Анализ влияния последовательности включения приводов манипуляционной системы на ее динамические характеристики при вращении звеньев в разные стороны Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»



УДК 681.5

Анализ влияния последовательности включения приводов манипуляционной системы на ее динамические характеристики при вращении звеньев в разные стороны

С.В. Шаныгин

Подтверждена возможность уменьшения динамических характеристик манипуляционной системы путем рационального порядка включения приводов, как при вращении звеньев в одну сторону, так и при вращении их в разные стороны.

Ключевые слова: манипуляционная система, динамические характеристики, порядок включения приводов.

Analysis of the handling system drives switch-on sequence influence on its dynamic characteristics during links rotation in different directions

S.V, Shanygin

The possibility to reduce the dynamic characteristics of the handling system by rational order of drives switch-on has been cofirmed both during rotation of links in one direction and in different directions.

Keywords: handling system, dynamic characteristics, order of drives switch-on.

I I ри рассмотрении в предыдущих работах [1,2] влияния порядка включения приводов на динамические характеристики манипу-ляционной системы было принято, что движение звеньев системы направлено в одну сторону (рис. 1, а), т. е. циклограмма включения приводов в подвижностях А и В могла быть в двух вариантах (одновременно вращаются оба звена АВ и ВС (включены приводы А и В одновременно) табл. 1 и приводы в подвижностях А и В включаются последовательно — табл. 2).

Ускорение точки С определяется методом суперпозиций:

77(1)- 77«(1) ^ 77 т( 1) . 77n

lCA

,и(1) lCA

+ a

CA

aCA||AC; aCA±CA;

l AC; aCA £1l

AC

77(2) _ T7"(2) aT(2K ~"n

aC aCB

CB '

a^ l\CB; aCB-L CB;

О

A

ШАНЫГИН Сергей Витальевич

кандидат технических наук,

доцент (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

SHANYGIN Sergey Vitalievich

Candidate of Engineering Sciences, Assoc. Prof.

(MSTU named after N.E. Bauman)

2012. № 12

13

ВШзехэшш] выкэдшпх ©аведжшй

Рис. 1. Схемы манипуляционных систем:

а — вращение звеньев в одну сторону; б — вращение звеньев в разные стороны

aCB ®2lOB ; aCB £2lCB; aC ~ aC " aC ~ aCA " aCA " aCB " aCB

(1)

Таблица 1

Привод А Разгон Установившееся движение Торможение

Привод В Разгон Установившееся движение Торможение

Ю] ю1 > 0 Возрастает ю1 = const ю1 > 0 Уменьшается

ю2 ю2 > 0 Возрастает ю2 = const ю2 > 0 Уменьшается

£1 £] > 0 £]= 0 £] < 0

£2 £2 > 0 £2 = 0 £2 < 0

В зависимости от порядка включения приводов в уравнении (1) присутствуют или отсутствуют те или иные слагаемые.

Рис. 2. Построение векторного уравнения (1):

а — вращение звеньев в одну сторону; б — вращение

звеньев в разные стороны; в — вращение звеньев в разные стороны при одновременном включении приводов

При включении приводов, согласно табл. 1, и движения звеньев 1 и 2 в одну сторону (см. рис. 1, а) ускорение точки С представляет сумму ускорений, представленных в уравнении (1) (рис. 2, а).

Если приводы включены одновременно, то ускорение точки С, равное aC1 + aC2), значительно больше, чем если бы приводы включались бы последовательно (см. табл. 2), так как аС последовательно бы равнялось аC = а^1 (участок а — с), на участке c — d (см. табл. 2) аC = aC1 ^ + aC2), но во-первых, при торможении

угловое ускорение е 1 меняет свой знак, а во-вторых, во время торможения угловая скорость га1 уменьшается, следовательно, уменьшается anA1 (рис. 2, б). Следует также отметить, что на величину суммарного ускорения точки С в большей степени влияет нормальная составляющая ускорения, так как она зависит от квадрата скорости, причем нормальная состав-

Таблица 2

ё е f

Привод А Разгон Установившееся движение Торможение Неподвижен

Привод В Неподвижен Разгон Установившееся движение Торможение

Ю] Ю! >0 Возрастает ю1 = const ю1 > 0 Уменьшается ю1 = const ю1 > 0

Ю2 ю2 > 0 ю2 = const ю2 > 0 Возрастает ю = const ю2 > 0 Уменьшается

£1 S] > 0 S] = 0 S] < 0 S] = 0 S] < 0

£2 S] > 0 s2 = 0 s2 > 0 s2 = 0 s2 < 0

14

2012. № 12

ляющая аПА всегда больше аПв, поскольку длина звена 1 всегда больше длины звена 2.

Кроме того, направление нормальной составляющей ускорения всегда будет зависеть от положения звена, а не от направления его вращения, поэтому при последовательном включении приводов ускорение точки С будет всегда меньше, чем при одновременном при любом направлении вращения звеньев, так как при последовательном включении приводов ускорение точки С на участке а—с (см. табл. 2) ас = а(1 1 = аПА + а %СА, причем величина нормальной составляющей апСА значительно больше тангенциальной направляющей а ТА (направление вектора а^А звена 1 — в!).

Из сказанного выше, можно сделать следующий вывод: последовательное включение приводов при всех режимах работы манипуляцион-ной системы позволяет уменьшать ускорения точек звеньев системы, так как ускорение аС последовательно равно ас = а(1 1, ас = а ^1 + а^1 (на

участке торможения предыдущего привода).

Инерционные нагрузки (динамические) зависят от величины ускорения, т. е. при последовательном включении приводов = 1 =

= -(т1 + т2 )а(11 (на участке а—с) и = ^Ц,11 +

=-(т1а(1)+ т2а(2)) (на участке с—С).

Уменьшая ускорения, снижает тем самым инерционные нагрузки.

Следовательно, последовательное включение приводов всегда позволяет уменьшить инерционные нагрузки звеньев при любом направлении их вращения.

Литература

1. Фанатлова Т.Б., Шаныгин С.В. Анализ влияния последовательности включения приводов робота на траекторию движения схвата // Сб. тр. VI Всероссийской науч.-техн. конф. «Новые информационные технологии». М.: МГАПИ, 2003. С. 175—180.

2. Фанатлова Т.Б., Шаныгин С.В. Связь энергодинамических характеристик приводов манипуляционной системы робота с их последовательностью включения приводов // Науч. тр. VI Международной науч.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права». Кн. «Приборостроение». М.: МГАПИ, 2003. С. 231—234.

References

1. Fanatlova TB., Shanygin S.V. Analiz vliianiia posledovatel'nosti vkliucheniia privodov robota na traektoriiu dvizheniia skhvata [Analysis of the influence of the sequence of the drives of the robot on the trajectory of the gripper's]. Sbornik trudov VI Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Novye informatsionnye tekhnologii» [Proc. of the VI all-Russian scientific-technical conference «New information technologies»]. Moscow, MGAPI Publ., 2003. pp. 175-180.

2. Fanatlova T.B., Shanygin S.V. Sviaz' energodinamicheskikh kharakteristik privodov manipuliatsionnoi sistemy robota s ikh posledovatel'nost'iu vkliucheniia privodov [Link energodynamic the characteristics of the drives handling system robot with their sequence of the actuators]. Nauchnye trudy VI Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Fundamentalnye i prikladnye problemy priborostroeniia, informatiki, ekonomiki i prava. Kn. «Priborostroenie» [Scientific works VI International scientific-practical conference «Fundamental and applied problems of instrument engineering, information science, economy and law. KN. «Instrument-making»] Moscow, MGAPI Publ., 2003. pp. 231-234.

Статья поступила в редакцию 25.09.2012

Информация об авторе

ШАНЫГИН Сергей Витальевич (Москва) — кандидат технических наук, доцент кафедры «Теории механизмов и машин». МГТУ им. Н.Э. Баумана (Россия, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: sg78dec@mail.ru).

Information about the author

SHANYGIN Sergey Vitalievich (Moscow) — Candidate of Engineering Sciences, Assoc. Prof. «Theory of Mechanisms and Machines» Department. MSTU named after N.E. Bauman (BMSTU, building 1, 2-nd Baumanskaya, 5, 105005, Moscow, Russia, e-mail: sg78dec@mail.ru).

2012. № 12

15