Кесте 4.1- Негізіндегі типті манипуляторлардың параметрлері

Манипулятор түрі	Параметрі
	m1, [кг]	m2, [кг]	m3, [кг]	m4, [кг]	l1, [м]	l2, [м]	l3, [м]	l4, [м]	l5, [м]
I	20	10	10	20	1	1	1	1	2
II	20	10	–	–	1	1	–	–	–
III	10	5	5	10	1	1	1	1	2

Кесте 4.2 - Электрлік приводтардың мәліметтері

Бастапқы мәндері
Pном, [вт]	Uя, [в]		Iя ,[а]		nном, [об/м]		Rя, [ом]		Jдв, [кгм2∙104]		Mдн, [кгм]		z, [м-1]		𝜂
250	36		12		3000		0,32		2,9		0,08		102,5		0,7
Есептеу деректері
ωдн, [с-1]		се, [вс/рад]		см, [нм/а]		Tм, [с]		kум, [в]		d, [нм/а]		h, [нмс]		kдв, [1/вс]
314		0,1		0,1		0,09		10		320		328		10

Сурет 4.4 - Берілген траектория бойынша манипулятор ұстамының орын ауыстыруы(үзік сызықпен) және оның одан ауытқуы(тұтас сызықпен)

Сурет 4.5 - Ұстамның нақтылы орналасуының оның берілген орнынан ауытқу қателігі

Сурет 4.6 - Берілген траектория бойынша манипулятор ұстамының орын ауыстыруы (үзік сызықпен) және оның одан ауытұуы(тұтас сызықпен)

Сурет 4.7 - ұстамның нақтылы орналасуының оның берілген орналасуынан ауытқу қателігі

5 Тұйық және тұйық емес кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлар динамикасының салыстырмалы анализдері

Тұйық кинематикалық тізбектер (сурет 4.1) және тұйық емес кинематикалық тізбектер (сурет 4.2) негізіндегі манипуляторлардың көптеген салыстырмалы анализдері қызығушылық тудыруда. Бұдан ары ыңғайлы болуы үшін бұл манипуляторларды I және II деп белгілейміз. Салыстырмалы анализ жасамас бұрын, манипулятор I үшін 2.3 с.п және манипулятор II үшін, яғни А2В2 звеноларынан және В2С2 манипуляторларынан тұратын(сурет 4.2), аналогты есептеулер жүргіземіз.

Мұнда қозғалыс теңдеуінің тұжырымы белгілі болады және олар келесідей жағдайда болады.

Мұнда

Берілген есептің шартында жүйе (5.1) қозғалтқыштың динамикасының сипаттамасымен (4.27) бірге интеграциялануға тиісті. Жүйені (5.1) алдыңғы жағдайдағыдай Кошидың қалыпты формасына келтіріп талап етіледі. Онда аналогты (4.23) жүйе (5.1) мына түрде келеді

Схват орналасуы(положения) манипуляторлардың кинематикалық теңдеулерінің шешімімен анықталады.

(5.3)

Жүйені жалпыланған координаталар және шеше отырып, алатынымыз

Уақыт бойынша дифференциалдай отырып жалпыланған жылдамдықты табамыз.

Мұндағы

Есептеу программасы қосымша B –да келтірілген. Манипуляторлар динамикасын есептеуде масса мен олардың звеноларының ұзындықтары тең қылып қабылдаған болады, яғни манипулятор I ммеханиздерінің суммарлы массалары манипулятор II механизмдерінің суммарлы массаларынан екі есе көп. Есептеу үшін қалған мәліметтер 4.2 және 4.3 кестелерімен алынып қолданылды схваттың орын ауыстыруы сол траекториялар бойынша манипулятор I ге қолданылғандай (кесте 4.1) жүргізілді. Санаудың алынған нәтижесі бойынша (қосымша Г)берілген траектория бойынша манипулято схваттың орын ауыстыру және программадан схваттың нақтылы орынның ауыстыру қателігінің Δ графиктері құрылды (сурет 4.8 - 4.11).

Сурет 5.1 Берілген траектория бойынша манипулятор ұстамының орын ауыстыруы(үзік сызық) және оның одан ауытқуы(тұтас сызық)

Сурет 5.2 - Ұстамның нақтылы орындарының оның берілген оынынан ауытқуы қателігі

Бұл графиктерден көретініміз, мақсатты нүкенің айналасындағы берілгеннен манипулятор II схваттың нақтылы жағдайда ауытқу қателігі Δ 0,18% және 0,22% (суреттер 5.1 және 5.4 сай) құрайтындығы.

Бұл манипулятор II схваттың ауытқу қателігі бір уақыт аралығы ішінде манипулятор I схваттың ауытқу қателігіне қарағанда 1,5 есеге көп екені көріледі.

Жоғаырыда көрсетілгендей манипуляторлардың динамикаларының мәселесі көп жағдайда манипуляторлардың звеноларына әсер ететін инерциялық жүктемелер мен өзара байланысты кинематикалық көрсеткіштерінен анықталады. Нақтылы шынайы жағдайдағы манипуляторлар қозғалысы кезінде олардың звеноларында өзара байланысты (упругие) майысқан орын ауыстырулар пайда болады.

Сурет 5.3 - Берілген траектория бойынша манипулятор схватының орын ауыстыруы(үзік сызық) және оның одан ауытқуы(тұтас сызық)

Сурет 5.4 - Ұстамның нақтылы орнының оның берілген орнынан ауытқу қателігі

Кейбір жұмыстарда тұжырымдалғандай, олардың ортақ қызмет көрсету зоналарында тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлардан тұйық емес кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлардың серіпімді орын ауыстыруларының әлде қайда үлкен мәні бар.

Мұндағы көрсететініміз, мұнда екі жағдай орындалады; манипуляторлардың звеноларының екі еселенген ұзындығына тең тіректердің ара қашықтығы кезінде және манипуляторлардың звеноларының массасы азайған кездегі, яғни оларды звеноларының көлденең қимасындағы инерция моменттерінің мәндерінің аз кезінде қол жеткізуге болатын әлдеқайда үлкен дәлдік кезінде. Бұдан шығатыны манипулятордың динамикалық қасиеттері зерттелінді. Манипулятор I аналогтіы, ондағы олардың звеноларының суммарлы массасы манипулятор II звеноларының суммарлы массаларына тең болып алынған болатын.

Яғни

Бұл манипулятор шартты түрде III белгіленеді. Қосымша А келтірілгендей манипулятор динамикаларын есептеу программаларында звеноларының массаларын өзгертіп санаудың (счета) лайықты нәтижесі қосымша Д көрсетілген алынды.

Берілген траектория бойынша манипулятор схватының орын ауыстыру және берілгеннен манипулятор схватының нақтылы орынының ауытқу қателігінің Δ графиктері құрылуы (сурет 5.5 – 5.6)

Сурет 5.5 - Берілген траектория бойынша манипулятор схватының орын ауыстыруы

Сурет 5.6 – Схваттың нақтылы орнының оның берілген орыннан ауытқу қателігі.

Бұл нәтижелерден көретініміз схваттың нақтылы орынының оның берілген орнынан ауытқу қателігі әлдеқайда кішірейеді,(берілгеннен 0,12% және 0,15% дейін) аналогты манипулятор I мен салыстырғанда

Сурет 5.7 – Берілген траектория бойынша манипулятор сзватының орын ауыстыру (үзік сызық) және оның одан ауытқу (тұтас сызық).

Сурет 5.8 – Ұстамның нақтылы орынының оның берілген орнынан ауытқу қателігі

Жасалынған зерттеулер тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлар тұйық емес тізбектер негізіндегі манипуляторлармен салыстырғанда жұмыс органдарының қозғалысының берілген программалары әлдеқайда жоғары дәлдікпен жұмыс ңстейтін және жоғарғы дәлдікпен роботтардың жаңа заманауи түрін жасауды тиімді қолдануға болатындығын көрсетті.

ҚОРЫТЫНДЫ

Тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлар үшін қозғалыс программасын құрудың есебі шешілді.

Тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлардың математикалық моделі жасалынды және оның қозғалтқышының сипаттамасы ескерілген динамикасының сандық анализі жүргізілді.

Звенолардың бірдей өлшемдегі және массадағы тұйық кинематикалық тізбек негізіндегі манипулятордың және тұйық емес кинематикалық тізбек негізіндегі манипулятордың динамикаларының салыстырмалы анализі жасалынды. Анализ нәтижесі тұйық кинематикалық тізбек негізіндегі – манипуляторлардың әдлеқайда жоғары дәлдікпен позицияланатындығын көрсетті.

Манипуляторлардың бақылаушы приводтарының жүйелеріне динамиканың түрлі кіріс әсерлері үшін Фортранда имитациялық моделдеу жасалынды.

Тұйық кинематиканың тізбек негізіндегі манипулятор динамикасы мен дәл сондай, бірақ звеноларының суммарлық массалары екі есе азайтылған тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлар динамикасының салыстырмалы анализі жасалынды. Бұл кезде манипулятор конструкциясы талап етілген қаттылықпен қамтамассыз етілетінін көреміз. Тұйық кинематикалық тізбек негізіндегі манипуляторлар жоғарғы дәлдіктегі роботтардың жаңа заманауи түрін жасауда тиімді қолдануға болатындығын жүргізілген зерттеу жұмысы көрсетіп отыр.

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

1. Адамия Р.Ш., Банзеладзе Б.Р. Оптимальный синтез конструктивных параметров двухзвенного робота - манипулятора // Сообщение АН ГССР.-1988. -Т.131, №3.- С.493-496.

2. Апостолюк А.С. и др. Методика экспериментального исследования качества переходных процессов силового привода манипулятора // Вестник, Киев.-1988. - №25. - С.43-46.

3. Байгунчеков Ж.Ж., Джолдасбеков С.У., Акимкулова К.Е. Сравни­тельный анализ манипуляторов с открытыми и замкнутыми кине­матическими цепями по затрачиваемой мощности // Вопросы теории механизмов и управления машинами. - Алма-Ата, 1986.-С.33-38.

4. Бахвалов Н.С Численные методы. - М.: Наука, 1973. - 632 с.

5. Бессонов А.П. Динамика механизмов с несколькими степенями свободы // Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин.- М.: Наука, 1988. -С.356-361.

6. Борцов Ю.А., Войтенко В.А., Прокопенко А.А. Методы улучшения динамических характеристик промышленных роботов с электромеханическими приводами // Следящие электроприводы промышленных установок, роботов и манипуляторов: Тез. докл. научно практ. конф. - Челябинск, 1989. - С.41-42.

7. Войтенко В.А., Прокопенко А.А. Идентификация механизмов промышленных роботов при разработке адаптивных электроприводов // Адаптивные системы управления технологическими процессами и оборудованием. Матер. краткоср. семин. - 1990. - С.70-85.

8. Джолдасбеков У.А., Слуцкий Л.И., Измамбетов М.Б. и др. Особенности кинематики манипуляторов на основе замкнутых механизмов // Изв. ВУЗов, сер. Машиностроение.- 1987.- С.45-49.

9. Джолдасбеков У.А., Слуцкий Л.М., Измамбетов М.Б. Исследование характеристик обслуживания замкнутых механизмов манипуляторов // Рычажные механизмы и манипуляционные устройства. Сб. науч. статей. - Алма-Ата, 1989.- С.48-53.

10. Джолдасбеков У.А., Слуцкий Л.И., Ким А.В. К построению движений многозвенных исполнительных органов манипуляторов // Анализ и синтез механизмов. - Алма-Ата, 1982. - С. 26-31.

11. Левитский Н.М. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для вузов. - 2- ое изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1990. - 592 с.

12. Манипуляционные системы роботов. А.И.Корендясев, Б.Л.Саламандра, Л. И. Тывес и др.; / Под общ. ред. А.И.Корендясева.- М.: Машиностроение, 1989. - 472 с.

13. Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1990. - 128 с.

14. Перевозчиков А.Г., Федоров В.В. Оптимизация динамических ха­рактеристик манипуляторов // Проблемы машиностроения и на­дежность машин.- 1991.-№6.-С.86-90.

15. Шахинпур М. Курс робототехники / Пер. с анг. - М.: Мир, 1990. - 527 с.

16. Прямицын И.Б. Анализ замкнутого двухподвижного механизма (робота).- Теория Механизмов и Машин.- 2006. – Т.4, №1.- С.55-60.

17. Слуцкий Л.И., Сафонцев Е.А., Ожикенов К.А. Оптимальный синтез динамики дистанционного манипулятора // Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы комплексной роботизации и внедрение автоматических и автоматизированных систем управления в народное хозяйство Казахстана». - Алма-Ата:1985. -С.114-116.

18. Джолдасбеков У.А., Слуцкий Л.И., Ожикенов К.А. Анализ динамики привода дистанционно управляемого робота // Сб. науч. статей «Математическое моделирование задач теории механизмов и машин». - Алма-Ата, КазГУ.1987. -С.16-20.

19. Ожикенов К.А. Сравнительный анализ динамики замкнутых и разомкнутых кинематических цепей манипуляторов // Материалы IV научно-методического совещания заведующих кафедрами, ведущих лекторов по ТММ ВУЗов Средней Азии и Казахстана. - Алма-Ата, КазГУ. 1991. -С.42-43.

20. Ожикенов К.А. Исследование динамических характеристик замкнутого механизма манипулятора // Сборник докладов Международной научно-технической конференций: «Третьи Ержановские чтения». - Актобе, 2010.-С.162-166.

21. Тулешов А.К., Ожикенов К.А. Динамика манипулятора на основе пятизвенного механизма замкнутой цепи // Фундаментальные и прикладные проблемы науки. Том 1. - Труды I международного симпозиума. - М.: РАН, 2010. -С. 223-228.

22. Ожикенов К.А., Утебаев Р.М., Тулешова А.А., Тулешов Е.А., Байматаева Ш., Колтун Н.А., Нурпеисова Д., Өжікен А.Қ., Адильбекова А. Разработка и проектирование привода-автомата и управляемого параллельного манипулятора ренгенорадиометрической каротажной станции по принципу обратной связи (промежуточный отчет о НИР). Национальный центр НТИ РК, № гос./рег. 0112РК01482. Инв. № 0213РК02304 - 2013. – 76 стр.

23. Tuleshov A.K., Ozhikenov K.A., Ozhiken A.K. The Dynamical Processes Adaptive Stabilization in the Robot Electric Drives Control System // International Journal of Experimental Education (i.f.=0,667, ISSN 1996-3947). - Issue 2. - 2013. - pp. 63-65.

24. K. Amandyk Tuleshov, A. Kassymbek Ozhikenov, K. Assylbek Ozhiken. Investigation of Dynamical Peculiarities of Manipulator on the Basis of close Circuit Mechanism // Advanced Materials Research (i.f.=0.376, ISSN: 1662-8985). – 2013. - Volume 705. - pp. 386-389.