Рациональной выбор параметров звеньев манипулятора робота на основе анализа статических и динамических характеристик

• Автор: Али Ахмад Абдул Хуссайн
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил

Содержание

Введение

Обзор литературы

1. Промышленные роботы и манипуляторы

1.1 Назначение область применения

1.2 Классификация промышленных роботов

1.3 Принципиальное устройство промышленного

робота.
1.4 Основные понятия и определения структуры манипуляторов. Геометро- кинематические характеристики.
1.5 Жесткостные характеристики манипуляторов
промышленных роботов.
1.6 Задачи статики упругих механизмов промышленных роботов.
1.7 Выводы по главе Т
2. Анализ статической погрешности роботов со сферическими координатами при различной длине звеньев и конструктивных сечениях.
2.1 Расчетные схемы упругих элементов манипуляторов промышленных роботов.
2.1.1 Учет влияния сил тяжести и распределенной податливости звеньев.
2.1.2 Пример статического расчета.
2.2 Напряжение и статическая деформация пространственного манипулятора в его втором положении.
2.3 Напряжение и статическая деформация пространственного манипулятора в его

третьем положении.
2.4 Выводы по главе П
3. Определение резонансной частоты манипулятора робота со сферическими координатами при различной длине звеньев и конструктивных сечениях .
3.1 Расчетная схема упругого манипулятор.
3.2 Частотное уравнение поперечного колебания
балок.
3.3 Метод начальных параметров.
3.4 Расчет свободных колебаний балки, состоящей из нескольких однородных участков
(матрица переноса).
3.5 Результаты исследования иллюстрирующего применение предложенного подхода.
3.6 Уравнение свободных колебаний в плоскости УЪ.
3.7 Колебания неплоских стержневых систем.
3.8 Пространственные стержневые системы.
3.9 Выводы по главе Ш
4. Результат исследования .
4.1 Пример статического и динамического расчета.
4.2 Сравнение с промышленным роботом манипулятором - модель ЖР-6Ъ.
4.3 Сравнение с промышленным роботом манипулятором - модель Шр-бО .
4.4 Выводы по главе IV
Заключение.
Список литературы.
Приложение

Введение
Проектирование манипуляторов роботов предполагает проведение расчетов и экспериментальных исследований, их механических характеристик, таких как прочность ,жесткость, частоты и др.
Если при проведении прочностных расчетов могут быть в основном использованы традиционные методы, применяемые в машиностроении, то для расчета частотных , жесткостных, динамических, и некоторых других характеристик требуется создание дополнительных методов расчетов, обеспечивающих контроль конструкторской проработки по основным специфическим (точность позиционирования, минимум материалоемкости и др.), для такого класса машин, как манипуляторы роботов, характеристикам.
Актуальной является задача разработки эффективных методов расчета частотных и жесткостных характеристик манипуляторов роботов , которые позволили бы существенно сократить сроки проектирования новых и анализ существующих конструкций манипулятора робота (МР).
К современным ПР предъявляются комплекс жестких и во многом противоречивых требований. Требуются высокое быстродействие при заданной плавности движения, высокая точность отработки программных движений, минимальные масса и габаритные размеры исполнительных механизмов. Для повышения точности приходится прибегать к увеличению массы и моменты инерции подвижных частей .
Утяжеление конструкции роботов приводит к ухудшению их характеристик, снижению собственных частот. В результате это снижает производительность сборочных и транспортных операций.
Тяжелые механические конструкции требуют также применения мощных приводных механизмов, которые во многих случаях дополнительно нагружают предшествующие звенья, тем самым еще больше увеличивают общий вес системы . Так как динамические и статистические ошибки возникают при воздействии сил инерции ( и тяжести ), прямой метод повышения жесткости

В этом разделе даётся оценка жесткости отечественных и зарубежных промышленных роботов с точки зрения ее влияния на погрешность позиционирования. Приводятся результаты исследования некоторых распространенных моделей промышленных роботов с целью выявления соотношения между паспортной погрешностью позиционирования А и упругим прогибом руки Бт при номинальной нагрузке. Результаты прикидочных расчетов и экспериментов показали, что вклад упругой руки при максимальном ее выдвижении является значительным и составляет от 30 до 80% .по этому в дальнейшем учитывается упругая податливость только руки. Связь приведенных выше параметров будем характеризовать коэффициентом Кс: Кс=Д/ Рш
С этой целью рассмотрены манипуляторы промышленных роботов, работающих в цилиндрической системе координат. Модели роботов и их основные технические данные приведены в таблице 1.3.
Вследствие того , что учитывается упругая податливость только руки, определяются лишь оценки сверхкоэффициента Кс. При этом прогиб Бт определяется для схемы руки промышленного робота , рассматриваемой как заделанная одним концом балка постоянного сечения с распределенной нагрузкой (весом самого звена) и сосредоточенной силой веса объекта манипулирования в схвате. Расчет по такой схеме позволяет правильно оценить порядок величины прогиба. Результаты обследования коэффициента Кс для одиннадцати отечественных и зарубежных моделей промышленных роботов приведены в таблице 1.4.
Как видно из таблицы , имеет место большой разброс значений Кс ( на 2-3 порядка),который можно объяснить такими факторами, как неоднозначность понимания термина погрешность позиционирования, узко специфические условия эксплуатации модели, возможные ошибки при проектировании. Большинство разработчиков промышленных роботов включают статический прогиб в погрешность позиционирования. Однако