Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: CIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 08 июля 2021 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Рожков Д.А. МАНИПУЛЯЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ РОБОТА КАК МНОГОСВЯЗНЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. CIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 7(102). URL: https://sibac.info/archive/technic/7(102).pdf (дата обращения: 18.05.2022)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

МАНИПУЛЯЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ РОБОТА КАК МНОГОСВЯЗНЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ

Рожков Дмитрий Андреевич

магистрант, кафедра робототехники и мехатроники, Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»,

РФ, г. Москва

ROBOT MANIPULATION MECHANISM AS A MULTI-CONNECTED MECHANICAL CONTROL OBJECT

 

Dmitriy Rozhkov

Master's Degree, Department of Robotics and Mechatronics, Moscow State Technological University "STANKIN",

Russia, Moscow

 

АННОТАЦИЯ

Манипулятор является многомерным объектом управления и многосвязной динамической системой с перекрёстными связями. Исходя из этого можно утверждать, что движение одного звена влияет на другие звенья.

ABSTRACT

The manipulator is a multidimensional control object and a multi-connected dynamic system with cross-links. Based on this, it can be argued that the movement of one link affects other links.

 

Ключевые слова: многомерный объект управления, динамическая система, перекрёстные связи.

Keywords: multidimensional control object, dynamic system, cross-links.

 

Манипулятор приводится в движение несколькими приводами и является динамической системой, характеризующейся геометрическими размерами, распределением масс звеньев и силами, действующими на механизм при движении.

Количество приводов равно числу звеньев манипулятора. Рассмотрим математическую модель манипулятора как многосвязного механического объекта управления системой приводов и определим его динамические свойства. Звеньям будем считать абсолютно жесткими.

Уравнение динамики многозвенного механизма в [1,2] описывается при помощи уравнения Лагранжа второго рода, без учета сил трения в сочленениях

Здесь  –вектор обобщенных скоростей,  – кинетическая энергия механизма,  – вектор сил механических передач,  – вектор внешних сил,  – вектор статических сил.

Кинетическая энергия системы связана с вектором обобщенных скоростей по средствам матрицы инерциальных характеристик A(q). В работе [15] рассматривается зависимость:

Вычислив полную производную по времени и преобразовав его получим

где .

Вектор  характеризует моменты сил, обусловленные центробежными и кориолисовыми силами, которые зависят от конфигурации манипулятора.

Исходя из предположения автора [3], что большинстве случаев определитель матрицы инерциальных характеристик отличен от нуля, можем вычислить обратную матрицу  и записать уравнения динамики в нормальной форме Коши:

Диагональные элементы обратной матрицы инерциальных характеристик характеризуют свойства прямых каналов управления, по которым передаются воздействия от приводов к звеньям манипулятора.

Недиагональные элементы обратной матрицы инерциальных характеристик в общем случае не равны нулю. В связи с этим характер движения каждого звена манипулятора определяется всеми компонентами силовых воздействий приводов. Это говорит о динамической взаимосвязи каналов управления.

Компоненты вектора  зависят от элементов вектора положения звеньев и скоростей движения звеньев, а  только от элементов вектора положения звеньев. При этом, как утверждается работе [1,3] i-ый компонент может являться функцией нескольких составляющих векторов , а не только . Это доказывает наличие перекрестных связей между каналами управления движением звеньев манипулятора. Изменение положения одного звена приводит к силовому воздействию на другие звенья, что влияет на характер движения последних. В этом заключается динамическое взаимодействие звеньев манипулятора.

Рассмотрим математическое описание двухзвенного манипулятора, приведенного на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Кинематическая схема двухзвенного манипулятора

 

Обозначения на рисунке 1:

 – угол поворота первого и второго звена соответственно;

 – длина первого и второго звена соответственно;

 – расстояние от осей вращения звеньев до их центров масс;

 – масса первого и второго звена соответственно;

 – масса объекта управления.

Математическая модель двухзвенного манипулятора в развернутом виде представляет два дифференциальных выражения, выведение данной зависимости описано в работах [10, 15]:

где

В этих уравнениях  – моменты инерции первого и второго звеньев относительно их центров масс.

На основании системы уравнений можно сделать вывод о том, что движения звеньев динамически взаимосвязаны, а инерционные характеристики () зависят от обобщенных координат, то есть от конфигурации манипулятора.

При изменении конфигурации манипулятора в процессе движения наблюдается изменение его свойств. Это обуславливается изменением приведенных к двигателю моментов инерций и моментов сил, зависящих от внешней нагрузки на рабочий орган. На основании математических моделей далее будет проводится компьютерное моделирование системы управления.

 

Список литературы:

  1. Илюхин Ю.В., Зеленский А.А., Электрические приводы роботов и мехатронных устройств: учебное пособие. – М.: ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН», 2020. – 440с. ISBN 978-5-6044658-7-5.
  2. Е.И. Юревич Управление роботами и робототехническими системами . Спб.: 2000. 171 с.
  3. Илюхин Ю.В. Создание высокоэффективных систем управления исполнительными движениями роботов и мехатронных устройств на основе технологически обусловленного метода синтеза: дис. ... Д-р тех. Наук: 05.02.05. - м., 2001. - 378 с.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом