Методы решения задач кинематики для механизмов с параллельными ветвями

В большинстве случаев манипуляционные устройства современных роботов построены на основе разомкнутых кинематических цепей. К современным роботам и манипуляторам предъявляются следующие требования: высокая скорость перемещения, повышенная точность позиционирования, высокая грузоподъемность и т.д. Однако механизмы с открытой архитектурой не отвечают всем предъявленным требованиям на достаточном уровне. В основном не удовлетворяется требование по кинематической и динамической точности. Наиболее перспективный путь устранения этих недостатков — построение манипуляторов на основе механизмов с параллельными ветвями.

Преимущество использования параллельных кинематических цепей манипуляторов над последовательными цепями состоит в обеспечении более высокой жесткости конструкции. Однако, рабочая зона манипуляционных механизмов с параллельными ветвями во многих случаях уменьшается, а задачи кинематики и динамики имеют более сложные реализации по сравнению с аналогичными решениями для последовательных механизмов. При дистанционном управлении манипуляционными устройствами необходимо решать как прямую, так и обратную задачи кинематики. Для решения указанных задач используется несколько методов, но, как правило, они   реализованы  для   разных   конструкций   параллельных манипуляторов, обладающих вполне определенной последовательностью кинематических пар. В настоящее время насчитывается около 40 конфигураций параллельных механизмов, для которых рассмотрены частные случаи решения задачи. Некоторые методы решения прямой и обратной задачи кинематики описаны ниже.

Boudreau и др. (Университет Moncton, Канада) решили прямую задачу кинематики для параллельного механизма, используя голографическую нейронную парадигму. В голографической нейронной модели связь вход-выход (возмущающее воздействие-реакция) переводится из области реальных чисел в область комплексных векторов.

Se-Kyong Song (Институт науки и технологии, Корея) кинематический и динамический анализы производят для параллельных механизмов тетрагональной конструкции. Такой механизм состоит из трех внутренних и трех внешних звеньев, а также конусообразной подвижной платформы. Этот манипулятор имеет более широкие углы Эйлера, чем платформа Гроу-Стюарта.

Методы решения задач кинематики
Методы решения задач кинематики

Группа канадских ученых (Университет Laval) посвятила свои работы решению обратных задач кинематики для 4, 5 и 6 степенных параллельных механизмов. Механизмы с 4 и 5 степенями подвижности в своем составе содержат специальное звено, а остальные состоят из двух частей, соединенных между собой карданным шарниром. Решение задач кинематики в этом случае основано на простых методах аналитической геометрии.

А.Ф.Крайнев и В.А.Глазунов (Институт машиноведения им. А.А.Благонравова, РАН) рассматривали структуру, синтез, а также методы решения кинематического, силового и динамического анализа, основанные на теории винтов, принципе статико-кинематической аналогии и правилах построения групп силовых и кинематических винтов. Полученные ими результаты позволяют проектировать механизмы с параллельными ветвями, имеющие высокие динамические и точностные характеристики, а также разработать эффективные средства управления этими механизмами.

В работах У.А.Джолдасбекова рассмотрены плоские механизмы высокого класса, в том числе и механизмы с параллельными ветвями. Предложенный им метод позволяет упростить анализ сложных механизмов высокого класса.

Среди предложенных методов следует выделить метод, разработанный Ф.М.Диментбергом, основанный на использовании теории винтов. Винтовое исчисление позволяет записать уравнения динамики и кинематики более компактно. Основываясь на указанной теории можно решить различные задачи кинематики для механизмов высокого порядка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector