Генетическое программирование и объектное моделирование манипуляционных роботов

Рассмотрено применение генетического алгоритма для решения обратной задачи кинематики манипуляционных роботов. Определены основные понятия метода поиска решений с помощью генетического алгоритма. Представлена блок-схема простого генетического алгоритма. Обосновано решение использовать многопроцессорные вычислительные системы (транспьютеры) для вычисления генетических операторов. Это позволит многократно повысить эффективность выполнения генетических алгоритмов. В качестве примеров выбраны манипуляционные системы с тремя и четырьмя звеньями. Постановка задачи состояла в определении шарнирных координат промышленного робота по заданным декартовым координатам положения центра инструмента (TCP – Tool Center Point), устанавливаемого на его конечном звене. Полученные результаты подтверждают эффективность генетических алгоритмов при решении обратных задач кинематики промышленных (манипуляционных) роботов. На основе теории графов определена процедура генетического программирования как способ поиска оптимальных кинематических структур манипуляционных систем роботов. Показано использование генетического программирования для модификации объектных моделей манипуляционных роботов. Рассмотрено объектное представление динамической модели манипуляционных роботов. Отмечено, что рекомбинация объектов, соответствующих математическим выражениям, имеющим механический смысл, требует кинематического соответствия используемых объектов. Составление объектных схем предложено выполнять с использованием компьютерных программ, автоматизирующих этот процесс на основе принципа визуального программирования (Low-code).