Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Модификация метода решения прямой задачи кинематики для класса платформенных манипуляторов с шестью степенями свободы

# 11, ноябрь 2014
DOI: 10.7463/1114.0735505
Файл статьи: SE-BMSTU...o094.Pdf (826.22Кб)
авторы: Лапиков А. Л., Пащенко В. Н., Масюк В. М.

УДК 519.6

Россия,  КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Работа посвящена созданию методик исследования многосекционных манипуляторов параллельной структуры. Для решения данной задачи необходимо провести, во-первых, обобщение, систематизацию и расширение функциональности существующих моделей платформенных манипуляторов с шестью степенями свободы, во-вторых, модифицировать ранее предложенные методы решения кинематических задач для обозначенного класса манипуляционных механизмов. В работе представлен подробный анализ предметной области, описаны основные проблемы, возникающие при проведении исследований, предложены способы их решения. Обоснована необходимость модификации существующих моделей за счет добавления новых параметров. Проведена модификация и обобщение на класс платформенных механизмов с шестью степенями свободы ранее предложенного метода решения прямой задачи кинематики.Метод решения данной задачи, заключающейся в установлении соотношений функциональной зависимости декартового положения и ориентации центра подвижной платформы манипулятора от значений обобщенных координат манипулятора, в качестве которых, в случае платформенных манипуляторов, выступают длины телескопических штанг, соединяющих основание и подвижную платформу манипулятора. Метод построен таким образом, что решение прямой задачи кинематики сводится к нахождению аналитического уравнения плоскости, в которой лежит подвижная платформа.Уравнение искомой плоскости строится по трем точкам, в качестве которых выступают точки крепления шарниров подвижной платформы. Для установления значений координат шарниров составляется система из девяти нелинейных уравнений. Следует отметить, что при составлении системы используются однотипные уравнения с одинаковым типом нелинейности. Физический смысл всех девяти уравнений системы – евклидово расстояние между точками манипулятора. Положение и ориентация подвижной платформы представлены в виде матрицы однородного преобразования. Компоненты переноса и поворота этой матрицы могут быть определены с помощью искомой плоскости. Теоретические положения были подтверждены результатами экспериментов.
В развитии работы планируется создание новых методик и подходов, позволяющих распространить методы решения кинематических задач на случай многосекционных манипуляторов.

Список литературы
  1. Merlet J.P. Parallel Robots. Springer Netherlands, 2006. 406 p. (Ser. Solid Mechanics and Its Applications; vol. 128.). DOI:10.1007/1-4020-4133-0
  2. Каганов Ю.Т., Карпенко А.П. Математическое моделирование кинематики и динамики робота-манипулятора типа «хобот». 1. Математические модели секции манипулятора, как механизма параллельной кинематики типа «трипод» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2009. № 10. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/133262.html (дата обращения 15.09.2014).
  3. Каганов Ю.Т., Карпенко А.П. Математическое моделирование кинематики и динамики робота-манипулятора типа «хобот». 2. Математические модели секции манипулятора, как механизма параллельной кинематики типа «гексапод» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2009. № 11. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/133731.html (дата обращения 15.09.2014).
  4. Волкоморов С.В., Карпенко А.П. Геометрия многосекционного манипулятора типа «хобот» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2010. № 12. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/163391.html (дата обращения 15.09.2014).
  5. Карпенко А.П., Шмонин А.М. Исследование динамики многосекционного манипулятора типа «хобот» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2010. № 9. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/157912.html (дата обращения 15.09.2014).
  6. Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М.: Наука, 1991. 94 с.
  7. Янг Д., Ли Т. Исследование кинематики манипуляторов платформенного типа // Конструирование. 1984. Т. 106, № 2. С. 264-272. [Yang D.C., Lee T.W. Feasibility Study of a Platform Type of Robotic Manipulators from a Kinematic Viewpoint // Transactions of ASME Journal of Mechanisms, Transmission and Automation in Design. 1984. Vol. 106, no. 2. P. 191-198. DOI:10.1115/1.3258578].
  8. Лапиков А.Л., Пащенко В.Н. Математическая модель платформенного манипулятора Гью–Стюарта // Всероссийская научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе» (Москва, 10-12 декабря 2013 г.): матер. Т. 2. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. С. 144-156.
  9. Cruz P., Ferreira R., Sequeira J.S. Kinematic modeling of Stewart-Gough platforms // Proc. of the 2nd International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2005). 14-15 September, 2005, Barcelona, Spain. 2005. P. 93-99. Режим доступа:http://users.isr.ist.utl.pt/~ricardo/publications/icinco2005.pdf (дата обращения 15.09.2014).
  10. Lee T.-Y., Shim J.-K. Elimination-Based Solution Method for the Forward Kinematics of the General Stewart-Gough Platform // Proceedings of the 2nd Workshop on Computational Kinematics. 2001. P. 259-267. Режим доступа: http://www-sop.inria.fr/coprin/EJCK/Vol1-1/24_Lee_Shi.pdf (дата обращения 15.09.2014).
  11. Lee T.-Y., Shim J.-K. Algebraic Elimination-Based Real-Time Forward Kinematics of the 6-6 Stewart Platform with Planar Base and Platform // Proceedings of the 2001 ICRA – IEEE International Conference on Robotics and Automation. Vol. 2. IEEE, 2001. P. 1301-1306. DOI: 10.1109/ROBOT.2001.932790
  12. Bonev I.A., Ryu J. A new method for solving the direct kinematics of general 6-6 Stewart Platforms using three linear extra sensors // Mechanism and Machine Theory. 2000. Vol. 35, no. 3. P. 423-436.
  13. Dasgupta B., Mruthyunjaya T.S. A Canonical Formulation of the Direct Position Kinematics Problem for a General 6-6 Stewart Platform // Mechanism and Machine Theory. 1994. Vol. 29, no. 6. P. 819-827.
  14. Wang Q. Closed form direct kinematics of a class of Stewart platform // Proc. of the 15th Triennial World Congress. Barcelona, Spain, 2002. Режим доступа:http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/prost/proceedings/ifac2002/data/content/00906/906.pdf (дата обращения 15.09.2014).
  15. Song S.-K., Kwon D.-S. New Direct Kinematic Formulation of 6 D.O.F Stewart-Gough Platforms Using the Tetrahedron Approach // Transactions on Control, Automation and Systems Engineering. 2002. Vol. 4, no.3. P. 217-223.
  16. Zarkandi S., Esmaili M.R. Direct position kinematics of a three revolute-prismatic-spherical parallel manipulator // IJRRAS. 2011. Vol. 7, no. 1. P. 88-95. Режим доступа:http://www.arpapress.com/Volumes/Vol7Issue1/IJRRAS_7_1_13.pdf (дата обращения 15.09.2014).
  17. Husty M.L. An Algorithm for Solving the Direct Kinematics of General Stewart-Gough Platforms // Mechanism and Machine Theory. 1996. Vol. 31, no. 4. P. 365-380.
  18. Лапиков А.Л., Пащенко В.Н. Решение прямой задачи кинематики для платформы Гью-Стюарта с использованием аналитического уравнения плоскости // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 4. С. 124-134. DOI:10.7463/0414.0706936
  19. Лапиков А.Л. Исследование применимости метода решения прямой задачи кинематики для манипулятора Гью-Стюарта типа 6-6 // Региональная научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе» (Москва, 22-25 апреля 2014 г.): матер. Т. 1. М.: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2014. С. 218-227.
  20. Лапиков А.Л., Масюк В.М. Моделирование движения платформы Гью-Стюарта при линейной аппроксимации закона изменения обобщенных координат // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). 2014. № 4, ч. 5. С. 106-109.
  21. Лапиков А.Л., Масюк В.М., Сакович О.В., Демин П.М., Пащенко В.Н. Анализ решения прямой задачи кинематики пространственного манипулятора Гью-Стюарта типа 6-3 // Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые машины: сб. науч. ст. В 2 ч. Ч. 2. Курск: Юго-Зап. гос. ун-т., 2014. С. 139-144.
  22. Dietmaier P. The Stewart-Gough Platform of General Geometry can have 40 Real Postures // In: Advances in Robot Kinematics: Analysis and Control. Springer Netherlands, 1998. P. 1-10. DOI: 10.1007/978-94-015-9064-8_1

Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА
18.12.2017
С 21 по 24 ноября 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошла XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «Политехника», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского в рамках Всероссийского инновационного молодежного научно-инженерного форума «Политехника».

11.10.2017
XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «ПОЛИТЕХНИКА», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского 21–24 ноября 2017 года г. Москва

25.05.2017
C 15 по 17 мая 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III этап (Всероссийский) Всероссийской студенческой олимпиады по физике (в технических вузах).

25.04.2017
С 12 по 14 апреля в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел Всероссийский этап Всероссийской олимпиады по безопасности жизнедеятельности.

4.04.2017
С 14 по 16 марта 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III (Всероссийский) тур Всероссийской студенческой олимпиады по иностранному языку (английский в технических вузах).




Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2018 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)