Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИССЕРТАЦИЯ, ПСИХОЛОГИЯ

Динамическая модель трехзвенного манипулятора.

cool_lady 1020 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 34 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 10.04.2021
Квалификационная магистерская работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. В первой главе поставлена цель работы, представлен ретроспективный современный обзор состояния проблемы и рассмотрены методы, позволяющие решить данную задачу. В второй главе рассмотрена задача описания динамической модели трёхзвенного манипулятора для нахождения необходимых параметров его приводов.
Введение

Выбор темы этой работы обусловлен актуальностью и перспективностью научно-прикладных разработок, связанных с совершенствованием робототехники. В наши дни робототехника является непрерывно совершенствующейся областью науки. Создание и управлением манипуляторов различных конструкций типов не простая задача, требующая знаний из нескольких областей современной науки. В рамках развития роботизированного управления ведущие мировые корпорации в сфере электроники и приборостроения уделяют большое внимание созданию антропоморфных роботов манипуляторов, которые являются незаменимыми помощниками на производстве.
Содержание

Введение 3 1.1. Постановка задачи 4 1.2. Манипуляторы 5 1.3. Представление Денавита — Хартенберга 8 1.4. Динамическая модель трёхзвенного манипулятора 10 1.5. Метод Лагранжа - Эйлера. 12 2. Расчет модели в системе Mathcad 28
Список литературы

1. Козлов В.В.Динамика управления роботами / В.В.Козлов, В.П.Макарычев, А.В. Тимофеев, Е.И. Юревич Под ред. Юревича Е.И. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2004.-336 с. 2. Шеленок Е. А. Разработка учебного робота-манипулятора. Том 5, Ученые заметки. – Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2014. – с. 247-253 3. Бурдаков С. Ф. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. – М: Высшая школа, 1986. 256с. 4. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.– 480 с. 5. Шахинпур М. Курс робототехники. - М.: Мир, 1990.-527 с. -ISBN 5-03- 001375-X. 6. Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора. – М.: Наука, 1996. – 103 с. 7. Михаил Игнатьев, Феликс Кулаков, Алексей Покровский Алгоритмы управления роботами-манипуляторами Издание 2-е, переработанное и дополненное. Л. Машиностроение 1977г. 248 с 8. Е.С.Шаньгин. УПРАВЛЕНИЕ РОБОТАМИ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ. Конспект лекций. Уфа-2005. 2005 9. Гайчук Дмитрий Викторович «Ставропольский государственный аграрный университет» Робототехнические системы. Лабораторные работы.
Отрывок из работы

1.1. Постановка задачи В качестве многозвенного динамического объекта выбран трёхзвенный манипулятор с вращательными сочленениями, приводящиеся в движение силовыми приводами. Относительно рассматриваемого манипулятора будем предполагать следующее: ? присоединенными переменными являются углы , и ? масса звеньев с первое по второе , и ? параметры звеньев имеют значения , , Целью данной работы является решение прямой задачи кинематики для исследуемого трехзвенного манипулятора и анализ его динамической модели. Построить динамическую модель манипулятора Решить для трёхзвенного манипулятора прямую задачу кинематики Описать динамическую модель манипулятора и найти моменты сил, действующие на манипулятор, для нахождение параметров привода. 1.2. Манипуляторы Многозвенный динамический объект – это объект, состоящий из двух и более звеньев, соединённых между собой и способных двигаться относительно друг друга. Например, вот такой плоский многозвенный механизм см. Рис. 1.1 Рис. 1.1 Плоский многозвенный механизм Или, например, рука человека, см. Рис. 1.2 Рис. 1.2 Рука человека Или нечто среднее между двумя предыдущими рисунками Рис. 1.3 Рис. 1.3 Манипулятор PUMА Чтобы управлять перемещением многозвенного динамического объекта необходимо уметь управлять каждым его звеном или сочленением, в отдельности. В целом механический манипулятор можно рассматривать как разомкнуть цепь, состоящая из нескольких звеньев, последовательно соединенных сочинениями вращательного или поступательного типа которой приводятся в движение силовыми приборами. в нашем случае такими приборами выступают электрические приводы. Под приводом далее будем понимать электрический двигатель, приводящий в движение звенья манипулятора. Один конец цепи соединен с основанием, другой конец свободен и завершается инструментом, позволяющий выполнять технологические операции. Движения манипулятора осуществляется следующим образом: привод вызывает движение сочленение, которые, в свою очередь, передают движения звеньям, в результате чего манипулятор, занимает необходимое положение в пространстве. При изучение положения манипулятора обращаются принимать. Она позволяет оценить положение относительно системы координат, не рассматривая силы и моменты породившие движение. По сути, кинематика позволяет описать пространственное положение как функцию времени, и, в частности, соотношения между пространством присоединенных переменных манипулятора (обобщенными координатами, положением и ориентацией схвата) 1.3. Представление Денавита — Хартенберга Для описания вращательных и поступательных связей между соседними звеньями Денавит и Хартенберг предложили матричный метод последовательного построения систем координат, связанных с каждым звеном кинематической цепи. Смысл представления Денавита — Хартенберга (ДХ-представление) состоит в формировании однородной матрицы преобразования, имеющей размерность 4 х 4 и описывающей положение системы координат каждого звена относительно системы координат предыдущего звена. Это дает возможность последовательно преобразовать координаты схвата манипулятора из системы отсчета, связанной с последним звеном, в базовую систему отсчета, являющуюся инерциальной системой координат для рассматриваемой динамической системы. Кроме базовой системы координат для каждого звена на оси его сочленения определяется ортонормированная декартова система координат ( ) где i =1, 2, 3...n, а n равно числу степеней свободы манипулятора. поскольку вращательное сочленение имеет только одну степень свободы, каждая система координат ( ) манипулятора соответствует (i + 1) -у сочленению и связана с i -м звеном. Когда силовой привод возбуждает движение в i -м сочленении, i -е звено начинает двигаться относительно (i ?1) -го звена. поскольку i -я система координат связана с i -м звеном, она движется вместе с ним. Таким образом, n -я система координат движется вместе с последним n -м звеном манипулятора. Базовой является нулевая система координат ( ), представляющая собой инерциальную систему координат манипулятора. ДХ-представление твердых звеньев зависит от четырех геометрических параметров, соответствующих каждому звену. Эти четыре параметра полностью описывают любое вращательное или поступательное движение: ?i —присоединенный угол — угол, на который надо повернуть ось xi?1 вокруг оси zi?1 чтобы она стала сонаправлена с осью xi : (знак определяется в соответствии с правилом правой руки); di — расстояние между пересечением оси zi?1 с осью xi ; и началом (i ?1) -й системы координат, отсчитываемое вдоль оси аi — линейное смещение — расстояние между пересечением оси zi?1 с осью xi; и началом i -й системы координат, отсчитываемое вдоль оси xi , т. е. кратчайшее расстояние между осями zi?1 и zi; ?i— угловое смещение — угол, на который надо повернуть ось zi?1 вокруг оси xi чтобы она стала сонаправленной с осью zi : (знак определяется в соответствии с правилом правой руки). Для вращательных сочленений параметры di , аi и ?i - являются характеристиками сочленения, постоянными для данного типа робота. В то же время ?i является переменной величиной, изменяющейся при движении (вращении) i -го звена относительно (i?1)-го. Для поступательных сочленений ?i аi и ?i — характеристики сочленения, неизменные для данного робота, а di - переменная величина. Величины di, аi и ?i, если i-е сочленение вращательное, и ?i аi и ?i поступательное, будем называть присоединенными параметрами, подчеркивая их постоянство. 1.4. Динамическая модель трёхзвенного манипулятора Теперь рассмотрим основные уравнения, относящиеся к динамике манипуляционных роботов. при этом будем использовать некоторые результаты полученные при анализе вышеупомянутых вопросов. В сущности, уравнения динамики нужны для динамического управления манипуляционными роботами. Цель динамического управления заключается в получении требуемого динамического отклика управляемого от ЭВМ манипулятора, чтобы этот отклик соответствовал некоторому заранее определенному множеству критериев. Эти критерии могут быть выражены через импульс и силы реакции и инерции, воздействующие на схват либо на объект. В общем случае проблема управления заключается в получении основных уравнений динамики робота в форме динамической модели физического манипулятора и в последующем определении законов управления, позволяющих достичь желаемого динамического отклика. Математически модель кинематики n-звенного манипуляционного механизма может быть выражена следующим образом. преобразование движения, определяющее переход от системы координат (k ? 1)-го звена к системе координат k-го звена (k = 1, n), с помощью однородных координат представляется в виде матрицы , имеющей вид: в качестве обобщенной координаты выбирается параметр , если k-е сочленение вращательное, и параметр dk — если поступательное остальные параметры матрицы А являются постоянными и определяются особенностями конструкции конкретного робота. Матрица перехода Tr, определяющая положение системы координат инструмента относительно системы координат манипулятора, вычисляется как произведение матриц перехода для каждого сочленения: Задача динамики манипулятора заключается в определение сил и моментов, действующие на каждое звено в определенный момент времени, при известных мгновенных значениях присоединенных координат звеньев, а также, скоростей и ускорений. Решение данной задачи необходимо для выбора приводных двигателей, обеспечивающих необходимое силовые воздействия на звенья манипуляторов. Динамика манипулятора описывается уравнением Лагранжа второго рода. L = k – p – функция Лагранжа где: k – полная кинетическая энергия Еk, p – полная потенциальная энергия Еp, присоединенные переменные 1.5. Метод Лагранжа - Эйлера. Полное описание перемещения манипулятора возможно заполучить, используя способ Лагранжа-Эйлера для консервативных систем. Описав кинематику манипулятора с помощью матричного представления Денавита - Хартенберга, можно, воспользовавшись Лагранжевым формализмом, вывести уравнение динамики. Это общее внедрение Д-Х представления и способа Лагранжа приводит к удобной векторно-матричной форме уравнения движения, простой для аналитического изучения и позволяющий реализацию на ЭВМ. Вывод уравнения динамики перемещения манипулятора базируется на последующем: 1. На описании взаимого пространственного месторасположения системы координат и i-го и (i-1)-го звеньев с помощью матрицы преобразования однородных координат. Это самая матрица преобразует координаты случайной точки относительно данной системы координат и в координаты данной точки условно i-1 первой системы координат. 2. При применении уравнений Лагранжа-Эйлера, в котором L - функция Лагранжа, как K - абсолютная кинетическая энергия манипулятора, P - абсолютная потенциальная энергия манипулятора q - обобщенные координаты манипулятора, 1-ая производная по времени обобщенных координат, обобщенные силы (либо моменты), создаваемые в i-ом сочленении для реализации данного перемещения данного звена. Чтобы использовать уравнением Лагранжа и Эйлера нужно выбрать систему координат.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg