автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Многокоординатный манипулятор на основе дуговых и линейных электромехатронных модулей движения

на правах рукописи

МЕДВЕДЕВ Дмитрий Александрович

МНОГОКООРДИНАТНЫЙ МАНИПУЛЯТОР НА ОСНОВЕ ДУГОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ

Специальность: 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□34885Э1

Томск - 2009

003488591

Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники

Научный руководитель - Осипов Юрий Мирзоевич,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Гончаров Валерий Иванович,

доктор технических наук, профессор (Томский политехнический университет)

Семенов Валерий Дмитриевич, кандидат технических наук, с.н.с. (Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники)

Ведущая организация - Открытое акционерное общество «Науч-

но-производственный центр «Полюс» (г. Томск)

Защита состоится « 25_»_декабря_2009 года в _15_ час. _15_ мин. на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.268.03 при ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Автореферат разослан «_» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

Мещеряков Р.В.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Приоритетной проблемой развития высокотехнологичной промышленности Российской Федерации в соответствии с Перечнем критических технологий федерального уровня Пр-842 от 21 мая 2006 года но направлению «Мехатронные технологии и микросистемная техника» является создание технологических комплексов формирования и обработки поверхностей деталей сложной пространственной формы на основе интеграции средств точной механики, электротехники и электроники с компьютерными компонентами.

Для обеспечения пространственного перемещения (манипулирования) обрабатываемого изделия относительно неподвижного инструмента обработки или инструмента обработки относительно неподвижного обрабатываемого изделия по сферической или криволинейной поверхности (траектории) необходимы многокоординатные манипуляторы (ММ). Известны ММ для пространственного перемещения обрабатываемых изделий или инструмента обработки по сложным траекториям, выполненные с применением редукторного электропривода и имеющие в своей структуре звенья для преобразования видов движеиия: вращательного движения в поступательное. Наличие редукторов, дополнительных звеньев точной механики снижает точность и повторяемость перемещения рабочего органа, повышает эксплуатационные расходы. Если редукторный электропривод выполняет требования по точности и повторяемости движений, то не отличается высоким быстродействием, и наоборот, если выполняются требования по быстродействию, то не отличается высокой точностью и повторяемостью движений. Практически все существующие технические решения ММ с редукторным электроприводом, по крайней мере, в отечественном производстве, не отвечают требованиям по конкурентоспособности, предъявляемым к технологическим комплексам пространственного перемещения.

Научно-технический прогресс, борьба фирм-разработчиков за конкурентоспособность собственной продукции последовательно повышают требования к технико-эксплуатационно-экономическим характеристикам (ТЭЭХ) оборудования, технологий и материалов. Следовательно, объективно существует проблема создания для технологических комплексов пространственного перемещения ММ нового типа. Одним из перспективных путей совершенствования ММ, в которых рабочий орган максимально адаптирован в рационально организованную технологическую среду и совершает сложные пространственные манипуляции инструментом или изделием, является создание их на основе элекгропривода прямого действия (ЭППД). Он всегда привлекал внимание исследователей и разработчиков отсутствием промежуточных механических устройств и высокими техническими характеристиками, несмотря на существование ряда нерешенных научных и технических проблем, обусловленных определенным уровнем технологий, материалов и электронной техники. Начиная с 80-тых годов, в связи с появлением промышленных микропроцессоров, функциональных и силовых интегральных схем, новых магнитных материалов, позволяющих управлять сложными нелинейными и динамическими процессами в ЭППД, с обеспечением достаточно высокого уровня выходной механической мощности, внедрение ЭППД в автоматизированное оборудование стало необходимостью. Научно-технические проблемы разработки и вне-

дрения ЭППД широко представлены в рабочих программах ведущих зарубежных и отечественных фирм, в публикациях и патентах.

Проблемами многокоординатных устройств для манипулирования в системах автоматики, приборостроения и робототехники, линейному электроприводу посвящены работы таких зарубежных ученых, как Андре П., Вукобрато-вич М., Гонсалес Р., Кирчански Н., Куафе Ф., Ли К., Накано,Э., Ноф, Ш., Стокич Д., Фу К. и др., а также отечественных ученых - Воробьева Е.И., Го-ритова А. Н., Григорьева В.Е., Дмитриева В.М., Ивоботенко Б.А., Ильинского Н.Ф., A.A. Кобринского А.Е., Корикова A.M., Кожина С.С., Луценко В.Е., Осипова Ю.М., Сафонова Ю.М. Свечарника Д.В., Соломахина Д.В., Фролова К.В. и др. Однако подавляющее большинство научных трудов отличаются недостаточностью изученности теории и практики создания многокоординатных манипуляторов на основе дуговых (ДЭМД) и линейных (ЛЭМД) элек-тромехатронных модулей движения, малым количеством моделей, методик и программных продуктов, а также новшеств — оригинальных схемно-конструкторских решений, обеспечивающих создание конкурентоспособных изделий по критерию «цена-качество» для отечественной высокотехнологичной промышленности. Этим определяется тема настоящей диссертации и актуальность проведенных исследований.

В диссертационной работе исследуются и разрабатываются многокоординатные манипуляторы нового поколения с дуговым и линейным электроме-хатронными приводами прямого действия (ДЭМД и ЛЭМД). Основным элементом ММ является 3-х степенной сферический электромеханизм, геометрический центр которого можно перемещать, в зависимости от схемноконструк-торской классификации 1-м, 2-мя или 3-мя ЛЭМД. Манипуляторы такого типа востребованы, в частности, в технологических комплексах для высокоточной обработки деталей сложной формы при помощи лазерного луча без наплывов, рваных краев, деформаций, непроплавленных участков, разных глубин прогрева.

Недостаточная изученность вопросов разработки и исследования ММ на основе ЭППД, малое количество теоретических и практических работ, новшеств, оригинальных схемоконструкторских решений по дуговым и линейным электромехатронным модулям движения в мировой практике, предопределяют актуальность и необходимость исследований по данной проблеме.

Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование и разработка моделей, методик и программ, обеспечивающих создание многокоординатных манипуляторов на основе дуговых и линейных электромехатрон-ных модулей движения. В соответствии с поставленной целью были определены и решены следующие основные задачи:

1. Разработка схемно-конструкторских решений и конфигураций ММ со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных ЭМД с обеспечением:

- выбора вариантов схемно-конструкторской компоновки ММ;

- непересекаемости элементов подвижных конструктивов координат ММ в заданных диапазонах углового и линейного перемещения

- прогнозирования величины остаточной неуравновешенности Ат в зависимости от точности изготовления элементов конструкции;

- минимизации массогабаритные характеристики ММ;

- создания конструкторской документации.

2. Анализ технико-эксплуатационно-экономических характеристик направляющих различных типов, разработка конфигураций ДЭМД и выбор оптимального конструктивного решения в соответствии с критерием «цена-качество».

3.Исследование электромагнитной системы ДЭМД и разработка методики, позволяющей осуществлять проектирование рациональных конфигураций магнитопроводов электромагнитной системы ДЭМД с энергопассивным и энергоактивным дуговым магнитопроводом-ротором.

4. Разработка методики электромагнитного согласования систем сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов ДЭМД по каждой координате ММ для максимизации величины развиваемого тягового усилия;

5. Исследование экспериментального образца четырехкоординатного манипулятора и ДЭМД в его составе, проверка соответствия экспериментально полученных ТЭЭХ результатам теоретических расчетов.

Объектом исследования являются общие свойства и принципы функционирования многокоординатных манипуляторов на основе электропривода прямого действия.

Предметом исследования является разработка схемно-конструкторских решений ММ для лазерного технологического комплекса на основе ДЭМД, алгоритмов, программ и методик оптимизации параметров манипулятора.

Область исследований. Содержание диссертации соответствует п.1 «Разработка научных основ создания, исследование элементов, схем и устройств вычислительной техники и систем управления» специальности 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления Паспорта номенклатуры специальностей научных работников (технические науки).

Теоретической и методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных авторов по проблемам мехатроники и робототехники, безредукторного электропривода и микропроцессорного управления, теории дифференциальных уравнения и вариационного анализа. Методы моделирования базируются на технологии трехмерного твердотельного проектирования с использованием САПР SolidWorks 2005, конечно-элементном анализе. Проверка основных теоретических положений осуществлялась путем испытаний экспериментального образца, а также путем 3D-моделирования.

Научная новизна диссертации состоит в теоретическом обосновании и разработке моделей, методик и программных продуктов, обеспечивающих создание ММ на основе ДЭМД и ЛЭМД. Наиболее существенные результаты, содержащие научную новизну, состоят в следующем.

1. Разработана конструкция многокоординатного манипулятора со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных электромеха-тронных модулей движения с использованием САПР SolidWorks 2005, включающей блок выбора конфигурации и конструктивных параметров манипулятора; блок анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора в заданных диапазонах углового и линейного перемещения; блок прогнозирования остаточной неуравновешенности Д/и подвижных конструктивов манипулятора, достаточной для «безмоментной» фиксации рабочего стола в положении равновесия, что позволяет создать рациональную конфигурацию манипулятора по указанным свойствам.

2. Создан дуговой электромехатронный модуль движения, выполненный с залитыми диамагнетиком с низким коэффициентом трения зубчатыми поверхностями трехфазного сегментного индуктора и дугового возвратно-поворотного ротора.

3. Разработана методика расчета магнитной проницаемости зазора «диа-магнетик-воздух-диамагнетик» электромагнитной системы, включающая универсальный алгоритм и программное обеспечение для энергоактивного и энергопассивного вариантов дуговых магнитопроводов, позволяющая проектировать рациональные конфигурации электромагнитных систем дуговых и линейных электромехатронных модулей движения.

4. Разработана методика электромагнитного согласования сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов роторов, расположенных по окружности движения по каждой координате манипулятора, позволяющая получить максимальную величину момента вращения, включающая одновременную подачу электрического тока номинальной величины в соответствующие фазы сегментных индукторов, один из которых установлен неподвижно относительно конструктивов соответствующих координат, остальные фиксируются неподвижно после согласования электромагнитных цепей сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов роторов соответствующих координат.

Практическая значимость

Полученные в ходе диссертационного исследования научные результаты позволяют создавать устройства на основе ЭППД для различных применений: устройств с высокоточным электроприводом, электроприводом средней и низкой точности с учетом существующих производственно-технологических и финансовых возможностей предприятия.

На базе разработанного сферического электромеханизма возможно создание навигационных устройств (горизонтированных платформ инерциальных навигационных систем), платформ слежения солнечных батарей за перемещением солнца.

Реализация результатов работы

Научные и практические результаты диссертационного исследования внедрены:

- в совместные разработки Отделения кафедры ЮНЕСКО и ООО «Научно-производственная фирма «ЮМО» а именно:

а) учебный аппаратно-программный технологический комплекс с лазерной установкой «БетаМарк-2000» по государственному контракту № ОК-24/6189/06 от 04.10.2006 г.;

б) лечебно-оздоровительный тренажер «Всадник»

- в учебный процесс Отделения кафедры ЮНЕСКО по направлению 220600 «Инноватика» (лабораторные работы по курсам «Основы мехатрони-ки», «Электрические машины и электропривод»);

- в эскизно-техническом проекте «Автономная электростанция с ориентированными солнечными батареями», являющейся совместной разработкой ОАО «НИИПП» и ООО «Научно-производственная фирма «ЮМО».

Личный вклад автора. В диссертации использованы результаты, в которых автору принадлежит определяющая роль. Некоторые из опубликованных работ написаны в соавторстве с сотрудниками научной группы. В совме-

стных работах диссертант принимал участие в непосредственной разработке моделей, алгоритмов, теоретических расчетах и вычислительных экспериментах, в интерпретации результатов. Постановка задачи исследований осуществлялась научным руководителем, д.т.н., профессором Ю.М. Осиповым.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации и результаты исследований представлены в материалах следующих конференций: всероссийских научно-технических конференций «Научная сессия ТУСУР - 2005» (Томск, май 2005) и «Научная сессия ТУСУР - 2007 (Томск, май 2007); всероссийской научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», апрель 2008); международных научно-методических конференций Современное образование: вызовам времени - новые подходы (Томск, ТУСУР, январь-февраль 2008), Современное образование: проблемы и перспективы в условиях перехода к новой концепции образования (Томск, ТУСУР, январь 2009), XVI международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке» (Санкт-Петербург, февраль 2009 года, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет); пятой международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области» (Томск, сентябрь 2008).

Также материалы диссертации опубликованы в форме статьи в журнале «Доклады ТУСУР», г. Томск, рекомендованном ВАК; в виде свидетельства об отраслевой регистрации программного продукта в периодическом издании Отраслевого фонда алгоритмов и программ ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий» Федерального агентства по образованию, г. Москва, патента Российской Федерации № 2361567.

Публикации. По материалам исследований опубликована 21 научная работа, в том числе 1 монография, 1 работа в издании, рекомендованном ВАК РФ, патент РФ на изобретение № 2361567 и свидетельство об отраслевой регистрации программы в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Объем и структура диссертации. Общий объем работы - 181 лист основного текста, и содержит 17 таблиц, 79 рисунков, список использованной литературы включает 96 наименований. Диссертация имеет следующую структуру:

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ БЕЗРЕДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

1.1. Электропривод прямого действия.

1.2. Концепция компромиссов в проектировании многокоординатных

манипуляторов.

1.3. Классификация многокоординатных манипуляторов с электроприводом прямого действия.

1.4. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОЗДАНИЯ ДУГОВОГО ЭЛЕКТРОМЕХАТРОННОГО МОДУЛЯ ДВИЖЕНИЯ И МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ НА ЕГО ОСНОВЕ.

2.1. Математическая модель двухиндукторной системы с ДЭМД.

2.2. Методика расчета магнитной проницаемости зазора электромагнитной системы ДЭМД

2.3. Сравнительный анализ технико-эксплуатационно-экономических характеристик различных типов направляющих: скольжения, качения, магнитных и воздушных.

2.4. Схемно-конструкторская разработка дугового электромехатронного модуля движения в соответствии с критерием «цена-качество».

2.5. Технологический процесс нанесения фторопласта на скользящие поверхности дугового электромехатронного модуля движения.

2.6. Разработка блока рационального проектирования и анализа манипуляторов на основе ДЭМД для САПР ЯоШИ^огкз.

2.6.1. Выполнение требований технического задания.

2.6.2. Автоматизированное построение ЗБ-модели манипулятора по заданным параметрам.

2.6.3. Анализ непересекаемости элементов манипулятора.

2.6.4. Методика прогнозирования неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора.

2.7. Методика электромагнитного согласования сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов двухиндукторной системы с ДЭМД.

2.8. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЭМД И МНОГОКООРДИНАТНОГО МАНИПУЛЯТОРА.

3.1. Экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения.

3.1.1. Усилие трения в ДЭМД с опорами скольжения.

3.1.2. Исследование силомоментных характеристик ДЭМД с опорами скольжения при работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.1.3. Исследование точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения при его работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.2. Экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик двухиндукторной системы на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения.

3.2.1. Усилие трения в ДС с опорами скольжения и опорами качения.

3.2.2. Исследование силомоментных характеристик ДС с опорами скольжения и опорами качения при их работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.2.3. Исследование точностных характеристик ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения при работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.3. Экспериментальная оценка повторяемости перемещения рабочего стола ММ при работе в составе лазерного технологического комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. ПРИЛОЖЕНИЯ.

II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ССЛЕДОВАНИЯ

1. Разработана конструкция многокоординатного манипулятора со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных элек-тромехатронных модулей движения с использованием САПР БоШУУогкв 2005, включающей блок выбора конфигурации и конструктивных параметров манипулятора; блок анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора в заданных диапазонах углового и линейного перемещения; блок прогнозирования остаточной неуравновешенности Д/и подвижных конструктивов манипулятора, достаточной для «безмоментной» фиксации рабочего стола в положении равновесия, что позволяет создать рациональную конфигурацию манипулятора по указанным свойствам.

Конструкция четырехкоординатного манипулятора по патенту РФ №2093344 выполнена с применением системы автоматизированного проектирования БоПсНУогкз 2005 - системы гибридного параметрического моделирования, предназначенной для проектирования деталей и сборок в трехмерном пространстве с возможностью проведения различных видов анализа конструкций, а также оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД и других стандартов.

На рис.1 представлен общий вид ЗБ-модели четырехкоординатного ма-

Рис. 1. Общий вид ЗО-модели четырехкоординатного манипулятора

Блок рационального проектирования включает субблоки выбора конфигурации и конструктивных параметров манипулятора; анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора в заданных диапазонах углового и линейного перемещения; прогнозирования остаточной неуравновешенности Дт подвижных конструктивов манипулятора и позволяет:

1) значительно упростить и ускорить процесс конструирования манипуляторов на основе ДЭМД,;

2) автоматизировать процесс анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов в заданных диапазонах углового и линейного перемещения с целью повышения технико-эксплуатационных характеристик проектируемых манипуляторов;

3) прогнозировать величину остаточной неуравновешенности масс подвижных конструктивов одно- и многокоординатных манипуляторов, в соответствии с классом точности изготовления элементов конструкции.

Структурная схема автоматизированного проектирования одно- и многокоординатных манипуляторов на основе ДЭМД представлена на рис. 2.

Программный блок рационального проектирования включает в себя:

- базу данных стандартных элементов конструкции, из которых происходит построение сборки в среде БоШУУогкз 2005;

- субблок интерфейса, обеспечивающий ввод пользователем информации об исходных параметрах проектируемого манипулятора;

- субблок анализа непересекаемости элементов конструкции манипулятора в пределах рабочего диапазона перемещения подвижных конструктивов;

- субблок прогнозирования неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора для того или иного класса точности изготовления элементов конструкции.

Рис. 2. Структурная схема автоматизированного проектирования манипуляторов на основе ДЭМД

Проектирование и анализ манипуляторов при помощи предложенного программного блока можно разделить на следующие четыре этапа:

1. Выполнение требований технического задания. На данном этапе пользователем производится выбор структурной схемы проектируемого манипулятора, типоразмеров основных конструктивных элементов и предельных углов отклонения по каждой из координат при помощи элементов контроля, расположенных в главном окне программы (рис.3).

2. Автоматизированное построение ЗБ-модели манипулятора по заданным параметрам. На данном этапе производится автоматическое построение ЗБ-модели манипулятора, в соответствии с заданными параметрами и структурной схемой. Построение модели производится из компонентов, хранящихся в базе данных стандартных элементов, представляющей собой упорядоченный набор базовых деталей для которых обеспечивается параметризация в соответствии с выбранными параметрами. Полученная в результате автоматического проектирования ЗБ-модель манипулятора содержит все необходимые сопряжения, включающие сопряжения-ограничения, позволяющие наглядно оценивать перемещения рабочего органа манипулятора в заданных пределах; позволяет проводить редактирование, как отдельных элементов, так и всей сборки в целом; оценивать и минимизировать массовые характеристики проектируемого манипулятора, создавать конструкторскую документацию.

^,0дшжшрдайшный неумвкоашенкый

О Одш»йордшашыйурвв«оееа[екнь(й

^«¡^«мгра .....

В:- ™ 11 =

К- мм =

■ , мм я I -

О "Класс А" ;

3. »иг!« ... .3 "

С ЧСяасс В' ! о^р^нйг : ■ ОХикс С"

Рис. 3. Главное окно программы

3. Анализ непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора. Предложенный блок рационального проектирования содержит субблок, обеспечивающий анализ полученной ЗБ-модели манипулятора на непересекаемость элементов подвижных конструктивов в процессе движения в заданном диапазоне перемещения.

4. Прогнозирование неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора. При проектировании манипуляторов на основе ЭППД важнейшее значение принимает задача уравновешивания сил, действующих на подвижные части конструкции. Неуравновешенность обусловлена тем, что практически центр тяжести системы всегда смещен относительно осей элек-

тромеханизма. Величина смещения, как и обусловленный им момент дисбаланса трудно поддается расчету.

Предложено на основании анализа ЗБ-модели манипулятора прогнозировать максимальную величину момента дисбаланса, обусловленного неуравновешенностью масс подвижных конструктивов манипулятора, для того или иного класса точности изготовления элементов конструкции.

Прогнозирование величины остаточной неуравновешенности основано на следующем принципе: в ЗБ-модели манипулятора оси вращения электромеханизмов пересекаются в точке, совпадающей с центром масс подвижных элементов конструкции, поэтому момент дисбаланса отсутствует. При реальном производстве неизбежные погрешности в изготовлении деталей и их взаимной установке ведут к смещению центра вращения относительно центра масс. Для того чтобы учесть влияние этих погрешностей на величину неуравновешенности в конструкции выделено несколько основных узлов, неточность в изготовлении которых наибольшим образом влияет на смещение центра вращения. Условно введено три обобщенных класса точности "Класс А", "Класс В" и "Класс С" и установлены соответствующие этим классам максимальные допуски для отдельных элементов конструкции. Таким образом, задача определения максимально возможной неуравновешенности сводится к определению рассогласованности центра вращения и центра масс подвижных элементов конструкции.

По результатам проведенного анализа для двухкоординатного манипулятора получены значения момента дисбаланса для трех классов точности изготовления элементов конструкции. Полученные данные представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Максимальный момент дисбаланса конструкции _для различных классов точности_

Класс точности Максимальный момент дисбаланса, Нм

Координата X Координата У

Класс А 3,08 0,858

Класс В 0,89 0,275

Класс С 0,063 0,017

Предложенный программный блок рационального проектирования использован в процессе исследований функционирования ММ в рамках лабораторных работ и в ходе выполнения студентами проектов ГПО, что способствует приобретению ими практических навыков автоматизированного проектирования устройств многокоординатной электромехатроники.

Программный блок рационального проектирования позволяет получить синергетический эффект, заключающийся в рациональности схемно-конструкторских компоновок манипуляторов, минимизации их массогабарит-ных характеристик и уменьшении неуравновешенности подвижных частей.

2. Создан дуговой электромехатронный модуль движения, выполненный с залитыми диамагнетнком с низким коэффициентом трения зубчатыми поверхностями трехфазного сегментного индуктора и дугового возвратно-поворотного ротора.

ДЭМД представляет собой дуговой сегментный индуктор с трехфазной обмоткой, соединенный подвижно посредством направляющей с дуговым элементом ротора, выполненным из магнитомягкого материала с постоянными

магнитами, оси намагниченности которых ориентированы перпендикулярно дуговым поверхностям ротора, а направления намагниченности чередуются. На дуговом элементе ротора смонтирована лента магнитного датчика положения, чувствительный элемент которого закреплен неподвижно на индукторе.

На основе ДЭМД возможно:

1) создание многокоординатных систем, позволяющих совершать сложные пространственные манипуляции инструментом или изделием;

2) получение высоких технико-эксплуатационно-экономических характеристик (ТЭЭХ): модульность и компактность конструкции, малые веса; точность и повторяемость перемещений; надежность из-за отсутствия редукторов и преобразователей вращательного движения в поступательное; стоимость изготовления и покупки комплектующих.

На основании проведенного сравнительного анализа различных типов направляющих в соответствии с критерием цена\качество разработано два варианта ДЭМД, в которых дуговой сегментный индуктор и дуговой элемент ротора соединены подвижно между собой при помощи между собой при помощи:

1) смешанных направляющих, в которых дуговые поверхности скольжения индуктора и ротора покрыты антифрикционным материалом — фторопла-стом-4, а шарикоподшипниковые опоры используются для дополнительного удержания сегмента ротора от смещения в плоскости перемещения (рис. 4). В ДЭМД такой конструкции удается обеспечить достаточно низкий уровень потерь на трение (коэффициент трения ц = 0,06) при движении сегмента ротора без применения дорогостоящих опор качения;

2) опор качения совместно с дуговыми направляющими из легированной стали (рис. 5).

Проведены экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения и ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения по следующим ТЭЭХ. Оценена стоимость изготовления обоих вариантов ДЭМД. Результаты представлены в табл. 3, 4, 5.

а б

Рис.4, а) ДЭМД с направляющими скольжения (1 - дуговой сегмент ротора, 2 - фторопластовое покрытие, 3 - индуктор, 4 - опорные ролики, 5 - датчик положения); б) ДЭМД с опорами качения (1 - индуктор, 2 -каретка, 3 - дуговая направляющая, 4 - сегмент ротора)

Повышенное значение усилия нагрузки ДЭМД с опорами скольжения, кроме снижения полезного усилия, приводит также к ухудшению его точност-

ных характеристик. Точность отработки сигналов управления измерялась в двух режимах: разомкнутом (бездатчиковое векторное управление) и замкнутом.

Анализ стоимости изготовления двух вариантов ДЭМД показал, что стоимость изготовления ДЭМД с опорами качения в 1,42 раза превосходит стоимость изготовления ДЭМД с опорами скольжения (табл.6).

Таблица 3.

Средняя ошибка при отработке сигналов управления в ДС на основе

ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения

Режим С опорами качения С опорами скольжения

Разомкнутый 45 мкм 150 мкм

Замкнутый 1 мкм 8.5 мкм

Таблица 4.

Силомоментные характеристики ДЭМД с опорами скольжения

Характеристика Режим управления

Разомкнутый Замкнутый

Усилие удержания в центральной зоне, Н 162,5± 1,7 182,4 ±1,2

Усилие удержания в крайней зоне, Н 151,1± 1,5 167,1 ±2,2

Тяговое усилие, Н 46,0 ± 0,5 54,2 ± 0,5

Пусковая приемистость ДЭМД в режиме холостого хода, мм/с 700 ±5 840 ±5

Максимальное ускорение подвижной части ДЭМД в режиме холостого хода, м/с2 7 ±0,5 15 ±0,5

Таблица 5.

Силомоментные характеристики ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения и _опорами качения_

Наименование характеристики Режим управления

Разомкнутый Замкнутый

ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения (диаметр 504 мм)

Приведенный момент удержания в центральной зоне, Нм 60,5 ± 0,6 76,4 ±0,5

Приведенный момент удержания в крайней зоне, Нм 58,9 ± 0,45 75,4 ± 0,5

Приведенный вращающий момент, Нм 25,7 ±0,25 29,8 ±0,15

Максимальное ускорение подвижной части ДЭМД в режиме холостого хода, м/с2 13 ±0,5 15 ±0,5

ДС на основе ДЭМД с опорами качения (диаметр 315 мм)

Приведенный момент удержания, Нм 55,2 ±0,4 58,8 ± 2,7

Приведенный вращающий момент, Нм 22,3 ± 0,2 26,8 ± 0,5

Максимальное ускорение подвижной части ДЭМД в режиме холостого хода, м/с2 18,2 ±0,5 20,0 ± 0,5

Таблица 6.

Затраты на изготовление ДЭМД_

Основные составные части Стоимость изготовления и покупки комплектующих (руб.)

с опорами качения с опорами скольжения

1. Индуктор 20000 20000

2. Дуговой элемент с постоянными магнитами 15030 15030

3. Конструкция опор 1200 500

4. Направляющие 14125 -

Итого 50355 35530

В диссертационной работе на основе анализа характеристик опор различных типов предложена модель «затраты - эксплуатационные характеристики» на основе которой на этапе разработки ДЭМД с учетом существующих производственно-технологических и финансовых возможностей предприятия осуществляют выбор типа опор в соответствии с установленными технико-эксплуатационно-экономическими требованиями.

3. Разработана методика расчета магнитной проницаемости зазора «диамагнетик-воздух-диамагнетик» электромагнитной системы, включающая универсальный алгоритм и программное обеспечение для энергоактивного и энергопассивного вариантов дуговых магнитопроводов, позволяющая проектировать рациональные конфигурации электромагнитных систем дуговых и линейных электромехатронных модулей движения.

В методике расчета рациональной электромагнитной системы ДЭМД для энергопассивного и энергоактивного вариантов исполнения ротора получены математические модели, на основании которых разработано программное обеспечение для расчета обоих вариантов электромагнитной системы ДЭМД.

В основу методики положен расчет проводимости воздушного зазора статор-ротор в зависимости от их относительного смещения. Для электропривода прямого действия разработка оптимальной электромагнитной системы имеет особо важное значение из-за отсутствия редукторов а, следовательно, повышенным требованиям к точности отработки управляющих сигналов и силомоментным характеристикам.

Усилие, развиваемое ДЭМД, определяется величиной и скоростью изменения магнитной проводимости зазора статор-ротор в зависимости от их взаимного смещения. Рассмотрим конфигурацию магнитной системы ДЭМД с энергопассивным дуговым магнитопроводом (рис.5,а), состоящую из реактивного дугового ротора 1 и дугового индуктора 2 (в целях упрощения показаны прямолинейными).

Входными параметрами для расчета магнитной проводимости воздушного зазора такой системы являются:

£, - величина воздушного зазора сатор-ротор;

/ - период электромагнитной системы;

Ь - относительная ширина впадины гребенчатой поверхности дугового ротора;

Ь - относительная величина впадины гребенчатой поверхности дугового индуктора;

относительное смещение ротор-статор (на рис.5,а ^=0, т.е. зубец индуктора находится строго напротив зубца ротора).

а б

Рис.5. Конфигурация магнитной системы ДЭМД с энергопассивным (а) и энергоакгивным (б) магнитопроводом и пути замыкания магнитного потока

При этом считаем, что магнитный потенциал на поверхности дугового ротора равен нулю (<р = 0), т.е. он энергопассивен. В таком случае, при значениях Ь и И, лежащих в определенном диапазоне, можно пренебречь потоками рассеяния и считать, что магнитный поток Ф замыкается по пути, указанному на рис.5, а стрелкой.

На рис.5,б изображена конфигурация магнитной системы ДЭМД с энергоактивным дуговым магнитопроводом, состоящая из дугового ротора 1 с наклеенными на него постоянными магнитами 3 и дугового индуктора 2 (в целях упрощения показаны прямолинейными).

При такой конфигурации магнитный потенциал на поверхности дугового ротора больше нуля (<р >0) и зависит от величины магнитной индукции постоянных магнитов, т.е. ротор энергоактивен. Расчет энергоактивной магнитной системы усложняется необходимостью учета потоков рассеяния, которые могут достигать значительных величин.

Рис.6. Скорость изменения магнитной проводимости воздушного зазора

Полезный магнитный поток Ф показан черной стрелкой на рис.5,б, а пути замыкания потоков рассеяния Ф$1 и - серыми. Величина потока рассеяния изменяется в зависимости от геометрических параметров магнитопровода (b, h, с, £,) и применяемых материалов.

Предложенный алгоритм позволяет производить расчет вышеуказанных параметров электромагнитной системы при различных значениях h,b и 5 для ДЭМД с энергопассивным ротором как с воздушным зазором статор-ротор, так и с зазором «диамагнетик-воздух-диамагнетик», который имеет место при использовании в конструкции ДЭМД направляющих скольжения.

Полученные алгоритмы реализованы на языке высокого уровня Borland Delphi. Интерпретация результатов расчета производится в графическом виде (рис.6). Высокая наглядность дает возможность осуществлять сравнительный анализ характеристик и проводить параметрическую оптимизацию электромагнитной системы ДЭМД с целью проектирования рациональных конфигураций электромагнитных систем ДЭМД.

4. Разработана методика электромагнитного согласования сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов роторов, расположенных по окружности движения по каждой координате манипулятора, позволяющая получить максимальную величину момента вращения, включающая одновременную подачу электрического тока номинальной величины в соответствующие фазы сегментных индукторов, один из которых установлен неподвижно относительно конструктивов соответствующих координат, остальные фиксируются неподвижно после согласования электромагнитных цепей сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов роторов соответствующих координат.

Технико-эксплуатационые показатели функционирования двухиндуктор-ных систем на основе ДЭМД в значительной мере зависят от качества согласования электромагнитной системы сегментных индукторных электродвигателей. Рассогласованность электромагнитной системы приводит, прежде всего, к снижению полезного момента, КПД и точности отработки управляющих сигналов. В процессе сборки двухиндукторных систем необходимо обеспечивать взаимное согласование подвижных друг относительно друга индукторов с электромагнитной системой ротора. Известные способы и методики согласования электромагнитных систем в процессе сборки обладают рядом существенных недостатков. К таким недостаткам, прежде всего можно отнести необходимость использования высокоточных оправок, кондукторов и метрологического оборудования. Вследствие этого применение известных методик не всегда является технически выполнимым и экономически оправданным, особенно в случае мелкосерийного производства.

Известен способ по патенту РФ №2353044, позволяющий производить согласование зубцовых и полюсных зон электромагнитных устройств и устройств с постоянными магнитами без использования вышеперечисленного высокоточного оборудования. На основании данного способа предложена методика, разработан алгоритм и программное обеспечение для электромагнитного согласования ДС на основе ДЭМД. Электромагнитное согласование ДС в соответствии с предложенной методикой выполняется по схеме, представлен-

ной на рис.7. На рис.8 представлен общий вид главного окна разработанной программы электромагнитного согласования.

В ходе исследований проведена экспериментальная проверка методики согласования электромагнитной системы ДС, результаты которой представлены на рис.9. Кривая 1 соответствует величине приведенного момента удержания, развиваемого ДС до выполнения электромагнитного согласования по предложенной методике, кривая 2 — после. Таким образом, предложенная методика согласования элементов электромагнитной системы ДС позволяет достичь более чем 10% увеличение момента, развиваемого ДС при номинальном токе по сравнению с ДС, элементы которой после сборки не подвергались согласованию.

Рис. 7. Схема электромагнитного согласования ДС (1 - неподвижно закрепленный индуктор, 2 - основание, 3 - подвижно закрепленный индуктор, 4 - кольцевой (а), дуговой (б) ротор, 5 - опорные ролики, 6 - дуговой ротор)

Установка связи с СУ..............................................—.....—

гг~~~ Установить

Номер СОМ-порга |1 связь с СУ

Делительный диаметр ДС

01-(183.3 ^¡.мм Сброс значений

Ручной режим ?

Рис. 8. Внешний вид главного окна программы электромагнитного согласования ДС на основе ДЭМД

Ллттгуя» 1ют » ебмотк тг^лл^кж ДС. А

Рис. 9. Результаты экспериментальной проверки методики согласования электромагнитной системы ДС

Предложенная методика упрощает технологию электромагнитного согласования двухиндукторных систем на основе ДЭМД в процессе сборки за счет исключения кондукторов, оправок и высокоточного метрологического оборудования, повышает производительность труда за счет автоматизации процесса согласования, а также улучшает точность сборки. Таким образом, в случае применения предложенной методики удается добиться высоких технико-эксплуатационных характеристик ДС на основе ДЭМД не прибегая к технически сложным способам согласования электромагнитных систем.

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, в соответствии с поставленной целью и задачами разработаны модели, методики и программные продукты, обеспечивающие создание многокоординатных манипуляторов на основе дуговых и линейных электромехатронных модулей движения. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие результаты.

1. Предложены схемно-конструкторские решения и конфигурации ДЭМД с различными типами опор, и произведен выбор оптимального конструктивного решения в соответствии с критерием «цена-качество»:

- на основе результатов сравнительного анализа различных типов опор (скольжения, качения и опор смешанного типа);

- математических моделей рациональных конфигураций магнитопрово-дов электромагнитной системы ДЭМД с энергопассивным и энергоактивным дуговым магнитопроводом-ротором.

2. Разработан ММ со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных ЭМД, при помощи САПР SolidWorks с дополнительным программным блоком, позволяющим:

- производить выбор конфигурации и конструктивных параметров манипулятора;

- обеспечивать анализ непересекаемости элементов подвижных конструктивов координат ММ в заданных диапазонах углового и линейного перемещения и создавать конструкторскую документацию;

- обеспечивать прогнозирование величины остаточной неуравновешенности Ат в зависимости от точности изготовления элементов конструкции; минимизировать массогабаритные характеристики ММ.

4. Разработана методика электромагнитного согласования систем сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов ДЭМД по каждой координате ММ для максимизации величины развиваемого тягового усилия;

5. Проведены экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик разработанных ДЭМД и ММ, в ходе которых подтвердились их высокие технические характеристики. Экспериментально доказана эффективность предложенной методики согласования электромагнитных систем ДЭМД на примере ДС с опорами скольжения.

6. Разработан и изготовлен учебно-аппаратно-программный технологический комплекс с лазерной установкой «БетаМарк-2000» по государственному контракту № СЖ-24/6189/06 от 04.10.2006г.

Научные результаты диссертационного исследования используются в эскизно-техническом проекте «Автономная электростанция с ориентированными солнечными батареями», являющейся совместной разработкой ОАО «НИИПП» и ООО «Научно-производственная фирма «ЮМО», в учебном процессе Отделения кафедры ЮНЕСКО в качестве лабораторных работ по курсам «Основы мехатроники», «Электрические машины и электропривод».

III. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в изданиях из Перечня ВАК

1. Медведев, Д.А. Дуговой элекгромехатронный модуль движения / П.К. Васенин, Д.А. Медведев, Ю.М. Осипов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2008. - №1(17). - С.56-60.

Монографии, учебные пособия и сборники трудов

2. Медведев, Д.А. Основы мехатроники: монография / Ю.М.Осипов, П.К.Васенин, Д.А.Медведев, С.В.Негодяев / Под общей ред. проф. Ю.М. Оси-пова. - Томск: Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. - 162 с.

3. Ассортиментный ряд изделий на основе дугового электромехатронного модуля движения / Д.А. Медведев [и др.] // Инновационные технологии управления. Электромехатроника: сб. науч. тр.; под ред. проф. 10.М. Осипова / Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. - 2009. - вып.1. - С.73-90.

4. Медведев, Д.А. Функционально-кинематическая схема многокоординатного манипулятора на основе прямого электропривода / Д.А. Медведев, C.B. Негодяев, П.К. Васенин // Инновационные технологии управления. Электромехатроника: сб. науч. тр.; под ред. проф. Ю.М. Осипова / Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. - 2009. - вып.1. - С. 93-98.

5. Медведев, Д.А. Математическая модель двухмассовой системы с дуговыми элеюромехатронными модулями движения / Д.А. Медведев, C.B. Негодяев, П.К. Васенин // Инновационные технологии управления. Электромехатроника: сб. науч. тр.; под ред. проф. Ю.М. Осипова / Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. - 2009. - вып. 1. - С. 98-104.

6. Медведев, Д.А. Методика автоматизированного проектирования многокоординатного манипулятора / Д.А. Медведев // Инновационные технологии управления. Электромехатроника: сб. науч. тр.; под ред. проф. Ю.М. Осипова / Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. - 2009. - вып.1. - С. 104-113.

7. Медведев, Д.А. Расчет магнитной проводимости зазоров энергопассивного и знергоактивного магнитопроводов / Д.А. Медведев // Инновационные технологии управления. Электромехатроника: сб. науч. тр.; под ред. проф. Ю.М. Осипова / Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. - 2009. -вып.1.-С.113-117.

8. Медведев, Д.А. Электромехатроника Ч.З. Дуговые мехатронные модули. Электронное учебное пособие / Д.А. Медведев, Ю.М.Осипов. / № ГР 0320801498 Ф1~УП НТЦ «Информрегистр»; гриф СибРУМЦ;

Патенты и свидетельства

9. Пат. 2361567 Российская Федерация. Электромеханический тренажер / Медведев Д.А. [и др.]; заявитель Медведев Д.А. [и др.] - 2005120898; заявл. 04.07.2005; опубл. 20.0.2009, Бюл. №20.

10. Медведев Д.А., Негодяев C.B., Васенин П.К. Программная система расчета удельной магнитной проводимости воздушного зазора гребенчатых электрических машин «MachCOMB» - M.: ВНТИЦ, 2007. - № 50200500893. (Свидетельство №4900 об отраслевой регистрации разработки в «Отраслевом фонде алгоритмов и программ», Москва).

Статьи, тезисы докл. междунар. и вееросс. конф.

11. Медведев, Д.А. Двухкоординатный дуговой электродвигатель лечебно-оздоровительного тренажера «Всадник» / Медведев Д.А., Васенин П.К., Негодяев C.B. // Матер. Всеросс. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов. «Научная сессия ТУ СУР - 2005» Томск, 26-28 апреля 2005 г. -Томск: Изд-ьо ТУСУРа, 2005. 4.4. С. 138-140.

12. Медведев, Д.А. Уравнение движения однокоординатного дугового ме-хатронного модуля / Д. А. Медведев, С. В. Негодяев, О. Ю. Осипов// Научная сессия ТУСУР-2007. - Томск : В-Спектр, 2007. - Ч. 5. - С.193-195.

13. Медведев, Д.А. Анализ силомоментных характеристик дугового электромехатронного модуля движения с опорами скольжения / Матер, науч.-техн.

конф. «Электронные и электромеханические системы и устройства», г. Томск, апр. 2008 г. - Томск, Изд-во НПО «Полюс, 2008. С. 101-103.

14. Медведев, Д. А. Ассортиментный ряд продукции на основе дуговых электромехатронных модулей движения / Д. А. Медведев // Современное образование: вызовам времени - новые подходы. - Томск : ТУСУР, 2008. - С. 164165.

15. Медведев, ДА. Система управления дуговым электромехатронным модулем движения : доклад, тезисы доклада / А. В. Якимишин, П. К. Васенин, Д. А.Медведев, С. В. Щербинин // Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области. - Томск : В-Спектр, 2009. - С.238-240.

16. Медведев, Д. А. Алгоритм построения однокоординатного уравновешенного привода на основе дуговых электромехатронных модулей движения: доклад, тезисы доклада / Д. А. Медведев // Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области. - Томск : В-Спектр, 2009. - С.155-157.

17. Медведев, Д. А. Эксплуатационная модель дугового электромехатрон-ного модуля движения : доклад, тезисы доклада / О. Ю. Осипов, Д.А. Медведев, 10. М. Осипов // Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области. -Томск : В-Спектр, 2009. - С. 148-154.

18. Медведев. Д.А. Лабораторные исследования функционирования многокоординатного манипулятора на основе его сгруктурной схемы / Д. А. Медведев // Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке. Материалы XVI международной научно-методической конференции. 13 -14 февраля 2009 года, Санкт-Петербург. - Спб.: изд-во политехнического университета, 2009. - С. 325.

i 9. Медведев, Д. А. Программа расчета магнитной проводимости воздушного зазора дугового электромехатронного модуля движения / Д.А. Медведев // Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области. - 2009. - С.128-131.

20. Медведев, Д. А. Методика уравновешивания многокоординатного манипулятора в лабораторных условиях: доклад, тезисы доклада / Д.А. Медведев // Современное образование: проблемы и перспективы в условиях перехода к новой концепции образования. - Томск : ТУСУР, 2009. - С.189-190.

21. Медведев, Д. А. Методика автоматизированного проектирования и лабораторные исследования уравновешенности многокоординатного манипулятора : доклад, тезисы доклада / Д. А. Медведев // Современное образование: проблемы и перспективы в условиях перехода к новой концепции образования. - Томск : ТУСУР, 2009. - С.209-210.

Тираж 100. Заказ № 1079. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40. Тел.:53-30-18.

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ

МАНИПУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ БЕЗРЕДУКТОРНОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

1.1. Электропривод прямого действия.

1.2. Концепция компромиссов в проектировании многокоординатных манипуляторов.

1.3. Классификация*многокоординатных манипуляторов с электроприводом прямого действия.

1.4. Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОЗДАНИЯ ДУГОВОГО

ЭЛЕКТРОМЕХАТРОННОГО МОДУЛЯ ДВИЖЕНИЯ И МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ НА ЕГО ОСНОВЕ.

2.1. Математическая модель двухиндукторной системы с ДЭМД.

2.2. Методика.расчета магнитной проницаемости зазора электромагнитной, системы ДЭМД.

2.3. Сравнительный анализ технико-эксплуатационно-экономических характеристик различных типов направляющих: скольжения, качения, магнитных и воздушных.

2.4. Схемно-конструкторская разработка дугового электромехатронного модуля движения в соответствии с критерием «цена-качество».

2.5. Технологический процесс нанесения фторопласта на скользящие поверхности дугового электромехатронного модуля движения.

2.6. Разработка блока рационального проектирования и анализа манипуляторов на основе ДЭМД для САПР 8оШ1¥огЬ.

2.6.1. Выполнение требований технического задания.

2.6.2. Автоматизированное построение ЗБ-модели манипулятора по заданным параметрам.

2.6.3. Анализ непересекаемости элементов манипулятора.

2.6.4. Методика прогнозирования неуравновешенности масс подвижных конструктивов манипулятора.

2.7. Методика электромагнитного согласования сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов двухиндукторной системы с ДЭМД.

2.8. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЭМД

И МНОГОКООРДИНАТНОГО МАНИПУЛЯТОРА.

3.1. Экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения.

3.1.1. Усилие трения в ДЭМД с опорами скольжения.

3.1.2. Исследование силомоментных характеристик ДЭМД с опорами скольжения при работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.1.3. Исследование точностных характеристик ДЭМД с опорами скольжения при его работе в режимах.разомкнутого и замкнутого управления.

3.2. Экспериментальные исследования силомоментных и точностных, характеристик двухиндукторной системы на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения.

3.2.1. Усилие трения в ДС с опорами скольжения и опорами качения.

3.2.2. Исследование силомоментных характеристик ДС с опорами скольжения и опорами качения при их работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления'.

3.2.4. Исследование точностных характеристик ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения при работе в режимах разомкнутого и замкнутого управления.

3.3. Экспериментальная оценка повторяемости перемещения рабочего стола ММ при работе в составе лазерного технологического комплекса.

3.4. Выводы по третьей главе.

Актуальность исследования. Приоритетной проблемой технологического развития высокотехнологичной промышленности Российской Федерации в соответствии с Перечнем критических технологий федерального уровня Пр-842 от 21 мая 2006 года по направлению «Мехатронные технологии и микросистемная техника» является создание технологических комплексов формирования и обработки поверхностей деталей сложной пространственной формы на основе интеграции средств точной механики, электротехники и электроники с компьютерными компонентами. Для обеспечения пространственного перемещения (манипулирования) обрабатываемого изделия относительно неподвижного инструмента обработки или инструмента обработки относительно неподвижного обрабатываемого изделия по сферической или криволинейной поверхности (траектории) необходимы многокоординатные манипуляторы (ММ). Известны ММ; для пространственного перемещения обрабатываемых изделий или инструмента обработки по сложным траекториям, выполненные с применением редукторного электропривода и имеющие в своей структуре звенья для преобразования видов движения: вращательного движения в поступательное [1-10]. Наличие редукторов, дополнительных звеньев точной механики снижает точность и повторяемость перемещения рабочего органа, повышает эксплуатационные расходы. Если редукторный электропривод выполняет требования по точности и повторяемости движений, то не отличается высоким быстродействием, и наоборот, если выполняются требования по быстродействию, то не отличается высокой точностью и повторяемостью движений. Практически все существующие технические решения ММ с редукторным электроприводом, по крайней мере, в отечественном производстве, не отвечают требованиям по конкурентоспособности, предъявляемым к технологическим комплексам пространственного перемещения [11-24].

Научно-технический прогресс, борьба фирм-разработчиков за конкурентоспособность собственной продукции последовательно повышают требования к технико-эксплуатационно-экономическим характеристикам (ТЭЭХ) оборудования, технологий и материалов. Следовательно, объективно существует проблема создания для технологических комплексов пространственного перемещения ММ нового типа. Одним из перспективных путей совершенствования ММ, в которых рабочий орган максимально адаптирован в рационально организованную технологическую среду и совершает сложные пространственные манипуляции инструментом или изделием, является создание их на основе электропривода прямого действия (ЭППД) [12, 16, 19, 21]. Он всегда привлекал внимание исследователей и разработчиков отсутствием промежуточных механических устройств и высокими техническими характеристиками, несмотря на существование ряда нерешенных научных и технических проблем, обусловленных определенным уровнем технологий, материалов и электронной техники. Начиная с 80-тых годов, в связи с появлением промышленных микропроцессоров, функциональных и силовых интегральных схем, новых магнитных материалов, позволяющих управлять сложными нелинейными и динамическими процессами в ЭППД, с обеспечением достаточно высокого уровня выходной механической, мощности, внедрение ЭППД в автоматизированное оборудование стало необходимостью. Научно-технические проблемы разработки и внедрения ЭППД широко представлены в рабочих программах ведущих зарубежных и отечественных фирм, в публикациях и патентах.

Проблемами многокоординатных устройств для манипулирования в системах автоматики, приборостроения и робототехники, линейному электроприводу посвящены работы таких зарубежных ученых, как Андре П., Вукобратович М., Гонсалес Р., Кирчански Н., Куафе Ф., Ли К., Накано,Э., Ноф, Ш., Стокич Д., Фу К. и др., а также отечественных ученых - Воробьева Е.И., Горитова А. Н., Григорьева В.Е., Дмитриева В.М., Ивоботенко Б.А., Ильинского Н.Ф., A.A. Кобринского А.Е., Корикова A.M., Кожина С.С., Луценко В.Е., Осипова Ю.М., Сафонова Ю.М. Свечарника Д.В., Соломахина Д.В., Фролова К.В. и др. Однако подавляющее большинство научных трудов, отличаются недостаточностью изученности теории и практики создания многокоординатных манипуляторов на основе дуговых (ДЭМД) и линейных (ЛЭМД) электромехатронных модулей движения, малым количеством моделей, методик и программ, а также новшеств — оригинальных схемно-конструкторских решений, обеспечивающих создание конкурентоспособных изделий по критерию «цена-качество» для отечественной высокотехнологичной промышленности. Этим определяется тема настоящей диссертации и актуальность проведенных исследований.

В диссертационной работе исследуются и разрабатываются многокоординатные манипуляторы нового поколения с дуговым и линейным электромеха-тронными приводами прямого действия (ДЭМД и ЛЭМД). Основным элементом ММ является 3-х степенной сферический электромеханизм, геометрический центр которого можно перемещать, в зависимости от схемноконструкторской классификации 1-м, 2-мя или 3-мя ЛЭМД. Манипуляторы такого типа востребованы, в частности, в технологических комплексах для высокоточной обработки деталей сложной формы при помощи лазерного луча без наплывов, рваных краев, деформаций, непроплавленных участков, разных глубин прогрева.

Недостаточная изученность вопросов разработки и исследования ММ на основе ЭПГГД, малое количество теоретических и практических работ, новшеств, оригинальных схемоконструкторских решений по дуговым и линейным электро-мехатронным модулям движения в мировой практике, предопределяют актуальность и необходимость исследований по данной проблеме.

Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование и разработка моделей, методик и программ, обеспечивающих создание многокоординатных манипуляторов на основе дуговых и линейных электромехатронных модулей движения.

Для выполнения поставленной цели в диссертации решаются следующие основные задачи.

1. Разработка схемно-конструкторских решений и конфигураций ММ со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных ЭМД с обеспечением:

- выбора вариантов схемно-конструкторской компоновки ММ;

- непересекаемости элементов подвижных конструктивов координат ММ в заданных диапазонах углового и линейного перемещения

- прогнозирования величины остаточной неуравновешенности Аш в зависимости от точности изготовления элементов конструкции;

- минимизации массогабаритные характеристики ММ;

- создания конструкторской документации.

2. Анализ технико-эксплуатационно-экономических характеристик направляющих различных типов, разработка конфигураций ДЭМД и выбор оптимального конструктивного решения в соответствии с критерием «цена-качество».

3.Исследование электромагнитной системы ДЭМД и разработка методики, позволяющей осуществлять проектирование рациональных конфигураций магни-топроводов электромагнитной системы ДЭМД с энергопассивным и энергоактивным дуговым магнитопроводом-ротором.

4. Разработка методики электромагнитного согласования систем сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов ДЭМД по каждой координате ММ для максимизации величины развиваемого тягового усилия;

5. Исследование экспериментального образца четырехкоординатного манипулятора и ДЭМД в его составе, проверка соответствия экспериментально полученных ТЭЭХ результатам теоретических расчетов.

Объектом исследования являются общие свойства и принципы функционирования ММ на основе ЭППД.

Предметом исследования является разработка схемно-конструкторских решений ММ для лазерного технологического комплекса (ЛТК) на основе ДЭМД и ЛЭМД, алгоритмов, программ и методик оптимизации параметров ММ.

Область исследований. Содержание диссертации соответствует п.1 «Разработка научных основ создания, исследование элементов, схем и устройств вычислительной техники и систем управления» специальности 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления Паспорта номенклатуры специальностей научных работников (технические науки).

Научная новизна диссертации состоит в теоретическом обосновании и разработке моделей, методик и программ, обеспечивающих создание ММ на основе ДЭМД и ЛЭМД. Наиболее существенные результаты, содержащие научную новизну, состоят в следующем.

1. Разработана конструкция многокоординатного манипулятора со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных электромехатронных модулей движения с использованием САПР 2005, включающей блок выбора конфигурации и конструктивных параметров манипулятора; блок анализа непересекаемости элементов подвижных конструктивов манипулятора в заданных диапазонах углового и линейного перемещения; блок, прогнозирования остаточной неуравновешенности Ат подвижных конструктивов манипулятора, достаточной для «безмоментной» фиксации рабочего стола в положении равновесия, что позволяет создать рациональную конфигурацию манипулятора по указанным свойствам.

2. Создан дуговой электромехатронный модуль движения, выполненный с залитыми диамагнетиком с низким коэффициентом трения зубчатыми поверхностями трехфазного сегментного индуктора и дугового возвратно-поворотного ротора.

3. Разработана методика расчета магнитной проницаемости зазора «диамаг-нетик-воздух-диамагнетик» электромагнитной системы, включающая универсальный алгоритм и программное обеспечение для* энергоактивного и энергопассивного вариантов дуговых магнитопроводов, позволяющая проектировать рациональные конфигурации электромагнитных систем дуговых и линейных электромехатронных модулей движения.

4. Разработана методика электромагнитного согласования сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов роторов, расположенных по окружности движения по каждой координате манипулятора, позволяющая получить максимальную величину момента вращения, включающая одновременную подачу электрического тока номинальной величины в соответствующие фазы сегментных индукторов, один из которых установлен неподвижно относительно конструктивов соответствующих координат, остальные фиксируются неподвижно после согласования электромагнитных цепей сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов роторов соответствующих координат.

Практическая значимость. Полученные в ходе диссертационного исследования научные результаты позволяют создавать устройства на основе ЭППД для различных применений: устройств с высокоточным электроприводом, электроприводом средней и низкой точности с учетом существующих производственно-технологических и финансовых возможностей предприятия.

На базе разработанного сферического электромеханизма возможно создание навигационных устройств (горизонтированных платформ инерциальных навигационных систем), платформ слежения солнечных батарей за перемещением солнца.

Реализация результатов работы

Научные и практические результаты диссертационного исследования внедрены:

- в совместные разработки Отделения кафедры ЮНЕСКО и ООО «Научно-производственная фирма «ЮМО» а именно: а) учебный аппаратно-программный технологический комплекс с лазерной установкой «БетаМарк-2000» по государственному контракту № ОК-24/6189/06 от 04.10.2006 г.; б) лечебно-оздоровительный тренажер «Всадник»

- в учебный процесс Отделения кафедры ЮНЕСКО по направлению 220600 «Инноватика» (лабораторные работы по курсам «Основы мехатроники», «Электрические машины и электропривод»);

- в эскизно-техническом проекте «Автономная электростанция с ориентированными солнечными батареями», являющейся совместной разработкой ОАО «НИИПП» и ООО «Научно-производственная фирма «ЮМО».

Личный вклад автора. В диссертации использованы результаты, в которых автору принадлежит определяющая роль. Некоторые из опубликованных работ написаны в соавторстве с сотрудниками научной группы. В совместных работах диссертант принимал участие в непосредственной разработке моделей, алгоритмов, теоретических расчетах и вычислительных экспериментах, в интерпретации результатов. Постановка задачи исследований осуществлялась научным руководителем, д.т.н., профессором Ю.М. Осиповым.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации и результаты исследований представлены в материалах следующих конференций: всероссийских научно-технических конференций «Научная сессия ТУСУР -2005» (Томск, май 2005) и «Научная, сессия ТУСУР - 2007 (Томск, май 2007); всероссийской научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, НПЦ «Полюс», апрель 2008); международных научно-методических конференций Современное образование: вызовам времени - новые подходы (Томск, ТУСУР, январь-февраль 2008), Современное образование: проблемы и перспективы в условиях перехода к новой концепции образования (Томск, ТУСУР, январь 2009), XVI международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке» (Санкт-Петербург, февраль 2009 года, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет); пятой молодежной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы- развития электроники и ГГ-технологий в Томской области» (Томск, сентябрь 2008).

Публикации. По материалам исследований опубликована 21 научная работа, в том числе 1 монография, 1 работа в издании, рекомендованном ВАК РФ, патент РФ на изобретение № 2361567 и свидетельство об отраслевой регистрации программы в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Объем и структура диссертации. Общий объем работы - 179 листов основного текста, и содержит 17 таблиц, 79 рисунков, список использованной литературы включает 96 наименований. Структура диссертации включает введение, три главы, заключение, список использованной литературы, приложения.

3.4. Выводы по третьей главе

Проведены экспериментальные исследования разработанного дугового электромехатронного модуля движения и многокоординатного манипулятора. Исследованы ДЭМД с опорами скольжения, ДС на основе ДЭМД с опорами скольжения и опорами качения, и определены такие основные показатели определяющие качество их функционирования как: статическое и динамическое усилие трения в опорах скольжения и качения, усилие удержания, полезное усилие, максимальное ускорение и пусковая приемистость в режиме холостого хода и под нагрузкой; точность и повторяемость выхода подвижного РО в заданную точку.

Проведена экспериментальная проверка методики электромагнитного согласования ДС на основе ДЭМД. В результате эксперимента показано, что предложенная методика позволяет повысить силомоментные характеристики

ДС на 10 и более процентов по сравнению с ДС, сборка которой осуществлялась в пределах установленных допусков без обеспечения электромагнитного согласования.

Выполнены экспериментальные исследования повторяемости перемещения рабочего стола ММ с учетом взаимовлияния электроприводов координат сферического электромеханизма ММ во всем диапазоне перемещений при его работе в составе лазерного технологического комплекса с лазерной установкой БетаМарк 2000.

В ходе исследований подтвердились высокие технико-эксплуатационно-экономические характеритики ДЭМД и ММ на его основе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, в соответствии с поставленной целью и задачами разработаны модели, методики и программные продукты, обеспечивающие создание многокоординатных манипуляторов на основе дуговых и линейных электромехатронных модулей движения. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие результаты.

1. Предложены схемно-конструкторские решения и конфигурации ДЭМД с различными типами опор, и произведен выбор оптимального конструктивного решения в соответствии с критерием «цена-качество»:

- на основе результатов сравнительного анализа различных типов опор (скольжения, качения и опор смешанного типа);

- математических моделей рациональных конфигураций магнитопроводов электромагнитной системы ДЭМД с энергопассивным и энергоактивным дуговым магнитопроводом-ротором.

2. Разработан ММ со сферическим электромеханизмом на основе дуговых и линейных ЭМД, при помощи САПР 8оИс11¥огк8 с дополнительным программным блоком, позволяющим:

- производить выбор конфигурации и конструктивных параметров манипулятора;

- обеспечивать анализ непересекаемости элементов подвижных конструктивов координат ММ в заданных диапазонах углового и линейного перемещения и создавать конструкторскую документацию;

- обеспечивать прогнозирование величины остаточной неуравновешенности Ат в зависимости от точности изготовления элементов конструкции; минимизировать массогабаритные характеристики ММ.

4. Разработана методика электромагнитного согласования систем сегментных индукторов и дуговых магнитопроводов ДЭМД по каждой координате ММ для максимизации величины развиваемого тягового усилия;

5. Проведены экспериментальные исследования силомоментных и точностных характеристик разработанных ДЭМД и ММ, в ходе которых подтвердились их высокие технические характеристики. Экспериментально доказана эффективность предложенной методики согласования электромагнитных систем ДЭМД на примере ДС с опорами скольжения.

6. Разработан и изготовлен учебно-аппаратно-программный технологический комплекс с лазерной установкой «БетаМарк-2000» по государственному контракту № ОК-24/6189/06 от 04.10.2006г.

Научные результаты диссертационного исследования используются в эскизно-техническом проекте «Автономная электростанция с ориентированными солнечными батареями», являющейся совместной разработкой ОАО «НИИПП» и ООО «Научно-производственная фирма «ЮМО», в учебном процессе Отделения кафедры ЮНЕСКО в качестве лабораторных работ по курсам «Основы мехатроники», «Электрические машины и электропривод».

1. Sandin P. Robot Mechanisms and Mechanical Devices Illustrated. -McGraw-Hill, 2003. 337p.

2. Angeles J. Fundamentals of Robotic Mechanical Systems Theory, Methods, and Algorithms. -VerlagNew York, Inc., 2003. 545 p.

3. Kurfess T. Robotics and automation handbook. CRC Press LLC, 2005. —519 p.

4. Chiacchio P., Chiaverini S. Complex Robotic Systems. Dipartimento di Informatica e Sistemistica Universit a degli Studi di Napoli Federico II, 1997. -187 p.

5. Murray R., Li Z., Sastry S. A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation. CRC Press, 1994.-474 p.

6. Craig J. Introduction to robotics mechanics and control.-Addison Wesley Longman, 1989. 450 p.

7. Андре П., Кофман Ж-М., Лот Ф. Конструирование роботов: пер. с франц. М. - Мир, 1986. - 360 с.

8. Зенчевич С.Л., Ющенко А.С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: Учеб. для вузов М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2000. - 400 с.

9. Ямпольский Л.С. Промышленная робототехника / Л.С. Ямпольский, Яхимович В.А., Вайсман Е.Г.; под ред. Ямпольского Л.С. К.: Техника, 1984. — 264 с.

10. Мачульский И.И. Робототехнические системы и комплексы: Учеб. пособие для вузов / И.И. Мачульский, В.П. Запятой, Ю.П. Майоров; под. ред. Ма-чульского И.И. М.: Транспорт, 1999. - 446 с.

11. Вукобратович, М. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами / М. Вукобратович, Д. Стокич, Н. Кирчански; пер. с англ.- М.: Мир, 1989.-376 с.

12. Ивоботенко, Б.А. Физические принципы и структуры электрического дробления шага в дискретном электроприводе / Б.А. Ивоботенко, Н.Ф. Ильинский, С.С. Кожин. Тр. Моск. энерг. ин-та, 1979, вып. 440, с. 5-20.

13. Кобринский, A.A. Манипуляционные системы роботов: основы устройства, элементы теории / A.A. Кобринский, А.Е. Кобринский. М.: Наука. Главн. ред. физ.-мат.литер., 1985. - 344 с.

14. Андре, П. Конструирование роботов / Андре П. и др. пер. с франц. -П. М.: Мир, 1986.-360 с.

15. Куафе, Ф. Взаимодействие робота с внешней средой / Ф. Куафе; пер. с франц. М.: Мир, 1985.-285 с.

16. Луценко, В.Е. Принципы построения и конструкции многокоординатных шаговых электродвигателей. / В.Е. Луценко, Д.В. Соломахин, В.Е. Григорьев. Тр. Моск. энерг. ин-та, 1979, вып. 440, с. 20-30.

17. Фролова, К.В. Механика промышленных роботов: Учебное пособие для втузов: в 3 т. / Под ред. К.В.Фролова, Е.И. Воробьева. М.: Высш. шк., 1988.-304 с.

18. Накано, Э. Введение в робототехнику / Э. Накано; пер. с япон. М.: Мир, 1988.

19. Осипов, Ю.М. Операционные автоматы с электроприводом прямого действия / Ю.М. Осипов. Томск: Изд. ТПУ, 1997. - 200с.

20. Гришин, Б.В. Роботы с приводом прямого действия. Аналитический обзор / Науч. рук. Б.В. Гришин. М.: ВНИИТЭМР, 1991.

21. Сафонов, Ю.М. Электропривод промышленных роботов / Ю.М. Сафонов-М.: Энергоатомиздат, 1990. 176 с.

22. Свечарник, Д.В. Графопостроители с линейным электроприводом / Д.В. Свечарник, Ю.М. Осипов // Приборы и системы управления. 1981. - №5.

23. Ноф, Ш. Справочник по промышленной робототехнике: в 2 т. / Под ред. Ш. Нофа; пер. с англ. Д.Ф. Миронова и др.. Машиностроение, 1989. -480 с.

24. Фу, К. Робототехника / К. Фу, Р. Гонсалес, К. Ли; пер. с англ. М.: Мир, 1990.-624с.

25. Осипов, Ю.М. Основы мехатроники: монография / Ю.М.Осипов, П.К.Васенин, Д.А.Медведев, С.В.Негодяев / Под общей ред. проф. Ю.М. Оси-пова. Томск: Томск, гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. — 162 с.

26. Сайт компании Yokogawa. NanoStage PLANESERV Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.yokogawa.com/ddm/product/planeserv.htm#top

27. Lee, К.-М. Dynamic Modeling And Control of a Ball-Joint-Like Variable Reluctance Spherical Motor / K.-M. Lee, R. Roth, Z. Zhou // ASME Journal Of Dynamics Systems, Measurements, And Control. 1996. - №1. - C.29-40.

28. Zhou, Z Characterization of a Three Degrees-of-freedom Variable-Reluctance Spherical Motor / Z. Zhou, K.-M. Lee //Journal of Systems Engineering (Special Issue on Motion Control). 1994. - №4. - C.60-69.

29. Lee, K-M. Design and Control of a Spherical Air Bearing System for Multi-DOF Ball-joint-like Actuators / K-M Lee. D.E. Ezenekwe, T. He // Mechatronics. —2003. №13. -C.175-194.

30. Lee, K.-M. Effects of the Torque Model on the Control of a VR Spherical Motor / K.-M. Lee, R. A. Sosseh, Z. Wei // IF AC J. of Control Engineering Practice:2004. -№12/11. -C.1437-1449.

31. Lee, K.-M. Concept Development and Design of a Spherical Wheel Motor (SWM) / K-M. Lee, H. Son, J. Joni //Proc. of the 2005 IEEE ICRA. 2005. - April 18-22. - C.3652- 3657.

32. Yan, L. Analytical and Experimental Investigation on the Magnetic Field and Torque of a Permanent Magnet Spherical Actuator / Yan L. и др. // IEEE Trans, on Mechatronics. 2006. - №4. - C.409-419.

33. Pei, Jianfa. Methodology of Design and Analysis of a Variable Reluctance Spherical Motor Электронный ресурс. / Jianfa Pei. 1990. - Режим доступа: http://www.me.gatech.edu/aimrl/Abstracts/Tp pei.htm

34. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Электронный ресурс. Режим доступа: http://staff.aist.go.ip/t.yano/data/english/research-e.htm

35. Sneiderman, Phil. Spherical Motor Allows Ball-Based 3-D Movement Электронный ресурс. / Phil Sneiderman/ 2001. - Режим доступа: http ://www. jhu. edu/news info/news/homeO 1 /j anO 1 /motor.html

36. Institute of Electrical Machines. New materials and machines Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.iem.rwth-aachen.de/index.pl/new materials and machines

37. Соколовский, Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г.Г. Соколовский. Академия, 2006. - 272с.

38. Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А.Б. Виноградов. ГОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина.: Иваново, 2008. — 298с.

39. ООО Эффективные системы. Коротко о частотно-регулируемом приводе Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.energosberezhenie.ru/product 9.html

40. Карлов, Б. Современные преобразователи частоты: методы управления и аппаратная реализация Электронный ресурс. / Б. Карлов, Е. Есин // Силовая электроника. 2004. - №1. - Режим доступа: http://www.power-e.m/2004 01 50.php

41. Шрейнер, PIT. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т.

42. Шрейнер. УРО РАН.: Екатеринбург, 2000. - 654с.

43. Медведев, Д.А. Уравнение движения однокоординатного дугового ме-хатронного модуля / Д. А. Медведев, С. В. Негодяев, О. Ю. Осипов // Научная сессия ТУСУР-2007. Томск : В-Спектр, 2007. - Ч. 5. - С. 193-195.

44. Голубев, А.Н. Теоретические основы электротехники Электронный ресурс. / А.Н.Голубев. Режим доступа: http://elib.ispu.ru/librarv/lessons/Golubev/

45. Свечарник, Д.В. Электрические машины непосредственного привода: безредукторный электропривод / Д.В. Свечарник. М.: Энергоатомиздат, 1998.

46. Медведев, Д. А. Программа расчета магнитной проводимости воздушного зазора дугового электромехатронного модуля движения / Д.А. Медведев //

47. Электронные средства и системы управления. Итоги реализации программы развития электроники и IT-технологий в Томской области. 2009. - С. 128-131.

48. Современная трибология: итоги и перспективы / Э. Д. Браун и др.; отв. ред. акад. РАН К. В. Фролов ; Рос. акад. наук, Ин-т машиноведения им. А. А. Благонравова. M. : URSS : ЛКИ, 2008. - 476 с.

49. Хебда, М. Триботехника том.1 Справочник по триботехнике / Под общ. ред. М. Хебды, A.B. Чичинадзе: в 3 т. Т.1. Теоретические основы. — М.: Машиностроение, 1989. — 400 с.

50. Ахматов, A.C. Молекулярная физика граничного трения / A.C. Ахма-тов. М.: ГИФМА, 1963 - 472с.

51. Сайт компании Сервотехника. Каталог продукции Электронный ресурс. Режим доступа: www.servotechnica.ru

52. SAP. Информационный портал о ГСМ. Трение, необходимость трибо-логических разработок смазочных материалов для узлов механизмов и частей оборудования Электронный ресурс. Режим доступа: http://sap.net.rU/about/vacancy/wedl/l/

53. Сайт компании МХС. Системы гидростатического смазывания Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.mxservis.ru/sistemy-gidrostaticheskogo-smazyvaniva.html

54. Шейнберг, С.А. Опоры скольжения с газовой смазкой / С.А. Шейн-берг и др.; под ред. С.А. Шейнберга — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. 336с.

55. Подшипники с воздушной смазкой Электронный ресурс. Режим доступа: http ://www. аоО .ru/2-6 .html

56. Севрюков, П.Ф. Трение скольжения и трение качения Электронный ресурс. / П.Ф. Севрюков. СКрИПКРО.: Ставрополь. - Режим доступа: http://fiz.lseptember.ru/articlef.php?ID=200502312

57. Сайт компании ОАО ЭНИМС Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.enims.ru

58. Сайт компании Сервотехника. Основные технические характеристики направляющих общепромышленного типа Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.servotechnica.ru/catalog/linear motion/linear rail/#tech

59. Сайт компании Сервотехника. Цилиндрические направляющие и линейные подшипники Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.servotechnica.ru/catalog/linear motion/linear bushing/

60. Zheng, X.J. Effect of spring non-linearity on dynamic stability of a controlled maglev vehicle and its guideway system /X.J. Zheng, J. J. Wu, Y-H. Zhou // J Sound Vib 279. 2005. - C.201 - 215.

61. Пат. 5586505 Соединенные Штаты Америки. Lévitation system using permanent magnets for use with trains and the like type of right-of-way vehicles / Berdut Elberto. -08/392247; заявл. 02.22.1995; опубл. 12.24.1996.

62. Institute of Electrical Machines. Linear drives and magnetic lévitation systems Электронный ресурс. Режим доступа: http ://www, iem .rwth-aachen.de/index.pl/magnetic lévitation systems

63. About Spm maglev. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.fastransitinc.com/aboutspm.html

64. Осипов, О.Ю. Формирование эксплуатационно-экономических требований к наукоемкой продукции / О.Ю.Осипов, Ю.М. Осипов, А.Ф. Уваров // Вестник Томского государственного педагогического университета. — 2005. -№5. С.77-78.

65. Медведев, Д.А. Электромехатроника. Ч.З. Дуговые мехатронные модули. Электронное учебное пособие / Д.А. Медведев, Ю.М.Осипов. / № ГР 0320801498 ФГУПНТЦ «Информрегистр»; гриф СибРУМЦ;

66. Медведев, Д. А. Ассортиментный ряд продукции на основе дуговых электромехатронных модулей движения / Д. А. Медведев // Современное образование: вызовам времени новые подходы. - Томск : ТУСУР, 2008. - С. 164-165.

67. Медведев Д.А. Дуговой электромехатронный модуль движения / П.К. Васенин, Д.А. Медведев, Ю.М. Осипов // Доклады ТУСУР. 2008. - №1(17). -С.58-62.

68. Пат. 2361567 Российская Федерация. Электромеханический тренажер / Медведев Д.А. и др.; заявитель Медведев Д.А. [и др.] 2005120898; заявл. 04.07.2005; опубл. 20.07.2009, Бюл. №20.

69. Инженерный справочник. DPVA Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.dpva.ru/infoirnations/Mtls/Sealingrnatherials/ /PTFEAndDerivatives/ftoroplast4/

70. Объединение Химпромсоюз. Фторопласт Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.fluoroplast.ru/

71. Сайт компании ООО «9 Элемент». Суспензия фторопласта 4Д Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.9element.rU//catalogue/view/24

72. Сайт компании ООО ПромПолимер. Фторопластовые покрытия Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ufapolimer.ru/ruxe.htm

73. Выражейкин, Е. С. Фторполимерные материалы. Современное состояние и перспективы. Фторполимеры как; материалы для химической защиты оборудования и трубопроводов / Е. С. Выражейкин, Б. А. Логинов // Российский ХимическийЖурнал. Том ЬП: -2008.-№3;

74. Портал машиностроения. Обзор САПР: вчера и сегодня Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.mashportal.ru/solütions development-162.aspx

75. Прерис, A.M. Solidworks 2005/2006. Учебный курс. — СПб.: Питер; 2006. — 528 с.

76. Костенко, М.П. Электрические машины. Ч. 1, Машины постоянного тока. Трасформаторы : учебное пособие: В 2-х частях / М. П. Костенко, J1. М. Пиотровский. — 3-е изд. перераб. и доп. — J1. : Энергия, 1972. — 544 с.

77. Костенко, М. П. Электрические машины : Учебное пособие : В 2 ч. / М. П. Костенко, JT. М. Пиотровский. — 3-е изд., перераб. и доп. — J1. : Энергия, 1973-. Ч. 2: Машины переменного тока. — 1973. — 648 с. : ил.

78. Пат. 2353044 Российская Федерация. Способ согласования электромагнитных систем и систем с постоянными магнитами / Осипов Ю.М.; заявитель Осипов Ю.М. 2005104032/11; заявл. 16.02.2005; опубл. 20.04.2009

79. Сайт компании НПФ «Электропривод». Зависимость момента от скорости, влияние нагрузки Электронный ресурс. Режим доступа:http ://www. electroprivod.ru/torque .htm

80. Сайт компании Aerotech. Resolution, Accuracy, and Repeatability Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.aerotech.com/products/engref/resvsacc.html

81. Brink, Jan. Robotics repeatability and accuracy: another approach / Jan Brink и др. II The Texas Journal of Science. 2004. - May 01.

82. The PubMed database Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez

83. БЕТАМАРК-2000. Инструкция по эксплуатации. СПб., 2004. - 52с.