Аннотация: Предметом исследования является использование интеллектуальной системы управления движением руки антропоморфного робота при выполнении операций размещения объектов манипулирования в контейнер заданных размеров. Объектом исследования является процесс определения параметров относительного положения основания руки по отношению к объектам манипулирования и контейнера, при которых возможно выполнение двигательных заданий. Автор подробно рассматривает алгоритм определения положения основания руки антропоморфного робота c использованием синтеза движений по вектору скоростей при решении задачи установки объектов манипулирования заданных, в виде прямоугольных призм в контейнер. Особое внимание в статье уделяется методике определения центра системы координат, связанного с основанием робота в неподвижном пространстве и вычисления целевых точек, в которые перемещается центр выходного звена при различных положениях ранее установленных в контейнер объектов манипулирования. Суть метода состоит в использовании компьютерного моделирования движения антропоморфного робота с использованием синтеза движений по вектору скоростей с оценкой взаимного положения механизма руки и запретных зон. В качестве запретных зон выступают установленные ранее объекты манипулирования располагающихся внутри контейнера и боковые стенки самого контейнера. Основными выводами представленного исследования является возможность использования разработанного алгоритма для проверки синтеза движений руки при заданных геометрических параметрах, задающих положение антропоморфного робота, конвейера и контейнера, при которых отсутствует возникновение тупиковых ситуаций. Новизна исследования состоит в разработке метода, основанного на итерационном поиске значений параметров взаимного положения основания руки, конвейера и контейнера на каждой итерации при возникновении тупиковых ситуаций. Представлены результаты расчетов положения основания руки робота и промежуточных конфигураций, построенных с использованием компьютерного моделирования движений на основе использования разработанного алгоритма. Проведенные исследования могут быть использованы при разработке информационно-управляющих комплексов подвижных объектов, в частности при разработке интеллектуальных систем управления автономно функционирующих антропоморфных роботов в организованных средах.

Abstract: The subject of the study is the use of an intelligent hand movement control system of an anthropomorphic robot when performing operations of placing objects of manipulation in a container of specified dimensions. The object of the study is the process of determining the parameters of the relative position of the base of the hand in relation to the objects of manipulation and the container, in which it is possible to perform motor tasks. The author examines in detail the algorithm for determining the position of the base of the arm of an anthropomorphic robot using the synthesis of movements along the velocity vector when solving the problem of installing manipulating objects specified in the form of rectangular prisms into a container. Special attention is paid in the article to the methodology of determining the center of the coordinate system associated with the base of the robot in a fixed space and calculating the target points to which the center of the output link moves at various positions of previously installed manipulation objects in the container.   The essence of the method is to use computer simulation of the movement of an anthropomorphic robot using the synthesis of movements along the velocity vector with an assessment of the relative position of the arm mechanism and restricted areas. Previously installed manipulation objects located inside the container and the side walls of the container itself act as restricted areas. The main conclusions of the presented study are the possibility of using the developed algorithm to test the synthesis of hand movements with given geometric parameters that set the position of an anthropomorphic robot, conveyor and container, in which there is no occurrence of deadlocks. The novelty of the research consists in the development of a method based on an iterative search for the values of the parameters of the mutual position of the base of the arm, conveyor and container at each iteration in case of deadlock situations. The results of calculations of the position of the base of the robot arm and intermediate configurations constructed using computer simulation of movements based on the use of the developed algorithm are presented. The conducted research can be used in the development of information and control complexes of mobile objects, in particular in the development of intelligent control systems for autonomously functioning anthropomorphic robots in organized environments.

Аннотация: Предметом исследований является интеллектуальная система управления движением руки андроидного робота при наличии запретных зон в рабочем пространстве. Объектом исследований является модуль автоматического обнаружения столкновений механизма руки андроидного робота, с препятствиями на уровне виртуального моделирования движений. Автор подробно рассматривает такие аспекты темы как определение условий столкновений, на основе использования области разрешенных конфигураций и синтез движений исключающий возникновение тупиковых ситуаций применительно к движению руки андроидного робота. Особое внимание в работе уделяется разработке аналитического способа задания области разрешенных конфигураций в пространстве обобщенных координат при наличии заранее известной запретной зоны в рабочем пространстве. Пространство обобщенных координат при этом задано осями, по направлению которых откладывают углы, задающие угловые перемещения во вращательных кинематических парах. Методология исследования основана на расчете и аналитическом задании двумерных сечений, задающих область разрешенных конфигураций. Данные сечения предложено задавать с помощью использования множеств треугольников. Особым вкладом авторов в исследование темы является разработка обобщенного метода аналитического задания области разрешенных конфигураций. Полученные аналитические зависимости позволяют задавать область разрешенных конфигураций, являющейся базой знаний при интеллектуальном управлении движением механизма руки в заранее известной внешней среде. Новизна исследований заключается в использовании области разрешенных конфигураций при синтезе траектории в пространстве обобщенных координат, что позволяет проводить коррекцию движения руки андроидного робота с целью предвидения и исключения тупиковых ситуаций при синтезе движений по вектору скоростей.

Abstract: The subject of research is the intellectual system for controlling the movement of the hand of an android robot in the presence of forbidden zones in the working space. The object of research is the automatic collision detection mechanism of the hand of an android robot, with obstacles at the level of virtual motion simulation. The authors examine in detail such aspects of the topic as determining the conditions of collisions based on the use of the area of allowed configurations and the synthesis of movements excluding the occurrence of dead ends in relation to the movement of the arm of an android robot. Particular attention is paid to the development of an analytical method for specifying the area of allowed configurations in the space of generalized coordinates in the presence of a previously known forbidden zone in the workspace. In this case, the space of generalized coordinates is given by the axes, in the direction of which they lay the angles defining the angular displacements in the rotational kinematic pairs. The research methodology is based on the calculation and analytical task of two-dimensional sections that define the area of allowed configurations. These sections are proposed to be specified using the sets of triangles. A special contribution of the authors to the study of the topic is the development of a generalized method for analytically specifying the area of allowed configurations. The obtained analytical dependences allow you to specify the area of allowed configurations, which is the knowledge base for intelligent control of the movement of the hand mechanism in a previously known external environment. The novelty of the research lies in the use of the area of allowed configurations in the synthesis of the trajectory in the space of generalized coordinates, which allows for the correction of the movement of the android robot arm in order to foresee and eliminate dead ends in the synthesis of movements along the velocity vector.

Аннотация: Предметом исследования является модуль автоматического обнаружения столкновений механизма манипулятора, с запретными зонами используемый в интеллектуальных системах управления роботами. Объектом исследования является геометрический анализ характеризующий положение механизма манипулятора и известных запретных зон. Авторы подробно рассматривают такие аспекты как аналитическое задание области разрешенных конфигураций в пространстве обобщенных координат при наличии двух запретных зон в рабочем пространстве манипулятора. Пространство обобщенных координат при этом задано осями прямоугольной системы координат, по направлению которых откладывают углы, задающие перемещения во вращательных кинематических парах. Предложено использовать достаточное условие определения столкновений, основанное на использовании области разрешенных конфигураций. Методология исследования основана на изучении сечений задающих форму и положение области разрешенных конфигураций. Все разрешенные конфигурации в пространстве обобщенных координат, отображены геометрическим объектом. Данный геометрический объект задан аналитическим способом с помощью использования нескольких кинематических поверхностей, его ограничивающих. Основным выводом проведенного исследования является сокращение времени расчетов тестовых заданий, связанных с виртуальным моделированием движения механизма манипулятора мобильного робота «Варан» при использовании разработанного алгоритма обнаружения столкновений механизма со средой. Особым вкладом авторов в исследование темы является разработка способа задания базы знаний, используемой при интеллектуальном управлении движением механизма манипулятора в заранее известной внешней среде. Новизна исследований заключается в разработке более производительного метода анализа информации о положении механизма манипулятора и запретных зон на основе полученных аналитических зависимостей, используемых для задания области разрешенных конфигураций. Использование полученной области при синтезе траектории в пространстве обобщенных координат позволяет проводить коррекцию движения манипулятора с целью предвидения и исключения тупиковых ситуаций при синтезе движений по вектору скоростей.

Abstract: The immediate object of studies is the module for automatic detection for the manipulator mechanism collisions with the prohibited zones, which is used in intellectual robot guidance. The object of studies involves geometrical analysis characterizing the position of the manipulator mechanism and the known prohibited zones.  The authors provide detailed analysis of analytical value of the allowed configurations sphere within the space of generalized coordinates with two prohibited zones present in the working space of a manipulator. The generalized coordinates space is provided for by the axes of the rectangular coordinates system based upon the directions of angles  providing for the movements in the turning pairs.  It is offered to use the sufficient condition for the collisions based upon the usage within the space of allowed configurations. All of the allowed configurations within the generalized coordinates space are reflected by a geometrical object.  The said geometrical object is provided for via analytical means with the use of several kinematic surfaces limiting it. The main result of the study is shorter calculation period for test assignments regarding virtual modeling for the manipulator movement of a "Komodo dragon" mobile robot with the use of the detection algorithm for collisions between the mechanism and the environment. The special input of the authors into the issue involves the development of the knowledge database assignment, which is used for intellectual guidance for manipulator motion in the familiar environment.  The novelty of the study is due to the development of the more productive method of information analysis on the position of manipulator mechanism and prohibited zones based upon the analytical dependencies, which are used to establish the allowed configuration space. The use of this space  for the trajectory synthesis within the generalized coordinates space allows one to correct the manipulator motion in order to predict and to exclude the dead-end situations when synthesizing the velocity vector movement.