Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Решение прямой задачи кинематики для трехстепенного манипулятора параллельной структуры на базе кривошипно-шатунного механизма

# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0818639
Файл статьи: SE-BMSTU...o152.pdf (1129.40Кб)
авторы: Пащенко В. Н.1,*, Романов А. В.1, Артемьев А. В.2, Орехов С. Ю.1

УДК 519.6

1 КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана, Калуга, Россия

2 Филиал "НПО им. С.А. Лавочкина", Калуга, Россия

В настоящей работе рассмотрен механизм, являющийся разновидностью механизмов параллельной кинематики с тремя степенями свободы, на базе кривошипно-шатунного механизма. Механизм состоит из двух платформ: нижней неподвижной и верхней подвижной. Верхняя платформа соединяется с нижней шестью подвижными элементами, три из которых стержни, прикрепленные к основаниям с помощью сферических шарниров, и три имеют кривошипно-шатунную структуру.
Представлен подход к решению прямой задачи кинематики на основе методов математического моделирования. Обратная задача кинематики была сформулирована в следующем виде: при заданных углах поворота приводов (значения обобщенных координат) необходимо определить положение верхней подвижной платформы.
Для её решения была построена математическая модель, описывающая предложенную систему. На основе построенной модели были произведены необходимые расчеты, позволяющие по значениям углов поворота кривошипов, соединённых с двигателями, определить положение платформы в пространстве. При решении задачи был использован метод виртуальных точек, позволивший сократить количество уравнений и неизвестных, определяющих  положение верхней платформы в пространстве, в решаемой системе с восемнадцати до девяти, тем самым упростив решение.
Для проверки правильности решения был проведен численный эксперимент, результаты Каждая обобщенная координата принимала значения в диапазоне от -30° до 30°, для них решалась прямая позиционная задача, а её результат подставлялся в качестве исходных данных в ранее решенную и проверенную обратную задачу о положении исследуемой платформы.
В работе представлены результаты сравнения измерений с рассчитанными значениями обобщенных координат и сделаны соответствующие выводы о том, что построенная модель хорошо согласуется с наблюдаемыми на практике результатами. Одной из отличительных особенностей представленного подхода является то, что в качестве обобщенных координат используются углы поворота двигателей, вследствие чего были сформулированы о возможности использования построенной модели для дальнейшей разработки систем управления на её основе.
Показаны возможности использования представленного решения для определения рабочей зоны механизма. Методами компьютерного моделирования была найдена рабочая зона манипулятора без ограничений на физические характеристики реальной модели.

Список литературы
1. Глазунов В.А., Ласточкин А.Б., Шалюхин К.А., Данилин П.О. К анализу и классификации устройств относительного манипулирования // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2009. № 4. С. 81-85.
2. Лапиков А.Л., Пащенко В.Н.Математическая модель платформенного манипулятора Гью-Стюарта// Всерос. науч.-техн. конф. «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе» (Москва, 10-12 декабря 2013 г.): матер. Т. 2. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. С. 144-156.
3. Лапиков А.Л., Пащенко В.Н., Середин П.В., Артемьев А.В. Динамическая модель манипулятора платформенного типа с шестью степенями свободы // Наука и образование. МГТУим. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 5. С. 59-81. DOI: 10.7463/0515.0771033
4. Merlet J.-P. Parallel manipulators: state of the art and perspectives. 2004 // Inria.fr: website. Режим доступа:http://www-sop.inria.fr/coprin/PDF/merlet_rsj92.pdf (дата обращения 01.09.2015).
5. Stewart D.A Platform with Six Degrees of Freedom // Proc. of the UK Institution of Mechanical Engineers. 1965. Vol. 180, pt. 1, no. 15. P. 371-386. DOI: 10.1243/PIME_PROC_1965_180_029_02
6. Koliskor A.Sh. The l-coordinate approach to the industrial robot design // Proc. of the 5th IFAC/IFIP/IMACS/IFORS Symposium (Suzdal, USSR, 22-25 April 1986). Suzdal, 1986. P. 108-115.
7. Chirikjian G.S. A binary paradigm for robotic manipulators // Proceedings 1994 IEEE International Conference on Robotics and Automation.Vol. 4. IEEEPubl., 1994. P. 3063-3069.DOI: 10.1109/ROBOT.1994.3510998. Хейло С.В., Глазунов В.А., Ширинкин М.А., Календарев А.В. Возможные применения механизмов параллельной структуры // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 5. С. 19-24.
9. Глазунов В.А., Чунихин А.Ю. Развитие механизмов параллельной структуры // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 3. С. 37-43.
10. Clavel R. Delta, a fast robot with parallel geometry // Proc. of the 18th Int. Symp. on Industrial Robots (Lausanne, Switzerland, 26-28 April, 1998). Lausanne, 1988. P. 91-100.
11. АртеменкоЮ.Н., ВолкоморовС.В., КарпенкоА.П., МартынюкВ.А., ПащенкоВ.Н., ТемеревК.А., ШарыгинА.В. Многосекционныйманипуляторпараллельнойструктурыдляуправленияориентациейкосмическойобсерватории «Миллиметрон» // Информационныетехнологии. 2012. № 10. C. 14-21.
12. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1988. 640 с.
13. Аверьянова В.Г., Диментберг Ф.М. Определение винтов перемещения по начальному и конечному положениям твердого тела // Машиноведение. 1966. № 2. С. 13-17.
14. Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М.: Наука, 1991. 96 с.
15. Каганов Ю.Т., Карпенко А.П. Математическое моделирование кинематики и динамики робота-манипулятора типа «хобот». 1. Математические модели секции манипулятора, как механизма параллельной кинематики типа «трипод» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2009. № 10. DOI:10.7463/1009.013326216. Янг Д., Ли Т. Исследование кинематики манипуляторов платформенного типа // Конструирование. 1984. Т. 106, № 2. С. 264-272. [Yang D.C., Lee T.W. Feasibility Study of a Platform Type of Robotic Manipulators from a Kinematic Viewpoint // Transactions of ASME Journal of Mechanisms, Transmission and Automation in Design. 1984. Vol. 106, no. 2. P. 191-198. DOI: 10.1115/1.3258578 ] .
17. Ларюшкин П.А., Хейло С.В., Чан К.Н., Глазунов В.А. Геометрическая интерпретация прямой задачи и положениях параллельного манипулятора с тремя степенями свободы // XXIII Междунар. инновационно-ориентированная конф. молодых ученых и студентов (МИКМУС-2011): матер. М.: ИМАШ РАН, 2011. C. 114.
18. Ларюшкин П.А., Глазунов В.А., Хейло С.В. Решение задачи о положениях параллельного манипулятора с тремя степенями свободы // Справочник. Инженерный журнал. 2012. № 2. С. 16-20.
19. Пащенко В.Н., Романов А.В. Решение обратной задачи кинематики для манипулятора параллельной структуры с тремя степенями свободы на базе кривошипно-шатунного механизма // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 9. С. 53-68. DOI:10.7463/0915.080112620. Лапиков А.Л., Пащенко В.Н. Решение прямой задачи кинематики для платформы Гью-Стюарта с использованием аналитического уравнения плоскости // Наука и образование. МГТУим. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 4. С. 124-134. DOI: 10.7463/0414.0706936
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)