Ручной манипулятор – Виды промышленных манипуляторов, типы промышленных манипуляторов, Купить вакуумный подъёмник, цена вакуумного подъёмника, стоимость вакуумного подъёмника, универсальный промышленный манипулятор купить, производственный манипулятор цена, промышленный манипулятор стоимость, вакуумное переместительное устройство, интеллектуальные манипуляторы с автоматической балансировкой веса

Содержание

«Ручной» манипулятор

Как-то раз, учась на втором курсе университета, передо мной была поставлена задача: стряпать что-нибудь «этакое», дабы подтвердить высокое звание «будущего инженера-робототехника». На этой пафосной ноте я отправился в глубины сознания для поиска идей. После непродолжительного путешествия появилась мысль об устройстве, теорией создания которого хочу поделиться с общественностью.

Суть разработки такая. Рассмотрим обычный, скажем, 5-ти осевой манипулятор (кинематическая структурная схема изображена на рисунке ниже). Его возможности при перемещении в пространстве широки: он способен совершать движения в 5-ти координатах, причём одновременно, т.е. 3 координаты по трём осям XYZ и вращение вокруг двух из них. В таком случае рабочий элемент манипулятора способен занять любое положение в рабочем пространстве и вместе с этим сохранить требуемую ориентацию рабочего органа (не считая поворот рабочего элемента вокруг собственной оси).


Данная конструкция относится к манипуляторам антропоморфного типа и поэтому способна, приближённо конечно, воспроизводить движение человеческой руки. Рассуждая над этим тезисом как раз пришла мысль, что интересно бы сделать так, чтобы манипулятор дистанционно мог копировать движения моей руки в реальном времени. Чтобы я просто одевал на руку сенсор, считывающий перемещения руки (как линейные, так и угловые), и эта механическая штука будет повторять их вслед за мной. Как манипулятор может выполнять функции перемещения и ориентирования рабочего органа, так и с помощью руки человек может перемещать и ориентировать свою ладонь, следовательно эти два процесса схожи и их можно представить как один общий процесс — захват движения руки манипулятором в реальном времени.

Раскатал губу

Забегая вперед, скажу, что удалось только реализовать захват ориентирующего движения ладони, т.е. я мог управлять ориентации рабочего органа, но не его линейным перемещением в пространстве.

На этом формулировка задачи завершена. Теперь проведём анализ задания (не поворачивается язык назвать это «техническим заданием»). Необходимо разработать два, конструктивно независимых устройства: непосредственно сам манипулятор и устройство отслеживания движения, которое крепиться на руку. Затем последует трудоёмкий процесс создания математических описаний, составления алгоритма и написания программного обеспечения. Делим проект на три части:

1. Разработка манипулятора
2. Разработка устройства для отслеживания перемещения руки
3. Всё остальное

Вкратце о каждом из этапов:

  1. Здесь всё тривиально… В САПР проектируем конструкцию, выполняем чертежи деталей и изготавливаем, после собираем. Затем рассчитываем кинематику и пишем собственное программное обеспечение, которое скроет низкоуровневые обращения к приводам.
  2. На этом этапе определяемся с типом сенсоров, проектируем принципиальную схему, изготавливаем печатную плату, разрабатываем алгоритм определения положения в пространстве, пишем ПО.
  3. Собственно, ради чего были предыдущие этапы – заставить манипулятор слушаться хозяина. Здесь разрабатываю алгоритм конвертации координат в рабочее поле манипулятора.

1. Разработка манипулятора

В этом проекте, как было сказано выше, используем манипулятор с 5-ю степенями свободы. Такое количество степеней свободы достаточно, т.к. в их число входит три линейных перемещения и два вращательных. Последние два необходимы для ориентации рабочего органа, поскольку направление РО в пространстве можно задавать в виде вектора, а вектор определённо можно восстановить из двух углов поворота (не учитывая длины). В таком случае нам необходимо пять обобщённых координат, равное числу осей.

Звенья манипулятора связаны вращательными кинематическими парами пятого класса. Конструкция манипулятора стандартная для своего типа (кинематическая схема представлена в начале статьи). Имеет в составе неподвижную станину, с которой связана базовая система координат, поворотную стойку, к которой крепятся остальные подвижные звенья, соединённый в цепь. К конечному звену (фланцу) крепиться рабочий орган, в данном случае его имитация в виде стрелообразного указателя (см. изображение ниже).


Фотоотчёт сборки

ЗD–модель построена в САПР «Компас 3D». Материал деталей – фанера 4 мм и PLA для пластиковых деталей. Детали из фанеры вырезались на лазерном станке, детали из пластика печатались на 3d-принтере. В качестве приводов осей используются цифровые сервоприводы Dynamixel AX-12. Внешний вид манипулятора напоминает одного гнусного насекомого, от которого он получил прозвище «Комар».

Математическое описание кинематики

На этом этапе необходимо рассчитать прямую и обратную кинематику манипулятора. Прямая задача состоит в том, чтобы по известным значениям обобщённых координат (в данном случае углы поворота звеньев) определить положения звеньев относительно некоторой базовой системы координат. Обратная ей задача называется обратной или инверсной кинематикой, заключается в определении параметров обобщённых координат для достижения желаемой позиции и ориентации рабочего органа манипулятора.

Начнём с расчёта обратной кинематики. Изобразим геометрическую схему манипулятора, из которой будут ясны интересующие нас геометрические соотношения.

Требуемую позицию изображаем радиус-вектором $inline$vec{r}$inline$. Здесь стоит пояснить, почему вектор $inline$vec{r}$inline$ проведён до фланцевой точки, а не до конечной точки РО. Поскольку ориентация рабочего органа нам известна заранее (я её сам определяю согласно некоторым требованиям), то необходимо, чтобы фланцевая точка оказалась в нужном месте, указанное как вектор $inline$vec{r}$inline$. Этот вектор получается вычитанием из радиус-вектора $inline$vec{R}$inline$, проведённого к конечное точки РО, вектора его ориентации $inline$vec{v_0}$inline$, относительно БСК, т.е:

$$display$$vec{r}=vec{R}-vec{v_0}$$display$$

Рассмотрим переход фланцевой точки в нужное положение. Оно осуществляется поворотам звеньев a и b (их я изобразил в виде векторов) в шарнирах A, B и C. Начало базовой системы координат (БСК) поместим в точку шарнира B. Ось вращения шарнира A направлена вдоль оси Z, оси B и C направлены перпендикулярно Z.

Когда всё формальности соблюдены, перейдём к сути. Для решения обратной задачи кинематики я использовал геометрический подход в силу простоты конструкции манипулятора. Из геометрии видно, что вектор $inline$vec{r}$inline$ равен сумме векторов звеньев $inline$vec{a}$inline$ и $inline$vec{b}$inline$. Углы $inline$theta$inline$, $inline$gamma_1$inline$, $inline$gamma_2$inline$ — углы поворота звеньев А, В и С соответственно.
Рассмотрим треугольник, ограниченный векторами $inline$vec{r}$inline$, $inline$vec{a}$inline$ и $inline$vec{b}$inline$. Из этого треугольника по теореме косинусов найдём углы $inline$alpha$inline$ и $inline$beta$inline$. Пусть длины векторов будут равны:

$$display$$|vec{r}|=r quad |vec{a}|=a quad |vec{b}|=b$$display$$

Запишем теорему косинусов относительно искомых углов:

$$display$$b^2=a^2+r^2-2arcos(alpha) \ r^2=a^2+b^2-2abcos(beta)$$display$$

Выразим углы $inline$alpha$inline$ и $inline$beta$inline$:

$$display$$alpha=arccosleft(frac{a^2+r^2-b^2}{2ar}right) quad beta=arccosleft(frac{a^2+b^2-r^2}{2ab}right) $$display$$

Из геометрической схемы видно, что:

$$display$$theta=arctan=left( frac{r_y}{r_x} right) quad omega=arcsin=left( frac{r_z}{r} right)$$display$$

Тогда:

$$display$$gamma_1=omega+alpha quad gamma_2=180^circ-beta$$display$$

Окончательно, переход от линейной координаты к углам поворота звеньев осуществляется формулами:

$$display$$theta=arctanleft( frac{r_y}{r_x} right)\ gamma_1=arcsinleft( frac{r_z}{r} right)+arccosleft( frac{a^2+r^2-b^2}{2ab} right)\ gamma_2=180^circ-arccosleft( frac{a^2+b^2-r^2}{2ar} right)$$display$$

Теперь, когда переместили фланцевую точку в требуемое положение надо правильно сориентировать рабочий орган. Чтобы это сделать, необходимо знать координаты вектора $inline$vec{v}$inline$ относительно фланцевой точки, т.е. координаты в базисе локальной системы координат (ЛСК) – $inline${E’}$inline$, начало которой расположено в фланцевой точке манипулятора.

$$display$$E’=left[vec{x}’ vec{y}’ vec{z}’ right]$$display$$

Вектор $inline$vec{x}’$inline$ направлен по звену b, вектор $inline$vec{y}’$inline$ – вдоль оси шарнирного соединения f1.
Для нахождения базиса $inline$E’$inline$ определим матрицу перехода от БСК (с базисом $inline$E_0$inline$) и ЛСК. Эта матрица получается путём комбинации поворотов в шарнирах A, B и C:

$$display$$E’=CE_0$$display$$

где

$$display$$C=R_CR_BR_A$$display$$

Т.к. матрица $inline$E_0$inline$ является единичной, тогда:

$$display$$E’=C=R_CR_BR_A$$display$$

Знающему читателю

Знающий читатель может здесь найти схожесть с представлением Денавита – Хартенберга для решения прямой задачи кинематики. Да, это оно, упрощённое до нельзя и со моими небольшими изменениями. Здесь я не использую однородные преобразования, не учитываю конструктивные особенности, как угловое и линейное смещение осей и т.д. Просто я так спроектировал конструкцию, чтобы там отсутствовали вышеперечисленные лишние параметры, оставив только являющиеся обобщенными координатами.

Матрица $inline$C$inline$ вычисляется путём перемножения матриц поворота вокруг оси на угол.
Зададим функцию, которая вычисляет эту матрицу:

$$display$$f=axisAngle2rotMat(ось, угол)$$display$$

Ось берётся в виде вектора как столбец матрицы, полученной предыдущими поворотам, а углы уже рассчитаны выше.

$$display$$C_A=axisAngle2rotMat(E_0^{langle3rangle},theta)\ C_{BA}=R_BC_A=axisAngle2rotMat(C_A^{langle2rangle},gamma_1)C_A\ C_{CBA}=R_CC_{BA}=axisAngle2rotMat(C_{BA}^{langle2rangle},gamma_1)C_{BA}$$display$$

В итоге получаем:

$$display$$C=C_{CBA} quad E’=C$$display$$

Пусть вектор рабочего органа в БСК $inline$vec{v_0}$inline$. Тогда справедливо равенство:

$$display$$vec{v_0}=E’ vec{v}$$display$$

Отсюда выразим $inline$vec{v}$inline$ – вектор рабочего органа в базисе $inline$E’$inline$, т.е. относительно фланцевой точки:

$$display$$vec{v}=E’^T vec{v_0}$$display$$

Теперь, зная вектор РО, можно рассчитать углы поворота ориентирующих осей f1 и f2

Чтобы переместить РО в заданную позицию, требуется совершить поворот на углы $inline$varphi_1$inline$ и $inline$varphi_2$inline$. Из рисунка видно, что

$$display$$varphi_1=arctanleft( frac{v_y}{v_z} right) quad varphi_2=arcsinleft( frac{sqrt{v_y^2+v_z^2}}{V} right)$$display$$

где $inline$V=|vec{v}|=sqrt{v_x^2+v_y^2+v_z^2}$inline$ — длина рабочего органа,
$inline$v_x,v_y,v_z$inline$ — координаты вектора $inline$vec{v}$inline$.

Программное обеспечение манипулятора разделено на два уровня, верхний и нижний. Верхний уровень написан в Matlab в виде библиотеки и различными командами-методами, нижний – на микроконтроллере Atmega328. Задача верхнего уровня состоит в том, чтобы сформулировать команды, отсылаемые на микроконтроллер. Его задача получить команду и в соответствии с ней установить приводы в нужное положение. В таком виде система управления оказалось надёжной (пока что…) и удобной в использовании.

Почему Matlab?

Изюминка, как по мне, языка Matlab в том, что операции с матрицами там происходят как обычные алгебраические соотношения, и не надо городить вложенных циклов как это делается, например, в языке C. Плюс в Matlab доступна практически любая «возжеланная» математическая операция, что доставляет огромное счастье.

Формулировка команды и отправка со стороны верхнего уровня происходит следующим образом: пользователь в командном окне Matlab вызывает функцию из библиотеки (например, функцию простого перемещения в точку), указывает необходимые аргументы (обычно это координаты и ориентация РО). После по изложенным выше математическим соображения, записанных в библиотеку, вычисляются углы поворота осей и при необходимости скорости вращения. После по простенькому протоколу собираем команду и шлём её на микроконтроллер нижнего уровня по последовательному COM – порту.

Пару слов о написанной библиотеке. В её распоряжении есть следующие функции:

  1. функции создания соединения по последовательному интерфейсу
  2. функции перемещения
  • в точку, с постоянной скоростью всех приводов
  • в точку, с конечным остановом всех приводов (скорость привода подбирается в пропорции от собственного и самого большого угла поворота. Таким образом в конце подхода к точке заканчивают движение все приводы)
  • в точку, с плавным перемещение каждого привода (в этом случае график скорости выглядит как трапеция с участками разгона, постоянной скорости и торможения)
    График

  • в точку, по вручную заданным углам поворота осей и скорости вращения

Список функций можно конечно расширить, но достаточно было и этого функционала для решения непосредственно той задачи, для которой манипулятор и проектировался.

На видео продемонстрирована работа манипулятора.

2. Разработка устройства для отслеживания перемещения руки

Переходим к следующему этапу. Здесь потребуется спроектировать специальное устройство, которое может отслеживать в реальном времени положение в пространстве ладони. Также этот процесс носит название «захват движения». Для осуществления задуманного я решил использовать бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС) на основе трёх датчиков: гироскопа, акселлерометра и магнитометра. Связка этих датчиков называется IMU – сенсор (в переводе и есть то самое БИНС).

Сперва я спроектировал печатную плату с необходимым мне функционалом, на которой я разместил эти три датчика. В качестве обрабатывающего контроллера я выбрал (точнее взял что было) микроконтроллер Atmega2560. Сенсоры использовал распространённые и дешёвые на китайском рынке. Это спаренные датчики трёхосные гироскоп и акселерометр MPU6050 и магнитометр HMC5883l.

Фото готовой платы

Алгоритм расчёта положения в пространстве достаточно прост: вначале определяем ориентацию в виде базиса локальной системы координат (ЛСК), которая связана с датчиками, а в конечном итоге с ладонью руки.

Ориентацию определяем относительно начальной системы координат (НСК), что по сути является начальным положением устройства в момент включения питания. Базисы НСК и ЛСК состоят вектор-столбцов её орт:

$$display$$E_0=left[ vec{X} vec{Y} vec{Z} right]=left[ begin{array}{cccc}1&0&0\0&1&0\0&0&1 end{array} right]\ E’=left[ vec{x}’ vec{y}’ vec{z}’ right]$$display$$

Они связаны соотношением:

$$display$$E’=CE_0$$display$$

Где $inline$C$inline$ – матрица перехода, она же матрица вращения в пространстве. Базис НСК будем считать единичной матрицей. Следовательно

$$display$$E’=C$$display$$

.
После, вектор ускорения $inline$vec{A}$inline$, который известен относительно ЛСК, необходимо определить в НСК. Это делается путём умножения вектора-столбца ускорения на базис ЛСК:

$$display$$vec{A}=E’vec{A}’$$display$$

Затем полученный вектор ускорения два раза интегрируем по времени и получаем расстояние, т.е. координаты:

$$display$$vec{r}=iintvec{A}dt$$display$$

Первые попытки реализации этого алгоритма были весьма наивны… Наивность была в том, что я посчитал возможным только по данным гироскопа, используя дискретное интегрирование, получить матрицу поворота вокруг оси. Осью в данном случае можно рассматривать как псевдовектор угловой скорости, компоненты которого (проекции на оси) и есть выходные данные с датчика гироскопа. А угол в свою очередь получается интегрированием модуля вектора. Первоначальный задор и энтузиазм пропал, когда я увидел чудовищный по величине, так называемый «дрейф нуля», вызванный накапливающейся ошибкой из-за погрешности дискретного интегрирования и собственного шума датчика. Ещё тогда у меня появились мысли, что по данным акселерометра, который в состоянии покоя показывает вектор, обратный вектору ускорения свободного падения (далее в тексте вектор гравитации), можно делать корректировку матрицы, но и здесь появляется неопределённость, связанная с тем, что корректировка возможно только с точностью до поворота угла вокруг оси Z. Корректировка будет полноценна в том случае, если будет возможным восстановить матрицу поворота альтернативным способом, т.е. без применения данных гироскопа.

Особо интересующимся

Особо интересующимся поясню. Почему нельзя по акселерометру восстановить матрицу поворота? Точнее недостаточно данных. Как нам известно, вектор гравитации направлен всегда к центру планеты, а, следовательно, перпендикулярен поверхности Земли. Поскольку мы связываем начальную систему координат, например, со столом, так что плоскость XY параллельная поверхности стола, который в свою очередь параллелен (с некоторой условностью) полу, а пол в свою очередь параллелен плоскости основания здания, которая обычно является касательной плоскостью к поверхности Земли. Отсюда делаем вывод, что показания акселерометра в состоянии покоя (или при равномерном движении) говорят нам о положении оси $inline$vec{z}’$inline$ ЛСК, относительно НСК. На этом полезность этих данных исчерпывается, т.к. вращение вокруг оси $inline$vec{z}’$inline$ не изменят саму ось $inline$vec{z}’$inline$, но изменяет две остальные оси $inline$vec{x}’$inline$ и $inline$vec{y}’$inline$. Следовательно показания акселерометра не изменятся и тогда положение будет не определено.

Тогда необходимо использовать ещё один фактор, по которому возможно будет сделать полноценную корректировку положения. Этим фактором является магнитное поле Земли, которое наряду с гравитацией в отдельной взятой точке планеты не меняются со временем (в краткосрочной перспективе конечно). Его измеряем при помощи вышеупомянутого датчика HMC5883l. В таком случае мы имеем два вектора, которых достаточно, чтобы относительно них определить положение в пространстве.

Теперь возникает закономерный вопрос – «как это сделать?». После неудачных попыток ответить на это вопрошание самостоятельно я полез в интернет, где нашёл нужную мне информацию. Задача определения ориентации в пространстве по данным трёх измерений (угловая скорость, вектор гравитации и вектор магнитного поля) встаёт также при проектировании любительских летательных аппаратов (например коптеры), поэтому эта задача не раз решалась различными методами. Один из популярных методов – это так называемый фильтр Маджвика (Sebastian O.H. Madgwick). Прочитав оригинальную статью и не поняв англицкого, я обратился к замечательному переводу (спасибо автору за проделанный труд). Пока углублялся в изучении статьи у меня всё чаще и чаще возникала мысль о том, чтобы всё-таки попробовать написать свой алгоритм фильтра определения положения, учитывая, что к этому моменту мой уровень познаний в этой области заметно повысился. Хотя бы ради интереса «изобрести велосипед»! И я его «изобрёл». Ниже привожу свои рассуждения.

В алгоритме используются показания все трёх датчиков. Напомню, задача алгоритма – вычисление ориентации объекта и компенсация дрейфа нуля гироскопа, учитывая данный пары акселерометра и магнитометра. В качестве математического инструмента, описывающего положение, используется кватернион, т.к. он удобен в плане построения и оптимизация алгоритма и требует меньше математических операций для его расчёта в отличие от матриц. Кватернион вращения в пространстве выглядит следующим образом:

$$display$$q=left[ q_1 q_2 q_3 q_4 right]$$display$$

Зная ось вращения, описанное нормированным вектором $inline$vec{v}=left[ v_x v_y v_z right]$inline$, и угол $inline$varphi$inline$ (откуда они берутся сказано выше) можно рассчитать кватернион:

$$display$$q_{v,varphi}=left[ cosleft( frac{varphi}{2} right) v_xsinleft( frac{varphi}{2} right) v_ysinleft( frac{varphi}{2} right) v_zsinleft( frac{varphi}{2} right) right]quad(*)$$display$$

Тогда, используя только показания гироскопа, на каждой итерации цикла будем рассчитывать текущее значение кватерниона по выражению:

$$display$$q_n^G=q_{n-1}q_{v,dvarphi}$$display$$

Здесь $inline$q_n^G$inline$ – кватернион в данный момент времени. Индекс G сверху говорит о том, что это значение относится к измеренному относительно показаний гироскопа, т.е. угловой скорости; $inline$q_{n-1}$inline$ – значение кватерниона в предыдущий момент времени; $inline$q_{v,dvarphi}$inline$ –изменение положение за один шаг измерений, можно сказать дискретное изменение положения на угол $inline$dvarphi$inline$ за $inline$dt$inline$ – период дискретизации, выраженное кватернионом вращения (*).

Следующий этап вычислений – нахождение матрицы поворота исходя из данных пары датчиков акселерометра и магнитометра. Конкретно, рассматриваем вектор гравитации и вектор индукции магнитного поля Земли, которые, как это было сказано выше, статичны относительно Земли и связанной с ней НСК. Здесь тезис такой: зная значения гравитации и индукции в базисе ЛСК и НСК можно рассчитать матрицу перехода (поворота) от НСК к ЛСК и кватернион вращения в пространстве.

Обозначим через $inline$vec{G}$inline$ нормированный начальный вектор гравитации. Его можно принять таким:

$$display$$vec{G}={left[ 0 0 1 right]}^T$$display$$

Через $inline$vec{H}$inline$ обозначаем нормированный начальный вектор магнитной индукции:

$$display$$vec{H}={left[ H_x H_y H_z right]}^T$$display$$

Также требуется третий вектор $inline$vec{K}$inline$, который связан с этими двумя. Он получается векторным умножением $inline$vec{H}$inline$ на $inline$vec{G}$inline$:

$$display$$vec{K}={left[ K_x K_y K_z right]}^T= vec{H}timesvec{G}={left[ H_y -H_x 0 right]}^T$$display$$

Теперь формируется матрица $inline$M_0$inline$, которая характеризует начальной положение, т.е. НСК, поскольку в начальный момент времени ЛСК совпадает с НСК. Матрица получается из компонентов векторов $inline$vec{H}$inline$, $inline$vec{G}$inline$ и $inline$vec{K}$inline$:

$$display$$M_0=left[ vec{H} vec{G} vec{K} right]=left[ begin{array}{cccc} H_x&0&H_y\H_y&0&-H_x\H_z&1&0 end{array} right]$$display$$

Аналогично, но уже на каждой итерации цикла, создаётся подобная матрица $inline$M’=left[ vec{h} vec{g} vec{k} right]$inline$, где $inline$vec{h}$inline$ – текущий нормированный вектор магнитной индукции, $inline$vec{g}$inline$ – текущий нормированный вектор гравитации, $inline$vec{k} =vec{h}timesvec{g}$inline$. Эта матрица характеризует положение ЛСК, т.к. эти вектора известны в системе координат датчиков, которая совпадает с ЛСК. Тогда, зная обе матрицы, можно записать такое уравнение:

$$display$$E’M’=E_0M_0$$display$$

Оно связывает две матрицы, найденные при разных обстоятельствах. Учитывая выражение $inline$E’=CE_0$inline$ и то, что базис $inline$E_0$inline$ – единичная матрица, получим:

$$display$$CM’=M_0$$display$$

Отсюда выразим матрицу перехода $inline$C$inline$:

$$display$$C={left( M_0^{-1} right)}^TM’^T$$display$$

Первый множитель, как можно понять, рассчитывается только один раз в самом начале алгоритма, и не требует пересчёта в процессе работы. Второй множитель формируется довольно таки легко и не принуждённо на каждой итерации цикла.

После, когда найдена матрица перехода, преобразуем её в кватернион $inline$q_n^A$inline$ (алгоритм конвертации из матрицы в кватернион вещь публичная и приводить здесь его не буду).

В итоге нам известны два кватерниона, найденные независимо друг от друга. И для совмещения результатов я применил простенький комплементарный фильтр с коэффициентом $inline$F$inline$, который берётся из диапазона от 0 до 1:

$$display$$q_n=Fq_n^G+left( 1-F right)q_n^A$$display$$

В результате получаем кватернион, в котором находится актуальная информация о положении в пространстве устройства с модулем БИНС.

«Велосипед» поехал… Алгоритм работал, но в некоторых положениях вёл себя несколько не адекватно, что в принципе не мешало, но и не давало повода думать о нём положительно. Свой спортивный интерес я удовлетворил, и теперь можно обратиться к готовым решениям, более качественным. Тогда я вновь вернулся к статье Себастьяна Маджвика и решил использовать его алгоритм, благо, что этот замечательный человек опубликовал все исходники на сайте проекта. В архиве были исходный коды на разных языках, в том числе и на языке Matlab. Этот факт повлиял на моё решение отказать от идеи делать все вычисления на микроконтроллере (тем паче что он 8-ми битный) и писать программу уже на компьютере в среде Matlab. Микроконтроллер используется только для опрашивания датчиков и отсылку данных на ПК (похожая ситуация и с манипулятором). В таком случае основной программный код, который подвергается изменениям и отладке, базируется в среде Matlab, что весьма удобно в процессе работы.

Хорошо, ориентацию, заданную кватернионом, мы получили. Что дальше по плану? А далее следует нахождение линейных координат объекта по данным акселерометра. Что ж, здесь лучше просто констатировать, что невозможно с нужной точностью по акселерометру определить координаты. Даже хотя бы находить изменение положения, которое было бы адекватным! Конечно, были попытки решить эту задачу, но в режиме реального времени находить координаты не получалось. Почему? Потому, что двойное дискретное интегрирование зашумленных показаний датчика приводила только к полёту в стратосферу, причём с бешеной скоростью, но никак не к положительному результату. Поэтому обозначенный в начале пункта алгоритм я обрезал до момента нахождения ориентации, и на этом остановился.

3. Всё остальное

Итак, вот я подобрался к заключительному этапу проектирования, вдоволь наигравшись с манипулятором и навертевшись IMU-сенсором. Работая над двумя предыдущими этапами я уже чётко представлял, как всё будет работать и по какому алгоритму. Поэтому с этим этапом я расправился достаточно быстро. Поскольку известна только ориентация ладони, то работаем непосредственно с рабочим органом, который требуется соответственно ориентировать. РО может принять любое направление, если оно не нарушает рабочую зону (вращаться на все 360 не получиться).

В пункте про разработку манипулятора вектор РО задавался вручную, и уже после находились углы поворота приводов. Так вот, этот вектор и нужно определить исходя из ориентации ладони руки. Ориентацию можно выразить базисом $inline$E’$inline$, найдя его, конвертировав кватернион в матрицу. Базис состоит из вектор-столбцов его орт, следовательно получаем три вектора $inline$vec{x}’$inline$, $inline$vec{y}’$inline$ и $inline$vec{z}’$inline$. Будет удобным взять за ориентацию РО вектор $inline$vec{x}’$inline$, поскольку я предполагал такое начальное положение манипулятора, когда все звенья и РО расположены в плоскости XZ базовой системы координат, и РО в этот момент расположен горизонтально, т.е. вектор $inline$vec{v_0}$inline$ в начале сонаправлен с осью X БСК и НСК (начальное положение модуля БИНС располагаем так, чтобы НСК совпадала БСК манипулятора). В таком случае первый столбец матрицы $inline$E’$inline$ приравниваем вектору $inline$vec{v_0}$inline$. После нормируем его по длине РО и получаем требуемый вектор относительно базовой системы координат манипулятора. Затем следуем последовательности расчёта обобщённых координат из п. 1.

Стоит заметить, что манипулятор, при изменении ориентации РО, способен выполнить перемещение в двух режимах: первый – когда фланцевая точка неподвижна, второй – когда неподвижна конечная точка РО, но соблюдается его ориентация. Второй режим вызывает больше интереса, т.к. даже в отсутствии линейного перемещения всё равно задействованы все оси вращения для перемещения фланцевой точки, одновременно соблюдая ориентацию РО. Впрочем, переход от первого режима ко второму происходит с добавлением всего лишь одной операции вычитания векторов для нахождения вектора $inline$vec{r}$inline$(см. п. 1).

Все выше описанные операции также программировались в среде Matlab. В общих чертах структура программы следующая:

  1. Калибровка при запуске. Устанавливаем всё хозяйство в исходное положение и не смея прикасаться калибруем модуль БИНС по некоторому количеству сырых данных с него. Калибровка необходима, поскольку нужно убрать начальное смещение, которое выдавал фильтр (я не стал разбираться почему, и так работало прекрасно).
  2. Начало скрипта. Инициализируем все библиотеки и переменные, задаёмся начальным положение фланцевой или конечной точки РО.
  3. Запуск цикла. На каждой итерации опрашиваем датчики, находим кватернион, переводим его в матрицу, которая есть базис $inline$E’$inline$, он же базис, в котором расположен РО. Первый столбец принимаем за ориентацию РО и находим все обобщенные координаты, используя математические соображения из п. 1.
  4. Зная обобщенные координаты в прошлый момент времени и в настоящий, рассчитываем угловые скорости вращения осей.
  5. Отправляем пакет данных на микроконтроллер манипулятора.

Получилось конечно корявенько, но если приглянуться, то можно увидеть положительный результат исследования. Эта работа, безусловно, не претендует на законченную и требует ещё много усилий для доработки, но только в том случае, если этому можно найти применение. Но конкретное применение я ещё не нашёл… Может кто подскажет?

Автор: albatron22

Источник

www.pvsm.ru

Ручной манипулятор для металлических листов

Он служит для упрощения работы с листами. С помощью манипулятора вы можете с лёгкостью лист перемещать, поворачивать и выполнять другие операции. Большим преимуществом является возможность размагничивания. При подтягивании размагничивающего рычага к корпусу ручного манипулятора создаётся достаточно большой промежуток между манипулятором и листом. Благодаря этому манипулятор можно просто «выключить», и отделение магнита от листа не представляет проблемы.

Работа с ручным манипулятором для листов очень комфортна и удобна. В результате при манипуляции с листами экономится время.

Онлайн-продажа манипуляционных приспособлений

В нашем интернет-магазине вы наверняка сделаете выбор

Kупить манипулятор для металлических листов

Другие манипуляционные приспособления, которые облегчат вам работу

Магнитный угольник

Магнитный угольник экономит время при сваривании профи- лей. Его можно использовать при сварке материала под уг- лом 90°, 45° и на плоскости.

Магнитный сборщик стружки

Ручной магнитный сборщик стружки используется для сбора металлических отходов в цехах металлообработки и слесарных цехах.

Ручной магнит

Ручной магнит облегчает работу с металлическими листами. Он находит  применение главным образом в штамповочных цехах.

Магнитные доставатели

Магнитные доставатели предназначены для захвата и извлечения металлических предметов из труднодоступных пространств.

www.magnity-magsy.ru

«Ручное» управление OWI-манипулятором

Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Доброго дня, мозгочины! Век технологий подарил нам много интересных приборов, которые можно и нужно дорабатывать своими руками, например как в этом мозгоруководстве о беспроводном управлении роботизированной рукой.

 

 


Существует несколько вариантов управления промышленной робо-рукой, но этот мозго-мастер-класс отличается своим подходом. Суть его в том, чтобы сделать беспроводную самоделку манипулирующую робо-рукой жестами с помощью перчатки с контроллером. Звучит амбициозно и просто, а что на деле?
На деле поделка выглядит так:

• перчатка снабжена сенсорами для управления светодиодом и 5-ю моторами
• передатчик на Arduino принимает сигналы сенсоров, а затем в виде команд управления по беспроводной связи отправляет их на приемник контроллера робо-руки
• приемник контроллера на основе Arduino Uno получает команды и соответственно управляет робо-рукой

Особенности:

• поддержка все 5 степеней свободы (DOF) и подсветки
• наличие экстренной красной кнопки которая при необходимости отключает все двигатели робо-руки во избежание поломок и повреждений
• портативный модульный дизайн

 

 

Шаг 1: Компоненты

 


Для перчатки:

• перчатка из стрейч-материала (или аналогичная)
• датчик Spectra Symboflex 5.6см
• 3-х осевой гироскоп с акселерометром
• штекерный разъем 2х5
• штекер 2х5
• ленточный кабель на 10 дорожек с шагом 0.1см
• светодиоды 5мм — зеленый и желтый
• маленькие кнопки – 2шт.
• резисторы, провода, иголка и черные нитки, клеевой пистолет, паяльник, припой и т.д.

Передаточный модуль:

• плата Arduino Compatible Nano v3.0 ATmega328P-20AU
• передатчик nRF24L01+ 2.4GHz Wireless Transceiver Arduino Compatible
• эластичный браслет
• держатель батареек на 9В с кнопкой выключения
• штекерный разъем 2х5
• 9В батарейка
• конденсатор 47микрофарад (50В)
• резисторы, провода, клеевой пистолет, паяльник, припой и т.д.

Приемник с контроллером OWI:

• плата Arduino Compatible Uno R3 Rev3 Development
• набор для Arduino Prototype Shield DIY KIT (или аналогичный)
• передатчик nRF24L01+ 2.4GHz Wireless Transceiver Arduino Compatible
• микросхема L293D 16-pin Integrated Circuit IC Motor Driver – 3шт
• микросхема SN74HC595 74HC595 8-Bit Shift Register With 3-State Output Registers DIP16
• конденсатор 47микрофарад (50В)
• корпус для Arduino
• переключатель
• 13мм-я кнопка – 2шт (одна с красным колпачком, вторая с зеленым)
• штекерный разъем 2х7 – 2шт
• ленточный кабель на 14 дорожек с шагом 0.1см
• 9В батарейка и штекер
• резисторы, провода, клеевой пистолет, паяльник, припой и т.д.

Ну и конечно — манипулятор OWI Robotic Arm Edge — Robot arm — OWI-535

 

 

Шаг 2: Предварительная сборка

 


Перед основной сборкой мозгоподелки я настоятельно рекомендую собрать прототип с помощью макетной платы, чтобы проверить функционирование каждого компонента самоделки.

Сам проект содержит два сложных момента: первый — это настроить два приемника-передатчика nRF24 друг на друга для слаженного взаимодействия. Получается, что ни Nano, ни Uno не обеспечивают стабильные 3.3В для четкой работы модулей. Это решается добавлением конденсаторов 47мФ на выводы питания обоих модулей nRF24. В принципе желательно перед использованием модулей nRF24 ознакомится с их функционированием в IRQ и не-IRQ режимах, да и другими нюансами. И помогут в этом следующие ресурсы. nRF24.и nRF24 lib

И второй — довольно быстро заполняются контакты Uno, но это не удивительно ведь нужно контролировать 5-ь двигателей, подсветку, две кнопки и модуль связи. Поэтому пришлось задействовать сдвиговый регистр. Основываясь на том, что модули nRF24 используют SPI интерфейс, я решил для программирования сдвигового регистра также использовать SPI вместо функции shiftout(). И на удивление набросок кода заработал с первого раза. Вы можете проверить это по назначению контактов и рисункам.

И пусть макетная плата и перемычки станут вашими мозгодрузьями 🙂

 

Шаг 3: Перчатки

 


OWI Робо-рука имеет 6 пунктов для управления:

• Светодиод подсветки расположенный Захвате
• Захват
• Запястье
• Локоть — это часть манипулятора соединенная с Запястьем
• Плечо – часть манипулятора, прикрепленная к Основе
• Основа

Перчатка-поделка управляет всеми этими 6-ю пунктами, то есть подсветкой и движениями манипулятора с 5 степенями свободы. Для этого на перчатке установлен сенсор, обозначенный на фото, с помощью которого и происходит управление:

• Захват контролируется кнопками на среднем пальце и мизинце, то есть при сведении вместе указательного пальца и среднего захват закрывается, а при сведении мизинца и безымянного открывается.
• Запястье управляется гибким сенсором на указательном пальце — сгибание пальца на половину заставляет запястье опускаться, а полное сгибание пальца подниматься.
• Локоть управляется акселерометром – наклон ладони вверх или вниз заставляет локоть подниматься или опускаться соответственно.
• Плечо так же контролируется акселерометром – поворот ладони вправо или влево заставляет плечо перемещаться вверх или вниз соответственно.
• Основа тоже управляется акселерометром – наклон всей ладони (лицевой стороной вверх) вправо или влево заставляет поворачиваться основу в правую или левую стороны соответственно.
• Подсветка включается/отключается одновременным нажатием обеих кнопок управляющих захватом.
При этом кнопки срабатывают при удержании в 1/4 секунды, чтобы избежать отклика при случайном касании.

Во время размещения компонентов самоделки на перчатке придется поработать ниткой с иголкой, а именно пришить 2 кнопки, гибкий резистор, модуль с гироскопом и акселерометром, ну и провода, идущие от всего перечисленного к штекерному мозгоразъему.

На плате со штекерным разъемом смонтированы два светодиода: зеленый – индикатор питания, а желтый – индикатор передачи данных на контроллер манипулятора.

 

 

Шаг 4: Блок передатчика

 


Блок передатчика состоит из Arduino Nano, модуля беспроводной связи nRF24, штекерного разъема для ленточного кабеля и трех резисторов: два согласующих резистора по 10кОм для кнопок управления захватом на перчатке и делитель напряжения 20кОм для гибкого сенсора, отвечающего за управление запястьем.

Вся электронные компоненты спаяны на монтажной плате, при этом обратите внимание как модуль nRF24 «висит» над Nano. Я думал, что такое мозгоположение будет вызывать помехи, но нет, все нормально работает.

9В-я батарейка придает браслету громоздкости, но я не хотел «возиться» с литиевым аккумулятором, может быть позже.

Внимание!! Перед пайкой ознакомьтесь с распиновкой контактов!

 

 

Шаг 5: Контроллер манипулятора

 


Основа контроллера робо-руки — Arduino Uno, получающий посредством модулей беспроводной связи nRF24 сигналы от перчатки, и на их основе затем с помощью микросхем 3 L293D управляющий OWI манипулятором.

Так как почти все контакты Uno были задействованы, то мозгопровода, идущие к ним, едва умещаются в корпусе контроллера!

Согласно концепции мозгоподелки, в начале контроллер находится в выключенном состоянии ( как если нажата экстренная красная кнопка), это дает возможность надеть перчатку и подготовиться к управлению. Когда оператор готов, нажимается зеленая кнопка и устанавливается связь между перчаткой и контроллером манипулятора (начинают светиться желтый светодиод на перчатке и красный на контроллере).

Подключение OWI

Робо-рука и контроллер соединяются ленточным кабелем с 14 дорожками, см. рисунок.

Светодиоды припаиваются к заземлению (-) и контакту а0 Arduino через резистор 220 Ом.
Все провода от двигателей подсоединяются к микросхеме L293D к выводам 3/6 или 11/14 (+/- соответственно). Каждая L293D поддерживает два двигателя, следовательно, две пары контактов.
Провода питания OWI расположены по краям 7-контактного штекера ( левая крайний +6В и правый крайний GND) на задней желтой крышке, см. фото. Эта пара подсоединена к контакту 8 (+) и контактам 4,5,12,13 (GND) на всех трех микросхемах L293D.

Внимание!! Обязательно ознакомьтесь с распиновкой контактов в следующем шаге!

 

 

Шаг 6: Назначение контактов (распиновка)

 

Nano:

3,3V — 3,3В для модуля NRF24L01 (контакт 2)
5В — 5В для платы акселерометра, кнопок и гибкого сенсора
а0 – вход гибкого сенсора
а1 – желтый светодиод
а4 – SDA к акселерометру
а5 – SCL к акселерометру
d02 – прерывающий контакт модуля nRF24L01 (контакт 8)
d03 – вход кнопки открытия захвата
d04 – вход кнопки сжатия захвата
d09 — SPI CSN к модулю NRF24L01 (контакт 4)
d10 — SPI CS к модулю NRF24L01 (контакт 3)
d11 — SPI MOSI к модулю NRF24L01 (контакт 6)
d12 — SPI MISO к модулю NRF24L01 (контакт 7)
d13 — SPI SCK к модулюNRF24L01 (контакт 5)
Vin – «+9В»
GND – масса, заземление

Uno:

3,3V — 3,3В для модуля NRF24L01 (контакт 2)
5V — 5В к кнопкам
Vin – «+9В»
GND – масса, заземление
а0 – «+» светодиода на запястье
а1 — SPI SS контакт для выбора сдвига регистра – к контакту 12 на сдвиговом регистре
а2 – вход красной кнопки
а3 – вход зеленой кнопки
а4 – движение основы вправо — контакт 15 на L293D
а5 – светодиод
d02 — IRQ вход модуля nRF24L01 (контакт 8)
d03 – включение двигателя основы — контакт 1 или 9 на L293D
d04 – движение основы влево — контакт 10 на соответствующей L293D
d05 – включение двигателя плеча — контакт 1 или 9 на L293D
d06 — включение двигателя локтя — контакт 1 или 9 на L293D
D07 — SPI CSN к модулю NRF24L01 (контакт 4)
d08 — SPI CS к модулю NRF24L01 (вывод 3)
d09 – включение двигателя запястья — контакт 1 или 9 на L293D
d10 – включение двигателя захвата — контакт 1 или 9 на L293D
d11 — SPI MOSI к модулю NRF24L01 (контакт 6) и контакт 14 на сдвиговом регистре
d12 — SPI MISO к модулю NRF24L01 (контакт 7)
d13 — SPI SCK к модулю NRF24L01 (контакт 5) и контакт 11 на сдвиговом регистре

 

 

Шаг 7: Связь

 

Перчатка самоделки посылает 2 байта данных в контроллер манипулятора 10 раз в секунду, или когда получен сигнал от одного из сенсоров. Этих 2 байтов достаточно для 6 пунктов контроля, потому что нужно всего лишь послать:

• включить/выключить подсветку (1 бит) — я на самом деле использую 2 бита совместно с двигателями, но достаточно одного.
• выключить/ вправо / влево для всех 5 двигателей – по 2 бита на каждый, то есть всего 10 бит

Получается что 11 или 12 бит достаточно.

Кодировка направлений:
Выкл: 00
Вправо: 01
Влево: 10

По битам управляющий сигнал выглядит так:

 

Байт 1 может быть удобно направлен непосредственно в регистр сдвига, так как это контроль вправо/влево двигателей с 1 по 4.

Задержка в 2 секунды выключает связь, и тогда двигатели останавливаются как будто нажата красная кнопка.

 

 

Шаг 8: Код

 

Код для перчаток содержит участки из следующих библиотек:

• DirectIO
• I2Cdev
• Wire
• MPU6050
• SPI
• RF24

и две библиотеки разработанные мной (доступны glove-libraries):

• DigitalFilter
• TaskScheduler

Код для перчаток Версия 1.3 доступен здесь glove-sketch
Код контроллера содержит участки из следующих библиотек:

• DirectIO
• PinChangeInt
• SPI
• RF24

и две библиотеки разработаны мной (доступны выше):

• DigitalFilter
• TaskScheduler

Код контроллера Версия 1.3 доступен здесь arm-sketch

Даташиты на компоненты:

• 74HC595 сдвиговый регистр
• Микросхема L293D motor drive
• Модуль беспроводной связи nRF24
• Модуль с гироскопом и акселерометром MPU6050

Новая версия 1.4 Кода перчаток и контроллера здесьglove-arm-sketches14

Добавлены еще два байта в структуре связи для отправки запрошенной скорости двигателей Запястья, Локтя, Плеча и Основы, которая определяется 5-битным значением (0..31) пропорционально угловому положению перчатки. Контроллер манипулятора распределяет полученное значение (0..31) на ШИМ значения соответственно для каждого мозгодвигателя. Это обеспечивает согласованное управление скорости оператора, и более точное манипулирование робо-рукой.

Новый набор жестов поделки:

  • Подсветка: Кнопка на среднем пальце – Включение, на мизинце — Выключение.
  • Гибкий сенсор управляет Захватом – полусогнутый палец – Открыть, полностью согнутый – Закрыть.
  • Запястье контролируется отклонением ладони относительно горизонтали Вверх и Вниз соответственно движению, и чем больше отклонение, тем больше скорость.
  • Локоть управляется отклонением ладони относительно горизонтали Вправо и Влево соответственно. Чем больше отклонение, тем больше скорость.
  • Плечо контролируется вращением ладони Вправо и Влево относительно вытянутой ладони лицевой стороной вверх. Вращение ладони относительно оси локтя, вызывает помахивание робо-рукой.
  • Основа контролируется также как и Плечо, но с положением ладони лицевой стороной вниз.

 

 

Шаг 9: Что же еще можно доработать?

 

Как и многие подобные системы данная мозгоподелка может быть перепрограммирована, чтобы увеличить свои функциональные возможности. К тому же конструкция самоделки расширяет спектр вариантов контроля, не доступных для стандартного пульта управления:

• Градиентное увеличение скорости: каждое движение двигателя начинается на минимальной скорости, которая затем постепенно увеличивается с каждой секундой, пока не достигнет необходимого максимума. Это позволит более точно управлять каждым двигателем, особенно двигателями Захвата и Запястья.
• Более быстрое торможение: при получении команды остановки от контроллера двигатель еще меняет свое положение в течение примерно 50мс, поэтому «ломка» движения обеспечит более четкое управление.
А что еще?

Возможно, в дальнейшем и более сложные жесты можно будет применить для управления, или даже несколько жестов одновременно.

 

 

Но это в будущем, а сейчас удачи в вашем творчестве и надеюсь мое мозгоруководство было вам полезно!

(A-z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


About SaorY

mozgochiny.ru

ручной манипулятор — с русского на английский

См. также в других словарях:

  • Ручной захват — Манипулятор без опоры, удерживаемый рукой оператора Источник: ГОСТ 25230 82: Манипуляторы для дистанционной работы с радиоактивными веществами. Ряды грузоподъемности …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Ручной — 5.9 Ручной отбор первичных проб твердого топлива с движущейся (работающей) ленты конвейера ЗАПРЕЩАЕТСЯ. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Манипулятор —         1) в горном деле основной механизм буровой каретки (См. Буровая каретка), предназначенный для перемещения в призабойном пространстве автоподатчика с перфоратором (бурильной машиной). М. иногда используются для навешивания на них… …   Большая советская энциклопедия

  • манипулятор — 1) многозвенный механизм с захватным приспособлением на конце (рабочий орган), имитирующий движение руки человека. Шарнирно рычажные и телескопические соединения звеньев обеспечивают рабочему органу манипулятора от 3 до 9 степеней подвижности… …   Энциклопедия техники

  • АВТОМАТИЧЕСКИЙ МАНИПУЛЯТОР — устройство для автоматич. выполнения ручных операций. В жив ве применяют А. м. для преддоильной санитарной обработки вымени, выполнения некоторых операций при доении коров и др. В СССР выпускается А. м. для преддоильной обработки вымени марки УОВ …   Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

  • автоматический манипулятор — автоматический манипулятор, устройство для автоматического выполнения ручных операций. В животноводстве применяют А. м. для преддоильной санитарной обработки вымени, выполнения некоторых операций при доении коров и др.В СССР выпускается А. м. для …   Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

  • «Мышь» — МЫШЬ ручной манипулятор, с помощью которого пользователь компьютера может управлять курсором в различных программах …   Издательский словарь-справочник

  • Веста ИМ-01 — Манипулятор «Веста ИМ 01» Веста ИМ 01  ручной игровой манипулятор типа джойстик, предназначенный для использования с бытовыми персональными компьютерами ПК8000 …   Википедия

  • ГОСТ 25230-82: Манипуляторы для дистанционной работы с радиоактивными веществами. Ряды грузоподъемности — Терминология ГОСТ 25230 82: Манипуляторы для дистанционной работы с радиоактивными веществами. Ряды грузоподъемности оригинал документа: Грузоподъемность манипулятора Способность манипулятора в один прием поднять и переместить рабочим органом… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Оппортьюнити — Mars Exploration Rover B …   Википедия

  • Индевор STS-127 —  п· Полётные данные корабля Название корабля STS 127 Орбитальный модуль «Индевор» Полёт шаттла № …   Википедия

translate.academic.ru

22)Ручные манипуляторы относительного перемещения

а)
«мышь
«

Наиболее
распространенный ручной
манипулятор ввода
относительного перемещения «мышь»
был изобретен
в 1963 г.
в Стенфорде. До начала 70-х годов это было
устройство с аналоговым сигналом,
получаемым за счет переменных
сопротивлений, управляемых двумя
взаимно перпендикулярно расположенных
колесика,
вращающихся при движении конструкции
по плоскому столу. С 1983
г.
фирма Microsoft предложила конструкцию,
включающую резинометаллический
шарик,
передающий свое вращение при движении
двум взаимно — перпендикулярным
роликам. На корпусе были предусмотрены
две кнопки
зеленого цвета. Эта мышь была связана
кабелем
с ПЭВМ через последовательный порт.

современные
«мыши»
вместо механического вращения шарика
используют оптические
средства
распознавания направления перемещения
– так называемые «оптические мыши».

Дорогие
версии вместо
кабеля
используют средства радиосвязи
с основным блоком компьютера –
Blutooth,
что делает их использование более
удобным.

б)Трекбол
представляет собой «мышь», перевернутую
шариком вверх.
Вращение
шарика
осуществляется ладонью
оператора, поэтому корпус не перемещается
по столу, и не требует много места на
столе. На
корпусе
также имеется несколько кнопок
(обычно
на боковых сторонах), а сам корпус часто
крепится к столу резиновой присоской.
Чаще всего, трекбол
встраивают в ноутбуки.

в)
Джойстик
позволяет выполнять очень быстрые
перемещения курсора по экрану, но
затрудняет тонкую работу с курсором.
Поэтому его чаще всего используют
для работы с игровыми программами.

23)Дополнительные устройства ввода (дигитайзер, сканер, видеокамера, мИкрофон)

1)Дигитайзер
является
устройством ввода
абсолютных координат любой точки
специального планшета.
Используется в профессиональной
деятельности, т.к. является дорогим
высокоточным устройством. Чаще всего
дигитайзеры применяются для
переноса в электронный вид (оцифровки)
чертежей и географических карт.

Дигитайзер
состоит
из
двух частей – ручного
манипулятора с электрическим проводом,
намотанным на катушку, прицела и кнопки
замыкания цепи катушки и
планшета,
внутри которого проложены провода в
форме петель. При нажатии клавиши, по
катушке течет ток, создающий магнитное
поле. Это поле вызывает напряжение
индукции в петлях планшета, тем большее,
чем ближе петли к центру катушки
манипулятора.

2)Сканер
– это устройство для ввода в ПК текстовой
или графической информации (черно-белой
и цветной) в растровом виде для ее
дальнейшей обработки. Сканером
создаются файлы растрового формата.
Сканирование производится для плоских
объектов (обычно листов документов)
формата А4, А3 и реже больших размеров.

3)Видеокамера
(фотокамера)
Основаны на тех же принципах, что и
сканеры, но изображение
снимается с матрицы,
находящейся за объективом камеры.
Преимущества – быстрота, простота и
отсутствие ограничений на размеры
«сканируемых» объектов, недостатки –
малая точность и слабое разрешение по
сравнению со сканерами.

4)Микрофон

настоящее время еще нельзя говорить о
микрофоне, как об устройстве полноценного
ввода данных в ЭВМ, хотя в этом направлении
ведутся активные разработки.

studfiles.net

Механический манипулятор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Механический манипулятор

Cтраница 1

Механические манипуляторы с тефлоно-выми уплотнениями позволяют производить механические перемещения внутри кюветы без разгерметизации ее даже при температуре — 85 К. К сожалению, в кювете не предусмотрено регулирование температуры.
 [1]

Механические манипуляторы с дистанционным управлением, как стационарные, так и передвижные для работы с радиоактивными продуктами, состоящие из рычажного механизма, расположенного вне защитной камеры и управляемого рукой оператора, и рычажного механизма, расположенного внутри камеры и воспроизводящего движения оператора. Силовая передача осуществляется посредством механических, гидравлических, пневматических или электрических устройств.
 [2]

Механические манипуляторы ( рис. 102, а) операцию подъема или перемещения стрелы с автоподатчиком и перфоратором производят с помощью винтового, реечного или канатно-подъемного механизма ( домкрата), обеспечивая жесткую фиксацию буровой машины в заданном рабочем положении.
 [3]

Механические манипуляторы типа, указанного на рис. 45, изготовляются рядом оптических фирм. Три плавных передвижения до 10 см, осуществляемые кремальерой, создают возможность осуществления движения в различных направлениях. Кроме того, обычно возможно осуществить вращение вокруг оси. Стержень микропипетки г вставляют в держатель пипетки в, который в свою очередь помещен в зажим манипулятора.
 [4]

Различают механические манипуляторы с ручным и автоматическим управлением.
 [5]

Основные требования: разработать механический манипулятор, способный вынуть стержень А из стойки, где он хранится, и вставить его в отверстие А реактора ( фиг. Основные размеры стойки для хранения стержней и ее положение относительно реактора приведены на фиг. Все устройства управления ( механические, ручные, электрические или пневматические) должны быть выведены на безопасную сторону экрана.
 [6]

Промышленный робот — это многозвенный механический манипулятор, имитирующий движения человеческой руки и снабженный управляющим устройством. Робот может быть снабжен также средствами перемещения. Основное назначение робота — механизировать и автоматизировать манипуляции, что позволяет заменить людей на уже действующих производственных участках без существенной перестройки их технологической и организационной структуры.
 [7]

Поэтому появились специальные типы механических манипуляторов, заменяющих руку человека и позволяющих спокойно и точно выполнять любые необходимые операции над исследуемыми материалами.
 [9]

Серпентюатор, состоящая из нескольких механических манипуляторов и дистанционного управления из герметичного блока КА.
 [10]

Установка ( рис. 97) представляет собой механический манипулятор с ручным управлением всеми движениями. Пульт управления подвешен ниже верхнего торца защитной стены с ее лицевой стороны на удобной для работы высоте. При вынимании или замене склянок свободное продольное движение манипулятора может быть ограничено при помощи фрикционного тормоза. Управление поперечным и вертикальным движениями и сжатием челюстей осуществляется при помощи небольших маховичков, которые посредством цепной передачи приводят во вращение горизонтальные ведущие валы.
 [11]

Сегодня основным типом манипуляционных систем роботов являются механические манипуляторы. Они представляют собой пространственные механизмы в виде разомкнутых, реже замкнутых кинематических цепей из звеньев, образующих кинематические пары с одной, реже двумя степенями подвижности с угловым или поступательным относительным движением и системой приводов, обычно раздельных для каждой степени подвижности. На конце манипулятора находится рабочий орган.
 [12]

Для просмотра контролируемого изделия должны быть применены специальные механические манипуляторы, обеспечивающие относительное перемещение изделия и детектора излучения.
 [13]

Исполнительное устройство ПР содержит один или несколько механических манипуляторов, а также в общем случае устройство передвижения. Сам манипулятор состоит из опорных ( несущих) конструкций, мани-пуляционной системы ( МС), рабочих органов, приводов кинематических пар с поступательными или вращательными перемещениями манипуляиионной системы, приводов устройств передвижения и рабочих органов.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




www.ngpedia.ru

ручной манипулятор — это… Что такое ручной манипулятор?



ручной манипулятор

Security: manual manipulator

Универсальный русско-английский словарь.
Академик.ру.
2011.

  • ручной малярный инструмент
  • ручной мановакуумметр

Смотреть что такое «ручной манипулятор» в других словарях:

  • Ручной захват — Манипулятор без опоры, удерживаемый рукой оператора Источник: ГОСТ 25230 82: Манипуляторы для дистанционной работы с радиоактивными веществами. Ряды грузоподъемности …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Ручной — 5.9 Ручной отбор первичных проб твердого топлива с движущейся (работающей) ленты конвейера ЗАПРЕЩАЕТСЯ. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Манипулятор —         1) в горном деле основной механизм буровой каретки (См. Буровая каретка), предназначенный для перемещения в призабойном пространстве автоподатчика с перфоратором (бурильной машиной). М. иногда используются для навешивания на них… …   Большая советская энциклопедия

  • манипулятор — 1) многозвенный механизм с захватным приспособлением на конце (рабочий орган), имитирующий движение руки человека. Шарнирно рычажные и телескопические соединения звеньев обеспечивают рабочему органу манипулятора от 3 до 9 степеней подвижности… …   Энциклопедия техники

  • АВТОМАТИЧЕСКИЙ МАНИПУЛЯТОР — устройство для автоматич. выполнения ручных операций. В жив ве применяют А. м. для преддоильной санитарной обработки вымени, выполнения некоторых операций при доении коров и др. В СССР выпускается А. м. для преддоильной обработки вымени марки УОВ …   Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

  • автоматический манипулятор — автоматический манипулятор, устройство для автоматического выполнения ручных операций. В животноводстве применяют А. м. для преддоильной санитарной обработки вымени, выполнения некоторых операций при доении коров и др.В СССР выпускается А. м. для …   Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

  • «Мышь» — МЫШЬ ручной манипулятор, с помощью которого пользователь компьютера может управлять курсором в различных программах …   Издательский словарь-справочник

  • Веста ИМ-01 — Манипулятор «Веста ИМ 01» Веста ИМ 01  ручной игровой манипулятор типа джойстик, предназначенный для использования с бытовыми персональными компьютерами ПК8000 …   Википедия

  • ГОСТ 25230-82: Манипуляторы для дистанционной работы с радиоактивными веществами. Ряды грузоподъемности — Терминология ГОСТ 25230 82: Манипуляторы для дистанционной работы с радиоактивными веществами. Ряды грузоподъемности оригинал документа: Грузоподъемность манипулятора Способность манипулятора в один прием поднять и переместить рабочим органом… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Оппортьюнити — Mars Exploration Rover B …   Википедия

  • Индевор STS-127 —  п· Полётные данные корабля Название корабля STS 127 Орбитальный модуль «Индевор» Полёт шаттла № …   Википедия

universal_ru_en.academic.ru