сотрудник
Брянск, Брянская область, Россия
Цель исследования заключается в разработке и анализе компьютерных моделей для определения собственных частот и форм колебаний плоского манипулятора параллельной структуры с использованием программного комплекса «Универсальный механизм». Статья посвящена решению задачи обеспечения виброустойчивости манипуляторов роботов. Новизна работы заключается в разработке и анализе компьютерной модели плоского манипулятора, в которой твёрдые тела образуют соединения с числом степеней свободы в относительном движении от 1 до 4, определении влияния массы и упругости звеньев, а также вида кинематических пар на собственные частоты и формы колебаний. В результате исследования разработаны компьютерные модели плоского манипулятора с тремя степенями свободы, для которых определены собственные частоты и формы колебаний, выполнено сравнение значений собственных частот с известным аналитическим решением, установлено влияние инерционных и упругих свойств звеньев, числа избыточных связей на собственные частоты и формы колебаний. Предложенная компьютерная модель может быть использована для определения с достаточной точностью собственных частот и форм колебаний плоского манипулятора параллельной структуры, плоский манипулятор с упругими невесомыми стержнями и упругим приводом имеет шесть собственных частот колебаний. Собственные формы сохраняют вид для разных значений инерционных и упругих параметров звеньев. Колебания платформы на этих формах в горизонтальной и вертикальной плоскостях независимы. Значения собственных частот, на которых платформа колеблется в горизонтальной плоскости движения звеньев механизма, зависят от соотношения коэффициентов жёсткости привода и изгибной жёсткости стержней. Значения собственных частот, на которых платформа колеблется в вертикальной плоскости, зависят от изгибной и крутильной жёсткости стержней и от вида кинематических пар в схеме механизма.
манипулятор, параллельная структура, компьютерное моделирование, колебания, собственные частоты и формы
1. Кузнецов Н.К., Стрелов А.В. Экспериментальные исследования упругих колебаний электромеханического робота // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2003. № 3-4(15-16). С. 36-41.
2. Кирсанов М.Н., Дай Ц. Зависимость собственной частоты колебаний плоской модели фермы манипулятора от числа панелей // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2021. № 1(72). С. 21-26.
3. Родин И.А., Васильев И.А. Исследование собственных частот упругих колебаний манипуляторов при изменении их конфигурации // Робототехника и техническая кибернетика. 2019. Т. 7. № 1. С. 29-33. DOI:https://doi.org/10.31776/RTCJ.7104.
4. Маслов А.Н. Позиционирование нежесткого звена робота-манипулятора с учетом ограничений на управление // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. 2011. № 2. С. 5-9.
5. Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Манипуляционные механизмы параллельной структуры и их приложения в современной технике // Доклады Академии наук. 2014. Т. 459. № 4. С. 428. DOI:https://doi.org/10.7868/S086956521434009X.
6. Хейло С.В., Ширинкин М.А., Глазунов В.А. Определение собственных частот колебаний манипулятора параллельной структуры // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2011. № 4(333). С. 120-124.
7. Хейло С.В. Частотный критерий особых положений манипулятора параллельной структуры // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2013. № 1. С. 65-71.
8. Носова Н.Ю. Разработка и исследование пространственных механизмов параллельной структуры с шарнирными параллелограммами с различным числом степеней свободы: специальность 05.02.18 «Теория механизмов и машин»: дис. на соискание учёной степени канд. техн. наук / Носова Наталья Юрьевна; Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук. Москва, 2021. 152 с. Библиогр.: с. 119-130.
9. Демидов С.М., Артеменко Ю.Н., Глазунов В.А. и др. Анализ динамических свойств механизмов параллельной структуры // Машиностроение и инженерное образование. 2012. № 1(30). С. 36-41.
10. Скворцов С.А., Лысогорский А.Е., Глазунов В.А. Динамический анализ механизма параллельной структуры, выполняющего поступательные перемещения // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 2(15). С. 70-79.
11. Глазунов В.А., Хейло С.В., Костюков А.М. Исследование колебаний механизма параллельной структуры. Вибрационные технологии, мехатроника и управляемые машины: сб. тр. XII Междунар. конф.: в 2 частях. Курск, 18-20 мая 2016 года. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2016. С. 23-28.
12. Song J., Lu Yang, Wang Y., Lu Yi. Stiffness and elastic deformation of 4-DoF parallel manipulator with three asymmetrical legs for supporting helicopter rotor // Journal of Robotics, 2020. Vol. 2020. P. 1-11. https://doi.org/10.1155/2020/8571318.
13. Антонов А.В., Глазунов В.А. Влияние упругих сил на точность движения манипулятора параллельной структуры // Экстремальная робототехника. 2020. Т. 1. № 1. С. 47-55.
14. Pogorelov D.Y. On numerical methods of modeling large multibody systems // Mechanism and Machine Theory. 1999. Vol. 34. No 5. P. 791-800. DOI:https://doi.org/10.1016/S0094-114X(98)00055-X.
15. Погорелов Д.Ю., Толстошеев А.К., Ковалёв Р.В. Динамический анализ и синтез механизмов с использованием программы UM. Брянск: Изд-во Брянского государственного технического университета. 1997. 46 с.
16. Универсальный механизм 9. Руководство пользователя: начинаем работать. 2021. 75 с. URL: http://www.universalmechanism.com/download/90/rus/gs_um.pdf (дата обращения: 30.08.2022).
17. Толстошеев А.К., Татаринцев В.А. Проектирование статически определимых механизмов технологических мехатронных машин с параллельной кинематикой // Мехатроника, автоматизация, управление. 2019. Т. 20. № 7. С. 428-436. DOI:https://doi.org/10.17587/mau.20.428-436.
18. Толстошеев А.К., Татаринцев В.А. Структурный анализ механизмов роботов-станков с параллельной кинематикой // Вестник Брянского государственного технического университета. 2017. № 1(54). С. 33-43. DOI:https://doi.org/10.12737/24889.
