- •1. Библиотека модулей (блоков)
- •2. Графики двумерных функций
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Методические рекомендации
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические сведения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Методические рекомендации
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Методические рекомендации
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические сведения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Методические рекомендации
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •221000 «Мехатроника и робототехника»
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
6. Требования к отчету
Общие требования к оформлению отчета изложены в п. 6 лабораторной работы № 1.
7. Контрольные вопросы
7.1. Дайте определение кинематической модели манипулятора. Какие в ней приняты допущения?
7.2. Какие параметры характеризуют расчетную кинематическую модель?
7.3. В чем заключается решение прямой и обратной задач кинематики манипуляторов, и для каких практических целей эти решения необходимы?
7.4. Чем определяются геометрические параметры рабочей зоны манипулятора?
7.5. Какие методы решения задач кинематики манипуляторов вы знаете? В каких случаях невозможно применение геометрического метода?
7.6. Опишите методику построения кинематической модели манипулятора, учитывающей только переносные степени подвижности.
7.7. Назовите кинематические пары, образующие кинематическую цепь заданного варианта манипулятора.
7.8. Каким образом из уравнений кинематики манипулятора получить выражения для определения скорости и ускорения? Запишите уравнение для расчета скорости обобщенных координат своего варианта манипулятора.
7.9. Чем необходимо руководствоваться при построении графика рабочей зоны манипулятора? Всегда ли алгоритм изменения обобщенных координат, приведенный в п.5.2, позволяет построить график рабочей зоны манипулятора?
7
27
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МАНИПУЛЯТОРОВ
1. Цель работы
Разработка математических и машинных моделей динамики манипуляторов, а также исследование взаимовлияния их степеней подвижности.
2. Теоретические пояснения
Манипулятор робота – механизм представляющий собой разомкнутую кинематическую цепь, исполнительные звенья которой базируются друг на друге. При движении каждое последующее звено динамически нагружает предыдущие звенья и в результате существенно искажает заданный закон движения. Такое динамическое взаимовлияние по разным степеням подвижности обусловлено инерционными, диссипативными и кориолисовыми силами.
Для учета такого взаимовлияния при проектировании промышленных роботов разработчикам необходимо решать прямую и обратную задачи динамики манипуляторов. Прямая задача динамики связана с определением движения робота,
т.е. изменения обобщенных координат и их производных во времени, при заданных управляющих силах и моментах .
. (1)
Обратная задача динамики позволяет определить требуемые управляющие силы для выполнения заданного движения
. (2)
К
28
Р
2
, (3)
где и – кинетическая и потенциальная энергии системы.
Кинетическую энергию исполнительного механизма манипулятора можно представить как сумму кинетических энергий его звеньев:
. (4)
В общем случае кинетическая энергия звена манипулятора определяется в соответствии с выражением:
, (5)
где – момент инерции.
В
29
Потенциальная энергия исполнительного механизма манипулятора определяется по формуле:
, (6)
где – звенья, которые перемещаются относительно основания манипулятора в вертикальной плоскости;
– ускорение свободного падения;
– положение центра масс звеньев относительно основания манипулятора.
Таблица 1
Моменты инерции некоторых тел
Геометрическая форма тела |
Условное обозначение |
Момент инерции |
Материальная точка |
|
|
Прямолинейный тонкий стержень |
|
a) б) |
Круглый цилиндр |
|
|
Диск |
|
|
Д
30
, (7)
где – коэффициенты приведения массы исполнительного механизма к соответствующим координатам;
– коэффициенты взаимосвязи между степенями подвижности манипулятора;
– коэффициенты гравитационных воздействий.
На рис. 1 изображена структура динамической модели манипулятора, позволяющая определять значения обобщенных координат и их производных по заданным управляющим усилиям.
Рис. 1. Обобщенная структура динамической модели манипулятора с двумя степенями подвижности
Д
31