Конструювання механізмів маніпуляторів мобільних роботів з паралельними кінематичними структурами на основі функціонально-орієнтованої елементної бази
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174613Ключові слова:
мобільні роботи, схеми маніпуляторів, гідростатичні шарніри, аеростатичні опори, алгоритми керуванняАнотація
Для створення ефективних маніпуляторів мобільних роботів запропонована функціонально-орієнтована елементна база. Вибір елементної бази здійснено на основі аналізу схемних рішень маніпуляторів мобільних роботів. Обгрунтовано, що ефективними схемними рішеннями маніпуляторів є механізми з паралельними кінематичними зв’язками. Раціональною конструктивною схемою прийнято механізм, що має шість штанг змінної довжини (гексапод). Розглянуті схеми маніпуляторів мобільних роботів із різним числом і видом суміщених опор штанг. Доведено, що для реалізації різноманітних схем може бути застосована однотипна елементна база у вигляді сферичних шарнірів. Розглянуті різні варіанти реалізації схемних рішень маніпуляторів, побудованих на запропонованій функціонально-орієнтованій елементній базі. Сформульовані основні вимоги до елементної бази маніпуляторів мобільних роботів. Показано, що задоволення поставленим вимогам забезпечує функціонально-орієнтована елементна база на основі гідростатичних або аеростатичних шарнірів різного виду.
Запропоновано ряд варіантів схемних і конструктивних рішень регульованих сферичних гідростатичних та аеростатичних шарнірів. Високими точністними характеристиками відрізняється гідростатичний сферичний шарнір, що включає точну кулю із кераміки (карбід бора). Проведена технологічна апробація даного схемного рішення шляхом виготовлення експериментального зразка.
Розроблено регульований гідростатичний шарнір, оснащений мехатронною системою встановлення просторового положення сфери. Дане конструктивне рішення дозволяє регулювати положення сфери шарніра в межах діаметрального зазору.
Запропоновано комбінований аеростатично-гідростатичний опорний вузол агрегатований з приводами маніпулятора. Вузол має струменеву систему регулювання опорних реакцій аеростатично-гідростатичних опор сферичного шарніра. Проведена технологічна апробація розробленого пристрою.
Для підвищення ефективності запропонованої елементної бази розроблено спеціальні алгоритми системи керування положенням сферичних шарнірів маніпуляторів. Алгоритми розроблені на основі математичного моделювання динамічних процесів у шарнірних пристроях. Алгоритми включають реалізацію просторових полігармонічних переміщень сфери із цілеспрямованим вибором напрямку результуючих переміщень, що забезпечує необхідну точність та швидкодію процесу регулювання положення шарнірів маніпулятораПосилання
- Korayem, M. H., Dehkordi, S. F. (2018). Derivation of motion equation for mobile manipulator with viscoelastic links and revolute–prismatic flexible joints via recursive Gibbs–Appell formulations. Robotics and Autonomous Systems, 103, 175–198. doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2018.02.013
- Rybak, L., Gaponenko, E., Chichvarin, A., Strutinsky, V., Sidorenko, R. (2013). Computer-Aided Modeling of Dynamics of Manipulator-Tripod with Six Degree of Freedom. World Applied Sciences Journal, 25 (2), 341–-346.
- Marlow, K., Isaksson, M., Dai, J. S., Nahavandi, S. (2016). Motion/Force Transmission Analysis of Parallel Mechanisms With Planar Closed-Loop Subchains. Journal of Mechanical Design, 138 (6), 062302. doi: https://doi.org/10.1115/1.4033338
- Jiang, X., Cripps, R. J. (2015). A method of testing position independent geometric errors in rotary axes of a five-axis machine tool using a double ball bar. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 89, 151–158. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2014.10.010
- Strutynskyi, S. V., Hurzhii, A. A. (2017). Definition of vibro displacements of drive systems with laser triangulation meters and setting their integral characteristics via hyper-spectral analysis methods. Scientific Bulletin of the National Mining University, 1, 75–81.
- Strutynskyi, S., Kravchu, V., Semenchuk, R. (2018). Mathematical Modelling of a Specialized Vehicle Caterpillar Mover Dynamic Processes Under Condition of the Distributing the Parameters of the Caterpillar. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 40–46. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19549
- Li, B., Fang, Y., Hu, G., Zhang, X. (2016). Model-Free Unified Tracking and Regulation Visual Servoing of Wheeled Mobile Robots. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 24 (4), 1328–1339. doi: https://doi.org/10.1109/tcst.2015.2495234
- Liang, T., Lu, D., Yang, X., Zhang, J., Ma, X., Zhao, W. (2016). Feed fluctuation of ball screw feed systems and its effects on part surface quality. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 101, 1–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2015.11.002
- Strutynsky, V. B., Hurzhi, A. A., Kolot, O. V., Polunichev, V. E. (2016). Determination of development grounds and characteristics of mobile multi-coordinate robotic machines for materials machining in field conditions. Scientific Bulletin of the National Mining University, 5, 43–51.
- Joe, H.-M., Oh, J.-H. (2018). Balance recovery through model predictive control based on capture point dynamics for biped walking robot. Robotics and Autonomous Systems, 105, 1–10. doi: https://doi.org/10.1016/j.robot.2018.03.004
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Serhii Strutynskyi, Igor Nochnichenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
