Задачи кинематического анализа и особых положений механизмов роботов параллельной структуры

В статье рассматривается решение задачи о скоростях и проблемы анализа особых положений пространственных механизмов параллельной структуры с кинематической развязкой. Использован метод частных производных Анжелеса - Госслена и аппарат винтового исчисления.

Ключевые слова

Источник финансирования

Статья публикуется в рамках Соглашения №16-19-001-48 с ФГБОУВО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (грант РНФ № 16-19-00148).

Дата публикации

15.10.2018

Кол-во символов

13317

Цитировать

ГОСТ	Шалюхин К. , Рашоян Г. , Алешин А. , Скворцов С. , Левин С. , Антонов А. Задачи кинематического анализа и особых положений механизмов роботов параллельной структуры // Проблемы машиностроения и надежности машин – 2018. – Выпуск 4 C. 11-18 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/pminm/s207987840000063-8-1-ru (дата обращения: 30.04.2024). DOI: 10.31857/S023571190000608-9
MLA	Shalyuhin, K., Rashoyan, G., Aleshin, A., Skvortsov, S., Levin, S., Antonov, A. "Tasks of kinematic analysis and special positions of the mechanisms of robots of parallel structure." Problemy mashinostroeniia i nadezhnosti mashin 4 (2018):11-18. DOI: 10.31857/S023571190000608-9
APA	Shalyuhin K., Rashoyan G., Aleshin A., Skvortsov S., Levin S., Antonov A. (2018). Tasks of kinematic analysis and special positions of the mechanisms of robots of parallel structure. Problemy mashinostroeniia i nadezhnosti mashin (4), pp.11-18 DOI: 10.31857/S023571190000608-9

100 руб.

При оформлении подписки на статью или выпуск пользователь получает возможность скачать PDF, оценить публикацию и связаться с автором. Для оформления подписки требуется авторизация.

Оператором распространения коммерческих препринтов является ООО «Интеграция: ОН»

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.


1	На текущем этапе технологического развития актуальной является тема разработки современных высокопроизводительных механизмов, позволяющих достичь прогресса во многих областях производства, технической и научноисследовательской сферах [1-7]. Решением ряда проблем может быть внедрение и усовершенствование пространственных механизмов параллельной структуры [1,5], для которых характерны высокие показатели точности, грузоподъемности, или быстродействия. Тем не менее, данные механизмы, как правило, требуют совместной работы нескольких приводов даже для простых (например, поступательных) движений выходного звена, что усложняет анализ и управление [8-10]. С этой точки зрения, построение механизмов с кинематической развязкой между движениями от различных приводов, приводит к упрощению математического описания законов движения, и созданию более простых и эффективных систем управления механизмом.
2	В качестве примера рассмотрим механизм с кинематической развязкой поступательных координатных движений, а также вращательных движений относительно осей координат (рис. 1, а). Кинематическая развязка вращательных движений в сферической части механизма достигается наличием двух звеньев, выполненных в виде дуг, автономно управляющих отклонениями выходного звена. На рисунках стрелками показаны кинематические винты, которые будут описаны ниже.
3	Подпись к рисунку/медиа Рис. 1. Механизм c кинематической развязкой и ременными передачами Рис. 1. Механизм c кинематической развязкой и ременными передачами
4	Сферический механизм расположен на звеньях поступательно-направляющего механизма, состоящего из трех идентичных кинематических цепей. На основании в каждой из цепей соосно расположены вращательный и поступательный приводы. Движение от них передается через два блока ременных передач, заменяющих обычно используемые шарнирные параллелограммы.
5	Вместе они образуют плоскую двухподвижную пару. Взаимная ортогональность приводов поступательного движения трех кинематических цепей обусловливает поступательное движение выходного звена только вдоль оси перемещения соответствующего привода.
6	Первый и второй приводы вращательного движения отклоняют выходное звено через два блока ременных передач с передаточным отношением 1:1 и далее через дуговые направляющие и расположенную в их прорезях втулку. Третий привод вращательного движения поворачивает выходное звено через два блока ременных передач с передаточным отношением 1:1 и через карданный шарнир. Это вращательное движение вокруг собственной оси выходного звена не имеет ограничений.
7	Поскольку оси входных валов сферического механизма пересекаются в одной точке, то при работе каждого вращательного привода осуществляется движение выходного звена вокруг точки пересечения осей без изменения ее положения в неподвижной системе координат. Таким образом, движение каждого из трех приводов изоморфно (с передаточным отношением 1:1) передается выходному звену. На это движение выходного звена не оказывает влияния работа остальных двух приводов. Такое свойство механизма определяется как кинематическая развязка вращательных движений.

Всего подписок: 0, всего просмотров: 1690

Оценка читателей: голосов 0

1. Chablat D., Wenger P. Architecture Optimization of a 3-DOF Translational Parallel Mechanism for Machining Applications, the Orthoglide. IEEE Transaction on robotics and automation, vol.19, 2003

2. Glazunov V. Twists of Movements of Parallel Mechanisms Inside Their Singularities. / Mechanism and Machine Theory. 2006. V. 41. P. 1185-1195.

3. Gosselin C., Angeles J. The Optimum Kinematic Design of a Spherical Three-Degree-of-Freedom Parallel Manipulator // Trans. ASME J. Mech., Trans, and Automat. Design, 1989, pp. 202-207.

4. Mianowski K. Singularity analysis of parallel manipulator POLMAN 3x2 with six degrees of freedom.12th IFToMM World Congress, Besancon, 2007.

5. Parenti-Gastelli V., Innocenti C. Direct displacement analysis for some classes of spatial parallel mechanisms // 8 CISM-IFToMM Simp. On Theory and Practice of Robots and Manipulators 1990 Vol. 5. pp. 134-142.

6. Glazunov V., Kraynev A., Rashoyan G., Bykov R., Novikova N. Neighboring Special Configurations of Parallel manipulators. / Theory and Practice of Robots and Manipulators. (RoManSy), Proceedings of XIV CISM-IFToMM Symposium, Springer Wien New York, 2002, p. 59-66.

7. Демидов С.М., Глазунов В.А., Ласточкин А.Б., Артеменко Ю.Н. Анализ углов давления и особых положений модулей параллельной структуры, предназначенных для механизмов относительного манипулирования. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2011, № 5, с. 11-20.

8. Глазунов В.А., Ласточкин А.Б., Шалюхин К.А., Данилин П.О. К анализу и классификации устройств относительного манипулирования. // Проблемы машиностроения и надежности машин.2009, № 4, с. 81-85

9. Хейло С.В., Глазунов В.А., Ширинкин М.А., Календарев А.В. Возможные применения механизмов параллельной структуры. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013, № 5, с. 19-24.

10. Глазунов В.А., Данилин П.О., Левин С.В., Тывес Л.И., Шалюхин К.А. Разработка механизмов параллельной структуры с кинематической и динамической развязкой. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010, № 2, с. 23-32.

11. Leonid Tyves, Victor Glazunov, Pavel Danilin, Nguyen Minh Thanh. Decoupled Parallel Manipulator with Universal Joints and Additional Constraints// Proceedings of ROMANSY 2010 XVIII CISM-IFTOMM Symposium on Theory and Practice of Robots and Manipulators.

12. Данилин П.О., Тывес Л.И., Глазунов В.А. Групповая кинематическая развязка двигателей в механизмах параллельной структуры. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010, № 3, С. 27-35.

13. Глазунов В.А., Левин С.В., Шалюхин К.А., Хаккыоглу М., Во Динь Тунг Разработка механизмов параллельной структуры с четырьмя степенями свободы и частичной развязкой. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010, № 5, С. 3-9.

14. Glazunov V. Design of decoupled parallel manipulators by means of the theory of screws. // Mechanism and Machine Theory. 2010. N 45. P. 239–250.

15. Глазунов В.А., Чунихин А.Ю. Развитие механизмов параллельной структуры. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 3. С. 37-43.

16. Диментберг Ф.М. Винтовое исчисление и его приложения в механике. М.: Наука, 1965, 200 с.

17. Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Манипуляционные механизмы параллельной структуры и их приложения в современной технике. //ДАН. 2014. Т.459. № 4. С.1-4.