Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовичок / По мальцеву / Построение рабочей зоны манипулятора.docx
Скачиваний:
109
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
2.1 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Кафедра «Автоматизация и робототехника»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Конструирование мехатронных модулей»

Тема: «Моделирование механических свойств мехатронного устройства с тремя степенями подвижности»

Проверил: доцент, к.т.н.

___________ В. Г. Мальцев

“___”__________2013 г.

Разработал: ст. гр. БМТ-419

____________ Д. В. Дьяконов

“___”__________2013 г.

Омск 2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Кафедра «Автоматизация и робототехника»

Задание № 10

Курсовой проект по дисциплине «Конструирование мехатронных модулей»

Студенту группы БМТ-419 Дьяконову Д.В.

2012 / 2013учебный год

Тема курсового проекта: «Моделирование механических свойств мехатронного устройства с тремя степенями подвижности».

Исходные данные: H=800 мм;

a=400 мм;

L1=800 мм;

L2 =500 мм.

Состав проекта: Три чертежа и пояснительная записка

Чертежи (листы):

  1. Кинематическая схема манипулятора

  2. Построение рабочей зоны

  3. Динамическая модель манипулятора

Разделы пояснительной записки:

Введение; 1. Решение прямой и обратной задачи; 2. Исследование динамических свойств манипулятора; 3. Построение рабочей зоны; Заключение; Библиографический список.

Руководитель ____ Мальцев Василий Георгиевич

(подпись, дата) (ФИО)

Разработал __ Дьяконов Дмитрий Валерьевич

(подпись, дата) (ФИО)

Аннотация

В данной работе были решены следующие задачи:

  1. Разработана кинематическая схема мехатронного устройства;

  2. Разработана динамическая модель мехатронного устройства;

  3. Построена рабочая зона мехатронного устройства.

Графическая часть представлена на 3 листах формата А2:

Лист 1 – кинематическая схема мехатронного устройства;

Лист 2 – динамическая модель мехатронного устройства;

Лист 3 – рабочая зона мехатронного устройства.

При выполнении задания использовалось программное обеспечение:

КОМПАС-3DV13 для выполнения графической части.

Курсовая работа содержит 19 листов, 7 рисунков, 1 таблицу.

Оглавлени

Аннотация 3

Введение 5

1.Решение прямой и обратной задачи кинематики 8

2.Исследование динамических свойств манипулятора 9

3.Построение рабочей зоны манипулятора 17

Заключение 19

Библиографический список 20

Введение 5

1. Решение прямой и обратной задачи кинематики 8

2. Исследование динамических свойств манипулятора 9

3. Построение рабочей зоны манипулятора 16

Заключение 18

Библиографический список 19

Введение

Для расчета динамических качеств манипулятора составляются дифференциальные уравнения динамики движения всей совокупности звеньев с учетом их масс, моментов инерции и связей друг с другом. К этим уравнениям добавляются уравнения динамики самих приводных механизмов. В результате получается сложим система дифференциальных уравнений высокого порядка Сложность усиливается тем, что при наличии угловых координат последние оказываются под знаками тригонометрических функций, то есть уравнения становятся нелинейными. Дополнительные нелинейности в дифференциальных уравнениях динамики появляются при учете влияния сухого трения и зазоров в механических передачах.

В большинстве случаев сложность всей системы уравнений динамики не позволяет решить задачу аналитически, поэтому прибегают к математическому моделированию динамики манипуляторов на цифровых ЭВМ или на аналоговых комплексах. По определенным алгоритмам производится машинный расчет с автоматической выдачей графиков интересующих динамических характеристик и различных цифровых данных.

Уравнения динамики движения звеньев с учетом приводов составляются чаще всего на базе уравнений Лагранжа второго рода или по принципу Даламбера, но даже в самом процессе составления указанной выше сложной системы уравнений можно допустить ошибки. В связи с этим специально разработаны алгоритмы автоматического составления такой системы уравнений на ЭВМ при введении человеком определенного ряда исходных данных; Используется матричная форма представления уравнений динамики и машинные преобразования матриц.

Для получения первичных сведений о динамических качествах манипулятора обычно сначала исследуются динамические качества движении каждого из звеньев с его приводом по отдельности. Эту задачу можно решить и аналитически. Таким образом можно подобрать хорошие сочетание конструктивных параметров по каждому звену с приводом, по ввиду взаимосвязанности движения всех звеньев манипулятора такого исследования недостаточно, чтобы судить о динамических качествах всей манипуляционной системы в целом. Вследствие этого решается и указанная выше сложная динамическая задача с выявлением степени взаимовлияния движений разных звеньев друг па друга.

Следует отметить, что в ряде случаев можно заранее сказать о незначительном взаимовлиянии движений звеньев и им вообще можно пренебречь при выборе параметров и структуры приводов, например:

  • в ПP произвольной структуры с цикловым управлением, поскольку степени подвижности в таких ПР срабатывают поочередно;

  • в ПР ортогональной структуры (например, с прямоугольной системой координат), где динамические и статические воздействия степеней подвижности друг на друга проявляются только к виде изменения усилий бокового прижатия подвижных элементов к поверхностям направляющих;

  • в ПР произвольной структуры с контурным управлением, выполняющих технологические операции с движением на малых рабочих скоростях (например, при дуговой сварке).

Однако в названных случаях сохраняется взаимовлияние степеней подвижности через изменения статических нагрузок, связанные с изменением конфигураций ПР.

Особо следует выделить ПР с позиционной системой управления, динамическое взаимовлияние степеней подвижности в которых может быть значительным на начальном этапе быстрого подхода выходного звена ПР к заданной позиции и практически отсутствовать на этапе движения вблизи нее в условиях постепенного уменьшения скоростей. Эффект взаимовлияния на начальном этапе может проявиться в затяжке или, наоборот, в сокращении времени отработки позиции, отразиться на форме получаемой траектории движения (к которой в позиционных системах не предъявляется жестких требований), а в некоторых случаях вызвать потерю устойчивости.

Следует также иметь в виду, что статическое и динамическое взаимодействие степеней подвижности ПР может быть в определенной мере скомпенсировано конструктивными средствами: введением систем уравновешивания статических сил и применением различных способов динамического уравновешивания (динамических развязок). Этот путь наряду с выбором рациональной структуры ПР является наиболее эффективным, так как проблема состоит не только в том, что при выборе параметров приводов возникают трудности с учетом взаимодействий степеней подвижности. Наличие эффекта статического и динамического взаимодействия приво­дит к необходимости увеличивать мощности приводов, которые должны эти действия преодолевать.

При исследовании динамических качеств манипуляторов решаются две основные задачи. Прямая задача динамики манипуляторов состоит в определении обобщенных координат но заданным внешним силам, действующим на звенья манипулятора. Обобщенные координаты находятся из решения уравнений движения пространственного механизма с несколькими степенями свободы, причем для составления уравнений движения применяются два метода: метод уравнений Лагранжа второго рода и кинетостатический метод. Обратная задача динамики манипуляторов состоит в определении сил, действующих на звенья манипулятора со стороны приводов, по заданному движению рабочего органа или захвата. Эта задача также решается по методу кинетостатики, или же на основании уравнений Лагранжа второго рода.

Исходная кинематическая схема манипулятора изображена на рис. 1.

Рис. 1.Кинематическая схема манипулятора

Таблица 1. Данные, необходимые для построения рабочей зоны

Обобщенные координаты.

Диапазон значений

q1,град

0..270

q2, мм

350..600

q3, мм

150..400

Соседние файлы в папке По мальцеву