МОДУЛЬНЫЙ ШАРНИР С ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРОВ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Аннотация

Рассматриваются вопросы построения шарниров манипуляторов, обладающих прив- несённой упругостью и снабжённых при этом механизмом изменения величины этой упру- гости (регулируемой жёсткости). На сегодняшний день работоспособные шарниры с пе- ременной упругостью (ШПУ) в России отсутствуют. В то же время в мире ведутся ин- тенсивные исследования по различным типам таких шарниров и манипуляторам на их ос- нове. Хотя до настоящего времени все созданные изделия по большей части носили экспе- риментальный и исследовательский характер, в ближайшее время можно ожидать появ- ления и внедрения за рубежом опытных образцов ШПУ для решения конкретных практи- ческих задач, позволяющих строить манипуляторы с новыми качествами и повышенными техническими характеристиками. Такие манипуляторы будут востребованы при решении задач, связанных с контактными операциями, требующими повышенной точности, кор- ректности и безопасности выполнения, например, в ситуациях нахождения робота и чело- века в едином операционном пространстве. Целью предлагаемого исследования является создание научно-технического задела в области построения шарниров с регулируемой жё- сткостью в виде разработки методических рекомендаций по проектированию ШПУ под требуемые конкретные задачи и по применению их в составе манипуляционных систем. Для этого на начальном этапе исследования решаются задачи анализа и систематизации существующих технических решений механизмов регулирования жёсткости и построения собственного ШПУ для проведения впоследствии физических экспериментов. На сегодняш- ний момент существует огромное количество различных вариантов реализации ШПУ, имеющих свои преимущества для конкретных областей применения. Оптимальных уст- ройств для всех типов задач одновременно не существует. Исходя из этого предлагается вести исследование ШПУ по трём наиболее перспективным на взгляд авторов направлени- ям, предполагающим принципиально различные варианты реализации переменной упруго- сти. Объединение совершенно разных вариантов в рамках единой конструкции предложено реализовывать на основе модульного подхода к построению исследовательского ШПУ, что позволяет достаточно легко и без применения специальных инструментов реконфигуриро- вать шарнир с одного варианта на другой, используя в то же время ряд общих (типовых) модулей, что существенно экономит ресурсы на создание и исследование такого шарнира. В статье приводится краткое описание принципа построения и конструктивных особен- ностей предлагаемого модульного исследовательского ШПУ и модулей регулирования жё- сткости. Полученные результаты позволяют перейти к этапу изготовления макета и постановки физических экспериментов по исследованию ШПУ различных типов.