Моделирование движения дельта-робота по заданной траектории с целью определения силовых факторов, действующих на его приводы и шарниры

Повышение производительности машин и вспомогательного оборудования уже давно является одним из главных направлений развития мировой промышленности. Борьба за доли процента этого показателя требует совершенствования существующих механизмов и внедрения более быстрых манипуляторов, таких как дельта-робот. К основным задачам проектирования подобных механизмов относится определение требуемых характеристик привода. Приведено решение обратной задачи кинематики для дельта-робота. Описан алгоритм планирования перемещения рабочего органа для совершения типичной операции перестановки объектов. Рассмотрены вопросы моделирования движения дельта-робота в системе автоматизированного проектирования Autodesk Inventor. Получены динамические характеристики манипулятора, на базе которых можно выбирать приводы, подшипники и кинематические пары.

Литература

[1] Додорин И.С., Черник А.В., Смирнов А.Н. Механизмы параллельной структуры в технологическом и специальном оборудовании. Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2011, т. 1, № 7, с. 90–91.

[2] Мирзаев Р.А., Смирнов Н.А. Управление приводами пространственного механизма с замкнутыми кинематическими цепями. Вестник ТОГУ, 2014, № 3, с. 39–48.

[3] Глазунов В.А., Алешин А.К., Ковалева Н.Л. и др. Перспективы развития механизмов параллельной структуры. Станкоинструмент, 2016, № 3, с. 86–89.

[4] Le T.C., Tran N.H., Ton T.P. Design and control of agriculture robot integrated a delta manipulator. Appl. Mech. Mater., 2020, vol. 902, pp. 43–53, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.902.43

[5] Park S.B., Kim H.S., Song S., et al. Dynamics modeling of a delta-type parallel robot (ISR 2013). IEEE ISR, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/ISR.2013.6695721

[6] Antonov A., Aleshin A., Glazunov V., et al. Dynamics of a new parallel structure mechanism with motors mounted on the base outside the working area. Proc. 14th Int. Conf. on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s Readings”. Springer, 2020, pp. 183–195.

[7] Хейло С.В., Глазунов В.А., Палочкин С.В. Манипуляционные механизмы параллельной структуры. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 153 с.

[8] Кинематика дельта-робота. habr.com: веб-сайт. URL: https://habr.com/ru/post/390281 (дата обращения: 20.04.2021).

[9] Williams R.L. The delta parallel robot: kinematics solutions. URL: https://www.ohio.edu/mechanical-faculty/williams/html/PDF/DeltaKin.pdf (дата обращения: 20.04.2021).

[10] Oberhauser J.Q. Design, construction, control, and analysis of linear delta robot. Ohio University, 2016. 136 p.

[11] Krechetov I.V., Skvortsov A.A., Poselsky I.A., et al. Developing a manipulator as a part of the robotic sorting node. International Int. J. Mech. Eng. Technol., 2018, vol. 9, no. 11, pp. 2462–2473.

[12] Khorasani A., Gholami S., Taghirad H.D. Optimization of KNTU Delta robot for pick and place application. 2015 3rd RSI ICROM, 2015, pp. 127–132, doi: https://doi.org/10.1109/ICRoM.2015.7367772

[13] Антонов А.В. Разработка механизмов параллельной структуры с двигателями, установленными на основании вне рабочей зоны. Дисс. ... канд. тех. наук. Москва, ИМАШ РАН, 2018. 123 с.

[14] Opl M., Holub М., Pavlik J., et al. DELTA-robot with parallel kinematics. In: Mechatronics. Springer, 2011, pp. 445–452.

[15] Szep C., Stan S.D., Csibi V. Design, workspace analysis and inverse kinematics problem of Delta parallel robot. Mechanics, 2011, vol. 17, no. 3, pp. 296–299, doi: https://doi.org/10.5755/j01.mech.17.3.506

[16] Cheng H., Li W. Reducing the frame vibration of delta robot in pick and place application: an acceleration profile optimization approach. Shock Vib., 2018, vol. 2018, art. 2945314, doi: https://doi.org/10.1155/2018/2945314

[17] Wu M., Mei J., Zhao Y., et al. Vibration reduction of delta robot based on trajectory planning. Mech. Mach. Theory, 2020, vol. 153, art. 104004, doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2020.104004

[18] Silva L.A., Sebastian J.M., Saltaren R., et al. RoboTenis: optimal design of a parallel robot with high performance. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2005, pp. 2134–2139, doi: https://doi.org/10.1109/IROS.2005.1545022