Динамика мобильного вибрационного робота с поступательным движением внутренней массы

• Автор: Безмен, Петр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Изучение состояния вопроса
1.1. Анализ парка роботов для операций над миниатюрными изделиями
1.2.Классификация роботов для операций над миниатюрными изделиями
1.3.Использование вибрационных приводов в роботах
для повышения точности их позиционирования
1.4.Классификация вибрационных роботов
1.5.Цель и задачи исследования
2. Математическая модель вибрационного мобильного робота
с электромеханическим приводом поступательного движения
внутренней массы
2.1.Основные принципы построения расчетной модели
2.2.Принцип действия вибрационного мобильного робота
2.3.Дифференциальные уравнения движения корпуса и внутренней подвижной массы
вибрационного мобильного робота
2.4.Модель движения вибрационного робота с системой автоматического управления
перемещением внутренней подвижной массы
2.5.Алгоритм моделирования движения вибрационного мобильного робота с системой автоматического управления
перемещением внутренней подвижной массы
2.6.Выводы по главе
3. Расчет динамических параметров вибрационного мобильного робота с электромеханическим
приводом поступательного движения внутренней массы
3.1.Результаты математического моделирования движения вибрационного мобильного робота с системой автоматического управления перемещением внутренней подвижной массы
3.2.Анализ средней скорости вибрационного робота
и величины дискретного перемещения корпуса робота
3.3.Исследование влияния величин напряжения питания электромеханического привода внутренней подвижной массы и коэффициента трения между корпусом робота и поверхностью перемещения на среднюю скорость вибрационного робота и величину дискретного перемещения корпуса
робота
3.4.Исследование влияния величин внутренней подвижной массы и массы корпуса робота на дискретное перемещение корпуса вибрационного робота в микронном диапазоне
3.5.Выводы по главе
4. Экспериментальное исследование динамики вибрационного мобильного
робота с. электромеханическим приводом поступательного движения
внутренней массы и практическая реализация полученных
результатов
4.1 .Разработка экспериментальной установки
4.2.Методика проведения эксперимента
4.3.Результаты экспериментальных исследований
4.4.Практическая реализация полученных результатов
4.5.Выводы по главе
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время практически во всех
промышленно развитых странах интенсивно ведутся работы по созданию мобильных роботов. Одна из причин этого - необходимость выполнения технологических операций с высокой точностью позиционирования
обрабатываемого объекта. Применяемые для перемещения объектов
манипуляторы требуют использования различных прецизионных механизмов, в том числе шарико-винтовых передач, что приводит к высокой стоимости такого оборудования. Кроме этого, необходима жесткая привязка их основания к конструкциям обрабатывающих устройств.
Одним из перспективных способов перемещения обрабатываемых объектов, является использование мобильных роботов, движущихся за счет вибрационного движения внутренних масс, управляя движением которых можно изменять силу реакции внешней среды, действующей на корпус робота, обеспечивая его движение в желаемом направлении и регулируя скорость перемещения. Вибропривод с поступательным движением внутренней массы является наиболее перспективным приводом для подобных устройств с точки зрения простоты и надежности. Движение твердого тела на вибрирующем основании изучалось И.И. Блехманом и другими. Вибрационный принцип движения мобильных устройств был обоснован в работах академика Ф.Л. Черноусько и его учеников. Исследования в данной области проводятся в Германии в Техническом университете г. Ильменау доктором К. Циммерманом, в Японии и других странах. В тоже время конструкции роботов с виброприводами и их динамическое поведение изучено недостаточно, что значительно ограничивает широкое применение таких устройств. Поэтому необходимость исследования динамики движения вибрационных роботов с поступательным движением внутренней массы с целью расширения сферы применения этих устройств и увеличения точности их позиционирования является актуальной.

Рис. 1.4.7. Кривошипно-ползунный механизм
Описанные устройства довольно сложны по конструкции и в управлении, однако ни одно из них не позволяет получить точное дискретное перемещение, которое обеспечивает разрабатываемый вибрационный мобильный робот с электромеханическим приводом поступательно движущейся внутренней массы. Преимуществом электромеханического привода является возможность регулирования скорости и момента электродвигателя в широком диапазоне при сохранении достаточной величины его мощности. Это преимущество обусловлено механическими характеристиками двигателя, связью количества оборотов его вала с моментом. Регулирование скорости реверсивного электродвигателя электромеханического привода внутренней подвижной массы позволяет изменять значение линейного перемещения внутренней подвижной массы относительно корпуса вибрационного робота с заданной скоростью, что позволяет конструкции виброробота устойчиво двигаться по поверхности.
В работе [63] определены параметры оптимального управления движением вибрационного робота с внутренней подвижной массой. Оптимальное управление максимизирует среднюю скорость движения виброробота при заданном направлении движения, при этом корпус робота при движении в выбранном направлении никогда не осуществляет реверса. Так, в данной диссертационной работе предлагается использование системы автоматического управления для поддержания оптимальной величины перемещения внутренней подвижной массы робота с целыо достижения оптимального управления движением всей