Simulationen eines elastischen Mehrgelenk-Manipulators unter Verwendung von CORDIC-Algorithmen:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1994
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| adam_text | Titel: Simulationen eines elastischen Mehrgelenkmanipulators unter Verwendung von CORDIC-Algorithmen
Autor: Wolff, Ulrich
Jahr: 1994
Inhaltsverzeichnis __v Inhaltsverzeichnis Notationen und Symbole ix 1 Einführung 1 2 CORDIC-Algorithmus und CORDIC-Prozessor 6 2.1 Einführung ................................... 6 2.2 Definition der Koordinatensysteme...................... 6 2.3 Die Iterationsgleichungen............................ 7 2.4 CORDIC-Funktionen . . . .......... 8 2.4.1 Nebenbedingungen des CORDIC-Algorithmus............ 9 2.5 Realisierung eines CORDIC-Prozessors.................... 12 2.5.1 Winkelkodierverfahren......................... 13 2.5.2 CORDIC-Prozessor........................... 13 2.5.3 Erweiterung des Konvergenzbereichs ...... 14 2.5.4 Mikrorotations- und Skalierungsstufe................. 14 2.5.5 CORDIC-Vektoreinheit VAPU90 . . . . ............... 15 2.5.6 CORDIC-Simulatoren......................... 17 3 Aufbau eines Referenzprozesses 19 3.1 Einführung ................................... 19
vi ___ : Inhaltsverzeichnis 3.2 Manipulatormechanik.............................. 19 S 3.3 Auswahl geeigneter Aktoren und Sensoren..................21 3.4 Datenerfassung, Aktor- und Sensorelektronik.................27 3.4.1 Hardware........ 28 3.4.2 Software......................... 28 3.5 Parallele Datenverarbeitung mit Transputern.................30 3.5.1 Schnittstelle zum Transputer......................31 3.5.2 Transputersoftware...........................32 3.6 Ausblick.....................................33 4 Kinematik von Handhabungssystemen 36 4.1 Bedeutung der kinematischen Gleichungen . .................36 4.2 Denavit-Hartenberg-Konvention........................39 4.3 Konfiguration des Manipulators........................40 4.4 Kinematische Gleichungen des Manipulators.................41 5 Modellbildung des elastischen Mehrgelenk-Manipulators 43 5.1 Einführung ................ 43 5.1.1 Dynamische Methoden.........................45 5.1.2 Kineto-Statische Methode.......................47 5.2 Bewegungsgleichungen des elastischen Manipulators.............48 5.2.1 Bewegungsgleichungen des segmentierten Manipulators in Globalkoordinaten ...............................50
Inhaltsverzeichnis _;_ vii 5.2.2 Bewegungsgleichungen des segmentierten Manipulators in Gelenkkoordinaten ...............................56 5.3 Einbeziehung der Elastizität der Gelenkverbindungen............58 5.4 Berechnung der Massenmatrix.........................61 5.5 Simulationsergebnisse.............................. 67 5.6 Regelung des Manipulators...........................79 5.6.1 PV-Kaskadenregelung ..................... 80 5.6.2 Regelung durch Entkopplung .....................81 5.7 Unterstützung der Simulation durch den CORDIC-Algorithmus......86 5.7.1 Vergleich der Rechenzeiten zwischen CORDIC und Standardrechner 87 6 Trajektorienplanung . 93 6.1 Einführung ................................... 93 6.1.1 Trajektorienplanung im Arbeitsraum................. 94 6.1.2 Trajektorienplanung im Konfigurationsraum.............97 6.2 Bestimmung des Konfigurationsraums.................. 101 6.2.1 Hindernisse und Arbeitsraumgrenze..................103 6.2.2 Potentialeinfluß durch Eigenkollisionsgefahr .............105 6.2.3 Sektor-und Tangenteneinteilung....................111 6.3 Wegsuche....................................113 6.3.1 Optimale Endkonfiguration ......................115 6.3.2 Qualitativer Greiferweg 115
Inhaltsverzeichnis viii 6.3.3 Exakter Greiferweg...........................119 6.4 Simulationsergebnisse..............................121 6.4.1 Beispiele.................................121 6.5 Unterstützung der Trajektoriensimulation durch den CORDIC-Algorithmus 132 6.5.1 Rechenzeiten der Konfigurationsraumerstellung ...........132 6.5.2 Rechenzeiten der Wegsuche......................136 6.5.3 Bewertung der Zeitberechnungen...................138 7 Zusammenfassung und Ausblick 140 Anhang 143 A Beziehungen zwischen festen und beweglichen Koordinatensystemen 143 B Konfigurationsdaten der verwendeten Manipulatoren und Regler 148 C CORDIC-Funktionen 154 Literatur 158
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