Разработка и исследование систем механизмов параллельной структуры для их совместного относительного манипулирования

• Автор: Ласточкин, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.02.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание.
Введение

Глава 1. Обзор публикаций в области механизмов параллельной структуры,

которые могут быть использованы в устройствах относительного

манипулирования

§1.1 Анализ свойств механизмов параллельной структуры с учетом возможности их применения в устройствах относительного манипулирования.

§1.2 Анализ методов исследования механизмов параллельной структуры, которые могут быть применены в устройствах относительного

манипулирования

§1.3 Использование механизмов параллельной структуры для

относительного манипулирования
Глава 2. Анализ структуры и решения задачи о положениях модуля параллельной структуры, предназначенного для механизма относительного манипулирования
§2.1 Описание структуры и анализ связей пространственного модуля-
механизма параллельной структуры с тремя степенями свободы
§2.2 Анализ структуры и решение задачи о положениях модулей
параллельной структуры, предназначенных для механизма относительного манипулирования при уточненных условиях связи
Глава 3. Условия связей и задача о положениях для механизмов
относительного манипулирования, включающих два модуля
§3.1 Решение задачи о положениях для механизма относительного
манипулирования, включающего модули с линейными двигателями
§3.2 Решение задачи о положениях для механизма относительного
манипулирования, включающего модули с вращательными двигателями. 54 Глава 4. Анализ углов давления и особых положений модулей параллельной структуры, предназначенных для механизмов относительного манипулирования

§4.1 Анализ силовых винтов, углов давления и особых положений плоских
механизмов параллельной структуры с тремя степенями свободы
§4.2 Анализ силовых винтов, углов давления и особых положений пространственных механизмов параллельной структуры с тремя степенями свободы
Глава 5. Экспериментальные исследования механизмов относительного манипулирования с учетом их особых положений
§5.1 Характеристики элементов макета экспериментальной установки устройства относительного манипулирования
§5.2 Исследование функциональных возможностей макета устройства относительного манипулирования с учетом особых положений
Заключение
Литература

Введение.
Актуальность темы.
Механизмы параллельной структуры привлекают все большее внимание инженеров и исследователей. Эти механизмы воспринимают нагрузку подобно пространственным фермам, что определяет их повышенную точность и грузоподъемность. Они находят все более широкое применение как технологические, манипуляционные, измерительные системы. Недостатком этих механизмов является ограниченный рабочий объем ввиду интерференции звеньев кинематических цепей, а также кинематическая и динамическая связанность между степенями свободы. Для устранения или, по крайней мере, уменьшения значимости этих недостатков целесообразно организовать совместное относительное манипулирование механизмов параллельной структуры. При совместном манипулировании двух механизмов (модулей) общее число степеней свободы системы является суммой степеней свободы этих модулей. Например, механизм с последовательной структурой с шестью степенями свободы можно представить как систему, состоящую из двух последовательно соединенных модулей по три степени свободы. Для обеспечения кинематической и динамической развязки целесообразно неподвижным звеном сделать одно из промежуточных звеньев. Полученная система для совместного манипулирования также может быть названа механизмом относительного манипулирования - «механизм, воспроизводящий заданную траекторию точки и/или ориентацию тела в подвижной системе координат и движение самой системы координат. Общий структурный признак механизмов относительного манипулирования - наличие двух выходных подвижных звеньев»[60]. В дальнейшем в работе этот термин будут использоваться оба термина для обозначения таких систем.
При использовании механизмов параллельной структуры для относительного манипулирования необходимо исследовать связи, налагаемые их кинематическими цепями, для того чтобы выяснить какие возможные относительные движения могут иметь место в данном случае. Затем следует

плоскости: два смещения вдоль горизонтальных осей и вращение вокруг вертикальной оси. Если будет иметь место представление корректирующего вращения вокруг немодифицированной вертикальной оси ог, тогда корректирующее движение нижнего модуля может быть представлено в наиболее приемлемой форме.
Рассмотрим тот же механизм относительного манипулирования, состоящий из двух модулей параллельной структуры, при этом будем считать, что координаты точек основания смещены относительно координатной плоскости ХОУ. Запишем эти координаты:

(Щ (Ф

'0} '0'
0 Аг= -1 а2— 2 II <

9 ,1, 5 , 1

(£} (=й

' 0 '
-1 В2= 2 В3

к 1 , , I , 9
Для получения матрицы размера 4x4, описывающей переход от подвижной системы координат к неподвижной, учитываем следующее. Вначале происходит корректирующее вращение вокруг оси oz на неизвестный угол у, затем вокруг оси ох на угол а и после этого вокруг оси оу на угол (3. Кроме того имеет место корректирующее смещение вдоль оси оу на неизвестное расстояние гау. Матрица, описывающая переход от подвижной системы координат к неподвижной, должна иметь обратную последовательность указанных смещений. Вначале происходит вращение вокруг оси оу: