Автоматизация моделирования оптимальной траектории движения рабочего органа строительного манипулятора

• Автор: Реброва, Ирина Анатолиевна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Классификация строительных манипуляторов

1.2 Основные тенденции развития строительных манипуляторов

1.3 Анализ состояния вопроса автоматизации моделирования

рабочих процессов строительных манипуляторов

1.4 Цель и задачи исследования

2 ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. СТРУКТУРА РАБОТЫ

2.1 Общая методика исследований

2.2 Методика теоретических исследований

2.2.1 Анализ строительного манипулятора как сложной динамической системы

2.2.2 Методика теоретических исследований механической подсистемы строительного манипулятора
2.2.3 Методика теоретических исследований подсистемы гидропривода строительного манипулятора
2.3 Методика экспериментальных исследований и обработки
экспериментальных данных
2.4 Структура работы
Выводы
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО МАНИПУЛЯТОРА
3.1 Обоснование и выбор критерия оптимизации траектории
3.2 Разработка расчетной схемы строительного манипулятора
3.2.1 Обоснование обобщенной расчетной схемы механической подсистемы строительного манипулятора
3.2.2 Выбор и обоснование системы отсчета и обобщенных координат для математического описания строительного манипулятора
3.2.3 Уравнения геометрических связей механической подсистемы строительного манипулятора
3.2.4 Уравнения малых перемещений и скоростей упруговязких элементов
3.3 Уравнения динамики строительного манипулятора
3.4 Разработка математической модели привода строительного
манипулятора
Выводы
4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТРАЕКТОРИИ
РАБОЧЕГО ОРГАНА СТРОИТЕЛЬНО О МАНИПУЛЯТОРА
4.1 Планирование траектории рабочего органа строительного
манипулятора
4.2 Моделирование гидропривода строительного манипулятора
4.3 Синтез траектории рабочего органа строительного
мани1 гулятора в автоматическом режиме
4.4 Моделирование механической подсистемы строительного манипулятора с учетом его динамических характеристик
4.5 Выбор оптимального плана траектории
4.6 Подтверждение адекватности математической модели
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Третья группа манипуляторов для выполнения бетонных работ включает манипуляторы для устройства фундаментов, арматурных работ, монтажа и демонтажа опалубки, раздачи и укладки бетона. Четвертую группу составляют многофункциональные манипуляторы для выполнения земляных работ и устройства коммуникаций на базе погрузчика и экскаваторов различных размерных групп со сменными рабочими органами. В пятую группу входят манипуляторы, используемые для погрузкиразгрузки мелкоштучных грузов, контейнеров и пакетов и для работы на базах для самопогрузки и саморазгрузки элементов зданий и сооружений при доставке их на строительную площадку. К шестой группе относятся манипуляторы для работ по реконструкции и разрушению зданий и сооружений, устройству дорожных покрытий, укладке бордюрных камней, установке опор линии электропередачи. СМ устанавливают на подвижные шасси минишасси, шасси легкого погрузчика, экскаватора III, IV размерных групп, спецшасси и шасси автомобиля. Для выполнения земляных работ с помощью СМ необходимо учитывать такие факторы, как глубину траншей и котлованов, их ширину, конфигурацию малообъемных выемок, их удаленность от предполагаемой оси проходки землеройных машин или места ее стоянки и др. Для монтажных работ определяющими факторами являются конфигурация зданий, их ширина и высота, масса монтируемых конструкций, координаты проектного положения центров тяжести монтируемых элементов . СМ в соответствии с ГОСТ 5 Манипуляторы для строительномонтажных работ. Общие технические требования классифицируют по следующим признакам номинальной грузоподъемности, способу установки на рабочем месте, виду привода, типу задающего органа, виду системы координат. По номинальной грузоподъемности различают следующие виды манипуляторов средние св. По числу степеней подвижности СМ делят на манипуляторы с тремя, с четырьмя степенями подвижности и со степенями подвижности более четырех. По способу установки на рабочем месте СМ выполняют в виде напольных, подвесных, встроенных и др. По виду привода выделяют СМ с электромеханическим приводом, с гидравлическим приводом, с пневматическим приводом, с др. По типу задающего органа различают копирующие, некопирующие манипуляторы, манипуляторы с отражением сил и без отражения сил. По виду системы координат СМ подразделяют на манипуляторы, работающие в прямоугольной декартовой, в цилиндрической, в сферической, в угловой системе координат или в др. Системный и экономический анализ строительных процессов показывает, что СМ должны быть специализированы по виду работ и иметь достаточный уровень многофункциональности для выполнения группы операций определенного вида ,,,,,, . При этом к ним предъявляются требования расширенной зоны обслуживания, повышенной надежности работы, подвижности в процессе выполнения операций. Постоянное перемещение строительной площадки предъявляет определенные требования к мобильности и компактности СМ. Кроме того, при роботизации строительных работ должны учитываться ограниченные рабочие зоны. Наряду с перечисленными особенностями необходимо также отметить разнообразие операций, выполняемых на одном рабочем месте, недетерминированность окружающей среды и ее высокую вариативность. Температурный диапазон работы манипуляторов, предназначенных для использования на строительных площадках, выбирается от С до С при влажности до . Поэтому возникает необходимость сочетания дистанционного и автоматического управления манипуляторами и приспособление этого управления к изменяющейся среде. Большое внимание уделяется совершенствованию кинематической цепи манипуляторов 8, 9, . Целью исследований в этом направлении является улучшение динамических и точностных характеристик. Совершенствование математического обеспечения и алгоритмов управления играет решающую роль в придании СМ необходимых качеств. Именно соответствующим построением системы управления и рабочих программ можно добиваться устранения влияния погрешностей механизмов манипулятора, высокой точности позиционирования, плавности движений, быстродействия, отсутствия колебаний и перерегулирования при остановках. СМ свойственно активное и целенаправленное взаимодействие с внешней средой.