Системы дистанционного управления многостепенными объектами параллельной кинематической структуры

• Автор: Быканова, Анна Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВ

ЛЕНИЯ МНОГОСТЕПЕННЫМ ОБЪЕКТОМ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

1.1. Обзор систем дистанционного управления многостепенными объектами.

1.1.1. Обзор существующих способов дистанционного

управления многостепенными объектами

1.1.2. Структура систем дистанционного управления

1.2 Многостепенные объекты параллельной кинематической

структуры.

1.3. Механизмы ПКС в составе СДУ.

1.3.1. Механизмы ПКС в составе задающего устройства СДУ
1.3.2. Механизмы ПКС в составе исполнительного органа СДУ.
1.3.3. Механизмы ПКС в составе исполнительного органа и
задающего устройства единой СДУ.
2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ
КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКУТРЫ В СОСТАВЕ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Геометрические характеристики механизмов ПКС
2.1.1. Определение формы зоны обслуживания механизма
параллельной кинематической структуры.
2.1.2. Определение объема зоны обслуживания механизма
2.1.3. Определение коэффициента сервиса механизма ПКС
2.2. Эргономические требования к органам управления СДУ
2.3. Точность механизмов ПКС.
2.4. Кинематика механизмов ПКС
2.4.1. Решение обратной задачи кинематики для механизмов ПКС
2.4.2. Решение прямой задачи кинематики для механизмов ПКС
2.5. Исследование динамики механизмов ПКС.
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СДУ, СОДЕРЖАЩИХ МЕХАНИЗМЫ ПКС В СОСТАВЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА
3.1. Исследование существующих способов управления многосте пенными объектами
3.2. Проектирование системы управления манипуляционным механизмом ПКС.
3.3. Моделирование работы механизма ПКС
3.3.1. Моделирование управляемой степени подвижности 1 механизма ПКС
3.3.2. Моделирование работы двухзвенного механизма ПКС
3.3.3. Моделирование работы многостепенного механизма ПКС
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ.
4.1. Математическая модель задающего устройства
4.2. Полунатурная модель задающего устройства
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


С целью создания эффективных ЗУ для манипуляционного устройства необходимо учитывать назначение последних, требования к пространственной и силовой точности работы манипулятора, размеры рабочей зоны оператора, эргономические требования, возможность обеспечения необходимой пространственной ориентации рукоятки управления, распределение степени подвижности по кинематической цепи ЗУ [,]. Эти факторы могут действовать в различных сочетаниях, что приводит к противоречивым требованиям и необходимости принятия компромиссного решения [8]. Основные недостатки применяемых в настоящее время конструкций ЗУ состоят в том, что с увеличением числа степеней свободы выходного звена происходит значительное усложнение конструкции ЗУ. Кроме указанного существенно возрастает консольная нагрузка на ЗУ, что является причиной снижения позиционной точности ее характерной точки. Весьма существенную помощь при синтезе эффективных конструкций ЗУ оказывает использование методов математического моделирования, а также поиск альтернативных кинематических строений ЗУ. Исполнительный орган манипуляционного механизма, с расположенным на нем рабочим органом, предназначен для выполнения технологических операций. Определено, что возможность выполнения дистанционно управляемыми манипуляционными механизмами технологических задач различного рода во многом зависит от вида кинематической цепи ИО, его конструктивного исполнения, характера внешних воздействий, как со стороны объекта манипулирования, так и со стороны внешней среды []. Поэтому, для каждого конкретного ИО необходимо производить многокритериальный (например, совместный геометрический, кинематический, динамический) анализ механизмов ИО с целью синтеза для последних эффективных систем управления, некоторые вопросы и рекомендации к проектированию которых, являются общими [,,]. Однако в традиционных конструкциях ИО, являющихся кинематически разомкнутыми, существуют следующие недостатки: в кинематических цепях происходит последовательное накопление ошибки позиционирования; линейное увеличение консольной нагруженности с удлинением механизма; большая металлоемкость, особенно в звеньях, близких к основанию; велико взаимовлияние между степенями подвижности в механизмах; затруднено унифицирование приводных элементов; повышение жесткости сопровождается увеличением массы элементов конструкции. Обеспечение желаемого быстродействия ИО манипуляционного механизма, позиционной точности, повышение производительности с одновременным повышением жесткости, унификация приводных элементов ИО, а также уменьшение массы подвижных частей последнего возможно осуществить путем применения в составе ИО механизмов параллельной кинематической структуры. Использование задающего и исполнительного устройства, не обладающих кинематическим подобием, в составе одной СДУ сопряжено с необходимостью дополнительного преобразования координат от ЗУ к ИО. ИО. В основу программы обработки входного сигнала и формирования управляющего воздействия положены геометрическая, кинематическая и динамическая модели рабочей операции и их элементы, а также кинематическая структура исполнительного органа и задающего устройства, параметры движения объекта манипулирования, геометрическая модель объекта манипулирования и т. Проектирование спецвычислителя во многом сопряжено с эффективностью применяемого алгоритма обработки и преобразования сигналов ЗУ в управляющие сигналы, подаваемые на приводы ИО. Поэтому разработка алгоритма обработки сигнала ЗУ является одной из ответственных задач синтеза СДУ. Таким образом, было установлено, что существенно повысить позиционную точность управления дистанционно управляемым манипуляционным механизмом с шестью степенями свободы возможно путем изготовления ЗУ, а также ИО на основе механизмов ПКС. Под пространственным механизмом параллельной кинематической структуры (ПКС) или параллельным механизмом понимают многостепенной механизм, состоящий из нескольких, как правило, однотипных кинематических цепей, замкнутых на общее неподвижное основание с одной стороны и - на подвижную платформу с другой [5]. Кинематические цепи состоят из жестких звеньев и подвижных узлов, соединяющих их. В связи с тем, что число, вид и порядок кинематических пар в цепях может быть различным, многообразие механизмов параллельной структуры весьма велико [2,,,,,,,,,,,5,3].