Разработка и исследование трехкоординатного электропривода для манипуляторов

• Автор: Липин, Артем Вадимович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК МУЛЬТИКООРДИНАТНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
1Л. Применение МЭМП в качестве механизма ориентации захвата манипулятора робота-транспортировщика деталей
1.2. Структура литературного обзора существующих разработок
1.3. Механические мультикоординатные устройства
1.3.1. Механизмы свободного перемещения
1.3.2. Сферический двигатель внутреннего сгорания
1.3.3. Сферический двигатель «НиЧНп К1^е1то1ог»
1.3.4. Воздушные подшипники
1.4. Электромеханические мультикоординатные устройства .
1.4.1. Асинхронные электромеханические мультикоординатные устройства
1.4.2. Электромеханические мультикоординатные устройства
с постоянными магнитами
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МУЛЬТИКООРДИНАТНОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
2.1. Взаимодействие постоянного магнита ротора и электромагнита статора
2.1.1. Описание конструкции системы
2.1.2. Расчет магнитной индукции, создаваемой электромагнитом статора в произвольной точке пространства
2.1.3. Расчет силы взаимодействия

2.2. Представление сферической поверхности посредством плоскости
2.2.1. Прямое проецирование
2.2.2. Стереографическая проекция
2.2.3. Метод разбиения на базовые сегменты
2.3. Математическая модель электромагнитных процессов в электромагнитах статора
2.4. Уравнения движения
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Векторный алгоритм
3.2. Дискретный алгоритм
3.2.1. Волновой алгоритм
3.2.2. Алгоритм A star
3.2.3. Муравьиный алгоритм
3.3. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Конструкция ротора и статора МЭМП
4.2. Разработка силовой части преобразователя
4.3. Определение принципа управления силовой частью
4.4. Система управления
4.5. Результаты экспериментов
4.6. Сравнение результатов экспериментов с моделированием
4.7. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
В настоящее время в мире наметились тенденции качественного развития сферы робототехники как общепромышленного, так и специализированного направления. Прогресс наблюдается как в области систем управления и программного обеспечения, так и в совершенствовании конструкции механизмов. В частности, большое значение приобретает разработка новых манипуляторов - исполнительных органов - в связи с повышением требований, предъявляемых к их подвижности и функционалу [1]. Это становится особенно важным при построении адаптивных систем, рассчитанных на работу с изменяющимися задачами.
Одномоторные сервоприводы современных манипуляторов, обладают только одной степенью свободы, что накладывает определенные ограничения на конструкцию установок, а именно ограниченную подвижность. На каждую необходимую степень свободы требуется установка отдельного привода, что ведет к усложнению и удорожанию конструкции в целом. Особенно это сказывается при создании механизмов ориентации рабочего органа, требующих концентрации нескольких приводов в сравнительно небольшом узле. Из-за этого, для обеспечения необходимой ориентации рабочего органа в пространстве, часто приходится применять дополнительные массивные секции манипулятора, требующие установки более мощных приводов, что так же ведет к удорожанию конструкции, увеличению габаритных размеров и усложнению системы управления.
Идея работы заключается в организации сложного движения исполнительного органа при помощи разработанного в ходе работы трехкоординатного электропривода, с использованием только

Рисунок 19 — Сферический привод прямого управления
В качестве датчиков положения по схеме СППУ используются датчики Холла, расположенные на плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, расположенного в среднем положении (рис. 21). Совмещение в одной детали СППУ (магнитном роторе) двух функций: силового привода и формирователя сигнала собственного положения обеспечивает одно из преимуществ подобной компоновки устройства наведения — относительную дешевизну.
Рисунок 20 — Общий вид выносного пульта наблюдения, использующего сферический привод прямого управления