Разработка методики проектирования мобильного робота с вращательными и поступательными парами
Введение
Манипуляторы играют ключевую роль в космической сфере и имеют высокую актуальность в различных аспектах космических миссий. Вот несколько основных причин, почему манипуляторы являются важными и актуальными в космической сфере:
Манипуляторы используются для сборки и обслуживания космических аппаратов, включая спутники, телескопы и станции. Они позволяют астронавтам выполнять сложные операции, такие как установка компонентов, ремонт и замена деталей, а также проведение научных экспериментов. Манипуляторы значительно упрощают и ускоряют процессы сборки и обслуживания, а также позволяют обслуживать аппараты, которые не могут быть достигнуты другими способами.
Манипуляторы позволяют проводить исследования и обслуживание космических объектов, таких как планеты, спутники и астероиды. Они могут использоваться для сбора образцов поверхности, установки научных инструментов, манипулирования оборудованием и выполнения различных манипуляционных задач. Манипуляторы также могут быть пол
Содержание
Введение 8
1 Актуальность и основные понятия о роботах 11
1.1 Актуальность эксплуатации роботов 11
1.2 Классификация роботов 12
1.3. Структура роботов, принцип работы 18
2 Конструкторская часть 22
2.1. Кинематические пары, их классификация 22
2.2 Кинематическая схема манипулятора 25
2.3 Кинематический анализ манипулятора 26
2.4 Силовой анализ манипулятора 29
2.4.1 Силовой анализ схвата 31
2.4.2 Силовой анализ модулей манипулятора 33
2.5 Механизмы выдвижения 36
2.5.1 Общие сведения о передаче винт-гайка 36
2.5.2 Расчёт винтов и гаек передач 37
2.5.3 Выбор двигателя для модуля выдвижения 43
2.5.4 Конструкция модуля выдвижения 44
3 Разработка метода проектирования мобильного робота с вращательными и поступательными парами 45
3.1 Прямая задача кинематики 45
3.2 Обратная задача кинематики 47
3.3 Функциональная схема системы управления 49
3.4 Разработка алгоритма системы управления 50
4 Безопасность жизнедеятельности 52
4.1 Анализ условий труда 52
4.2 Микроклимат рабочего помещения 53
4.3 Расчет вентиляции помещения 54
4.4 Заключение 57
5 Экономический раздел 58
5.1 Расчет отчислений на социальные фонды 59
5.2 Расчет затрат на техническое обеспечение проекта 59
Заключение 64
Список литературы 65
Список литературы
1 Bartholet, T.; Crawson, R. Robot Applications for Nuclear Power Plant Maintenance; EPRI Report-NP-3941, Research Report Center: Palo Alto, CA, USA, 1985.
2 Gregorio, P.; Ahmadi, M.; Buehler, M. Design, control, and energetics of an electrically actuated legged robot. Syst. Man Cybern. B IEEE Trans. 1997, 27, 626–634.
3 Schneider, A.; Schmucker, U. Force sensing for multi-legged walking robots: Theory and experiments part 1: Overview and force sensing. In Mobile Robotics, Moving Intelligence Literatur Verlag ARS: Germany; Austria, 2006; pp. 125–174.
4 McGhee, R. Control of legged locomotion systems. In Proceedings of the 18th Automatic Control Conference, San Francisco, CA, USA, 3–8 December 1977; pp. 205–215.
5 Delcomyn, F.; Nelson, M.E. Architectures for a biomimetic hexapod robot. Robot. Auton. Syst. 2000, 30, 5–15.
6 Saranli, U.; Buehler, M.; Koditschek, D.E. RHex—A simple and highly mobile hexapod robot. Int. J. Robot. Res. 2001, 20, 616–631.
7 Showalter, M. Hexapod Work Space and Walking Algorithm; VDM Verlag: Saarbrücken, Germany, 2009; pp. 20–34
8 Song, S.M.; Choi, B.S. The optimally stable ranges of 2n-Legged wave gaits. IEEE Trans. Syst. Man Cybern. B 1990, 20, 888–902.
9 Zielinska, T. Autonomous walking machines, discussion of the prototyping problems. Bulletin of the Polish academy of sciences.
10 Waldron, K.J.; McGhee, R.B. The adaptive suspension vehicle. IEEE Control Syst. Mag. 1986, 6, 7–12.
11 Silva, M.F.; Tenreiro Machado, J.A. A historical perspective of legged robots. J. Vib. Control 2007.
12 Nonami, K.; Barai, R.K.; Irawan, A.; Daud, M.R. Hydraulically Actuated Hexapod Robots; Springer: London, UK, 2014
13 Shih, T.; Tsai, C.S.; Her, I. Comparison of alternative gaits for multiped robots with severed legs.
14 Goldberg, D.E. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning; Addison-Wesley Longman Publishing Co.: Upper Saddle River, NJ, USA
15 Lee, T.T.; Liao, C.M.; Chen, T.K. On the stability properties of hexapod tripod gait.
16 Технико-экономическое обоснов
В некоторых случаях также требуется учитывать размеры модуля поворота. В таблице 2.1 указаны длины звеньев, которые будут использованы в последующих расчетах.
2.3 Кинематический анализ манипулятораВ кинематике модулей манипуляторов используются следующие понятия:
Ход модуля: Это расстояние, которое модуль может пройти относительно своего начального положения. Он измеряется в единицах длины (например, миллиметрах) и определяет полный диапазон перемещения модуля.
Время срабатывания: Это время, необходимое модулю для достижения своего конечного положения после команды на перемещение. Оно измеряется в единицах времени (например, секундах) и зависит от скорости движения модуля.
Время разгона: Это время, которое требуется модулю для ускорения от покоя до своей максимальной скорости. Он также измеряется в единицах времени и может влиять на общее время срабатывания модуля.
Время торможения: Это время, необходимое модулю для замедления и остановки после дости