автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Комбинированные математические модели при анализе точности манипуляционных роботов

<0 о>' На правах рукописи

<с %

МАРХАДАЕВ Баяр Ендонович

УДК 621.865.8

КОМБИНИРОВАННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИ АНАЛИЗЕ ТОЧНОСТИ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ

Специальность 05.02.05 - Роботы, манипуляторы и

робототехнические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

МАРХАДАЕВ Баир Ендонович

УДК 621.865.8

КОМБИНИРОВАННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИ АНАЛИЗЕ ТОЧНОСТИ МАЮШУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ

Специальность 05.02.05 - Роботы, манипуляторы и

робототехнические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в лаборатории электрофизики Отдела физических проблем при Президиуме Бурятского научного центра Сибирского отделения Российской Академии наук.

Научный консультант: кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Никифоров Семей Очирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бурдаков Сергей Федорович; кандидат технических наук Павлов Евгений Евгеньевич

Ведущая организация - Бурятское отделение НИИ

Автоматики и Электромеханики

Защита диссертации состоится .¿{с( V 1998 г. в/¿часов на

заседании специализированного совета К 063.38.28 в Санкт-Петербургском техническом университете по адресу: С-Петербург, ул. Политехническая, 29, ауд. 435?

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке С.-Петербургского технического университета.

Автореферат разослан" // " С(/г/>(./!Р1998 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью просим направлять ученому секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета/? /-^ кандидат технических наук, доцент

.М.Чесноков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К современным промышленным роботам (ПР) предъявляется комплекс жестких и во многом противоречивых требований. Требуется высокое быстродействие при плавности движения, высокая точность позиционирования и отработки программных движений при ограничениях на массы и габаритные размеры исполнительных механизмов. Для этого необходимы соответствующие методики расчета и проектирования, специализированные программные средства.

Обоснование выбора параметров по требуемым точностным показателям манипуляторов ПР требует достоверного знания причин и процессов образования выходной погрешности, адекватного его математического описания (в виде моделей).

Функциональные и точностные свойства ПР определяются структурой, метрикой и кинематикой его руки. Структура механизма руки определяет число, тип и порядок расположения кинематических пар, а метрика - множество значений обобщенных координат кинематически идентифицируемой структуры. На стадии разработки ПР роль кинематических математических моделей особенно велика. При анализе точности и параметрическом синтезе механизмов манипуляторов необходимо применение как вероятностных так и детерминистских методов исследования. Одним из важнейших требований, предъявляемых к ПР, является максимальное использование производительности обслуживаемого технологического оборудования, которое на многих производственных участках и, в первую очередь на сборке, ограничивается недостаточной скоростью работы ПР. В этих случаях даже небольшое повышение быстродействия ПР может заметно повлиять на рост производительности всего производственного участка. Производительность обычных ПР в среднем составляет не более 15-20 циклов в минуту, что существенно

снижает технико-экономические показатели применяемости ПР при обслуживании быстродействующего оборудования.

Известны несколько методов значительного повышения быстродействия. Один из них - использование рекуперации механической энергии. Диссертант активно участвовал в разработке и реализации другого метода, основанного на применении роторной техники при создании ПР. Это относится, в первую очередь, к циклоидальным быстродействующим манипуляторам (БЦМ). В таких роботах достигается повышенное быстродействие (максимальные скорости и производительность БЦМ по сравнению с серийными ПР в 2-3 раза выше).

Для обеспечения проектирования быстродействующих манипуляторов, удовлетворяющих высоким требованиям по точности, необходимо решение вопросов теоретического обоснования методик выбора основных конструктивно-компоновочных параметров БЦМ, законов управления и оптимального размещения робота относительно оборудования. Таким образом, актуальность выбранной темы исследований очевидна.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом НИР АН СССР "Проблемы механики и управления в робототех-нических системах и автоматизированных производствах" (шифр 1.11.3), а также специальной темой "Исследование, разработка быстродействующих циклоидальных манипуляторов", включенной в Постановления ГКНТ № 108 от 20.04.1987 и СФМТН Президиума АН СССР № 11000-194-1216 от 5.12.1985. Соискатель является ответственным исполнителем НИР и ОКР.

Методы исследования. При исследовании механики и управления манипуляторами применялись методы теоретической и аналитической механики, теории механизмов и машин, теории точности механизмов и управляемых систем, методов матричного исчисления и линейной алгебры, аппарата аналитической геометрии.

Цель и задачи работы. Разработка методов анализа погрешностей позиционирования схвата манипуляторов в детерминированной и вероятностной постановках на новых математических моделях, создание удобных для практики способов расчета характеристик погрешностей позиционирования, погрешностей ориентации схвата манипулятора, их дисперсии при различных формах задания первичных погрешностей и также удобных для последующего использования полученных алгоритмов при аттестации ПР, улучшения их точностных характеристик за счет параметрической оптимизации механизмов ПР. Изучение топологии циклоидальных траекторий, структурный и кинематический анализ и синтез компоновочных структур типовых манипуляторов, разработка алгоритмического обеспечения, методов и средств аппаратурного и программного обеспечения режимов движения манипуляторов с циклоидальными рабочими траекториями в зависимости от требований к быстродействию (производительности), перенастройке, надежности, точности, стоимости.

Научная новизна. Усовершенствованы методы точностного анализа механизмов ПР. Выявлены новые явления, определяющие характер поведения точностных показателей, задаваемых эллипсоидом рассеяния в зависимости от параметров руки, типа компоновочных структур, местоположения схвата в рабочей зоне (в частности выявлена бифуркация параметров эллипсоида рассеивания ошибок, разработан метод построения главных линий точности типовых ПР). Выявлено влияние двигательной избыточности манипуляторов на их точностные характеристики. Предложены схемы параметрической оптимизации манипуляторов как за счет обоснованного выбора допусков, так и за счет обоснованного выбора "метрики" руки (конфигурации руки, длин звеньев), геометрии выбираемых местоположений схвата, траекторий перемещения. Изучена топология траекторий схватов БЦМ и установлено, что циклоидальные траектории в силу геометрии движения руки позволяют за счет непрерывности движения звеньев без специального тор-

5

можения при мгновенной остановке в требуемых точках позиционирования на границах рабочей зоны получать значительное увеличение средних скоростей. Эти траектории, схемные реализации БЦМ идентифицированы как по способу управления, так и по конструктивно-компоновочному исполнению.

Предложены методы и осуществлен анализ точностных показателей ПР, изучено влияние на них "метрики" руки, выявлены существенно новые эффекты (бифуркация параметров точности ПР, оптимум в смысле точности для возможных конфигураций руки, главные линии точности ПР типовых компоновок и т.д.) точностного описания ПР.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Для оценки и анализа поведения показателей точности ПР при расчетах и экспериментальных исследованиях эффективны кинематические точностные модели как в детерминированной, так и в вероятностной постановках. Они позволяют выявить чувствительность точностных показателей к типу компоновочных структур, к характеру проявления двигательной избыточности, к параметрам первичных погрешностей, а также прослеживать поведение их экстремальных значений на основе построения главных линий точности ПР.

2. Точностные показатели в пределах рабочей зоны ПР могут изменяться более чем на порядок. Некоторые параметры точности, например, параметры эллипсоида рассеивания ошибок претерпевают бифуркацию. Иногда существуют оптимальные конфигурации, для которых достигается максимальная точность.

3. Разработанные методы анализа точностных свойств применимы при выборе длин звеньев руки, при аттестации и калибровке манипуляторов. В частности, для ПР с антропоморфной кинематической схемой рекомендуется введение в перечень технических характеристик опорной сети главных линий точности.

4. Циклоидальные (ротационные) быстродействующие манипуляторы (БЦМ) представляют собой класс перспективных манипуляционных систем: в силу геометрии их движения можно реализовать принцип совмещения транспортных и технологических движений, за счет чего достигается повышенное быстродействие.

5. Введение параметров е позволяет идентифицировать компоновочные структуры базовых вариантов исполнения манипуляторов.

6. Топология циклоидальных траекторий определяется областью параметров N-я е, где N и £ соответственно соотношения угловых скоростей и длин выходного и ведущего звеньев. Эта область (Ы,е) делится на подобласти пограничными кривыми N = Не - 1, определяющими соответственно эпи- и гипоциклоидальные семейства кривых.

7. В подобласти эпициклоидальных траекторий существует особый диапазон параметра Ы, когда 0 < N < - 1, в этом диапазоне возможно получение также эпициклоидальных траекторий с другими параметрами за счет

преобразования £ = —, N = - ^ ^ .

8. Быстродействие (производительность) БЦМ и условная длительность "выстоя" схвата в рабочих позициях определяются параметром N и угловой скоростью вращения ведущего звена а. Для задания длительности "выстоя" задаются границы для скорости схвата вблизи положения "выстоя". Другой путь повышения производительности - создание многоруких БЦМ.

9. При отсутствии требований к перенастройке (ограниченной перенастройке) возможно исполнение БЦМ на основе зубчато-рычажной, блочно-тросовой передач. При необходимости оперативной перенастройки требуется исполнение БЦМ в шарнирно-рычажной компоновке с автоматическим управляющим устройством.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций и достоверность результатов определяется опытом применения полученных результатов, эксплуатации разработанных устройств. Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным использованием математического аппарата, высоким уровнем адекватности схем и математических моделей относительно объекта исследования, совпадением отдельных конкретных выводов с выводами предшествующих исследований других авторов.

Практическая ценность. Построенные кинематические модели позволяют оценить влияние первичных погрешностей на выходные показатели точности, "метрики" руки на статические ошибки положения, создавать алгоритмы и программные средства для аттестации манипуляторов, решать задачи выходного и текущего контроля, проверки и настройки ПР, обоснованно назначать требования к точности изготовления узлов и элементов ПР.

Использование результатов анализа управляемых циклоидальных движений шарнирно-рычажных манипуляторов позволяет облегчить режимы их работы за счет уменьшения влияния инерционных нагрузок (динамического взаимовлияния звеньев). Учет результатов анализа получаемых режимов движений БЦМ позволяет получить максимальную производительность обслуживаемого оборудования.

Реализация результатов работы в промышленности. Результаты работы использованы при комплексной автоматизации процессов изготовления стиральной машины "Белка-10 М" Улан-Удэнского Авиационно-Промышленного Объединения (г. Улан-Удэ).

Апробация работы. Результаты работы опубликованы в 17 трудах автора, в число которых входят статьи в научных журналах и сборниках, 3

препринта, 1 монография, тезисы докладов на международных, российских и региональных конференциях и семинарах.

В диссертации обобщены исследования, выполненные автором в БИЕН СО РАН в рамках плановой научно-исследовательской темы "Разработка вопросов точности позиционирования автоматических манипуляторов" (Гос. per. № 0186009735) и темы: "Разработка быстродействующих циклоидальных манипуляторов для автоматизации производственных процессов" (Постановление ГКНТ СССР № 108 от 20.04.78 и СФТМН Президиума АН СССР № 11000-194-1211 от 5.12.85), где автор являлся исполнителем.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Общий объем текстового материала 158 страниц, 54 рисунка и 2 таблицы. Список использованной литературы содержит 98 наименований. Во введении дается изложение состояния вопроса и постановка задачи, а также обзор содержания по главам. Вопросы построения кинематических точностных моделей ПР, описание модулей погрешностей ПР, особенности процесса формирования точностных показателей ПР на основе детерминистских и вероятностных моделей обсуждаются в главе 1. Вопросы реализации самих кинематических точностных моделей ПР, анализа влияния "метрики", типа проявления двигательной избыточности, местоположения схвата на точностные показатели, эволюция их изменения рассмотрены в главе 2. В заключительной главе 3 рассматривается принцип формирования циклоидальных траекторий, изучена их топология, представлены особенности геометрии и кинематики движений исполнительных механизмов, их свойства, вопросы синтеза и анализа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика состояния вопроса. Определены основные проблемы развиваемого направления, сформулированы цель, актуальность и новизна работы. Кратко изложено содержание диссертации по главам и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается обзор и анализ работ по вопросам теоретического исследования погрешностей работы ПР, их экспериментального исследования и диагностирования, компенсации действия факторов, приводящих к погрешностям и исследования путей повышения точности ПР. На основе такого анализа формулируются цели и задачи исследования и формирования точностных показателей ПР.

При аналитическом программировании ПР формирование его движений осуществляется на основе информации, получаемой из базы данных, характеризующих модель ПР и рабочей среды, а также их состояния из показаний сенсоров. В связи с этим требования к адекватности модели ПР реальной конструкции ужесточаются. Используемые модели ПР из-за несоответствия реальной конструкции манипулятора по геометрическим, жесткостным и другим параметрам приводят к недопустимо большим ошибкам позиционирования.

При подходах к формированию точностных показателей ПР может быть разработана многоаспектная классификация по нескольким признакам: по различным критериям, характеризующим точность ПР, по видам составляющих погрешностей, по факторам, вызывающим погрешности ПР, по первичным ошибкам механизмов ПР, по способам анализа точности ПР и др. Для полного анализа точности ПР необходимо рассмотреть совместное влияние многих первичных погрешностей. Для оценки точности ПР могут быть использованы: метод относительной погрешности позиционирования, метод оценки дисперсии выходной ошибки ПР, метод оценки абсолютной 10

ошибки, метод главных кинематических осей, метод эллипсоида рассеивания ошибок, метод интегральной оценки воспроизведений заданной траектории и др.

Рассматривая манипулятор ПР как многозвенный механизм с разомкнутой кинематической цепью можно применять основы теории ошибок механизмов, наиболее полно нашедшей свое отражение в основоположных работах Бруевича Н. Г., Бородачева Н. А., Кобринского А. Е. и др. Любому ПР присущи свои погрешности и нелинейности и при этом точностные показатели ПР обусловлены функциональными и технологическими погрешностями.

Основными точностными показателями являются погрешность позиционирования и повторяемость. Погрешность позиционирования отражает способность ПР установить схват в требуемое положение в пространстве, а повторяемостью характеризуется воспроизводимость движений. В работах Кобринского А. А., Кобринского А. Е. вопросы анализа и формирования • точностных показателей (погрешности позиционирования, ориентирования, повторяемости) рассматриваются во взаимосвязи с собственными свойствами (геометрическими, механическими, алгоритмическими) исполнительных механизмов ПР.

Вопросы оценки кинематической погрешности позиционирования, поиск оптимальных по точности конфигураций руки ПР рассмотрены в работах Смольникова Б. А. Вопросы совместного учета погрешностей механизма схвата и погрешностей базирования объекта в нем и их влияние на выходную погрешность позиционирования ПР изучены в работах Челпанова И. Б., Колпашникова С. Н. Однако отсутствует единый подход к оценке и анализу точностных показателей как с точки зрения вероятностного, так и детерминистского подходов.

Расчет точности манипуляционных систем ПР имеет свои специфические особенности, где могут быть эффективными специальные аналитиче-

ские методы исследования, позволяющие выявить как качественные так и количественные точностные показатели манипуляционных систем.

Задача точностного анализа ставится с целью исследования реального механизма с точки зрения его точности с учетом влияния факторов, определяющих его выходную точность. Выявляются первичные погрешности и степень их влияния на работу механизма.

При моделировании могут быть как кинематические так и динамические модели описания механизмов ПР. На стадии разработки ПР характеристики привода и системы управления еще не известны, и на этом этапе роль кинематических моделей в определении точностных показателей ПР очень велика, поскольку на их основе существенно ускоряется разработка ПР, выявляются оптимальные условия его использования при заранее известном характере изменений точностных показателей в рабочей зоне.

Номинальное положение полюса схвата определяется зависимостью г = где г* - радиус-вектор, q = [<у/,д2,-.9п]т - вектор-столбец обобщенных координат. Рассматривая значения ошибок Дд, в диапазоне возможных конфигураций яеС> = <, д"} можно оценить точность ПР.

Погрешность позиционирования характеризует разницу между желаемой и фактической его реализацией. Многократное позиционирование полюса схвата осуществляется каждый раз в какое-то другое положение г. Вектор средних значений измеренных ошибок Д г характеризует систематическую составляющую погрешности позиционирования для данного местоположения полюса схвата, радиус "зоны рассеяния" характеризует случайную составляющую этой ошибки. Размер и форма "зоны рассеяния" характеризует повторяемость точек позиционирования.

Погрешность позиционирования ПР в местоположении г будет Д г = г - г*= д г / с^} Дд = А(я,

При оценке погрешности позиционирования обычно рассматривается скаляр

А2=|А 7\2= АятАтААч = АятФЛЧ.

Анализ точности сводится к оценке значения квадратичной формы в области задания Дц е При этом в зависимости от вида области Д<3 возможны разные детерминированные алгоритмы анализа. Наиболее естественным является задание области Ар или в виде параллелепипеда < 5, или в виде эллипсоида ДяТ1Ач=1, подходящим образом подобранных.

Таким образом, задача практически заключается в определении экстремумов исходной квадратичной формы в области Д<3, и в правильном истолковании полученных результатов. Экстремумы при первом способе задания находятся методом квадратичного программирования, во втором случае они даются собственными значениями матрицы Ф в метрике II. При этом вводится понятие главных линий точности. В диссертации вводятся в рассмотрение главные линии точности.

Главные линии точности - это линии, в каждой точке которых направление касательных к ней совпадает с направлением смещения схвата, в котором погрешность позиционирования экстремально изменяется. Через каждую точку рабочей зоны ПР можно провести две главных линии точности, ортогональных друг к другу в этой точке.

Возможен также и вероятностный подход к ошибкам. Считается, что ошибки являются случайными величинами с заданными математическими ожиданиями и дисперсиями. В последнем случае задается плотность распределения погрешности в каждом шарнире ((Аде), где / =1,2,...,« и затем определяется плотность распределения погрешности позиционирования ((А г)= ((Ах, Ау, Аг). При нормальном законе распределения и независимости ошибок погрешность Д г распределена по нормальному закону, причем поверхности равной вероятности имеют форму эллипсоида. Скалярными оцен-

ками точности позиционирования могут служить их ковариационные матрицы, в частности дисперсии или полуоси эллипсоида при заданной доверительной вероятности.

При анализе точности позиционирования для партии ПР можно единообразно рассматривать как первичные ошибки, так и ошибки управления, но надо иметь в виду, что для конкретного экземпляра ПР первичные ошибки и их сумма в общей оценке точности позиционирования будут постоянными величинами систематической составляющей, тогда как сумма остальных слагаемых за счет ошибок управления дает случайную составляющую.

При точностном анализе независимо от природы модулей ошибок применим принцип суперпозиции.

Вторая глава посвящена точностному анализу и синтезу манипуляци-онных систем ПР. На конкретных примерах ПР типовых компоновок осуществляется реализация методов точностного расчета, изложенных в первой главе. Выявляется характер влияния двигательной избыточности ПР, исследуется влияние "метрики" на выходную точность ПР, вычисляется погрешность ориентирования схвата в пространстве, строятся главные линии точности.

Под точностным синтезом понимается решение задач, связанных с созданием и расчетом кинематической схемы механизма по заданной реализации функции с учетом допустимой теоретической ошибки. Точностной синтез базируется на результатах точностного анализа, между ними существует тесная связь, хотя анализ и синтез производится независимо друг от друга.

Решение задачи синтеза направлено на создание структуры механизма и расчет его параметров. Поэтому различают два вида задач синтеза: структурный и параметрический.

Многие параметры, с которыми сталкивается конструктор при точностном синтезе, являются случайными. Наличие случайных отклонений должно учитываться при синтезе допусков на конструктивные параметры и 14

ведет к необходимости статистического анализа механизма в целом и к оценке отдельных ошибок.

Задачи точностного синтеза могут относиться как к кинематике так и к динамике. Основными задачами, решаемымй в точностном синтезе, являются:

- в кинематическом точностном синтезе - выбор и создание кинематической схемы механизма, наиболее близко соответствующей заданной функции;

- в геометрическом точностном синтезе - расчет величин параметров механизма для минимизации его ошибок.

В данной главе на достаточно общем примере плоского л-звенного шарнирного манипулятора с вероятностных позиций определяется распределение эллипсов рассеивания. Эволюция этого эллипса в разных частях рабочей зоны ПР свидетельствует о неравноценности их с точки зрения точности : позиционирования, а размеры и ориентация его дают информацию о характере изменения точности.

Далее дается исчерпывающий анализ детерминистским методом трех видов двузвенных манипуляторов. Результаты исследования наглядно иллюстрируются областями возрастания и убывания точности позиционирования на плоскости р, е, где р - расстояние до полюса схвата от шарнира первого звена, а в- длина одного из звеньев, в то время как длина оставшегося звена считается единичной. Таким образом, дается представление о точности позиционирования сразу всех возможных двузвенников.

При наличии двигательной избыточности одно и то же местоположение схвата возможно при различных конфигурациях манипулятора ПР. Такое обстоятельство закономерно приводит к задаче об определении оптимальной конфигурации при определенных положениях схвата. Такая задача решается различными методами, описанными в предыдущей главе, на примере плоских трехзвенных манипуляторов. Результаты анализа иллюстрируются графиками изменения погрешности в зависимости от параметра, единственным

15

образом определяющего конфигурацию манипулятора. Даются рекомендации по оптимальному позиционированию рассмотренных ПР. Сопоставляются результаты, полученные разными методами.

Далее на примере робота ТУР-ЮМ (с антропоморфной компоновкой) проводится полный точностной анализ в различных постановках. В этот анализ включается также исследование погрешностей ориентирования схвата манипулятора в пространстве.

В этой же главе значительное внимание уделяется вопросам построения главных линий точности для манипуляционных роботов любой сложности. В частности они построены для роботов типовых компоновок. Главные линии точности для некоторых схем совпадают с сеткой системы координат, а для антропоморфных манипуляторов они имеют более сложный спиралевидный характер.

В третьей главе рассмотрены кинематические свойства циклоидальных манипуляционных систем, разработан метод идентификации циклоидальных кривых по их параметрам N и е, изучена топология рабочих траекторий, определены характеристики циклоидальных манипуляторов (быстродействие, положение и длительность "выстоя", условие регулирования длительности выстоя, смещение схвата вблизи их) и дан пример расчета робото-технического комплекса. Выявлен особый диапазон N и е, где возможно получение циклоидальных кривых за счет перестановки зубчатых колес или инверсии длин звеньев. Также определены условия формирования циклоидальных траекторий.

выводы

В работе решаются задачи формирования новых аналитических моделей манипуляционных систем. Разработанная теория может явиться основой методов выбора параметров манипуляционной системы. Предложенные кинематические модели шарнирных манипуляционных систем позволили создать новый класс быстродействующих циклоидальных манипуляторов.

Основные результаты можно сформулировать следующим образом:

1. Показано, что необходимо строить кинематические точностные модели ПР как при детерминированном, так и при случайном характере распределения первичных ошибок.

2. Наиболее информативным при детерминированном подходе к анализу точностных показателей является метод главных кинематических осей, а при вероятностном - метод эллипсоидов рассеивания, в них содержится информация одновременно о поведении наибольшего и наименьшего смещения полюса схвага для каждой точки рабочей зоны ПР.

3. Наиболее достоверные сведения при оценке верхней границы погрешности позиционирования дает метод параллелепипеда первичных погрешностей, а повторяемости - метод дисперсии.

4. Построены главные линии точности в базовой плоскости для ПР типовых компоновок. Наиболее сложный их вид получается для ПР с антропо-мофной компоновкой.

5. Главные линии точности могут быть эффективно применены при аттестации точностных параметров ПР, для оптимизации взаимного расположения ПР и обслуживаемого оборудования, для уменьшения погрешности путем оптимальной расстановки оборудования в рабочей зоне ПР. При нали-. чии требований к ориентированию осей схвата в требуемых опорных положениях желательно ориентировать в них определенным образом характерные оси схвата.

6. По заданным точностным характеристикам ПР приведенные методы позволяют обоснованно назначать допуски на точность отдельных модулей руки ПР.

7. Изученный характер влияния типов двигательной избыточности ПР на точностные показатели позволил получить рекомендации по их улучшению.

8. Изучено влияние конфигурации руки ПР на точностные показатели и даны рекомендации по нахождению оптимальной конфигурации.

9. На примере ПР с антропоморфной компоновкой рассмотрено поведение погрешностей углового ориентирования.

10. Изучена топология циклоидальных траекторий, выявлена особая область параметров манипулятора, допускающая инверсию этих параметров для получения однотипных кривых. Изучены стационарные режимы движения звеньев шарнирных манипуляторов с циклоидальными траекториями схвата.

11. Быстродействие циклоидальных манипуляторов и "время выстоя" в рабочих позициях обслуживаемого оборудования определяется двумя параметрами: скоростью вращения ведущего звена а и типом траекторий, определяемых параметром N, получены необходимые расчетные формулы.

12. Изучены особенности формирования компоновочных структур циклоидальных манипуляторов, выявлены условия получения разных компоновок в зависимости от требований к перенастройке рабочих траекторий. Полученные на основе анализа качественных особенностей циклоидальных манипуляторов геометрические, кинематические и конструктивно-компоновочные соотношения могут служить научной основой методов их разработки, методик практической реализации.

13. Полученные результаты и алгоритмы расчета точности могут быть использованы при создании САПР ПР различного типа.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Никифоров С. О., Буинов А. Н., Мархадаев Б. Е., Норбоев Ч. Н. О получении сложных профилей произвольного контура // Препринт Ин-та естественных наук БФ СО АН СССР. - Улан-Удэ, 1983. - 39 с.

2. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е., Сумкин А. Г. Экстремальные свойства стационарных движений двухшарнирного манипулятора // Изв. СО АН СССР. - 1985. - N 6. - Вып. 3. Сер. техн. наук. - С. 122-124.

3. Никифоров С. О., Белоколодов Н. М., Мархадаев Б. Е. Точностные свойства промышленных роботов с однозвенным телескопическим исполнительным механизмом. // Вестник машиностроения N 2, 1986, Деп. ВНИИ-ТЭМР, 1985. - N 398 МШ.

4. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е. Вероятностная оптимизация конфигурации манипулятора для заданного конечного положения захватного устройства. П Вестник машиностроения, N 4,1988. - С. 7-8.

5. Мархадаев Б. Е., Слепнев В. В.,Никифоров С. О.,Сумкин А. Г. Методы регулирования длительности выстоя циклоидальных роботов. // Тезисы докладов 28-й научной конференции ВСТИ, Улан-Удэ -1989 - с.12-13.

6. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е. Точностные модели промышленных роботов // Вестник машиностроения. 1989, N 6, С. 22-25.

7. Мархадаев Б. Е., Никифоров С. О. Влияние двигательной избыточности на точностные показатели промышленных роботов // Иссл-я молодых научных сотрудников ИЕН СО АН СССР. Тез. докл. научн. конф. Улан-Удэ, 1989.-С. 48-49.

8. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е., Махов С. Ф. Методы расчета точностных характеристик промышленных роботов. И Препринт ИЕН СО АН СССР, 1989, С. 60.

9. Никифоров С. О., Слепнев В. В., Сумкин А. Г., Мархадаев Б. Е., Га-шинов Г. В. Робот-тренажер для психофизической подготовки операторов эргатических систем. // Тезисы 3-ей всесоюзной конференции "Математические проблемы экологии". -Чита, 1990, стр. 69-70

10. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е. Идентификация и выбор компоновочных структур быстродействующих циклоидальных манипуляторов. // Вестник машиностроения, № 10,- 1990, С. 43-45

11. Белоколодов H. M., Никифоров С. О., Очиров В. Д., Слепнев В. В., Мархадаев Б. Е., Сумкин А. Г. Разработка вопросов точности позиционирования автоматических манипуляторов. // Отчет о НИР БИЕН СО АН СССР, Гос. per. N 0186009735,225 стр., Улан-Удэ, 1990,225 стр.

12. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е. Влияние метрики манипуляторов на погрешности позиционирования промышленных роботов //Вестник машиностроения -1991. - N 8 - С. 29.

13. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е. Обобщенная точностная модель манипуляционных систем // Микропроцессорные системы контроля и управления: Материалы сибирской научно-технической конференции 10-11 сентября 1992 г. - С. 179-185.

14. Никифоров С. О., Мархадаев Б. Е., Слепнев В. В., Мухопад Ю. Ф. Информационные оценки и коррекция циклоидальных роботов в системе автоматизации производственных процессов // Сб. Микроэлектронные системы контроля и управления на железнодорожном транспорте. - Иркутск, ИРИИТ, 1995. - с. 99-101.

15. Мархадаев Б. Е., Никифоров С. О. Топология траекторий быстродействующих циклоидальных манипуляторов. // Тезисы всероссийской научно-технической конференции "Роль геометрии в искусственном интеллекте и системах автоматизированного проектирования", Улан-Удэ, 25-28 июня 1996 г., с.25-27.

16. Мархадаев Б. Е., Никифоров С. О. О влиянии "метрики" на точностные показатели манипуляционных систем // Препринт БНЦ СО РАН -Улан-Удэ, 1997, - 30 стр.

17. Мархадаев Б. Е., Никифоров С. О. Точностные модели промышленных роботов // Моногр. Издательство СО РАН - Улан-Удэ, 1998 - 155 стр.

Подписано к печати Заказ № А7

Тираж 100 экз.

Отпечатано в множительном бюро Центра наукоемкого инжиниринга Санкт-Петербургского государственного технического университета Адрес: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29