Кинематический синтез аналитических законов перемещений исполнительных приводов манипулятора параллельно-последовательной структуры с дополнительной связью

Разработан метод кинематического синтеза аналитических законов программных перемещений исполнительных приводов гибридных манипуляторов с избыточным числом степеней свободы, реализующих перемещение характерной точки рабочего органа по заданной траектории. Разработанный метод основан на точечной квадратичной аппроксимации искомого закона полиномом на множестве точек последовательных положений исполнительных приводов. Множество точек последовательных положений исполнительных приводов найдено путем решения оптимизационной задачи позиционирования выходного звена манипулятора. Предложенный метод реализован на примере перемещения выходного звена манипулятора параллельно-последовательной структуры с дополнительной связью по окружности. Получены аналитические законы перемещения исполнительных приводов гибридного манипулятора. Исследованы случаи аппроксимации траектории полиномами пятой и седьмой степеней с учетом заданных граничных условий. Определены максимальные отклонения аппроксимирующих полиномов от исходных значений. Приведены рекомендации по выбору степени полинома для повышения точности результатов и обеспечения перемещения по выбранной траектории.
EDN: QHQDGZ, https://elibrary/qhqdgz

Литература

[1] Носова Н.Ю., Глазунов В.А., Палочкин С.В. и др. Синтез механизмов параллельной структуры с кинематической развязкой. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014, № 5, с. 34–40.

[2] Рыбак Л.А., Мамаев Ю.А., Вирабян Л.Г. Синтез алгоритма коррекции траектории движения выходного звена робото-гексапода на основе теории искусственных нейронных сетей. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2016, № 12, с. 142–151, doi: https://doi.org/10.12737/22905

[3] Глазунов В.А., Хейло С.В., Ширинкин М.А. Манипулятор параллельной структуры с четырьмя степенями свободы. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4-2, с. 92–93.

[4] Vorob’eva N.S., Nesmiyanov I.A., Dyashkin A.V. 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

[5] Воробьева Н.С., Жога В.В., Несмиянов И.А. Отслеживание приводами манипулятора параллельно-последовательной структуры программных перемещений рабочего органа. Известия РАН. Теория и системы управления, 2019, № 2, с. 154–165, doi: https://doi.org/10.1134/S0002338819020185

[6] 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, № 8, с. 525–530, doi: https://doi.org/10.17587/mau.17.525-530

[7] Нелюбова А.В., Жога В.В., Вершинина И.П. Расчет кинематических характеристик манипулятора-трипода с дополнительной кинематической связью. Известия ВолгГТУ, 2023, № 4, с. 71–76, doi: https://doi.org/10.35211/1990-5297-2023-4-275-71-76

[8] Жога В.В., Нелюбова А.В. Определение кинематических параметров исполнительных приводов для реализации программных траекторий. Известия ВолгГТУ, 2023, № 9, с. 26–30, doi: https://doi.org/10.35211/1990-5297-2023-9-280-26-30

[9] Нелюбова А.В., Жога В.В., Шаронов Н.Г. Технологический модуль на основе манипулятора параллельно-последовательной структуры. МИКМУС 2022, Москва, ИМАШ РАН, 2022, с. 202–208.

[10] Нелюбова А.В., Жога В.В., Шаронов Н.Г. Кинематический синтез манипулятора-трипода с дополнительной связью. МКПУ–2023. Волгоград, ВолгГТУ, 2023, с. 89–93.

[11] Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. Санкт-Петербург, Лань, 2021. 400 с.

[12] Жога В.В., Нелюбова А.В., Шаронов Н.Г. и др. Манипулятор-трипод. Патент РФ 218887. Заявл. 23.12.2022, опубл. 15.06.2023.

[13] Жога В.В., Нелюбова А.В., Шаронов Н.Г. и др. Манипулятор-трипод. Патент РФ 218886. Заявл. 06.04.2023, опубл. 15.06.2023.

[14] Коловский М.З., Слоущ А.В. Основы динамики промышленных роботов. Москва, Наука, 1988. 240 с.

[15] Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Москва, Наука, 1988. 326 с.

[16] Воробьева Н.С., Дяшкин А.В., Дяшкин-Титов В.В. Методы кинематического синтеза алгоритмов управления манипулятором-триподом. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование, 2020, № 2, с. 384–396, doi: https://doi.org/10.32786/2071-9485-2020-02-38

[17] Несмиянов И.А., Жога В.В., Скакунов В.Н. О неустойчивых режимах работы электропривода манипулятора. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2017, № 3, с. 18–25.

[18] Банди Б. Методы оптимизации. Москва, Радио и связь, 1988. 128 с.