Усилия в шарнирах механизма робота-манипулятора
- Authors: 1, 1
-
Affiliations:
- Самарский государственный технический университет
- Issue: Vol 1 (2023)
- Pages: 350-351
- Section: Статика, динамика и устойчивость упругих систем
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/421987
- ID: 421987
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Механизмы роботов-манипуляторов используют для выполнения многих задач, и одним из ключевых аспектов их работы являются усилия, которые необходимо применять в шарнирах. Шарниры — это точки соединения двух частей механизма, которые позволяют изменить угол и направление движения. Применение правильных усилий в шарнирах является важным аспектом работы робота-манипулятора.
Основная задача механизма робота-манипулятора — перемещать объекты из одного места в другое. Для этого необходимо, чтобы механизм мог двигаться в любом направлении и изменять конфигурацию в соответствии с заданием. Это возможно благодаря шарнирам, которые позволяют механизму осуществлять движения в разных плоскостях.
Усилия, которые необходимо применять в шарнирах, зависит от массы перемещаемого объекта, скорости его перемещения, трения в шарнирах и других факторов. При проектировании механизма робота-манипулятора важно определить максимальные нагрузки, которые механизм будет способен выдерживать. Для этого проводятся расчеты, которые учитывают все параметры механизма и факторы воздействия.
Цель — исследовать параметры усилий, которые необходимо применять в шарнирах механизма робота-манипулятора для обеспечения эффективной работы.
Методы. Для расчета усилий в шарнирах механизма робота-манипулятора используется метод Мак-Куллоха–Питта — закон геометрического анализа механизмов. Он позволяет рассчитывать усилия в шарнирах механизма на основе уравнений равновесия.
В данной работе выполняется расчет моментов сил в шарнирах робота-манипулятора, который представлен на рис. 1, с параметрами l1 = 0,8 м, l2 = 0,5 м, l3 = 0,3 м, m1 = 40 кг, m2 = 25 кг, m3 = 15 кг.
Для каждой точки составляется уравнения для моментов сил.
Рис. 1. Робот-манипулятор
Рис. 2. Кинематическая схема робота-манипулятора, работающего в угловой системе координат
Уравнение равновесия для моментов сил относительно точки А:
. (1)
MA = 665 Н · м.
Уравнение равновесия для моментов сил относительно точки В:
. (2)
MB = 248 Н · м.
Уравнение равновесия для моментов сил относительно точки С:
MС = 47,7 Н · м.
Результат. В результате расчета моментов сил в шарнирах механизма робота-манипулятора было установлено, что наибольшее значение момента возникает в шарнире, который обеспечивает передвижение рабочего органа в вертикальном направлении. Данный момент сил составил 665 Н · м и является критическим для безопасной работы робота-манипулятора. При проектировании и эксплуатации механизма необходимо учитывать данное значение и принимать меры для минимизации момента в шарнире, например, выбирая оптимальные параметры и конструкцию механизм, используя подшипники высокой точности и обеспечивая правильную сборку и установку механизма.
Выводы. В ходе расчета усилий в шарнирах робота-манипулятора было установлено, что каждый из шарниров испытывает определенную нагрузку, которая зависит от массы и геометрических параметров сегмента манипулятора, а также от углов, под которым они находятся.
Full Text
Обоснование. Механизмы роботов-манипуляторов используют для выполнения многих задач, и одним из ключевых аспектов их работы являются усилия, которые необходимо применять в шарнирах. Шарниры — это точки соединения двух частей механизма, которые позволяют изменить угол и направление движения. Применение правильных усилий в шарнирах является важным аспектом работы робота-манипулятора.
Основная задача механизма робота-манипулятора — перемещать объекты из одного места в другое. Для этого необходимо, чтобы механизм мог двигаться в любом направлении и изменять конфигурацию в соответствии с заданием. Это возможно благодаря шарнирам, которые позволяют механизму осуществлять движения в разных плоскостях.
Усилия, которые необходимо применять в шарнирах, зависит от массы перемещаемого объекта, скорости его перемещения, трения в шарнирах и других факторов. При проектировании механизма робота-манипулятора важно определить максимальные нагрузки, которые механизм будет способен выдерживать. Для этого проводятся расчеты, которые учитывают все параметры механизма и факторы воздействия.
Цель — исследовать параметры усилий, которые необходимо применять в шарнирах механизма робота-манипулятора для обеспечения эффективной работы.
Методы. Для расчета усилий в шарнирах механизма робота-манипулятора используется метод Мак-Куллоха–Питта — закон геометрического анализа механизмов. Он позволяет рассчитывать усилия в шарнирах механизма на основе уравнений равновесия.
В данной работе выполняется расчет моментов сил в шарнирах робота-манипулятора, который представлен на рис. 1, с параметрами l1 = 0,8 м, l2 = 0,5 м, l3 = 0,3 м, m1 = 40 кг, m2 = 25 кг, m3 = 15 кг.
Для каждой точки составляется уравнения для моментов сил.
Рис. 1. Робот-манипулятор
Рис. 2. Кинематическая схема робота-манипулятора, работающего в угловой системе координат
Уравнение равновесия для моментов сил относительно точки А:
. (1)
MA = 665 Н · м.
Уравнение равновесия для моментов сил относительно точки В:
. (2)
MB = 248 Н · м.
Уравнение равновесия для моментов сил относительно точки С:
MС = 47,7 Н · м.
Результат. В результате расчета моментов сил в шарнирах механизма робота-манипулятора было установлено, что наибольшее значение момента возникает в шарнире, который обеспечивает передвижение рабочего органа в вертикальном направлении. Данный момент сил составил 665 Н · м и является критическим для безопасной работы робота-манипулятора. При проектировании и эксплуатации механизма необходимо учитывать данное значение и принимать меры для минимизации момента в шарнире, например, выбирая оптимальные параметры и конструкцию механизм, используя подшипники высокой точности и обеспечивая правильную сборку и установку механизма.
Выводы. В ходе расчета усилий в шарнирах робота-манипулятора было установлено, что каждый из шарниров испытывает определенную нагрузку, которая зависит от массы и геометрических параметров сегмента манипулятора, а также от углов, под которым они находятся.
About the authors
Самарский государственный технический университет
Email: elizaveta.kuv@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-6564-1511
Самарский государственный технический университет
Author for correspondence.
Email: elekina-e1@yandex.ru
References
- Аппель П.Э. Теоретическая механика. Москва: ФМ, 1960. 520 с.
- Булгаков А.Г., Воробьев В.А. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление. Москва: СОЛОН-Пресс,
- 484 с.