Robotická paže a její digitální dvojče

Abstract

Bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací řídicího programu pro edukativní robotickou paži. V úvodu práce je popsána kinematická struktura robotu a použité komponenty, pro které je řídicí program vytvářen. Následuje rešerše algoritmů určených pro řízení robotické paže a experimentální stanovení statických charakteristik použitých servomotorů. Na základě stanovené úlohy manipulace s kostičkou jsou navrženy řídicí algoritmy, zahrnují analytické řešení úlohy inverzní kinematiky, ověření realizovatelnosti pohybu, pohyb efektoru po přímce v prostoru kloubů a v kartézském souřadném systému. Tyto algoritmy jsou aplikovány do řídicího programu robotu a experimentálně ověřeny. Byla testována funkčnost, přesnost a opakovatelnost vytvořeného programu. Digitální dvojče robotu je v práci realizováno formou matematického modelu, který slouží jako podklad pro návrh řídicích algoritmů.

This bachelor’s thesis deals with the design and implementation of a control program for an educational robotic arm. The introductory part of the thesis describes the kinematic structure of the robot and the hardware components used, for which the control program is developed. This is followed by a review of algorithms intended for robotic arm control and an experimental determination of the static characteristics of the servomotors. Based on the defined task of manipulating a cube, control algorithms are proposed, including an analytical solution of the inverse kinematics problem, verification of motion feasibility, and motion of the end effector along a straight line both in joint space and in the cartesian coordinate system. These algorithms are implemented in the robot control program and experimentally verified. The functionality, accuracy, and repeatability of the developed program are tested. A digital twin of the robotic arm is implemented in the form of a mathematical model, which serves as a basis for the design of the control algorithms.