Анализ и управление функциональным движением пространственных мехатронных систем параллельной структуры

• Автор: Казым Хуссейн Т.
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

1. Манипуляционные исполнительные системы робототехнических и мехатронных устройств

с параллельной структурой

1.1. Анализ параллельных кинематических структур манипуляционных систем робототехнических и мехатронных устройств
1.2. Робототехнические и мехатронные технологические устройства на базе манипуляционных исполнительных

систем с параллельной структурой

Выводы
2. Анализ кинематических структур, движений и особых положений пространственных мехатронных

систем с параллельной структурой

2.1. Анализ рабочих пространств мехатронных
систем с параллельной структурой
2.2. Математическая модель и моделирование рабочих пространств мехатронных систем
с параллельной структурой
2.3. Расчетные схемы и уравнения для определения угловых координат и статических сил мехатронных
систем с параллельной структурой
2.4. Исследование точностных характеристик мехатронных систем с параллельной структурой
при различных алгоритмах работы приводов
2.5. Исследование силовых характеристик исполнительных механизмов приводов мехатронных систем с параллельной структурой
Выводы
3. Принципы управления и динамика электроприводов мехатронной системы с параллельной структурой
3.1.Анализ динамики и синтез приводов мехатронных систем в режиме позиционного управления
3.2. Робастное управление электроприводами штанг мехатронной системы
3.3. Электроприводы с нечетким управлением и
цифровой синхронизацией 1IV
3.4. Адаптивные электроприводы с позиционно-силовым управлением
Выводы
4. Разработка и исследование системы управления движением и ориентацией подвижной платформы пространственной мехатронной системы
с параллельной структурой
4.1. Системы копирующего управления движением и ориентацией подвижной платформы мехатронной системы
4.2. Системы полуавтоматического управления движением и ориентацией подвижной платформы мехатронной системы 148 Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
Введение
Актуальность исследования. Современная экономическая ситуация требует правильного выбора приоритетов развития науки и техники. Одним из таких приоритетных научно-технических направлений является создание мехатронных и робототехнических систем, основанных на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.
Одним из актуальных направлений развития современных мехатронных и робототехнических систем является создание пространственных мехатронных устройств, предназначенных для выполнения монтажно-сборочных операций в условиях позиционно-силовой неопределенности взаимодействия базовой компоненты с объектом. Неопределенность вызвана подвижностью базовой компоненты или нестационар-ностью её положения, если она неподвижна.
Исходя из необходимости обеспечения высокой точности функционального управления перемещением и ориентацией выходного звена базовой компоненты в трехмерном рабочем пространстве, жесткости и компактности устройства при действии динамических нагрузок наиболее целесообразно применение мехатронных систем не с последовательной, а с параллельной структурой (МСПС).
В качестве базовой компоненты рассматриваются компоненты с вертикальным расположением продольной оси: столы для монтажа сотовых сегментов экрана подземных туннелей и строительных конструкций; несущие конструкции многокоординатного сборочного и механообрабатывающего оборудования; мехатронные исполнительные системы для установки субтильных тепловыделяющих сборок в транспортные контейнеры; пусковые столы робототехнических комплексов вертикального взлета и посадки беспилотных летательных аппаратов военного и гражданского применения с несущим винтом и т.п.
Движения, обеспечивающие подвижное соединение и закрепление собираемых компонентов могут быть реализованы за счет перемещения базовой компоненты, присоединяемой компоненты и (или) их комбинированным движением. С точки зрения характера действующей монтажно-сборочной силы на соединяемые компоненты применяется соединение (сборка) под действием сил тяжести и внешних, непостоянных по величине, направлению и характеру действия сил.
Выходное звено механизмов параллельной структуры, используемых в качестве МСПС связано с основанием несколькими кинематическими цепями, каждая из которых оснащена приводом либо налагает некоторое

При проектировании платформ Стюарта важно априорно знать характеристики рабочей области при заданных ограничениях на величину хода приводов кинематических звеньев штанг. Как правило, эта рабочая зона представляет собой в общем случае шестимерную геометрическую фигуру.
Рис.2.1. Расчетная схема манипулятора
Поэтому для предварительной оценки рабочей зоны строится ее сечение тремя ортогональными плоскостями (гох, гоу, уох) (рис.2.1) проходящими через точку центра платформы в исходном положении манипулятора [95]. Это позволяет с малыми вычислительными затратами оценить рабочую зону с учетом ограничений максимальной и минимальной величины хода приводов и отсутствия особых положений. Построение трехмерной поверхности границы рабочей зоны для МСПС с поступательными приводами требует больших вычислительных мощностей.
Поэтому, при построении рабочей зоны платформы Стюарта совмещаются точки верхней платформы АВС с центральной точкой О платформы. В этом случае платформа Стюарта приводится к схеме симметричного трех координатного манипулятора. Данное преобразование существенно упрощает построение рабочей зоны путем нахождения набора сечений рабочей области горизонтальной плоскостью, когда все точки рабочего звена перемещаются параллельно друг друга. Добавив еще одну плоскостную связи на каждую пару приводов шестистепенной манипулятор разбивается на несколько двух координантных, параметры рабочей области которых найти уже не сложно.