Динамика управляемого движения робота-трипода с шестью степенями подвижности

• Автор: Гапоненко, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 219 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ
1.1 Структура и классификация параллельных
роботов
1.2 Области применения параллельных роботов
1.2.1 Космические приложения
1.2.2 Вибрация
1.2.3 Медицина
1.2.4 Симуляторы
1.2.5 Промышленность
1.3 Анализ факторов, влияющих на точность параллельных роботов, и методов ее обеспечения
1.3.1 Точность параллельных роботов и ее составляющие
1.3.2 Методы обеспечения точности параллельных роботов
1.4 Методы исследования механизмов параллельной структуры
1.5 Цель и задачи диссертации
Глава 2. МОДЕЛИ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ РОБОТА-ТРИПОДА ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
ВЫХОДНОГО ЗВЕНА
2.1 Расчет погрешности позиционирования центра платформы
станка с параллельной кинематикой
2.1.1 Кинематика поступательных перемещений
2.1.2 Кинематика вращательных перемещений

2.2 Расчет погрешности центра платформы, вызываемой смещением выходного звена под действием приложенной

2.3 Создание ЗО-модели робота-трипода
2.4 Разработка программно-исследовательского комплекса для моделирования и управления движением робота-трипода
2.5 Выводы
Глава 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РОБОТА-
ТРИПОДА
3. 1 Исследование зависимостей погрешностей выходного звена от погрешностей приводов штанг
3. 2 Исследование зависимостей погрешности центра платформы от величины приложенной силы
3.3 Результаты математического моделирования робота-трипода
3.4 Выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТИ
РОБОТА-ТРИПОДА
4.1 Разработка макета манипулятора-трипода с шестью степенями подвижности и выбор технических и программных средств для оснащения макета
4.2 Исследование точности позиционирования робота-трипода с
шестью степенями свободы
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Развитие индустрии наносистем, роботов, микро и наноманипулятов для различных применений, а также средств и методов обработки в машиностроении, контроля геометрии поверхностей деталей сложной формы в области метрологии требуют совершенствования технологических, измерительных и двигательных систем на основе принципов мехатроники. Практика показывает, что в ряде случаев применение традиционных роботизированных комплексов оказывается малоэффективным для решения важных практических задач. К таким задачам можно отнести медицинские и космические технологии, а также технологические задачи обработки поверхностей сложной геометрии и формирование этих поверхностей рабочим инструментом, подачей команд от управляющего компьютера. Примерами таких поверхностей могут служить поверхности лопаток и лопастей газотурбинных авиационных двигателей, паровых, газовых, гидравлических турбин и ветроэнергетических установок.
Одним из вариантов решения этой проблемы является использование параллельных роботов, у которых все координаты связаны, и перемещение по любой одной координате требует одновременного согласованного изменения всех других. Наиболее важным достоинством таких роботов по сравнению с роботами традиционной конструкции, представляющими совокупность последовательных незамкнутых кинематических цепей, является относительно низкая металлоемкость, достаточная жесткость, равномерное распределение нагрузки и, как следствие, более высокие динамические показатели несущей системы.
Таким образом, исследование динамики движения, а также точности
позиционирования выходного звена при выполнении технологических или
двигательных функций параллельного робота является актуальной задачей.

Рис. 1.30 Показатели точности параллельных роботов Остановимся подробнее на составляющих точности параллельных роботов и соответствующих факторах, оказывающих наибольшее влияние на их величины:
1. Погрешность системы управления. Основным фактором, оказывающим влияние на эту погрешность, является точность используемых датчиков обратной связи. Эту составляющую из дальнейшего рассмотрения можно исключить.
2. Геометрические погрешности. Мэсори [119] изучал влияние на параллельный робот не только ошибок датчиков, но и допусков на расположение центров шарниров. Эхманн с соавторами [135,159] произвел тщательный анализ влияния допусков на длины опор, неидеальности движения сферических шарниров. Эхманн производит анализ ошибок первого и второго порядка, но показывает, что первого порядка вполне достаточно, хотя разница между ними и увеличивается с уменьшение размеров робота. Программа, созданная им в среде Ма&стаПса, позволяет определить для заданной ориентации платформы области рабочего пространства, в которых ошибки превышают заданное пороговое значение, отобразить распределение ошибок в плоских сечениях рабочего пространства, и выполнить анализ чувствительности.