Разработка методов и алгоритмов синтеза, интеллектуального анализа рабочего пространства и управления роботов с параллельной кинематикой

Объект исследования: роботы с параллельной кинематикой (параллельные роботы), у которых все координаты связаны и перемещение по любой одной координате требующие одновременного согласованного изменения всех других.Цель работы: Расширение области применения современных роботов в экстремальной робототехнике, в неблагоприятных и труднодоступных средах радиационного, химического и биологического загрязнения, а также многих других сферах: в промышленности, медицине, космосе, а также их расширение функциональных возможностей при выполнении сложных видов движения выходным звеном в пространстве, например выполнении сложных медицинских операций, технологических операций и т.д., где требуется перемещение выходного звена (инструмента) по сложной траектории и точное его позиционирование приводит к необходимости решения целого комплекса задач, связанных с созданием новых типов параллельных роботов. Ожидаемые результаты: Будет разработан универсальный подход к заданию рабочей области параллельных роботов в виде системы соотношений, описывающих кинематику робота, в состав которой входят неравенства, уравнения и отрицания уравнений. Будут разработаны методы и высокопроизводительное программное обеспечение для аппроксимации компонент рабочей области, свободных от сингулярностей. Будут разработаны параллельные методы для современных платформ, в том числе графических ускорителей. Будет разработана методология двухэтапного решения прямой задачи кинематики параллельных роботов. Будет разработана архитектура нейронной сети. Будут разработаны градиентные и градиентные стохастические методы обучения нейронной. Будет разработан метод оперативного управления параллельными роботами, выбран способ и синтезирован алгоритм формирования заданий для контуров регулирования длины приводных звеньев. Будет построена имитационная модель в сумуляционной среде (Gazebo) 6 DOF робота и реализован алгоритм переноса обучения робота для работы в реальной среде. Используя данные случайной выборки результатов наблюдений, будет построена архитектура устойчивой системы на основе интеграции методов управления движением робота (визуальный сервопривод) с визуальным восприятием. Будет синтезирован алгоритм управления, в котором система технического зрения и контроллер интегрированы в системе управления роботом. Будет разработана интегрированная среда для построения и анализа рабочей области. Будут проведены масштабные экспериментальные исследования разработанных методов и программного обеспечения на сложных роботах с тремя и более степенями свободы, в том числе на роботах, состоящих из двух независимых компонентов (модулей относительного манипулирования). Будет получена оценка эффективности разработанных методов и программного обеспечения, возможных ограничений подхода, требований к программно-аппаратному обеспечению. Будет создан программный комплекс, реализующий двухэтапную схему решения прямой задачи кинематики, и ориентированный на гибридные высокопроизводительные вычислительные комплексы.