Исследование подходов к синтезу многосекционных механизмов параллельной структуры
Появление уменьшения размеров и масс подвижных звеньев с помощью многоподвижной замкнутой кинематической цепи. Особенность развития характерных для роботов механизмов с незамкнутой цепью. Характеристика классификации механизмов параллельной структуры.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2018 |
| Размер файла | 278,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Калужский филиал Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана
Исследование подходов к синтезу многосекционных механизмов параллельной структуры
А.Ю. Ягур
А.Л. Лапиков
Одной из мировых тенденций развития робототехники является создание пространственных манипуляционных механизмов параллельной структуры (МПС). МПС - класс пространственных механизмов, физическая сущность которых состоит в том, что подвижный исполнительный орган (ИО) шарнирно связан с его неподвижным элементом кинематическими цепями, каждый из которых имеет индивидуальный привод или накладывает определенное количество связей на перемещение ИО.
В начале объектом исследования были в основном плоские механизмы с замкнутой кинематической цепью и одной степенью свободы, но затем внимание стали привлекать пространственные механизмы. После этого получили развитие характерные для роботов механизмы с незамкнутой цепью, а затем развитие вновь пришло к замкнутым цепям, имеющим большое число степеней свободы. Они имеют ряд преимуществ, по сравнению с традиционными механизмами роботов. [1]
Многоподвижная замкнутая кинематическая цепь механизма приводит к уменьшению размеров и масс подвижных звеньев. Эти механизмы воспринимают нагрузку подобно пространственным фермам, что определяет их повышенную точность и грузоподъемность. Они находят все более широкое применение как технологические, манипуляционные, измерительные системы. Недостатком этих механизмов является ограниченный рабочий объем ввиду интерференции звеньев кинематических цепей, а также кинематическая и динамическая связанность между степенями свободы. Для устранения или, по крайней мере, уменьшения значимости этих недостатков целесообразно организовать совместное относительное манипулирование механизмов параллельной структуры. При совместном манипулировании двух и более механизмов (модулей) общее число степеней свободы системы является суммой степеней свободы этих модулей.
Перед построением многосекционных механизмов параллельной структуры (ММПС) необходимо составить классификацию МПС по конструктивным исполнениям и их приводам.
МПС по конструктивным исполнениям имеют разные кинематические звенья, а именно:
· шарнирно - рычажные, состоят из определенного количества штанг постоянной длины, каждая из которых на концах имеет соответствующие шарниры (универсальные или сферические);
· штанги переменной длины, состоят из телескопических или другого конструктивного исполнения штанг, на концах которых смонтированные шарниры. Они имеют возможность изменять длину в зависимости от заданного закона движения ИО;
· V-образный механизм состоит из двух шарнирно соединенных прямоугольных плоских элементов, на концах которых смонтированы шарниры.
Используются разные исполнительные приводы поступательного и вращательного действия. Приводы вращательного действия используются там, где необходимо применить метод преобразования движения путем изменения угла между V-подобными механизмами или принудительного вращательного движения шарниров, смонтированных на стационарном блоке. (электродвигатели, гидромоторы). При применении метода создания движения путем изменения длины кинематических звеньев или изменения координат опорных шарниров используются в основном линейные приводы (пневмо-, гидроцилиндры и линейные электроприводы), а также шариковые передачи (винт-гайка качения). [2]
Таблица 1
|
МПС |
Определение |
Схема |
|
|
Бипод |
Построен на основе кинематических соединений двух штанг переменной длины. |
||
|
Биглайд |
Построен на основе кинематических соединений двух штанг постоянной длины. |
||
|
Трипод |
Построен на основе кинематических соединений трех штанг переменной длины. |
||
|
Триглайд |
Построен на основе кинематических соединений трех штанг постоянной длины. |
||
|
Пентапод |
Построен на основе кинематических соединений трех основных и двух дополнительных штанг переменной длины. |
||
|
Ортоглайд |
Построен на основе кинематических соединений трех штанг постоянной длины с ортогональным расположением направляющих. |
||
|
Гексапод |
Построен на основе кинематических соединений шести штанг переменной длины. |
||
|
Гексаглайд |
Построен на основе кинематических соединений шести штанг переменной длины. |
||
|
Дельта |
Построен на основе кинематического объединения штанг, которые выполняются в виде параллелограммного механизма, а преобразование движения реализуется принудительным вращением опорных шарниров. |
||
|
Ножницы |
Построен на основе кинематического V-образного соединения двух прямоугольных пластин, а преобразование движения реализуется путем использования дополнительных кинематических звеньев со штангами переменной длины, шарнирно соединенных с подвижными или неподвижными элементами механизма. |
Исходя из вышеизложенного материала получим (таблица 1):
Классификация механизмов параллельной структуры
Консольное объединение данных МПС и их модификаций составит нам классификацию многосекционных механизмов, подразделяющуюся на:
· объединение одинаковых МПС
· объединение межклассовых МПС
Рассмотрим пример объединения межклассовых МПС, таких как гексапод и трипод (Рис.1). - универсальный шарниры, - сферические шарниры, 1,…,9 - поступательные кинематические пары. Рассчитаем степень свободы, используя формулу Грюблера [3]: многоподвижный кинематический цепь робот
В формуле (1) введены следующие обозначения:
- число степеней свободы твердого тела в пространстве;
- общее число твердых тел;
- общее число соединений;
- число степеней свободы каждого из соединений.
Подставляя в (1), считаем для всей платформы:
Несложно проверить степень подвижности каждого этажа в отдельности, а сумма даст тот же самый результат.
Рис1. Схема гексапод-трипод
В ходе проведенного анализа существующих конструкций, была приведена классификация МПС, на основе которой предложена классификация ММПС по способу образования. Произведен расчет степени свободы манипулятора гексапод-трипод, по которому эмпирически доказано, что при построении двухсекционного манипулятора, степень подвижности увеличивается.
Список литературы
[1] Хейло С.В. Разработка научных основ создания манипуляционных механизмов параллельной структуры для робототехнических систем предприятий текстильной и легкой промышленности. Дис. …канд. физ. - мат. наук. Москва, 2014, 292 с.
[2] Диневич Г.Е., Дмитриев Д.А., Ю.Н. Кузнецов Компоновки станков с механизмами параллельной структуры. Киев - Херсон, ПП Вишемирский В.С., 2010, 472 с.
[3] Каганов Ю.Т., Карпенко А.П. Математическое моделирование кинематики и динамики робота-манипулятора типа хобот. Математические модели секции манипулятора, как механизма параллельной кинематики типа трипод. Наука и образование, 2009.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Двухстепенные и трехстепенные механизмы с параллельной кинематикой. Составление кинематических уравнений. Определение кинематической схемы 5D-принтера. Габаритные размеры и конструкция двигателя. Описание устройства алгебраически с помощью геометрии.
диссертация [4,7 M], добавлен 22.11.2022Металлорежущие станки на основе механизмов параллельной структуры как альтернатива многокоординатным многоцелевым станкам традиционной компоновки. Характеристика многофункционального технологического модуля ТМ-1 ООО, знакомство со сферами использования.
реферат [1,5 M], добавлен 25.12.2014Основные понятия и определение машин, механизмов, звеньев и кинематических пар. Группы Ассура. Расчет числа степеней свободы плоских и пространственных механизмов, анализ структуры плоских рычажных механизмов. Пассивные связи и избыточные подвижности.
шпаргалка [3,6 M], добавлен 15.12.2010Основные понятия и определения в теории механизмов. Кинематические пары, их главные свойства и классификация. Кинематические цепи: сущность и разновидности. Степень подвижности плоской кинематической цепи. Структурная классификация плоских механизмов.
контрольная работа [240,3 K], добавлен 24.03.2011Механизмы параллельной кинематической структуры. Создание конструкции, обладающей высокой жесткостью и обеспечивающей высокую точность обработки детали при многокоординатной обработке. Снижение энергии, затрачиваемой на выполнение фрезерных операций.
реферат [354,2 K], добавлен 10.11.2016Работы швейной машины. Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя. Определение скоростей и ускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя, построение плана ускорений. Силовой анализ механизмов.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 21.05.2008Определение степени подвижности кинематической цепи и класса механизма. Расчет перемещений, скоростей и ускорений, звеньев механизма и отдельных его точек. Проектирование цилиндрической, прямозубой, эвольвентной, корригированной зубчатой передачи.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 22.10.2011Характеристика основных задач динамики механизмов. Движущие силы как основные силы, определяющие характер движения механизмов. Силы полезного сопротивления и инерции. Осуществление кинетостатического расчета механизмов. Применение теоремы Н. Жуковского.
контрольная работа [205,8 K], добавлен 24.03.2011Структурный анализ механизмов; их деление на элементарные, простые, стационарные и комбинированные. Определение крайних положений станка и звеньев. Анализ динамики машины и определение момента инерции маховика. Синтез зубчатых и кулачковых механизмов.
курсовая работа [897,8 K], добавлен 11.12.2012Классификация механизмов раскладки. Анализ схем валикокольцевых механизмов. Синтез валикокольцевого механизма по схеме вал-кольца.Описание конструкции и назначения детали. Техконтроль технологичности конструкции. Калькуляция себестоимости изделия.
дипломная работа [737,7 K], добавлен 19.01.2008Структурное и кинематическое исследование механизмов бензомоторной пилы. Проектирование кинематической схемы планетарного редуктора. Описание схемы зубчатого механизма с планетарной ступенью, анализ данных для расчета внешнего эвольвентного зацепления.
курсовая работа [228,4 K], добавлен 23.03.2016Понятие механизмов и их построения. Кинематика винтовых механизмов, а также их особенности. Построение простейших кулачных механизмов. Механизмы с гибкими звеньями, их характеристика и описание этапов построения. Вычисление линейной скорости гайки.
реферат [1,5 M], добавлен 04.01.2009Учебное проектирование как наиболее эффективный метод инженерного обучения. Теория механизмов и машин, ее сущность, история возникновения и современные направления. Модели роботов, принципы и задачи их работы и необходимость использования в производстве.
реферат [36,2 K], добавлен 11.10.2009Классификация исполнительных механизмов. Устройство и принцип работы пневматических, гидравлических, многопоршневых, шестеренчатых исполнительных механизмов. Электрические исполнительные механизмы с постоянной и регулируемой скоростью, их особенности.
реферат [1002,5 K], добавлен 05.12.2012Изучение методов синтеза механизмов. Определение положений звеньев рычажного механизма, траекторий движения, скоростей; построение кинематических диаграмм. Расчет силовых факторов, действующих на звенья. Проектирование планетарной зубчатой передачи.
курсовая работа [681,3 K], добавлен 13.07.2015Цель и задачи курса ТММ - "Теория машин и механизмов". Место курса в системе подготовки инженера. Машинный агрегат и его составные части. Классификация машин. Механизм и его элементы. Классификация механизмов. Исторический екскурс в теорию механизмов.
курс лекций [2,5 M], добавлен 22.01.2008Краткое описание работы механизмов ножниц для резки пруткового металла. Определение закона движения, размеров механизма. Силовой расчет механизма. Проектирование цилиндрической эвольвентой зубчатой передачи и планетарного редуктора. Расчет зацепления.
курсовая работа [337,4 K], добавлен 19.12.2010Энергетические, кинематические и конструктивные характеристики привода. Подбор двигателя по статической мощности. Выбор передаточного числа и механизмов кинематической цепи привода. Расчет размеров основных деталей и стандартизованных узлов устройства.
контрольная работа [608,7 K], добавлен 24.06.2013Описание способов системы диагностирования бурового станка по параметрам какого-либо динамического процесса, связанного с функционированием механизмов и отражающего его состояние, и по параметрам, определяющим работоспособность узлов и элементов станка.
статья [1,3 M], добавлен 15.11.2012Структурный и кинематический анализ рычажного механизма. Определение масс звеньев, сил тяжести и центральных моментов инерции. Проверка уравновешивающего момента по способу Жуковского. Синтез зубчатого редуктора. Проектирование кулачкового механизма.
курсовая работа [749,5 K], добавлен 23.07.2013
