SOLUTION OF INVERSE KINEMATICS FOR WHEELCHAIR MANIPULATOR
Keywords:
manipulator, wheelchair, kinematic relations, inverse kinematics problem, Jacobi matrixAbstract
Creating a manipulator for loading and unloading a wheelchair into/from the trunk of a car is an important project, which aims to provide the disabled driver with freedom of movement without assistance. A number of important tasks have already been solved for the realization of the project, including the development of the design of the manipulator, the creation of a kinematic scheme, the solution of a direct extended problem of kinematics. In this work we will consider the optimal solution of the inverse kinematics problem which is optimal in terms of performance. Objective: to solve the inverse problem of the kinematics of a specific six-wheel manipulator, allowing to find the optimal laws of control in terms of speed and compliance with necessary limitations to ensure movement of the manipulator's seat along the assigned trajectory in absolute space, associated with the car. Methods: The inverse kinematics problem is solved by the Jacobi method [1] with obtaining of vectors of minimal norm. Result: The problem is solved stepwise. The desired trajectory is divided into 2 time steps. The first step up to the sixteenth second is a technical extension of the manipulator from the luggage compartment, bending around the car body. The second stage from the 16th second - linear advancement to the driver's seat by the shortest trajectory. Practical Significance: The results will be used to control the drives, to ensure the motion of the armchair by the assigned trajectory, taking into account the limitations and with a given angular position in the absolute space associated with the car.
References
Карабанов Г.С., Селюков А.Н., Крахмалев О.Н., Демонстрация решения обрат-ной задачи кинематики на примере 6-DOF робота. [Электронный ресурс]// XXXIV Международная инновационная конференция молодых ученых и студентов по совре-менным проблемам машиноведения. Сборник трудов конференции. Москва, 2022 Из-дательство: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (Москва) Режим до-ступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=49872804
Круглов С.П., Иванченко С.А., Ковыршин С.В. Решение прямой расширенной задачи кинематики для манипулятора инвалидного кресла [Электронный ресурс] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университе-та. электротехника, информационные технологии, системы управления: электрон. науч.журн. No.41.2022 –2022.–. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=48707454, г.Пермь
Голомаздин П.И., Дмитроченко О.Н., Программная реализация решения обрат-ной задачи кинематики шестизвенного манипулятора [Электронный ресурс]// Автома-тизация и моделирование в проектировании и управлении: электрон.науч.журан. № 3(17) 2022 —2022— Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=49478231, г.Брянск
О.С. Коровин., Обзор методов решения обратной задачи кинематики для мани-пулятора с избыточностью [Электронный ресурс]// Политехнический молодежный журнал: электрон.науч.журн. № 12(77) 2022 —2022— Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=50172603 , г.Москва
Кондрашов Д.А., Решение обратной задачи кинематики шестизвенного манипу-лятора с использованием метода Ньютона-Рафсона [Электронный ресурс]// Научный потенциал молодежи и технический прогресс научный потенциал мо-лодежи и технический прогресс Санкт-Петербург, 21 мая 2021 года. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=46290599, г.Санкт-Петербург.
Л. С. Понтрягин, В. Г. Болтянский, Р. В. Гамкрелидзе, Е. Ф. Мищенко., Матема-тическая теория оптимальных процессов. г. Москва Главная редакция физико-математической литературы, 1983 г.
И. В. Гребенникова, Методы оптимизации (учебное пособие). г. Екатеринбург, 2017г.
Ю. Н. Челноков, Бикватернионное решение кинематической задачи
управления движением твердого тела и его приложение
к решению обратных задач кинематики роботов-манипуляторов [Электронный ре-сурс]// Известия российской академии наук. механика твердого тела, : элек-трон.науч.журн. № 1 2013., Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=18879217, г.Саратов
С.А. Братчиков, Е.А. Абрамова, Ю.В. Федосов, решение обратной задачи кине-матики манипулятора [Электронный ресурс] // Вестник томского государственного университета. управление, вычислительная техника и информатика, : элек-трон.науч.журн. №56 , 2021г., Режим доступа : https://elibrary.ru/item.asp?id=47188960