Статья

Название статьи РАЗРАБОТКА БАЗЫ МОДЕЛЕЙ МАНИПУЛЯТОРА ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
Автор Н. С. Воробьева, В. В. Жога, В. В. Дяшкин-Титов, А. В. Дяшкин
Рубрика РАЗДЕЛ III. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ И МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ
Месяц, год 09, 2017
Индекс УДК 621.865.8+62-503.5
DOI 10.23683/2311-3103-2017-9-143-153
Аннотация Целью данной работы является разработка метода синтеза базы моделей и управлений (БМУ) программных движений манипуляционной системы параллельно-последовательной структуры с последовательным трехстепенным управляемым захватом, учитывающего особенности применения в технологических процессах промышленного производства и в перерабатывающей промышленности. Исследуется манипулятор параллельно-последовательной структуры, установленный на поворотном основании. Отличительной особенностью манипулятора является пересечение геометрических осей исполнительных звеньев механизма в точке их крепления, позволяющее исключить изгибающий момент от внешних нагрузок. Приведена кинематическая схема манипулятора, построенного на основе трипода и захватного устройства с тремя степенями свободы. В работе представлены перемещения рабочего органа манипулятора при выполнении технологических операций и рассматривается одно из перемещений рабочего органа – вертикальное прямолинейное движение (ВД). Для формирования базы моделей и управлений (БМУ) применен лингвистический аппроксиматор, предназначенный для описания траекторий, описывающих все возможные технологические движения механизма в реальном масштабе времени. Разработана математическая модель динамики движений манипулятора параллельно-последовательной структуры с семью степенями свободы. Приведен динамический анализ пространственного механизма манипулятора. В результате записи кинетической энергии манипулятора определены составляющие коэффициенты в аналитической форме. Получены аналитические выражения кинетической и потенциальной энергии манипулятора с семью степенями свободы. Предложенный алгоритм получения уравнений динамики манипулятора параллельно-последовательной структуры позволяет решать две основные задачи – определение движущих сил и моментов, необходимых для реализации заданных программных движений рабочего органа, а также усилия в кинематических парах. При известных управляющих усилиях, уравнения динамики позволяют синтезировать необходимые параметры системы управления с обратными связями, минимизирующих динамические ошибки при отработке программных движений. На основании полученных усилий в исполнительных звеньях манипулятора при прямолинейном вертикальном перемещении захватного устройства, представлены в графическом в виде законы изменения усилий манипулятора параллельно-последовательной структуры с семью степенями свободы.

Скачать в PDF

Ключевые слова Манипулятор; параллельно-последовательная структура; трехстепенной захват; траектория движения; лингвистический аппроксиматор.
Библиографический список 1. Кобринский А.А., Кобринский А.Е. Манипуляционные системы роботов. – М.: Наука, 1985. – 343 с.
2. Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. – М.: Наука, 1991. – 95 с.
3. Афонин В.Л., Подзоров П.В., Слепцов В.В. Обрабатывающее оборудование на основе механизмов параллельной структуры: учеб. пособие / под общ. ред. В.Л. Афонина. – М.: Изд-во МГТУ СТАНКИН, Янус-К, 2006. – 448 с.
4. Бушуев В.В., Хольшев И.Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении // СТИН. – 2001. – № 1. – C. 3-8.
5. Робот-манипулятор FlexPickerIRB 360 компании AAB www.abb.com/robotics. – Режим доступа: http://www.roboticturnkeysolutions.com/robots/abb/datasheet/IRB_360.pdf.
6. Рыбак Л.А., Гриненко Г.П. Инновационное обрабатывающее оборудование на базе параллельных структур: перспективы и направления коммерциализации // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2013. – № 7 (25). – С. 32-39.
7. Герасун В.М., Пындак В.И., Несмиянов И.А., Дяшкин-Титов В.В., Павловский В.Е. Манипуляторы для мобильных роботов. Концепции и принципы проектирования // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. – 2012. – № 44. – 24 с.
8. Zhoga V., Gavrilov A., Gerasun V., Nesmianov I., Pavlovsky V., Skakunov V., Bogatyrev V., Golubev D., Dyashkin-Titov V., Vorobieva N. Walking Mobile Robot with Manipulator-Tripod // Proceedings of Romansy 2014 XX CISM-IFToMM Symposium on Theory and Practice of Robots and Manipulators. Series: Mechanisms and Machine Science. – Springer International Publishing Switzerland, 2014. – Vol. 22. – P. 463-471.
9. Пат. 2616493 Российская Федерация, МПК В66С 23/44. Манипулятор-трипод параллельно-последовательной структуры / В.В. Жога, В.В. Дяшкин-Титов, А.В. Дяшкин,
Н.С. Воробьева, И.А. Несмиянов, А.Г. Иванов; опубл. 17.04.2017. Бюл. № 11.
10. Герасун В.М., Жога В.В., Несмиянов И.А., Воробьева Н.С., Дяшкин-Титов В.В. Определение зоны обслуживания мобильного манипулятора-трипода // Машиностроение и инженерное образование. – 2013. – № 3. – С. 2-8.
11. Nesmiyanov I., Zhoga V., Skakunov V., Terekhov S., Vorob’eva N., Dyashkin-Titov V., Fares Ali Hussein Al-hadsha. Synthesis of Control Algorithm and Computer Simulation of Robotic Manipulator-Tripod // Communications in Computer and Information Science. – Springer International Publishing Switzerland, 2015: CIT&DS 2015, CCIS 535. – P. 392-404.
12. Nesmiyanov I.A., Zhoga V.V., Skakunov V.N., Vorob’eva N.S., Dyashkin-Titov V.V., Bocharnikov V.S. On the unstable operating modes of manipulator electric drives // Journal of Machinery Manufacture and Reability. – 2017. – Vol. 46, No. 3. – P. 232-239. DOI: 10.3103/S1052618817030098.
13. Воробьева Н.С., Дяшкин-Титов В.В., Жога В.В., Несмиянов И.А. Динамика манипулятора параллельно-последовательной структуры на основе трипода // Машиностроение и инженерное образование. – 2017. – № 3. – С. 32-41.
14. Дяшкин-Титов В.В., Жога В.В., Несмиянов И.А, Воробьева Н.С. Динамика манипулятора параллельно-последовательной структуры // Современное машиностроение: Наука и образование: Материалы 6-й Междунар. науч.-практ. конференции / под ред. А.Н. Евграфова и А.А. Поповича. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. – С. 439-449.
15. Лурье А.И. Аналитическая механика. – М., 1961. – 824 с.
16. Жога В.В., Дяшкин-Титов В.В., Несмиянов И.А., Воробьева Н.С. Задача позиционирования манипулятора параллельно-последовательной структуры с управляемым захватным устройством // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2016. – Т. 17, № 8. – С. 525-530.
17. Коловский М.З., Слоущ А.В. Основы динамики промышленных роботов. – М.: Наука.
Гл. ред. физ.-мат. лит., 1998. – 240 с.
18. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Теоретические основы робототехники: в 2 кн. / отв. ред. С.М. Каплунов. Кн. 1. – М.: Наука, 2006. – 383 с.
19. Дяшкин-Титов В.В., Воробьева Н.С., Терехов С.Е. Алгоритм позиционирования захвата манипулятора-трипода // Современное машиностроение: Наука и образование: Материалы 5-й Междунар. науч.-практ. конференции / под ред. А.Н. Евграфова и А.А. Поповича. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. – С. 634-644.
20. Каляев И.А., Лохин В.М., Макаров И.М. и др. Интеллектуальные роботы: учеб. пособие для вузов / под общей ред. Е.И. Юревича. – М.: Машиностроение, 2007. – 360 с.

Comments are closed.