Структурный синтез и классификация плоских и пространственных механизмов параллельно-перекрестной структуры

В нефтегазовой промышленности все шире применяются колтюбинговые установки как для ремонта и обслуживания имеющихся скважин, так и для бурения новых. При этом точное позиционирование механизма подачи гибкой трубы над устьем скважины требует достаточно больших трудозатрат и времени. В процессе работы установки происходит нарушение позиционирования, что приводит к смещению продольной оси гибкой трубы относительно оси скважины, вызывает изгиб трубы, снижая ресурс, а в некоторых случаях и ее обрыв. Выполнен анализ возможности использования механизма параллельно-перекрестной структуры в качестве промежуточного звена между сборной мачтой и механизмом подачи гибкой трубы для повышения точности его позиционирования при установке над устьем скважины и корректировки его положения во время работы без остановки технологического процесса. Рассмотрена классификация плоских и пространственных механизмов параллельно-перекрестной структуры с различным числом приводных кинематических цепей. Исследована влияние числа наложенных связей на степень подвижности механизмов в зависимости от наличия одной или нескольких перекрестных кинематических цепей, их расположения между соседними или противоположными приводными кинематическими цепями, а также от способа присоединения перекрестных кинематических цепей к приводным. Полученные в ходе синтеза и приведенные в классификации механизмы позволят расширить область промышленного применения таких устройств.
EDN: ATOVUV, https://elibrary/atovuv

Литература

[1] Merlet J.-P. Parallel robots. Kluwer Academic Publishers, 2000. 355 p.

[2] Angeles J. The qualitative synthesis of parallel manipulators. J. Mech. Des., 2004, vol. 126, no. 4, pp. 617–624, doi: https://doi.org/10.1115/1.1667955

[3] Ceccarelli M. Fundamentals of mechanics of robotic manipulation. Springer, 2004. 312 p.

[4] Carricato M., Parenti-Castelli V. On the topological and geometrical synthesis and classification of translational parallel mechanisms. Proc. XI World Congress in Mechanism and Machine Science, 2004, pp. 1624–1628.

[5] Kong X., Gosselin C. Type synthesis of parallel mechanisms. Springer, 2007. 276 p.

[6] Глазунов В.А. Структура пространственных механизмов. Группы винтов и структурные группы. Справочник. Инженерный журнал, 2010, приложение № 3, 24 с.

[7] Meng X.D., Gao F.A. Framework for computer-aided type synthesis of parallel robotic mechanisms. Proc. Inst. Mech. Eng. C, 2014, vol. 228, no. 18, pp. 3496–3504, doi: https://doi.org/10.1177/0954406214531252

[8] Laryushkin P., Fomin A., Antonov A. Kinematic and singularity analysis of a 4-DOF Delta-type parallel robot. J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 2023, vol. 45, no. 4, art. 218, doi: https://doi.org/10.1007/s40430-023-04128-7

[9] Huo X., Jiang C., Wang B. et al. Configuration evolution of 6-DoF parallel robots based on Markov decision process. In: Advances in mechanism and machine science, 2023, vol. 2, pp. 673–682, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-45770-8_67

[10] Ling F., Gao F. Type design and behavior control for six legged robots. Chin. J. Mech. Eng., 2018, vol. 31, art. 59, doi: https://doi.org/10.1186/s10033-018-0259-9

[11] Глазунов В.А. Механизмы параллельной структуры и их применение. Москва-Ижевск, ИКИ, 2018. 1035 с.

[12] Laryushkin P., Fomin A., Glazunov V. et al. Redundantly actuated 5-DOF delta-type parallel robot with linear drives. In: Advances in mechanism and machine science, 2023, vol. 2, pp. 820–827, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-45770-8_81

[13] Meng J., Liu G., Li Z. A geometric theory for analysis and synthesis of sub-6 DoF parallel manipulators. IEEE Trans. Robot., 2007, vol. 23, no. 4, pp. 625–649, doi: https://doi.org/10.1109/TRO.2007.898995

[14] Lu Y., Ye N. Type synthesis of parallel mechanisms by utilizing sub-mechanisms and digital topological graphs. Mech. Mach. Theory, 2017, vol. 109, pp. 39–50, doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.11.008

[15] 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

[16] Glazunov V.A., Chunichin A.Yu. Development of mechanisms of parallel structure. J. Mach. Manuf. Reliab., 2014, vol. 43, no. 3, pp. 211–216, doi: https://doi.org/10.3103/S1052618814030030

[17] Brinker J., Corves B. A survey on parallel robots with Delta-like architecture. Proc. 14th IFToMMWorld Congress, 2015, pp. 25–30, pp. 407–414, doi: https://doi.org/10.6567/IFToMM.14TH.WC.PS13.003