Media. [in Russian language]
7. Krahmalev N. O., Beyresh A. M., Tolok A. V. (2023). Methods for calculating massinertial characteristics of voxel models. IV International specialized conference exhibition “Factory of the Future”: transition to advanced digital, intelligent production technologies, robotic systems for the food industry: collection of proceedings, 243–250. Moscow: ROSBIOTEKh. [in Russian language]
8. Krahmalev N. O., Beyresh A. M., Tolok A. V. (2023). Development of a subsystem for calculating massinertial characteristics of voxel models. Scientific and practical conference with international participation “Rogov Readings”: collection of reports, 200–208. Kursk: Universitetskaya kniga. [in Russian language]
9. Vitkovskiy S. E., Loktev M. A. (2020). Determination of rectilinear skeleton based on functional voxel modeling. Mechanical engineering: traditions and innovations (MIT–2020): collection of proceedings of the XIII All-Russian conference, 120–125. Moscow: Moskovskiy gosudarstvenniy tekhnologicheskiy universitet «STANKIN». [in Russian language]
10. Loktev M. A. (2016). Functional voxel method in solving path finding problems. Nizhniy Novgorod: Nizhegorodskiy gosudarstvenniy arhitekturno-stroitel'niy universitet. [in Russian language]
11. Loktev M. A. (2016). Features of the use of functional voxel modeling in path finding problems with obstacles. Informatsionnye tekhnologii v proektirovanii i proizvodstve, 161(1), 45–49. [in Russian language]
12. Lotorevich E. A. (2013). Principles for constructing a visual layout of analytical models displayed in voxel graphic space. Tekhnologiya mashinostroeniya, 137(11), 59–63. [in Russian language]
13. Sycheva A. A. (2021). Functional-voxel modeling of Bezier curves. Geometriya i grafika, 9(4), 63–72. [in Russian language]
14. Sycheva A. A., Tolok A. V. (2022). Functional voxel modeling of robot collision areas. Managing large systems: a collection of proceedings, 98, 60–78. [in Russian language]
15. Sycheva A. A., Plaksin A. M. (2023). Functional-voxel algorithm for iterative composition of complex contours. Omskiy nauchniy vestnik, 186(2), 105–111. [in Russian language]
16. Sycheva A. A., Plaksin A. M. (2022). Functional voxel modeling of the tool trajectory during pocket milling. 32nd International Conference on Computer Graphics and Computer Vision “GraphiCon-2022”: collection of proceedings, 892–898. Ryazan': Ryazanskiy gosudarstvenniy radiotekhnicheskiy universitet im. V. F. Utkina. [in Russian language]
17. Plaksin A. M., Sycheva A. A. (2019). Modeling of thermal characteristics based on a functional-voxel model with preliminary definition of the bypass contour. XIII All-Russian Conference on Management Problems (VSPU-2019): collection of proceedings, 3179–3185. Moscow. [in Russian language]
18. Plaksin A. M., Pushkarev S. A. (2020). Geometric modeling of thermal characteristics of objects using the functional-voxel method. Geometriya i grafika, 8(1), 25–32. [in Russian language]
19. Pushkarev S. A., Plaksin A. M., Sycheva A. A., Harlanova P. M. (2020). Geometric modeling of stress visualization tools based on the functional voxel method. Geometriya i grafika, 8(3), 36–43. [in Russian language]
20. Sechnoy M. A., Razumovskiy A. I., Vitkovskiy S. E., Fartdinov B. O. et al. (2021). Automation of solving the inverse problem of analytical geometry. Modeling of nonlinear processes and systems: materials of the V International Conference. Moscow: Izdatel'stvo «Yanus-K». [in Russian language]
21. Krahmalev N. O. (2024). Systems for computer modeling of kinematic properties. Physics and Technology Informatics – CPT2024: collection of proceedings of the XII International Conference, 40–46. Pushchino. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2024.09.pp.011-019
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2024.09.pp.011-019
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»