Анализ и оценка временных задержек при управлении робототехническими средствами

Фариза Биляловна Тебуева; М. Ю. Кабиняков; Н. Ю. Свистунов; Н. Ю. Унтевский

Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений, Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений 2019

Фариза Биляловна Тебуева, М. Ю. Кабиняков, Н. Ю. Свистунов, Н. Ю. Унтевский

Изменена: 2019-11-07

Аннотация

Данная работа посвящена проблеме задержек, возникающих в контуре «человек-робототехническое средство (РТС)». В рамках статьи рассмотрены основные классы робототехнических систем с точки зрения влияния временных задержек на процесс управления, определено ограничение полной задержки в системе копирующего управления, позволяющее обеспечить возможность работы неподготовленного оператора. Проведена оценка задержек, возникающих в контурах прямой и обратной связи. Получены аналитические выражения, связывающие частоты сбора, а также задержки передачи данных. Результаты работы могут быть использованы при проектировании систем управления РТС, не требующих длительного обучения операторов.

Ключевые слова

робототехническое средство; система управления; копирующее управление; прямая связь; обратная связь; задержки; передача данных

Литература

1. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами. 2-е изд. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — 480 с.

2. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М. Механика манипуляционных систем / А.Н. Макаров, И.М. Кутлубаев; Под общ. ред. Макарова А.Н.; Магнитогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова. — Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 1999. — 178 с.

3. Ma Z., Ben-Tzvi P. RML glove-an exoskeleton glove mechanism with haptics feedback // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 20(2),6750032, P. 641-652.

4. Park S., Jung Y., Bae J. A tele-operation interface with a motion capture system and a haptic glove // 2016 13th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence, URAI 2016, P. 544-549.

5. Sinha A.K., Sahu S.K., Bijarniya R.K., Patra K. An effective and affordable technique for human motion capturing and teleoperation of a humanoid robot using an exoskeleton // Proceedings - 2017 2nd International Conference on Man and Machine Interfacing, MAMI 2017, 2018-March, P. 1-6.

6. Zhang J., Yang C., Chen Y. Exoskeleton arm with force feedback for robot bilateral teleoperation // Progress in Natural Science 17(8), August 2007, P. 948-955.

7. Копирующий манипулятор: Пат. 135956 Рос. Федерация. МПК B25J 3/00 / Кутлубаев И.М., Богданов А.А., Жиденко И.Г., Кияткин Д.В., Пермяков А.Ф.; № 2013122162/02; заявл. 14.05.2013; опубл. 27.12.2013, Бюл. № 36.

8. Ishikawa Y., Takata M., Joe K. Constitution and phase analysis of alpha waves // 5th 2012 Biomedical Engineering International Conference, BMEiCON 2012.

9. Nemirovsky M., Tullsen D.M. Multithreading architecture // Synthesis Lectures on Computer Architecture 21, 2013, P. 1-111.

10. Zhou J.-P., Shi C. Efficient SIMD optimization for media processors // Journal of Zhejiang University: Science A 9(4), April 2008, P. 524-530.

11. Gao W., Zhao R.-C., Han L., Pang J.-M., Ding R. Research on SIMD auto-vectorization compiling optimization // Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software 26(6), 2015, P. 1265-1284.

12. Zabel H., Müller W., Gerstlauer A. Accurate RTOS modeling and analysis with SystemC // Hardware-dependent Software: Principles and Practice, 2009, P. 233-260.

13. Lu Z., Li M., Zhao W. Normality of Ethernet traffic at large time scales // Mathematical Problems in Engineering, 2013, 471963.

14. Chestnutt J., Michel P., Kuffner J., Kanade T. Locomotion among dynamic obstacles for the Honda ASIMO // IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2007, P. 2572-2573.

15. Yoshikawa T., Khatib O. Compliant humanoid robot control by the torque transformer // 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2009, P. 3011-3018.

16. Raaen K. Measuring latency in virtual reality systems // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) Vol. 9353, 2015, P. 457-462.

17. K. Tanabe, S. Takei, H. Kajimoto. The Whole Hand Haptic Glove Using Numerous Linear Resonant Actuators // Proceedings of IEEE World Haptics Conference, 2015.

Полный текст: PDF