Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний

Толстошеев Андрей Константинович

doi:10.30987/2658-6436-2023-1-40-50

УДК 621.01

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАНИПУЛЯТОРА ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний

АА Аа

Опубликовано в Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении · Том 2023, Номер 1 · Страницы 40–50 · Рубрика: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

DOI: https://doi.org/10.30987/2658-6436-2023-1-40-50

Получено: 27.03.2023 Одобрено: 30.03.2023 Опубликовано: 30.03.2023

Авторы

ТО

Толстошеев Андрей Константинович

ТО

Толстошеев Андрей Константинович

Ученая степень: кандидат технических наук

Ученое звание: доцент

Брянский государственный технический университет доцент · кафедра "Трубопроводные транспортные системы" · Россия · Брянск

АННОТАЦИЯ

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.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

манипулятор, параллельная структура, компьютерное моделирование, колебания, собственные частоты и формы

Текст

Текст (PDF)

Читать Скачать

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. EDN: https://elibrary.ru/PCLVWN

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. EDN: https://elibrary.ru/HHOYMM

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. EDN: https://elibrary.ru/NYPUPI

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. EDN: https://elibrary.ru/NTZAPH

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. EDN: https://elibrary.ru/SXWZEH

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. EDN: https://elibrary.ru/TMJHHP

7. Хейло С.В. Частотный критерий особых положений манипулятора параллельной структуры // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2013. № 1. С. 65-71. EDN: https://elibrary.ru/PXGDTD

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. EDN: https://elibrary.ru/PAXOUS

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. EDN: https://elibrary.ru/RUDKGN

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. EDN: https://elibrary.ru/UCHDYN

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. EDN: https://elibrary.ru/WIPCVV

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. EDN: https://elibrary.ru/NCENLA

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. EDN: https://elibrary.ru/LFKSTL

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. EDN: https://elibrary.ru/VVVGYB

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. EDN: https://elibrary.ru/LEGGEZ

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. EDN: https://elibrary.ru/YHEEMN

PDF JATS XML

главный редактор

Аверченков Владимир Иванович

aver@tu-bryansk.ru

заместитель главного редактора

Пугачев Александр Анатольевич

alexander-pugachev@rambler.ru +7(483)256-36-02

3654

загрузки

ГОСТ

Толстошеев А. К. Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. 2023. № 1. С. 40-50. DOI: https://doi.org/10.30987/2658-6436-2023-1-40-50. (дата обращения: 07.11.2026).

MLA

Толстошеев Андрей Константинович. "Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний." Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении 2023.1 (2023): 40-50. DOI: https://doi.org/10.30987/2658-6436-2023-1-40-50.

APA

Толстошеев А. К. (2023). Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний. Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении, 2023(1), 40-50. https://doi.org/10.30987/2658-6436-2023-1-40-50

Chicago

Толстошеев Андрей Константинович. "Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний." Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении 2023, no. 1 (2023): 40-50. https://doi.org/10.30987/2658-6436-2023-1-40-50.

WIKI

{{cite journal | author = Толстошеев А. К. | title = Компьютерное моделирование манипулятора параллельной структуры для определения собственных частот и форм колебаний | journal = Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении | year = 2023 | volume = 2023 | issue = 1 | pages = 40-50 | doi = 10.30987/2658-6436-2023-1-40-50 }}

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

Подтверждение