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

Алгоритм решения прямой задачи кинематики многосекционного манипулятора параллельной структуры

# 12, декабрь 2014
DOI: 10.7463/1214.0747668
Файл статьи: SE-BMSTU...o095.pdf (922.84Кб)
авторы: Лапиков А. Л., Пащенко В. Н.

УДК 519.6

Россия, Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

Работа посвящена созданию методик исследования многосекционных манипуляторов параллельной структуры. Для решения данной задачи проведен анализ предметной области, в результате которого были выявлены положительные и отрицательные характеристики данных исполнительных устройств, а так же основные проблемы, с которыми сталкиваются при проведении исследований. Показана неэффективность создания полных математических моделей многосекционных манипуляторов, которые в контексте решения прямой задачи кинематики заключаются в получении функциональной зависимости положения и ориентации схвата от всех обобщенных координат механизма. Рассмотрена структура многосекционных манипуляторов параллельной структуры, в качестве секции которых выступают платформенные манипуляторы параллельной кинематики с шестью степенями свободы. Предлагается алгоритм, позволяющий найти положение и ориентацию схвата манипулятора за счет итерационного нахождения аналитического уравнения плоскости подвижной платформы для каждой секции. 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. Результатом выполнения алгоритма является матрицы однородного преобразования для каждой секции. Выведены соотношения, описывающие переходы между смежными секциями манипулятора. Рассмотрен пример для трехсекционного механизма. Проведено сравнение теоретических расчетов и результатов, полученных на 3D-прототипе.
В развитии работы планируется проведение исследований в области динамики платформенных манипуляторов параллельной кинематики с шестью степенями свободы и многосекционных механизмов, построенных на их основе.

Список литературы
  1. Miura K., Furuya H., Suzuki K. Variable geometry truss and its application to deployable truss and space crane arm (Paper presented at the 35th Congress of the International Astronautical Federation, Lausanne, Switzerland, 8–13 October 1984) // Acta Astronautica. 1985. Vol. 12, is. 7-8. P. 599-607. DOI: 10.1016/0094-5765(85)90131-6
  2. Reinholtz C.F., Gokhale D. Design and analysis of variable geometry truss robots // Proc. of the 9th Annual Conf. on Applied Mechanisms, USA, Oklahoma State University, 1987. P. 1-5.
  3. Seguchi Y., Tanaka M., Yamaguchi T., Sasabe Y., Tsuji H. Dynamic analysis of a truss-type flexible robot arm // JSME International Journal, Series C . 1990. Vol. 33, no. 2. P. 183-190.
  4. Merlet J.-P. Parallel Robots. Springer Netherlands, 2006. 394 p. (Ser. Solid Mechanics and Its Applications; vol. 128). DOI: 10.1007/1-4020-4133-0
  5. 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 16.11.2014).
  6. 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 16.11.2014).
  7. Волкоморов С.В., Карпенко А.П. Геометрия многосекционного манипулятора типа «хобот» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2010. № 10. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/163391.html (дата обращения 16.11.2014).
  8. 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 16.11.2014).
  9. Ebert-Uphoff I., Chirikjian G.S. Inverse kinematics of discretely actuated hyper-redundant manipulators using workspace densities // Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (Minneapolis, 24-26 April, 1996). Vol. 1. IEEE Publ., 1996. P. 139-145. DOI: 10.1109/ROBOT.1996.503586
  10. Lee D.S., Chirikjian G.S. A combinatorial approach to trajectory planning for binary manipulators // Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, (Minneapolis, 24-26 April, 1996). Vol. 3. IEEE Publ., 1996. P. 2749-2754. DOI: 10.1109/ROBOT.1996.506578
  11. Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М.: Наука, 1991. 94 с.
  12. 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 ].
  13. 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.
  14. Лапиков А.Л., Пащенко В.Н., Масюк В.М. Модификация метода решения прямой задачи кинематики для класса платформенных манипуляторов с шестью степенями свободы // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 11. С. 72-94. DOI: 10.7463/1114.0735505
  15. 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.

Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



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
© 2003-2017 «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)