CC BY
59
УДК 621.87
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО МАНИПУЛЯТОРА
В.С. Щербаков, С.А. Перов
Описана разработанная система автоматизированного моделирования (САМ) рабочего оборудования (РО) строительного манипулятора (СМ), предназначенная для моделирования РО СМ с целью решения задач анализа и синтеза РО, а также определения зоны действия СМ. Представлены вариант расчетной схемы РО СМ, рабочие окна САМ и дано краткое описание использования САМ РО
Ключевые слова: строительный манипулятор, рабочее оборудование, моделирование
При проектировании РО СМ разработчик сталкивается с рядом проблем, которые усложняют процесс проектирования. Одной из наиболее серьезных проблем, с которой сталкивается проектировщик, это отсутствие возможности создать РО в “железе”, отвечающее требованиям заказчика, с первого раза, не проведя его анализ и не сравнив конструкции одного РО с другим [1].
Для решения данной проблемы существует система автоматизированного проектирования (САПР), которая быстро и эффективно выполняет большое число математических операций и имеет возможность визуализации результатов
проектирования (как окончательных, так и промежуточных) с помощью средств машинной графики.
Разработанная и описанная ниже система автоматизированного моделирования (САМ) РО СМ предназначена для моделирования РО СМ, областью применения которой могут быть научные исследования и конструкторские разработки СМ [2].
Предложенная САМ позволяет без знания языков программирования и численных методов в понятных и простых для восприятия терминах производить моделирование РО СМ с учетом технологических условий работы [3].
Интерфейс САМ позволяет организовать в наглядной форме ввод основных параметров РО СМ, задание параметров моделирования, параметров вывода результата.
На рис.1 представлена расчетная схема РО строительного манипулятора. На расчётной схеме приняты следующие обозначения:
8 - длина стрелы;
61 - вылет стрелы (проекция стрелы на горизонтальную ось);
62 - высота подъёма стрелы;
г - длина рукояти;
г1 - расстояние от оси вращения рукояти до точки крепления штока гидроцилиндра рукояти;
г2 - длина участка рукояти до изгиба;
г3 - длина участка рукояти после изгиба;
Щербаков Виталий Сергеевич - СибАДИ, д-р техн. наук, профессор, тел. (3812) 65-04-55
Перов Сергей Анатольевич - ОТИИ, соискатель, тел. (3812) 46-51-13
г4 - вылет рукояти (проекция рукояти на горизонтальную ось);
11 - длина гидроцилиндра стрелы;
12 - длина гидроцилиндра рукояти;
^ - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока гидроцилиндра стрелы;
^ - расстояние от точки крепления
гидроцилиндра рукояти до оси вращения рукояти;
Рис. 1 Расчетная схема рабочего оборудования строительного манипулятора
^ - расстояние от точки перегиба стрелы до оси шарнира крепления рукояти;
£( - расстояние от оси вращения стрелы до точки перегиба стрелы;
к - высота поворотной колонки; у - высота захвата;
VI - ширина захвата в сложенном состоянии; у2 - максимальная ширина захвата;
w - расстояние, на которое способен перемещаться захват по вертикали;
ъ - расстояние, на которое способен перемещаться захват в длину; в - угол поворота стрелы;
в 0 - угол изгиба стрелы, имеющий постоянную
величину и зависящий от конструкции стрелы;
р - угол поворота рукояти относительно
стрелы;
р0 - угол изгиба кронштейна крепления
гидроцилиндра рукояти, имеющий постоянную величину и зависящий от конструкции рукояти;
б0 - угол изгиба рукояти, имеющий
постоянную величину и зависящий от конструкции рукояти;
г - угол поворота захвата относительно рукояти;
г 0- угол, имеющий постоянную величину и
зависящий от конструкции захвата.
Под пользовательским интерфейсом системы подразумеваются средства графической оболочки САМ РО СМ, которые обеспечивают управление системой, как с клавиатуры, так и с помощью мыши.
В первом окне программы (рис. 2)
проектировщик должен задать размеры элементов РО, расстояния между точками крепления гидроцилиндров, а также высоту поворотной колонки.
Количество вариантов РО может быть неограниченно, его можно в любой момент создавать, изменять, сохранять или удалять, а так же обозначать его любым удобным для проектировщика именем.
Размеры указываются в метрах, с точностью в
0,01 м.
для каждого свое имя. По аналогии с первой вкладкой размеры указываются в метрах.
IСистема расчетов
- и
Гяиауки Дшмпимм пам'р» Ьжими Граф»
{ - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока гидроцилиндра стрелы, м {г - расстояние от точки крепления гидроцилиндра рукояти до оси вращения рукояти, м {з - расстояние от точки перегиба стрелы до оси шарнира крепления рукояти,м
{4 - расстояние от оси вращения стрелы до точки перегиба стрелы, м Г| - расстояние от оси вращения рукояти до точки крепления штока гидроцилиндра рукояти, м
Рис. 2. Окно задания параметров рабочего оборудования строительного манипулятора
Рис. 3. Окно выбора гидроцилиндров
В следующем, третьем окне, (рис. 4) задаются углы изгиба стрелы, рукояти, что позволяет изменять форму РО. Углам можно задать постоянные значения (значение угла задаётся перемещением соответствующего ползунка напротив угла) или определенный интервал значений, поставив напротив соответствующего угла (промежутка) галочку. Направив курсор на обозначение угла, в нижней части экрана появится его определение.
В этом же окне, нажав клавишу Б1, можно просмотреть вкладку “помощь”, в которой даны все определения элементов РО. Данное окно по необходимости можно оставить поверх всех окон, перемещая его в любое удобное место экрана и меняя его размеры.
Во втором окне (рис. 3) задаются минимальные (шток втянут) и максимальные размеры (шток выдвинут) гидроцилиндров стрелы и рукояти. Вариантов гидроцилиндров может быть неограниченное количество. Можно использовать типоразмерный ряд гидроцилиндров, их можно создавать, изменять, сохранять или удалять, задавая
Рис. 4. Окно задания дополнительных параметров рабочего оборудования
В четвертом окне (рис.5) выводятся результаты вычислений. Перед этим необходимо задать в предыдущих окнах все параметры РО, если один или несколько параметров не будут заданы, то программа выдаст сообщение о том, что недостаточно заданных параметров РО.
В окне будут указаны все размеры РО и размеры зоны действия СМ.
— Система расчетов 'LAsteC
>«6o»rt yron ftfO И1.И.П». I eo угол RBt a W; mi - 180
>«bw угол MaO: •*>-«>, m*i - 710.
PiAmi)ironй*г*т>»0 matt,nn• 90
A (J.WW) ' MA/fTC 4«MCT*.4«.
В (2-4673*) »«:ч "мич
С <7.«а>Иа ) • rn^&Minpinu uiu<aм»а «t
iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii.Uiiiiiiiii.iiii'■»
[11» I
Рис. 5. Окно вычислений и вывода результатов расчета
Рис. 6. Вывод графического изображения зоны действия строительного манипулятора
Программа САМ определит параметры зоны действия СМ (радиус действия, высоту подъема
захвата, глубину опускания захвата), а также укажет размеры РО.
В завершающем, пятом окне, (рис.6)
осуществляется просмотр графического изображения зоны действия (ЗД) СМ. На графике могут указываться основные размеры ЗД (радиус действия, высота подъема захвата, глубина опускания захвата), для чего необходимо в предыдущем окне задать “Выделять зону действия (охвата)”.
Программа САМ даёт возможность изменять масштаб графика и сохранять изображение ЗД в файле. Для этого следует нажать правую кнопку мыши и в появившимся окне выбрать необходимый масштаб или сохранение изображения ЗД в файле.
Разработанная система автоматизированного моделирования является составной частью системы автоматизированного проектирования рабочего оборудования строительного манипулятора и способна оказать помощь при проектировании рабочего оборудования.
Литература
1. Перов С. А. Расширение рабочей зоны строительного манипулятора с помощью изменения формы рабочего оборудования [Текст] / С.А. Перов // Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. - Омск: СибАДИ, 2008. - Вып 5. - Ч.1. - 355 с.
2. Перов С.А. Структура системы
автоматизированного моделирования строительного манипулятора [Текст] / С.А. Перов // Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения / IV Международный технологический конгресс. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - Ч.1. - 392 с.
3. Зенкевич С.Л. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: учеб. для вузов/ С.Л. Зенкевич, А.С. Ющенко - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 400 с.
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Омский танковый инженерный институт
SYSTEM OF AUTOMATIC MODELING WORKER E QUIPPING THE BUILDING MANIPULATOR
V.S. Scherbakov, S.A. Perov
It is described designed system of automatic modeling (SAM) worker equipment (WE) of the building manipulator (BM), intended for modeling WE BM for the reason decisions of the problems of the analysis and syntheses WE, as well as determinations of the zone of the action BM. The Presented variant of the accounting scheme WE BM, worker window SAM and is given thumbnail sketch of the use SAM WE
Key words: building manipulator, worker equipment, modeling
