Методы управления манипуляторами на базе трипода при выполнении технологических операций

Манипуляторы параллельно-последовательной (гибридной) структуры нашли широкое применение в различных отраслях экономики, что позволяет учесть недостатки и совместить преимущества манипуляционных систем параллельной и последовательной структур. Исследования технологических процессов показали, что их можно выполнять с помощью манипуляторов параллельно-последовательной структуры на основе трипода, особенности которых до конца не изучены. При этом важное значение имеет выбор системы и алгоритмов управления, зависящих от особенностей технологических операций. Управление манипулятором является комплексной задачей, включающей в себя позиционирование рабочего органа, планирование и синтез траекторий, перемещение рабочего органа по заданной траектории. Каждый технологический процесс можно описать набором специальных траекторий, которые можно заранее внести в базу моделей управления. На примере конкретных технологических операций формализованы траектории рабочего органа. С помощью методик кинематического и динамического синтезов разработаны аналитические алгоритмы его перемещения по этим траекториям. Теоретические исследования апробированы на экспериментальном образце манипулятора гибридной структуры с актуаторами SKF CAHB-21. При этом ошибка позиционирования составляла не более 2 %, а отклонение фактических перемещений от заданных при наличии полезной нагрузки на захватном устройстве не превышало 5 %.

Литература

[1] Бушуев В.В., Хольшев И.Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении. СТИН, 2001, № 1, с. 3–8.

[2] Merlet J.P. Parallel Robots. Norwell, Kluwer Acad. Publ., 2000. 372 p.

[3] Филиппов Г.С. Кинематический анализ механизма параллельно-последовательной структуры с пятью степенями свободы. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 8, с. 18–24, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2019-8-18-24

[4] Liu N., Wu J. Kinematics and application of a hybrid industrial robot Delta-RST. Sens. Transducers, 2014, vol. 169, no. 4, pp. 186–192.

[5] Glazunov V., Filippov G., Rashoyan G., Gavrilina L., Shalyukhin K., Skvortsov S. Analysis of mechanisms with parallel-serial structure 5-DOF and extended working area. Smart Innovation, Systems and Technologies, 2022, vol. 232, pp. 3–12, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-16-2814-6_1

[6] Хейло С.В., Глазунов В.А., Палочкин С.В. Манипуляционные механизмы параллельной структуры. Структурный синтез. Кинематический и силовой анализ. Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2011. 153 с.

[7] Antonov A., Fomin A., Glazunov V., Kiselev S., Carbone G. Inverse and forward kinematics and workspace analysis of a novel 5-dof (3t2r) parallel–serial (hybrid) manipulator. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2021, vol. 18 (2), doi: https://doi.org/10.1177/1729881421992963

[8] Глазунов В.А., Филиппов Г.С., Петраков А.А. и др. Разработка новых механизмов для современных робототехнических систем, предназначенных для технологических, медицинских, аддитивных и диагностических устройств. В: Новые механизмы в современной робототехнике. Москва, Техносфера, 2018, с. 131–143.

[9] Жога В.В., Дяшкин-Титов В.В., Несмиянов И.А. и др. Задача позиционирования манипулятора параллельно-последовательной структуры с управляемым захватным устройством. Мехатроника, автоматизация, управление, 2016, т. 17, № 8, с. 525–530, doi: https://doi.org/10.17587/mau.17.525-530

[10] Воробьева Н.С. Стабилизация пространственного положения манипулятора параллельно-последовательной структуры. Известия ВолгГТУ, 2021, № 9, с. 17–21. URL: https://doi.org/10.35211/1990-5297-2021-9-256-17-21

[11] Vorob’eva N.S., Nesmiyanov I.A., Zhoga V.V. Program displacement tracing of executive devices by the manipulator drives of parallel-sequential structures. J. Comput. Syst. Sci. Int., 2019, vol. 58, no. 2, pp. 305–316, doi: https://doi.org/10.1134/S1064230719020187

[12] Vorob’eva N.S., Zhoga V.V., Nesmiyanov I.A. et al. Kinematic synthesis of programmed motions of drivers of a manipulator-tripod with a three-degree gripper. In: Advances in mechanical engineering. Springer, 2019, pp. 73–82, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-11981-2_7

[13] Воробьева Н.С., Дяшкин-Титов В.В., Жога В.В., Несмиянов И.А. Динамика манипулятора параллельно-последовательной структуры на основе трипода. Машиностроение и инженерное образование, 2017, № 3, с. 32–41.

[14] Zhoga V., Gavrilov A., Gerasun V. et al. Walking mobile robot with manipulator-tripod. In: Advances on theory and practice of robots and manipulators. Springer, 2014, pp. 463–471, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-07058-2_52

[15] Воробьева Н.С., Жога В.В., Жога Л.В. Динамический синтез алгоритмов управления манипулятором параллельно-последовательной структуры. Мехатроника, автоматизация, управление, 2020, т. 21, № 12, с. 706–715. URL: https://doi.org/10.17587/mau.21.706-715