автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Пневматическое уравновешивание антропоморфного промышленного робота

РГ6 од

санг»т-ш>.п;шшй щдакявшпЛ 1гозп?шшй лттнгзпгг

На пряхах рукопчи::

ИГУН! ОУ/Л ГО);

с21.£55.г

ШБШТСТ2СК0П УЕШЮЗШ10ЧШБ ЛНТРСПС'ОКИОГ'О ПГО*ДЬ5-1ЛЕЗП!ОГО РСЕСГ/. • •

Споипальковть Cfe.02.C5 - Робот«, гачипулятр;'

Автор!! (Т) ера т

•диосрртагоа'ка соксш'лз учекаЯ стоп кзвдплата технитоскго: туг.

*

Габога вшюЛ№Ни ь Харьковом иолитсхГшчеокой Илстптугь. Научный рукоюдитоль - канцидат тохна'млшх паук,

доцент В.П.Пвю1.\ж1!й •Официальные сшкшоиш - докгор техническая иаук,

профессор И.М.Клнмалех - К/ШДИДат ТСХниЧОСКИХ наук, ! доцент Л .II. Попов 1!од?иая оргшш&иадд С1Ъ И|«зцизвошого сгьикол (Ойьы

(Сан ка-—{1ете 1кЗ.У1 -г}

Ващита диссертации состоится " 15 ." иьшя 19УЗ г. в Т6 часом на заседании споцшлизщкмлнпого соготч Г 063.313.26 в Санкт-Петербургском государственной тохии-шсшш унш ¿¡«шмэ по адресу: 19Ь2Ы, Санкт-Петербург, ул.Политехническая, ^.-¿у, корпус I, аудитория 439.

С диссертацией можно ознакомиться р. фуидзмонталиюй библиотеке Санкт-Петербургского государственного тпхничвеааго университета.

Автореферат разослан " " уап , 1.993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, ' доцент

Н.М.Чесноков

oi'liah хлш"геи:стя-л рабоп:

Актуальность токи. Промышленные роботы (ПР) являются одним из намни средств решения задачи комплексной автоматизации производствелных процессов, Пригенмшо ироытешшх роботов представляет собой одш из путей решения проблемы трудов;»: ресурсов и шеет больное социальное значение. too дает возможность новшения производительности труда и качества продукций, улучшения условий труда»

. Уравноветшанче маштуля-!ора в процессе работы прокивдеч:-ных роботов играот вастую роль кшс средство уменьшения нагрузки на приводных двигателях и повышения точности позиционирования. Одним из направлений при проектировании и создании танк -пулятора является разработка структур» уравновешивающего устройства. Поэтому определение типа уравновеыиваялего устройства и выбор его оптимальных параметров, исследование динамик;; ПР с уряБНОвеаиваккцш устройством яятяптся актуальны:--;! задачами .

Поль и задачи исследования. Цель работы - выбор устройств для пнешоуравновегаЕншш антропоморфного промышленного робота, звенья которого переменяются в вертикальных плоскостях, к разработка методики определения параметров для этих устройств. Сравнительный анализ результатов позволяет дать практические рекомендации по их пркноиелкю. Гостпжнпе постаатонной цели осуществляется рекониек следушкх задач: разработка истодт* определения параметров устройства частичного урашонегжвтшл, усовершенствованного yoTpoilCTi'a частичного ураптвенпечлия, устро^стза упавновомпвачпя ¡¡а]1;1«1!.дельной структур;;; лцов^дщип сравнительно;: опенч-чч зЧч-екта у1я.шлГ'Д.'-:тр.'Л1кя в стетике ¡: ыги программном двитенчш тюбчга; >мз:)аГ:отка дипжнчеегдн! t-cjj; упругого рооота с у^о'i'o;: яодатливостн элементов ур,чв!юн|"'Ь,ии.'" 1цпго ;ст!»%С11а и проггин.мы аь.-иига динамических плибом i"

! \ челн-* ::; ■ :>, c:i мм;.»- ч ¡а,¡ы !-:,< И'чч:»ччч>'ччч; Чи .тикам:' ■■'.,.чг -ччг-.г " 'чм i.*. ■ та е у;:"!......-.■-,"■•■

•iч : > г • : ' ■ : ' ' .• 1 ч;:

-параллельной структуры, оценкой ее воздействия на основную кинематическую цепь манипулятора, разработкой методик определения оптимальных параметров устройств уравновешивания трех видов, разработкой динамической модели манипуляционной системы с учетом податливости приводных механизмов и податливости элементов уравновешивающего устройства и разработкой методики определения динамических ошибок антропоморфного манипулятора с устройством уравновешивания.

На защиту выносятся следующие основные положения.

Методики определения параметров устройства частичного лневыоуравновешивания'антропоморфного ЯР и усовершенствованного устройства частичного'уравновешивания. Способ уравновешивания антропоморфного манипулятора посредством устройства параллельной структуры и обоснование методики определения его параметров. Методика расчета динамических погрешностей антропоморфного манипулятора с уравновешивающим устройством.

Практическая ценность работы. Разработанные методики определения параметров уравновешивающих устройств и оценка их эффективности могут быть использованы превде всего для ПР средней и большой грузоподъемности, транспортирующих .объекты, масса которых изменяется в широких пределах. Наличие пакета прикладных программ обеспечивает их применение в конструкторских бюро и на предприятиях для выполнения практических расчетов. Результаты обеспечивает снижение металлоемкости, энергозатрат, способствуют повышению точности позиционирования и надежности.

Методика исследования. Она включает аналитические исследования, математическое моделирование динамики манипуляционной системы робота с помощью ЭВМ и экспериментальные исследования на ПР ХШР-001 с устройством частичного уравновешивания.

Внедрение полученных результатов. Результаты выполненных исследований переданы Харьковскому станкостроительному производственному объединению.

Апробация работы и- публикации. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Харьковского политехнического института (1991, 1992 г.г.), по результатам работы опубликована статья.

Об ъем лис с о стации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глаЕ, заключения и приложения.' Она содержит 208 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 46 таблиц и список литературы, включающий НО наименований работ.

содержи-® дасертлщи

Во введении приводится аннотация работы, основные научные положения, которые еыносятся на защиту, обосновывается актуальность и научная новизна работы.

В первой главе рассматриваются основные требования к уравновешивающим устройствам, применяемым в промышленных роботах, анализ и оценка существующих механизмов уравновешивания. Прогеден обзор литературы по вопросам, связанным с описанием различных устройств уравновешивания, о их синтезом и с отдельными его аспектами. Наиболее значительные результаты по уравновешиванию ПР и проблемам их синтеза получены в работах Б.Н.Петрова, А.И.Корендясева, Б.JI.Саламандры, Л.И.Тывеса, В.И.Каслова. В работах рассматриваются уравновешивавшие устройства с применением противовесов, пружин. Имеются публикации по вопросу применения пневкощшшдров для разгрузки привод дов, в том числе и с регулируемым по давлению пневмоцилиндром. Обширная литература посвящена описанию различных конструкции урарнорешиваицих устройств для механизмов пантографов, применяемых в ПР и в сбалансированных манипуляторах. Анализ литературных источников показал, что проблема разработки пневматических уравновешивающих устройств имеет свои особенности и требует дополнительных исследований. Определенным преимуществом обладают те устройства пнешоу равиовешрания, в которых ппсрмоцилиндш располагаются в системе подвитого основания к то, г которых npii одном пнегкоцилипдре может быть .'/равновесна систгга сил тяжести всего антропоморфного робота.

В соотротстеки с излогоигат: сформулигорана цель и задачи исследования.

Го г торой гляве обшютт котояша определения парпг.-от-ров устр014!тяа чвстй'иого ;/гля!.ого-'хп>пкя (уотпоГзтро I), г. готога. пс гочьшеег j j« и1ст>"<агигда,и силы грля«ггся miw.-ort«-лкнпр, ¿скшог-ло'<гнй га ;к\гр,;"пог.; оспепапкп робела ([;:с.1,п), Устг'о. стро у; -/г;:?! тj■ -.тгг-р себя micr;.'o:::vi.'iu;p,

Ч

расположенный на подвшшоч основании манипулятора, которж: соединен с гибшм звеном, которое проходят через систему шш равлятепх роликов, и присоединено к предплечью. Принято, ят'" давление в пновуоцилиндро постоянно, масса объекта т$ лез--*-в пределах О 4 , обобщенные координаты манипул;:-

тора изменяются с пределах 41 ть, 4 ^ (¡>~ 3 ,?./.

При заданной сила Р оспсвшд.;;: параметрами системы урашов')'?»'-езния лвляптсл , г*', С* , , где 'С^ к 'С? - г-,-диусп роликов II и 12, а в; и - полярнно коордшаи-

точки Е, .

Параметр определявтея по условия.

E¿ = МвО /2Р , /I/

где Aljo - (¿аксш.*альныЁ момент c¡lt тяжести предплечья

охвата и транспортируемого объекта относительна точки Б.

Отношение момента сил тякестп манипулятора относительно точки А к уравновешивающей силе Р иотвт бить представлено i

вило

= а + ЬсогЪ , /я/

где о и Ь - коэ.?<Ьгатенты, зависяаке от геометрии waoc пмипулятора. Комвнт с или Р относительно точки А при Р == I ряд.-;;

= Ч + <3Í«=Í)S CVv +of/ - У) , /'.3 '

где Ь - угол, показаний на рио.1,а, ^

Определяется такая совокупность параметров Ъ*, С, . для готорсн: гл-г.г\—;яется к гит«i«ñ сптд-v."

б,= minmaxfií f,)-f,( Ч), t, . ••

гдл рхч.-гг; T¿~ji пг-'Д'.:..:!."1"--- еоСо/ п-ур-.'-дт-.-

Подог (3 tti".aг.,■■.;.'-.г v "i; :з ■ ч:\,!-,>с':"чл>:-> i .. ¡i/ея :< чдп, я го гд'к^; :: '■чю.г'.'И-"'' ' дд. ■

а направляющие ролики - звездочки, радиусы *Cj (как и t£) задаются в соответствии с ГОСТом.

В качестве примера рассмотрен ПР ХЩР-001 с устройством I. Принято Oi 60 кг, -10° ^ ^ 4 80°, -80° ч< % ч< 80°.

Предполагается, что ось охвата может■принимать горизонтальное или вертикальное положение. Остаточные неуравновешенные моменты ДМд и ДМВ относительно точек А и В создают нагрузку на электродвигатели привода плеча и привода предплечья. Эти моменты электродвигателей обозначены через Mm и МД£. На рис. 2,а и рис.2,б приведены графики функций Мд1 а Мш (V?) и 1Ац2 = /Ичз. (Ч^) при вертикальном положении оси охвата для случая, когда робот оснащен уравновешивающим устройством и для случая, когда этого устройства нет (Р = 0). Как видно из рисунков, максимальный момент на двигателе плеча может быть снижен на 46$ и на двигателе предплечья на 44$.

Третья глава посвящена разработке методики определения параметров усовершенствованного устройства частичного уравновешивания (устройство П) и оценке ее эффективности в статике. Устройство уравновешивания имеет в своем составе пневмоцилиндр, расположенный на подвижном основании манипулятора, который создает натяжение гибкого звена, проходящего через систему направляющих роликов (рис.1,6). Давление в пневмоцилиндре предполагается постоянным. .

Отношения моментов сил тяжести относительно точки А и В к уравновешивающей силе 'Р, представляют собой функции

£04) = , VU = /5/

где Oi л bl коэффициенты-, зависящие от геометрии масс манипулятора и силы Р, % , ^ - обобщенные координаты манипулятора, I = I соответствует моменту относительно точки А,. I = 2 - моменту относительно точки В..Выражение для функции получено в предположении, что момент сил тяжести относительно точки В полностью уравновешивается силой Р.

Уравновешивающие моменты относительно тех же точек Л и В при Р = I равны

И Oft .«») = + е^ - Й1*) ( L = 1,2), /6/.

) %

Рис. 2

1'Дэ £-,• - радиус ролика П ( i = I) или 12 ( 1= 2); - полярные координаты точек и Е2 , X'* - - из бос ткгш функция.

Искомыми параметрами уравновешивающего устройства при заданной сило Р являются совокупности величин 'C¿ , 6¿ , с^ ши величин ^ , OCj, , t^ , где = e^cos^,^ ^e^sin^i (/■= 1,2). Совокупности параметров однотипны и они определяются раздельно, схема уравновешивания ыожот быть разделена на две од1шакоЕые часты, для которых подбор параметров производится на основе общих расчетных формул. Каздая из указанных частей уравновешивающего устройства образует схему, которая условно названа обобщенной.

Для обобщенной схемы задача поиска оптимальных параметров сводится к поиску такой совокупности параметров t* , х.:* ,

у.* , для которой среднеквадратическое Д неуравновешенных моментов достигает минимума:

'йпядг ^ /

%!ln

Показано, что при заданном t первое приближение для -х и у определяется анатитически из выражений

дЛ2 п ¿A2 n /Q.

___ = 0 , = 0 > /8/ дх ои

которые после упрощений представляют собой линейные уравнения относительно х и у. Уточнение параметров х и у, найденных по /8/ в первом приближении, выполняется в соответствии с /7/. Поиск параметров производится на ЭВМ.

В качестве примера рассмотрен IIP ШР-001 с устройством П, при условии примера главы 2. При определении параметров принималось, что Wj) = 30 кг и ось охвата расположена вертикально. Остаточные неуравновешенные моменты, воспринимаемые двигателями предплечья и плеча, равны ■

= мА = лмд+[иД)-ЫФ./э/

На рис. 2, а,б показали графики Как видно из рисунков, применение устройства уравновешивания П позволяет снизить максимальный момент на электродвигателе

плеча па 62,6$, а предплечья на оА.% по сравнению о максималь-::ьми цементами для 11Р без устройства уравновешивания.

Четвертая глава содержит результаты по оценке воздействия уравновешивающих см устройства параллельной структуры (устройства Ш) на реакции в кинематических парах основной кинематической цепи манипулятора, обоснование методики расчета параметров уравновешивающего устройства и оценку эффективности применения этого устройства в статике,'

Уравновешивающее устройство Ы включает в себя две системы уравновешивания, ка;кдая пз которых представляет собой устройство уравновешивания П, описанное в главе 3 (рисЛ,в). Первая система, создающая посредством пневмоцилиндра 14 уравновешиваю-• щу» сипу Р^ , предназначена для уравновешивания, в основном, сил тяжести манипулятора (без схвата) и уравновешивающего устройства, а вторая система, имеющая в своем составе пневмоци-липдр 15, за счет уравновешивающей силы Р2 компенсирует действие сил тяжести схвата и транспортирующего объекта. Давление в цилиндре 14 считается постоянным, а в цилиндре 15 регулируется в соответствии с кассой дбъекта. Оба пиевкоцилкндра расположены на подвижном основании манипулятора. Указанная система воз- •. действует на основную кинематическую цепь манипулятора I, 2, 3 посредством- вертикальных сил, передающихся через тяги 4 и 7. •

Для полного статического уравновешивания манипулятора необходимо, чтобы через тягу 4 передавалось усилие

^ = Сг} ■+ Сгв ± /^ън , • /10/

и через тягу 7 усилие

^ = О/^/^в , ' /II/

где , й~2 , , бд - касса звеньев I, 2, 3 и объекта, а -¿ац , > -(-т , вн - длины отрезков (рисЛ,в).

При воздействии на манипулятор сил Ну. и реакции в ' шарнирах А и В будут

Я^Гг^-б*/^), Г, :■,.(!■. . /12/ .

Как видно из /12/, звенья манипулятора не испытывают действия уравновешивающих сил Р^ , которые могут быть весьма велики. Это создает предпосылки для увеличения точности позиционирования и для уменьшения масс основных звеньев манипулятора.

Отношение моментов,-сил тяжести машшуляционной системы,, уравновешиваемых силой Р^ , относительно точек А и.В, к силе Р^ , может быть представлено в виде

^■(^с^ + Ц-с«^ и,} = 12), /13/

где а и , Ьц - коэффициенты, зависящие от геометрии масс системы.

Моменты уравновешивающих сил относительно точек А и В при Р^ = I представляют собой функции

^ = Щ (V/, *>2)> . /и/

где M¿j определяется выражением /б/, в котором добавляется индекс номера системы.

Искомыми параметрами являются четыре совокупности величин , , о(ц ( I, 2). Они определяются по методике, изложенной в главе 3 для обобщенной схемы уравновешивания. Вычисления производятся на ЭВМ.

В качестве примера рассмотрен ПР ХШР-001 с устройством Ш при условиях примера главы 2. Ось охвата расположена вертикально. С учетом конкретных особенностей геометрии масс в этом примере оказалось целесообразным первую систему уравновешивания сделать упрощенной, закрепив гибкий элемент в точке В, т.е. принять, что =0, = 0. При;этом массы звеньев 2 и

2/ были статически разнесены в точке В и Н, вторая система уравновешивания компенсирует силы тяжести не только охвата и объекта, но и дополнительную силу тяжести, приложенную в точке Н от указанного разноса масо.

На рис. 2,а,б показаны графики функции - Мы (т.») и = Мц2 0&), где Мщ и Мд2 - моменты на электродвигателях плеча и предплечья, обусловленные.остаточными неуравновешенными моментами. Из рисунков видно,-что максимальный статический момент на двигателе плеча может быть уменьшен за счет этого устройства на 93$, а на двигателе предплечья на

Дополнительные потери на трение в шарнирах манипулятора и уравновещивающих устройств I, П, Ы, обусловленные действием уравновешивающей силы, как показала оценка для ПР ХШР-001, являются несущественными. Силы трения в пневмоцилиндре в зависимости от направления движения звеньев манипулятора могут уменьшать или увеличивать эффект уравновешивания на величину порядка 10$.

Глава пятая посвящена исследованию программного движения ПР, оснащенного устройством уравновешивания. Установка уравновешивающего устройства позволяет, как показано для условий статического нагружения, существенно уменьшить мощность приводных электродвигателей. Применение того или иного уравновешивающего -устройства связано с введением в систему дополнительных масс, а, следовательно, и о повышением инерционных нагрузок на двигатели. В соответствии с рекомендациями, приведенными в литературе, принято, что движение роторов электродвигателей подчинено идеальным характеристикам, которые соответствуют программному движению. Т^кое предположение оправдано, поскольку в рассматриваемых ПР используются электропривода с обратными связями. Принят трапецеидальный закон изменения угловой скорости ротора на интервале программного движения.

Получена система дифференциальных уравнений программного движения для манипулятора с уравновешивающим устройством Ш. Для остальных устройств уравновешивания система дифференциальных уравнений представляет собой частный случай первой. В качестве обобщенных координат приняты углы fy , ^ и (рис. 3, а). Сийтема уравнений записана в форме уравнений Лаг-ранжа 2-го рода. Из системы уравнений найдены моменты электродвигателей при заданных законах движения их роторов.

"Для оценки влияния дополнительных динамических нагрузок электродвигателей, связанных с установкой уравновешивающего устройства, определялись также приведенные к роторам электродвигателей моменты инерция масс манипуляционной системы при парциальных движениях манипулятора

^-М-зУ (2) > /i5/

где - известная функция, ^р; - угол поворота' ротора

1-го электродвигателя. . *,

В качестве примера досмотрено прогрпкмюо двшшие ПР 51ПР-001 о урцшовсгааващкш устройствами рассмотренных зкдоя. Цикл дв!Ш5няя характеризуется еледддакя парпметрйгш: -10°' 4 СО0, -70° 4 О, Тц = 3 с, 1 0,^3 = 3,571-^

где Тс время програм.чюго'движения, А;, - время разгона (торможения) ротора. Дм оценки влияния инерционных сил проведены расчеты для случая, когда Т = ЗОСО с и = 1000 о, что ' соответствует статическому режиму. Доказано, что увеличение массы манипулятора за счет уравновешивающего устройства приводит к увеличению ка«снта М(я до 5,7$ для устройства Ш и до 2,8/4 для устройства II. Использование устройства Ш приводит к увеличению момента Мщ в рассмотренном примере на 3,8$.

Определены функции Зп^ - (^О и -^а™ (^.г.) • Приведенные моменты инерции Уп^ определяются при условии, что

0, что соответствует максимальному значения при

каждом значении гл . Применение уравновешивающего устройства II пли устройства Ы приводит к увеличению приведенных к роторам приводных электродвигателей моментов инерции масс рассматриваемой манипуллционнси систеш. В случае установки устройства П увеличение не превосходит 1,ЬЛ%, а -йуи н0 изменяет

С1'0их значении; при установке устройства Ш увеличение Зпр] но превосходит 9,9/2, а - 4,2$. Таким образом, примано-

чно {«ссматрткюккх видов уравновешивающих устройств, сравнительно мало влияет на динамические нагрузки приводных двигателей.

В шестой главе рассматривается вопрос об определении динамических ошибок ПР с уравновешивающим устройством как теоретически, так и экспо римонтблыю.

Разработана динамическая модель ПР с уравновешивающим устройстве:', С, учитывающая податливость передаточных механизмов электродвигателе Г:, податливость цепей и других элементов У(ШЛ10вешвго1Упого устройства (рис. 3,а). Предполагается, что движение роторов электродвигателей происходит по законам, принятым для программного дбекония.*В качестве обобщенных координат приняты отклонения величин, определяющих положение основных звеньев манипулятора и поршней уравновешивающего устройства, от их программных значений, соответствующих система с жесткими звеньями. Составлена скотога дифференциальных уравнений

движения в форме уравнений Лаграпжа 2-го рода в виде

А (О У + [в+и, ш У + Гс + ^ ^ = о (*), /16/

где У - вектор динамических ошибок, включающий 5 обобщению: координат системы, С) - функция, определяемая программным движением системы, В - матрица сил сопротивления, С - матриц^ косткости, .> Ц (£)> - матрицы соответствующих

коэффициентов. Интегрирование системы уравнений /16/ осуществлялось по методу, разработанному И.К.Вульфсоном и М.З.Колов-сним, в соответствии с которым система /16/ преобразуется к системе дифференциальных уравнений в главных координатах, а ее решение находится по приблеженному методу условного осциллятора, Динамические ошибки ЛхЕ в горизонтальном и динамиг ческие А^е б вертикальном положении охвата определяются по формула)/:

Составлена программа вычисления динамических ошибок на

ЭВМ,

В качестве примера рассматривался ПР ХШР-001 с устройствами I и П. Результаты вычислений на ЭВМ показывают, что введение дополнительной системы звеньев уравновешивающего устрои-V ства и соответствующих им упругих связей практически не повышают уровень вибрации схвата, который в зоне позиционирования пренеброзкимо мал. Расчеты также показывают, что при движении робота колебания поршней уравновешивающего устройства весьма малы и не приводят к заметным динамическим нагрузкам на цепи уравновешивающего устройства.

Проведены эксперименты по за!,!еру динамических ошибок Д^е ПР ЖР-001 с устройством частичного уравновешивания.

, Колебания схвата измерялись в зоне позиционирования посредством тензометрических балок. На рис. 3,6 показана осциллограмма 2, полученная экспериментально и кривая = найденная теоретически. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает их удовлетворительное совпадение.

В заключении приведены следующие итоги и выводы по работе:

1. Проведен выбор уравиовспиваиаих устройств для антропоморфного робота с применением ппевмоцилиидров. В результате проведенного анализа Еыбрано устройство частичного уравновешивания (устройство I), и усовершенствованное устройство частичного уравновешивания (устройство П), которые позволяют провести частичное статическое уравновешивание сил тяжести манипулятора и транспортируемого объекта за счет одного источника постоянной уравновешивающей силы (пнэЕМОщшшдра), расположенного на- подвижном основании робота. Разработано устройство параллельной структуры (устройство Ш), которое позволяет произвести более полное уравновешивание за счет применения дополнительного пневмоцилиндра с регулируемый! в зависимости

от массы объекта давлением, а также позволяет изолировать основные звенья манипулятора от действия уравновешивающих сил, создаваемых пнеЕмоцилиндрами.

2. Разработана методика определения оптимальных параметров устройства I. Для ПР ХШР-001 найдены параметры устройства I и произведена оценка его эффективности в статике. Показано, что максимальный момент на приводном электродвигателе может быть снижен на 46$ при вертикальном положении охвата и на 41$ при горизонтальном. Для приводного двигателя предплечья это снижение составило 44$ при вертикальном и 37$ при горизонтальном положении охвата.

3. Разработана методика определения параметров устройства П. Для этого устройства, предназначенного для ПР ХШР-001 определена его эффективность в статике. Максимальный момент на электродвигателе плеча снижен на 82,6$, предплечья на 64$, что приблизительно на 20$ выше аналогичных показателей для устройства, I.

4. Доказана возможность устранения влияния уравновешивающего устройства на реакции в кинематических парах основной кинематической цепи манипулятора посредством предложенного устройства Ш, Уменьшение этих реакций позволяет повысить точ-нооть позиционирования и создает-предпосылки для уменьшения Maco основных звеньев манипулятора. Разработана методика рао-чета параметров устройства Ш.

На примере ПР ХШР-001, оснащенного устройством Ш показано, что максимальный момент на двигателе плеча в статике может быть за счет этого устройства снижен на 93$, а предплечья

на 69,2л. _ ,

5. Дополнительные потери в шарнирах манипулятора к уравновешивающего устройства, обусловленные действием уравновешивающих сил, как показала сценка для IIP ХШР-001, оснащенного любым из трех росокотронша устройств уравновешивания, являются несущественными с точки зрения дополнительных нагрузок на приводило двигатели. Силы трения в нневмощшшдрах в зависимости от направления движения звеньев манипулятора могут уменьшить или увеличить эффект уравновешивания на величину порядка 10%.

6. Полу-чопа система дпффороншплышх уравнений, описывающих программное движение ПР с устройством уравновешивания в предположении, "что дэлтанпо роторов приводных электродвигателей подчинено идеальным хартктеристикам.

На примере ИР ЯШР-001 произведена сделка динамических нагрузок на двигателе плеча и предплечья, обусловленные инер-циопнш/и нагрузками, ■ •

Показано, что увеличение касс манипулятора за счет уравновешивающего устройства увеличивает указанные нагрузки для двигателя плеча до 5,7$ в случае применения устройства Ш и'до 2,8$ в случае установки устройства П. Для двигателя предплечья использование устройства Ш приводит к увеличению динамических нагрузок в рассмотренном примере на 3,8:2.

7. Для парциальных движений ПР ХШР-001 определены приводе Нике к роторам электродвигателей моменты инерции масс манипулятора с учетом массы объокта и массы уравновешивающего устройства. Если установлено устройство hi, то увеличение этого момента на двигателе плеча не превосходит 9,9$, а но двигателе предплечья - 4,2$. Для устройства П увеличивается липь приведенный момент ипорцйЕ на двигателе плеча (до 1,54''). Таким образом, применение рассматриваемых видов уравновешивающих устройств, сравнительно мало влияет на дгаювкчоекпе нагрузки приводных двигателей.

8. Разработана динамическая модель пктропшор1«ого poor-та, учит ига'ощгш упругость ввопг.ев неродоточних ксхшгс;и.кч:, п также алзмоитов уравясчишиглюшего устройства.

I'i качество o6oC"Ui)i:iik>: координат приняты е'л;лси;;!гя '•и:!, (■!!и^1пля::1"1:х полото г ко ^онов:;!« зт^ньон мчпнгулягога г, чор/'лой yj ."'интемчн' л,,1/";" .voipi;'crr',a, от их [.рпив:: : г"1"1-1'Нг, (:<V.""7.;YI у? "нх '-ПС:;'!'^ О У'отгг: Л МЧ-КЛЯ";;.

Составлена сисчгскь ;а:с[ф;рйнциал1л-;и/. ураодяшй коле^знай манипулятора с устройствами I, Г1 и Ш.

Для повышения точности вычислении iiинтегрировании ■системы дифференциальных уравнений осуществлялся переход к главны.! координатам и на основе метода углового осциллятора находились искомые решения.

Полуденные результаты конкретных вичи .лшй па ЭЕМ пока-ьибшуг, что введение дополнительной системы звеньев и соответ-с'11;:/ацих im упругих .связей практически не повышает уровень нибраний охвата, который в зоне позиционирования пренобреяттмо дол. Расчеты показывают также, что при программном движении схпата колебания поршней уравновешивающего устройства весьма мала и на приводят к зачетным динамическим нагрузкам на цепи.

У„ оксперкм'зптэльные исследования колебаний охвата IIP i ;> зоне позиционирования подтвердили правильность

10. Полученные результаты позволяют обоснованно внбтть '.дну из рассмотренных схем уравновешивания, учитывая при этом ьи-'кюшость размещения устройства уравновешивания на манипуляторе и технические характеристики IIP.

По материалам диссертации ои^Спиконана статья: Ь.П.'Лпяйский, Ягуен Cyan Зуй. Сити чское пневмоуравновеинва-««•! ■!!<']'¡ч>поы1|*[.!>ого манипулятора посредством' устройства па-^вллйлг.но;! структуры //Теория механизмов и малин. Сборник ¿ауч:чих трудов. - Киев, Ш. ВО, 1993.