Аналіз кінематики роботів для забезпечення високої точності руху

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аналіз кінематики роботів для забезпечення високої точності руху

Гавриш Кирило Володимирович

здобувач вищої освіти інженерно хімічного факультету Національний технічний університет України ”Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Україна

Юденко Владислав Віталійович

здобувач вищої освіти інженерно хімічного факультету

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Україна

Науковий керівник: Горбатенко Юрій Павлович

канд. технічних наук, доцент, старший викладач кафедри прикладної

гідроаеромеханіки і механотроніки

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Україна

Анотація

У роботі досліджено кінематику роботів з метою доцільного використання певних інженерних рішень для вирішення певних задач пов'язаних з точністю руху роботів.

Ключові слова: Робототехніка, Кінематика роботів, Паралельні механізми, Серійні механізми, Гібридні механізми, Прямий ланцюг, Закритий ланцюг, Каскадний ланцюг.

Вступ

Робототехніка в сучасному світі виявляється дедалі важливішою галуззю, що знаходить застосування в різних сферах, включаючи виробництво, медицину, логістику та багато інших. Вища точність руху роботів є однією з ключових характеристик, що визначають їхню корисність та ефективність. Точність руху, зокрема й рівень координації роботів визначає спектр осяжних ними завдань.

Метою даного дослідження є аналіз кінематики роботів з визначенням переваг та недоліків для доцільності використання механізмів відповідно до поставлених задач. Конкретні цілі дослідження включають в себе:

- Вивчення впливу різних типів механізмів та структур кінематичних ланцюгів на точність руху роботів.

- Дослідження практичних застосувань.

Об'єктом дослідження є різні типи роботів та їхні кінематичні системи. Дослідження включає в себе аналіз роботів з різними механізмами та кінематичними ланцюгами, а також їх властивостей.

1. Вивчення впливу різних типів механізмів та структур кінематичних ланцюгів на точність руху роботів.

1.1 Типи механізмів та їх вплив на точність руху роботів

У сфері робототехніки існує багато різних типів механізмів, які використовуються для створення рухомих систем роботів. До основних типів механізмів можна віднести:

1.1.1 Паралельні механізми: Паралельні механізми складаються з незалежних структур, що сполучаються однією або кількома точками. Ці механізми мають високу швидкодію та стабільність, що сприяє точному руху.

1.1.2 Серійні механізми: У серійних механізмах всі ланцюги сполучені послідовно, і рух відбувається через послідовну трансформацію кожного ланцюга. Серійні механізми мають меншу швидкодію, але вони точніші, у порівнянні з паралельними.

1.1.3 Гібридні механізми: Гібридні механізми поєднують в собі як паралельні, так і серійні елементи, а конкретні властивості залежать від переваги тих чи інших типів, відповідно.

1.2 Вплив типів механізмів на точність руху роботів

Вибір типу механізму має значущий вплив на точність руху роботів. Нижче наведено попунктно важливі аспекти, які ми враховували при аналізі:

1.2.1 Точність в позиціонуванні: Паралельні механізми мають високу точнісь в позиціонуванні, оскільки вони здатні забезпечувати стабільний і точний рух. Серійні механізми можуть бути менш точними через накопичувальну помилку в кожному елементі.

1.2.2 Швидкодія: Серійні механізми зазвичай мають меншу швидкодію порівняно з паралельними механізмами. Однак за певних умов гібридні механізми можуть поєднувати високу точність з високою швидкодією.

1.2.3 Робочий обсяг: Паралельні механізми можуть мати обмежений робочий обсяг через їхню конструкцію, в той час як серійні механізми можуть працювати на більшому обсязі.

1.2.4 Вартість та складність: Паралельні механізми можуть бути дорожчими та складнішими у виготовленні, у порівнянні з серійними. Вартість гібридних, відповідно, залежить від переважаючого типу.

Аналіз і порівняння роботів з різними типами механізмів допомагає визначити доцільність використання найкращого типу механізму для конкретних завдань.

1.3 Різні структури кінематичних ланцюгів

У робототехніці існує декілька різних структур кінематичних ланцюгів, які використовуються для створення рухомих систем роботів. До основних типів кінематичних ланцюгів відносять:

1.3.1 Прямий ланцюг: В прямому ланцюзі рух відбувається послідовно від одного елементу до іншого, і кожен елемент підкріплюється попереднім і змінює своє положення.

1.3.2 Закритий ланцюг: Закритий ланцюг також включає послідовний рух, але завершується поверненням до початкового положення. Ця структура дозволяє обходити одну і ту ж послідовність рухів багато разів.

1.3.3 Каскадний ланцюг: Каскадний ланцюг містить послідовність кінематичних ланцюгів, де кожен ланцюг сполучається з попереднім та наступним.

1.4 Вплив структур кінематичних ланцюгів на рух роботів

Вибір структури кінематичного ланцюга суттєво впливає на рух робота та його можливості. Нижче наведені переваги і недоліки різних структур:

1.4.1 Прямий ланцюг:

Переваги: Прямий ланцюг зазвичай простий у конструкції, що полегшує виготовлення та обслуговування. Він ефективний у виконанні простих завдань з точністю руху.

Недоліки: Прямий ланцюг обмежений у робочому об'ємі та складності завдань, які може виконати робот.

1.4.2 Закритий ланцюг:

Переваги: Закритий ланцюг використовують для виконання циклічних завдань, які вимагають постійного повернення до одного і того ж положення. Він стійкіший до зовнішніх впливів, оскільки включає обхід постійних рухів.

Недоліки: Закритий ланцюг вимагає більше деталей і складних механізмів для забезпечення повторення рухів. Він менш ефективний для виконання складних завдань, які не вимагають повторення.

1.4.3 Каскадний ланцюг:

Переваги: Каскадний ланцюг дозволяє створити складніші системи, які комбінують рухи різних ланцюгів.

Недоліки: Каскадний ланцюг складний у розробці та управлінні. Він вимагає багато датчиків та контролерів для ефективного виконання завдань.

2. Практичні застосування аналізу механічних систем роботів

Наведемо кілька конкретних прикладів роботів:

- Серійні роботи з прямим ланцюгом: Промислові роботи для точного позиціонування елементів при виробництві, як от взяття та переміщення предметів на виробництві.

- Серійні роботи з закритими ланцюгами: Конвеєрні системи для автоматичного переміщення матеріалів в масовому виробництві.

- Паралельні роботи: Симулятори літальних апаратів, які вимагають великої точності та стабільності.

- Гібридні роботи з каскадними ланцюгами: Хірургічні роботи для виконання точних процедур в медицині. Ходові роботи для складних медичних операцій, які вимагають координації рухів різних інструментів.

Висновок

кінематика робот точність рух

У цій статті було розглянуто тему "Аналіз кінематики роботів для забезпечення високої точності руху." Було представлено розгорнутий огляд та аналіз різних аспектів кінематики роботів, включаючи типи механізмів та структури кінематичних ланцюгів. Аналіз та можлива завдяки ньому подальша оптимізація кінематики роботів грає важливу роль у покращенні продуктивності та якості виконання завдань у різних галузях.

Список використаних джерел:

[1] Проектування пристроїв і систем підводних апаратів [Електронний ресурс] // НУК. - 2005. - Вилучено з : https://ru.scribd.com/document/464323137.

[2] ОСНОВИ АВТОМАТИКИ ТА РОБОТОТЕХНІКИ - Дніпро: «Гарант СВ», 2021. - 243 с. - Вилучено з : https://ela.kpi.Ua/handle/123456789/45885.

Размещено на Allbest.ru