Математическая модель динамики движений манипулятора гибридной структуры
Автор: Анна Васильевна Нелюбова
Организация: Волгоградский государственный технический университет
Рис. Схема гибридного манипулятора
Активное внедрение систем автоматизации в промышленное производство характеризуется применением манипуляторов с различными кинематическими схемами. Особое применение нашли манипуляторы гибридной структуры, которые могут быть использованы для механической обработки крупногабаритных объектов. Особенность таких конструкций заключается в сочетании достоинств манипуляторов последовательной структуры (большая рабочая зона, маневренность) и манипуляторов параллельной структуры (высокие жесткость и точность позиционирования, возможность высокоскоростной обработки). Манипулятор содержит три линейных исполнительных звена (1, 2, 3), связанных с поворотным основанием в точках A, B, C с помощью двух подвижных шарниров, другие концы исполнительных звеньев закреплены с помощью сферических шарниров на выходном звене 6. Дополнительная связь в виде полой трубы 5 обеспечивает жесткость конструкции. Четвертый линейный привод 4 обеспечивает поворот треугольного основания вокруг горизонтальной оси. В работе ставится задача адекватного представления модели динамики манипулятора гибридной структуры с дополнительной связью.
Для описания динамической модели манипулятора, принимаем, что механизм состоит из четырех твердых тел: звено AD – электроцилиндр, состоит из двух твердых тел – цилиндра и штока. Цилиндр совершает вращательное движение вокруг неподвижной оси, параллельной оси Ox, шток совершает плоское движение. Звено ABC (поворотное основание), также является твердым телом, вращающимся вокруг неподвижной оси Ox (BC). При разработке систем управления манипуляторами необходимо предварительно рассчитывать требуемые законы изменения управляющих сигналов приводных двигателей, для этого необходимо сформировать динамическую модель манипулятора.
Представлена математическая модель динамики движений манипулятора гибридной структуры с дополнительной пассивной связью, сформированная с помощью уравнений Лагранжа 2-ого рода.
Исследование выполнено за счет средств программы развития ВолгГТУ «Приоритет 2030», в рамках научного проекта №25/639-24
1. Жога В.В., Нелюбова А.В. Обоснование расчетной схемы динамики манипулятора параллельно-последовательной структуры с дополнительной связью // Известия ВолгГТУ. Сер. Роботы, мехатроника и робототехнические системы. 2024. № 4. С. 60–65.
2. Жога В.В., Дяшкин-Титов В.В., Воробьева Н.С., Дяшкин А.В. Динамика и синтез управляющих сигналов манипулятора параллельно-последовательной структуры // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2022. № 8. С. 3-12.
