автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Роботы и манипуляторы для погрузочно-разгрузочных работ

í I ..i

САНШМШГЕРБУРГСКйЯ ТЕЖИЧЕСКйй УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ШЛШР Виктсо Лзонидович

. РОБОТЫ И Ш:ШУЛЯТОРи ДЛЛ ГОГРУЗО'НО-РЛЗГРУЗОЧШ РАБОТ

Окцяалшоегь 05.02.05 - Роботы, манипуляторы и".

робототохничаскте скоте.1/

Л п- i-- о. г*, -, r¡v з' р. а

ç£-' г-VT*'"" • CT

-ТЛ-С : С.ЛЯ TCCít'T.CCI'I'X HíIVK

Работа выполнена в Санкт-Петербургском технологическом институте холодильной проюлиленности. ,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, . профессор КУЛАКОВ Ф.М;.

доктор технических наук, профессор ХРУЩЕВ В.В.

доктор технических наук, профессор ЧЕЛШНОВ И.В.

"Ведущая, организация: . ШТК "Робот" г.Москва

Защита диссертации состоится " 12 " - июня ■ 1992 г. в 16 часов на заседании специализированного. соЕета д 063.38.07 при -Петербургском техническом университете по адресу: ' 19э2о1, С.-Петербург, Политехническая ул., 29, ауд. 439 I учебного корпуса. .'.'.',.". '"'_"• .

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке технического университета. '■ , ■. . .

. Автореферат разослан " 30 " апселя 1992 г. , .■',

Ученый секретарь специализированного . ■'•'-' : ¡:"

совета д 063.38.07, к.т.н., ; : " . ;

доцент . ••'..' В.И.Лебедев

\

■"•:■ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. Актуальность проблемы. Развитие промышленной робототехники достигло уровня, которой позволяет сделать вывод о том, что с помощью промышленных роботов можно автоматизировать большинство ручных операций, в тон числе тех, которые еще недавно считались совершенно неподдающимися автоматизации. В качеств^. примера можно привести такиа операции .как обвалка мяса, стрижка овец, нанесе-ниа рисунка на торты и пирожные и- т,д^ Однако следует отметить недостаточно пирокое внедрение промышленных роботов на более простых операциях, например, при вьтйлнении рабочих операций, связанных с грузопереработкой. Это объясняется прежде всего тем, что замена ■чисто ручного труда машинным требует достаточно дешевых технических средств, а стоимость промышленных роботов очень высока. Их высокая стоимость объясняется тем, что доминирующим фактором в процессе их развития являлось улучшение технических характеристик с целью расширения функциональных возможностей. При этом в стороне от исследователей оставалась задача целенаправленного синтеза ■'. промышленных роботов и манипуляторов (ПРиМ) как единого целого, подчиненного задачам выполнения заданного круга рабочих операций. Особой актуальностью отличается задача разработки дешевых ПРиМ для выполнения погрузочно-разгрузочных и"транспортно-складских (ПРГС) работ. В связи с этим и возникла задача разработки теории ' указанного класса манипуляционных систем, чему' посвящена данная : работа. .

Целью диссертации является решение научной проблем, связанной с.разработкой теории ПРиМ для ПРГС работ. ,

Недгчная новизна' диссертации заключается в том,' что в ней-впервые решены следующие основные задачи:

.' - выполнен системно-технический анализ рассматриваемого класса рабочих операций и определены технические требования к ПРиМ; ■

- получены функции положения, первые и_вторые передаточные

■ функции, являющиеся геометрическими и кинематическими характеристиками. исполнительных устройств (ИУ);

резоны задачи метрического синтеза ИУ при выполнении ткпо-

■ Diix рабочих операций.с учётом ограничений на пространство допусти-, них конфигураций и. наличия препятствий с изменяющейся крнфигура-

; змй;

- классифщироваш систе.мы управления по способу формирования вектора управляющих сигналов и -выделен класс кинематических

систем управления (СУ), разработан- общий принцип построения СУ тактического уровня на базе синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, как для промышленных роботов, так и для манипуляторов с ручным управлением; -

- разработана теория гидромеханического рекуперативного привода (ГРШ для дискретных приводов промышленных роботов;

- решена задача определения технических требования к системам приводов .1У, исходя из заданной точности;

- разработаны и апробированы методы идентификации точности ИРЫ и приводов их звеньев;

- решены задачи повышения качества рабочих операций при работе с объектами, имеющими внешние связи;

- исследовано влияние упругих свойств задающих устройств и . тактильных датчиков на точность выполнения рабочих операций;

- разработаны методы исследования энергетических и диссипатив-ных свойств ;1У; -

- исследованы частотные характеристики ЛУ, предложены метода измерения координат рабочих точек, позволяющие перейти к проекти- ■ рованию звеньев ИУ,' исходя из их прочности, а не жесткости..

Практическая ценность. Разработанная в диссертации теория ПРи;Д позволила перейти к целенаправленному проектированию ПРиМ • как единой и согласованной совокупности ИУ, систем приводов, СУ тактического'уровня и рабочих органов, обеспечивающей наперед заданные технические характеристики. Разработанное новое научное, направление открывает путь к созданию кассовых и дешевых ПРиМ для выполнения ИРГС работ. . •

Основные научные и практические результаты работы внедрены при разработке ПРиМ 110 "Пролетарский завод" (С.-Петербург),' Ленинградском филиале ГйТРОНМКШГРАФ',, Киевском; УКРШуШР0д1Ш, ' а также в учебный процесс в С.-Петербургском технологическом инстит туте холодильной промышленности и институте инженеров желеэнодо-рояного транспорта. Результаты работы переданы также для внедре- : нкя Ш "¡.¡осквич" (Москва), организации "Дзержинскхиммаш" (Аз,ер- . хинск), п/я Л-146 (Харьков), ВДЛИР1К (С.-Петербург), .ЭНЛКМАШ (Воронеж).

Алпобапия работы. Основные научные положения и результаты докладывались на научных семинарах в Институте-Машиноведения ~ . им.Л.А.Благонравова, СПбГГУ, МВТУ им.Н.Э.Баумана, С116ТИХ11, Ленин- * градском Доме ученых, Ш и У1 Всесоюзных симпозиумах по теории и принципам устройства роботов и манипуляторов (Москва, 1968; ,

Тольятти, 1976), ХШ Всесоюзном совещании по гидравлической автоматика (Калуга, 1974), Всесоюзном симпозиуме "Проблема человек-машина на морских судах" (Ленинград, 1975), Всесоюзной конференции по исследованию и освоении ресурсов Мирового океана (Владивосток, 1976), П съезде механиков (Одесса, 19Ы), Втором Всесоюзном съезде по теории машин и механизмов (Киев, 1982), Всесоюзном совещании по методам расчета полиграфических мазин-автоматоз (Чьвоп, 1У87), на семинарах и конференциях Ленинградского дома научно-технической пропаганда.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опуб-ликозаны з 69 работах в изданиях, список которых утвержден ВАК. СССР для освещения основных научных-результатов докторских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литоратуры (344 наименования) и1 приложений. Общий объем работы 535 с, в том числе 309 с машинописного текст_. 198 с рисунков, 28 с таблиц, 34 с списка литературы, 18 с приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОГН

. Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблеет, указаны основные направления развития промышленной робототехники по функциональному назначению и выделен класс ПРш,1 для ПРГС работ. Сформулированы цели и задачи диссертационной работы и основное научное положение, на которое опирается защищаемая теория: "Исполнительное устройство промышленного робота или манипулятора, замкнутое на'рабочую операцию, есть условный манипуляционный пространственный механизм, характеристики которого являются алгоритмической основой исследования и рационального синтеза исполнительных устройств, систем приводов и управления манипуляционными роботами". При этом под рабочей операцией понимается заданное во времени геометрическое многообразие.координат объекта с наложенными ограничениями по пространству допустимых конфигураций |1У, точности, силовом;/ взаимодействию с.Енесними связями и энергетике.

Первая глаза посвящена анализу современного состояния промышленной робототехники и постг.нопхо задач исследозания. При анализе научных'публикаций основное внимание уделено работам, свяэогазгч с технологией пргхененгл ПРИ! дт ПРГС работ,. сзхешпсоЯ ¡¡У, енот омами приводов и упрачле,:;:;:!.

Анализ публикаций, связанных о оценкой технологических возможностей IIP, среди которых следует отметить работы П.И.Бвлянина,-iu. Г. Козырева, А.Л.Шифрина, позволил автору выделить в отдельную группу ПРиМ для 11РГС работ. Особенности применения данного класса iff позволили автору обратить внимание на их одно принципиальное отличие от технологического оборудования с числовым программным управлением, так как по формальным признакам эти два вида .машин -имеют одинаковые принципы построения. В технологическом.оборудовании рабочая операция выполняется в пространстве, расположенном •' внутри его установочных габаритов, а рабочая операция промышленного робота выполняется в, обслуживаемом объеме, расположенном, . вне его установочных габаритов..;-

Анализ перспективных направлений использования ПРиЫ показал, что основными препятствиями к их использованию является высокая ' стоимость, необходимость технологической перестройки производства и ограниченные функциональные возможности. ' ' ;•;

¿опросы механики /¡У рассмотрены в работах Е.Л. Воробьева, '■ А.Е.Кобринского, А.Л.Корендясева, О.Г.Овакимова, Б.А.Смольникова, ' >!.Б, Ч?лпанова и др.исследователей. При этом отмечается,'" что основное внимание всеми авторами уделялось анализу основных характерно-, тик ;1У, что на первом этапе-промышленной робототехники,'характеризующимся стремлением к расширению.областей применения ПР, было оправдано, В настоящее время на первый план выдвигается задача разработки методов синтеза ;1У, обеспечивающих выполнение требуем рабочих операций в какдом классе специализированных ПРий.

Анализ публикаций, посвященных исследованию систем, приводов, -среди которых в первую очередь следует-отметить работы. В. С. Кулешо-г ва и A.ÍI. Лакоты, а также М. С.Ворошилова: и H.ILПетрова, . показывает недостаточное внимание к этой проблеме, ¿то. объясняется тем, что вопросы проектирования приводов :для систем автоматического управ- • ленкя (CAÍ') подробно разработаны в работах В.Л.Вейца, В. М. Киселева, Л.С.Гамыкина, В. А.'Лещенко, Д.Л.Попова, В.Н.Прокофьева, Е.А.Цу- . хановой. Однако следует отметить недостаточное внимание .'к системам приводов llFuM, характеризующихся .неопределенностью'режимов работы, нагрузок и управляющих воздействий, что выделяет эти системы в самостоятельный класс,: ; ••■■•'■ J ; V""':y '"'.>/';

Рассмотрение, операторных СУ манипуляторами показало, что из-' вестные способы управления не позволяют.создавать манипуляторы с операторным управлением, обеспечивающим одновременно высокую про--• изводитпльность и точность, при наличии ограничений на габариты -'..'

и расположение задающих устройств.

Анализ тенденций развития СУ промышленными роботами показал, что наибольшее развитие получили двухуровневые СУ, где управляющее устройство стратегического уровня моч.ет аналитически програ"-мировать работу ПР непосредственно в декартовой системе координат, а СУ тактического уровня преобразует управлявшую инфорчшта в систему координат ЙУ. Развитие современных СУ позвегчзт наряда с традиционными задачами репить и задачу компенсации упругих. сзоПстз .ИУ. Однако для массового дешевого. робота это оказывается экономически невыгодным.

Для ПРиМ, связанных с грузопереработкой, где их внедрение сдергивается и отсутствием кадрового обеспечения, задача создания депевих СУ является достаточно актуальной.

На основе анализа научных публикаций и задачи создания дсч'^-вых ПРиМ для ПРТС работ сформулированы цели диссертации и оепс: -ныо направления исследований.

Вторая глава посвящена анализу рассматриваемого класса рабочих операций, кинематических схем ИУ и определению геометрических характеристик последних.

На основании анализа рабочих операций выявлены особенно.";?;: технических требований к ПРиМ. Установлено, что на ИУ накладывался жесткие требования как по размерам установочных габаритов, так и по пространству их допустимых конфигураций, причем многие типы . рабочих операций выполняются в обслуживаемых объемах с препятствиями как постоянных, так и переменных конфигураций.

Высокая производительность обслуживаемого технологического оборудования требует высокой скорости перемещения грузов и во '.-ногах случаях применения групповых захватов, причем последние и.про-цессе переноса изделий должны сохранять неизменное вертикально'; положенно. В горизонтальной плоскости требуется неизменная ориентация грузов или их попорот на углы, кратные 90°.

Требуемая точность позиционирования лежит п пределах +. I... 5 мм, однако часто необходимо обеспечить в тех яо пределах и тра-еитерную точность.

Кроме того существенным отличием этого класса рабочих операций является то, что допуски на размеры обрабатываемых грузов . солиле, чоя достигаемая и требуемая точность позкциопврэваш'л. а некоторых случаях грузи'имеют неправильную гаометричеекуп фор;,;;/ и (или) недостаточную .-меткость упаковки.

13 этих случаях условно плотной укладки грузов требует при-'?-

нения СУ с элементами адаптации, '/¡к применение необходимо и в случаях съема с конвейерных систем движущихся грузов или при выполнении грузовых работ в море при волнении.

Построение адаптивных СУ так ке как и аналитическое программирование требует от СУ тактического уровня способности воспринимать управляющую информацию о геомгтрических и кинематических характеристиках рабочих операций, заданных в декартовой системе координат.

п специальным требованиям можно отнести обеспечение минимальных нагрузок на внешние связи, возникающих при работе с препятст- • в;",ями при недостаточно высокой точности позиционирования. :

¿уделены области применения манипуляторов с операторным -управлением. '

доказано, что в ПРиМ для ПРГС работ находит преимущественное, прктг.еаио упорядоченное расположение кинематических пар: когда миыю выделить кинематическую цепь, имеющую, по .крайней мере, две кинематические пары, обеспечивающие перенос захвата в плоскости, , названной автором, базовой, для получения движения в. базовой плоскости ккеется четыре базовые кинематические схемы ВЗ, ВП, ПВ и ПЛ. поворот базовых схем с помощь» вращательной пары приводит к получению круговых обслуживаемых объемов - ЛУ.типа В-ВВ; В-ВП; В-Ш и В-Ш1, а перемещение базовой схемы под углом, к базовой плоскости с помощь» поступательной пары позволяет, при типовой обслуживаемой зоне в виде прямоугольника получить обслуживаемый объем в виде параллелепипеда -'схемы Л-ВВ; Ц-ВП; П-ЛВ и Л-ЛП.: '•/'.' ■"

Рассмотрены модификации схема ВЗ, вызванные.стремлением разместить приводы звеньев на основании. В одаом;случае схема ВВ.. прообразуется в механизм параллелограмма, а.-в'другом"- в механизм' пантографа с одним или двумя ведущими шарнирами. . '.

Показана целесообразность использования ферм переменной кон-:. фигурации, которые могут использоваться в качестве,привода веду- ' щого звена механизма пантографа или быть непосредственно ИУ типа

&1. "" •• - . - V-'- ''.•'•';'. л .

В стесненных условиях складских помещений целесообразно использование -»¡У с кинематической избыточностью. •

Дня больвшнотва рабочих операций достаточно иметь две степе- : ни подвижности для ориентации рабочего органа, причем во многих случаях мокно обойтись и одаой за счет применения механической -"'-■' стабилизации рабочего органа в вертикальной плоскости.

¡¿¡полнена формализация рабочих операций, запись' которых про-

изводится з матричной форме и задается патрицей положения базопой точки захвата и матрицей направляющих'косинусов захвата, что позволяет определить положение рабочей точки ,0'. ■

Взедено понятие условного манипуляционного пространственного механизма (¿ГЦ), получаемого замыканием рабочего органа на рабочую операцию. Показано, что в случае внешних наложенных связей он получается естественным образом, а при свободном перекосе объектов путем условного замыкания рабочего органа на требуемую траектория. В условных КПМ число ведудах звеньев больше или равно числу степеней свободы, нагрузка на внесшоя связь определяется неточность» задания и воспроизведения управляющих воздействий, дис-сплптишцэ свойства определяются законом изменения их конфигураций, понятие к.п.д. не имеет смысла, а силовые соотношения одгчду ведущими звеньями и выходными параметрами определяются сплотим:; (моментными) передаточными функциями.

/¡ЛЯ рабочих операций, связанных с выполнением ПРГС рг.бот, целесообразно ограничиться при исследовании МИ, сбосппч/ш:>у.:,;/.ч региональные перемещения рабочей точки и имеющем число степеноЛ ссободы от.одного до грех.

Используя аппарат первих передаточных функций ¿Ш, опр^дгле-121 матр;гч!ые уравнения для репения прямой и обратной зс,\ач чклемо-тпкн и нахс-эденпя нагрузок на приводы звеньез при заданных нагрузках, приложенных к рабочей точке ,1У, рассматриваемых в диссертации.

В третьей главе выполнены исследования геометрических схем ИУ и реяекн задачи их метрического синтеза.

Показано, что в большинстве случаев рассматриваемого класса рабочих операций обслуяивазмал зона, лежащая в базовой плоскости* имеет прямоугольную форму, а'для ЛУ-на базе кинематической схсум' СП или кехшпгиа пантографа с ведущими гарнирами, расположенным',! з прямолинейных направляющих, эта форма является естественной. Ь связи с эткм обслуживаемая зона прямоугольной формы при исследовании и решении задач метрического синтеза'била шбрана эталонной.

Для ИУ на базе схемы ВЗ выделено семь характерных конфигураций, определяющих возмс::'.ность выполнения рабочих операций в требуемой обслуживаемой зоне, к максимальнее размера рабочих объемов самого ИУ. В- безразмерном виде скаоякзно исследование метрических свойств схекя'ВЗ при работе в свободном рабочем объеме. Лз условия обеспечения минимальной сушзрной длины звеньев п отсутствия контоктоз с обрабатываемыми грузами в зависимости от соотношения размеров обслуживаемой зоны зидолены три области ргцкоиалького

выбора длин звеньев и даны методы их расчета при наличии ряда дополнительных условий.

¡-«полнено исследование влияния размеров звеньев ИУ на размера его рабочей зоны в зависимости от области рационального использования длин зьеньез. Показана необходимость использования ЛУ с кинематической избыточностью при наличии ограничений на размеры рабочей зоны и дана методика определения параметров ИУ.

,.j¡íi целенаправленного метрического синтеза »1У предложены и построены блокирующие контуры, ограничивающие расположение оси г.лячпього шарнира относительно обслуаипаомой зоны с одновременным ш-:бсро>.! области рационального использования длин звеньев, обеспечения заданных размеров рабочей зоны и отсутствие контакта звеньев с обрабатываемыми грузами.

ó отой не главе аналогичные'задачи метрического синтеза решег ::■,! и ;у.я других базовых кинематических схем и их модификаций. ■

чг-тлептой глапе диссертации рассмотрены СУ «У.. Для СУ, cc'-!er;^4¡:aa:cj;;ix согласованное движение звеньев ИУ, предложено. для ' рассматриваемого класса рабочих операций выделить два характерных способа управления: геометрическое и кинематическое. При 'геометрическом управлении вектор управляющих сигналов формируется как разность программных и фактических обобщенных координат «ЗУ. При кинематическом управлении управляющие сигналы пропорциональны первым :;ередаточ;п.;».! функциям ¿Ш.

для геометрического способа управления автором были предложены новая реасния на уровне изобретений, представляющие, в частности, копирующие СУ с задающими устройствами, являющимися зеркальными отобрачениями йУ, с задающими устройствами вблизи рабочего ор-. гана, как дум схемы вВ, "так и для ИУ на базе, механизма пантографа.

дня кинематического способа задания вектора управляющих сигналов выделено два подхода к его формированию.

В первом случае вводится понятие мгновенного вектора скорости относительно текущей конфигурации ИУ, что особенно эффективно для плоских манипуляторов. Для ИУ на базе схемы ВВ даны два варианта реализации подобных способов управления, когда анализ первых передаточных функций позволяет простейшими аппаратными средствами, решить поставленные задачи.' • ' ' • • .

Так как для создания массового робота требуется разработка долевых и простых в эксплуатации■СУ, обеспечивающих программирование непосредственно в декартовой системе координат независимо от собственной системы координат ИУ, аналитическое программирование

без дополнительной коррекции, прием и отработку в реальном масштаба времени управляющей информации о геометрических и кинематических характеристиках рабочих операций,'автором предложена следующая 'Конц^пцкч-построения СУ: во-первых, зто должна быть двухуровневая где на Стратегическом уровне идет формирование вектора управляющих сигналов в системе•координат оборудования, в частности в '■ декартовой; во-вторых, .тактическая СУ должна'эту. управляодую инфор-= ;лсш'з преобразовать в вектор управляющих сигналов для системы пригоден з соответствии с.матрицей первых передаточных функций условного ЙЫ.

■ еяаякэа геокатрячоскюс и кинематических характеристик ,1У, оадйняух' з вида функции положения и первых'передаточных функций, .следует, что оврздвлекия координат-рабочих точек и скброс-

-.тбй засньоз - суть 'сгаусно-косинусшгз преобразования обобщенных ..Гкоординат'и упрззя.тхпх .сигналов, заданных в. декартовой систоче • координат. :

Предложено' использовать для построения систем измерения коор-" дчият рабочих точек и преобразования управляющей п (формации вря-сдгггйося трансформаторы (ИТ). рсботак:-щ:;в з рч.чю/е ■скнусно-коскнус-.. ного :'пр^жг.згсся'-тракс9орматора или преобразователя коордкпг;. Мп-веох. ЛУ,"' рзесг.'отрйнках -в. главе А, дснч'схсми измеренил коорди-•;.иет ргЗочях точек с помогая ВТ и схекм согласовате,-»:', скоростей, -преэбргзуй?«'¿тфмйетцуэ информации о кинематических характоряс-тяхпх рабочей операции .з' упразл.-жзуэ- информацию'доя приводов Ьбоб-. К2К<ия/;:с'орд:ш5Т. 'ОзоЗенно э|фзктивен'такой подход для рабочих :опгр'яи:Й». в которая дзяяенив -рабочей, точки осуществляется' по отрез-*-яю» прдмах'ягапгЯ, пграялогыяое осям -декартовых координат. В этом . случае СУ стратегического 'уроЕня делят - обеспечить .'програмийрова-п"а только тече::. '. '- , .' '

- ■ * Л^с.гдо^'лз, :'.слзльс.,"пать ГУ и р?я обеспечения линейной завис::--кост:.! гтегду угло:с1 сксгсуггз ^упразлгкщим сигналом для приводов ' мп дцклзикя: гидроцилдадров я аарп-

' Нэксзскэ', что пгзд'Р-.г:;^1.-:? епесс,:'-: построения СУ могут бить

п^опг.^с-гр?--""^ 'А с //праг,ленном. Токо;; есг;пй

г^хЭД " у .•:.•;-' : а упрг.глением и .прогегалгп-

рСзугг пязягпс}.:; а </х- кенструкткгноч кспол-

:г прз;':".:--.п:т!х гзСого^. На первом

по л ::с):о.-;ыозг!:::о »".нипулятороз -:: гу"."-"". У"; г:;хч"г.;;, :: п-;;; ^-с^подготопко проплзодстъа

переход и программному управлению обеспечивается заменой ручного задающего устройства на программное. Кромо того в копирующих манипуляторах задающие устройство могут отличаться от не только размерами, но и самой кинематической схемой, причем расположение задающего устройства может быть произвольным по отношению к .[У, Одновременно можно создать и комбинированные СУ, когда региональными перемещениями управляют по вектору скорости, а точными'установочными движениями в копирующем режиме с требуемым масштабом копирования. ■

дчя манипуляторов с кинематической избыточностью,"обусловленной необходимостью работы в ограниченных рабочих объемах," предло- -:шы копирующие'СУ, обеспечивающие отсутствие контакта-звеньев с обрабатываемыми грузами. , '...

¡¡роддокгены СУ манипуляторами для перегрузочных работ в море, п которых кинематическая избыточность повышает точность выполнения рабочих операций за счет отслеживания движения палубы судна, На который перегружаются грузы. • •' " -

шдолено'два способа взаимодействия ЛУ с-внешней средой при . наличии, элементов адаптивного управления: непосредственно-через ,. . тактильный датчик или через изделие, захват и тактильный датчик. '-¡¡оказано, что двух- и трехкоординатные тактильные датчики могут; строиться на базе кинематических схем, 'применяемых в ЛУ,я с анало-' точными информационно-измерительными-системами.'•

Для работы с деформируемой или легкоповреждающейся продукцией предложено соединение захватов ЛУ осуществлять с помощью конусных соединений, обеспечивающих, освобождение захвата от ЛУ. при контак- . те захвата или груза с дном тары,, захватываемым.грузом или преды-дадем уложенным слоем продукции. Так как конусное, соединение мо- • г.от выполнять роль тактильного датчика, это .одновременно.упрощает программирование,, так как не требуется задавать программные' узло-. сне точки по вортикали; • .; • • . '.

а пятой главо раэ'работана тоория гидромеханического рекуперативного-привода (ГРЛ) для-цикловых приводов промышленных роботов;

ьшшлены конструктивные особенности ГРД,':-обусловленные характером выполнения рабочих операций, видом применяемых пружинных аккумуляторов и способом фиксации в точках позиционирования. Рассмотрены нелинейные аккумуляторы," получаемые на базе линейных пру-, кип раотяяоиия. Получены аналитические зависимости*"связывающие V (-■онент выходного звона с' углом поворота м, параметрами, закрепления ■ прукни. Выделено семейство конфигураций н.елинайных аккумуляторов^ ;

имевщих два положения неустойчивого равновесия. И случае, если требуемые углы поворота больше углов между двумя положениями неустойчивого равновесия, то обеспечивается самофиксация привода установкой его на- упор. Предложено для анализа свойств приводов с нелинейными аккумуляторами пользоваться характеристиками грузового аккумулятора, имеющего синусоидальную зависимость между моментом и углом поворота, даны зависимости для приведения характеристик нелинейного аккумулятора с двумя неустойчивыми положениями к характеристикам синусного аккумулятора.

Для исследования свойств ГРП обосновано использование динамической модели в виде колебательного звена, описываемого неоднородным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами, где правая часть уравнения зависит от режима движения. Показано, что с достаточной для практических расчетов точностью мс^но воспользоваться динамическими моделями только двух режимов: вынужденного и свободного движения,- пренебрегая режимом включения и выключения гидрораспределителей и относя влияние этих двух переходных рег.вмоз к увеличению ошибок начальных условий. При таком подхода удается получить, точные' аналитические рчщения для всех возможных комбинаций режимов.

■ Показано, что время выполнения рабочей операции оп^-дл"^ т;л периодами собственных колебаний система и при вклзчен'-а гидродьи-гателя в период разгона это время уменьшается. Увеличения бистро-действия в этом случае можно добиться за счет увеличения жесткости пруг.ин и, соответственно, перестановочных усилий гидредзигате-лей, что приводит к увеличению энергозатрат. Включение гидродди-. гателя для компенсации диссипативных сил в период тормо-.еп;'.:; и установки на упор существенно сникает.быстродействие, хотя при этом в два раза умоньиается количество срабатываний ?ле:-синтез распределительной аппаратуры.

Для ГРП с нелинейными аккумулятора.'.;:! предложено па стпдик синтеза использовать модель грузового синусного аккумулятора, которая с достаточной для практических расчетов точность» позволяет по требуемому быстродействии определить параметры пружинного аккумулятора. Уст?дсвдсно, что по ерзгзюнио с лкнрйшки аккумуляторами, гдо закон ускорстогй близок к косшугоэдальноку, в прггодгэс с нслинеГялг.м:! аккумуляторами з^хоии усцоряпя- йк'экл к ;::!нусо:у;:1ль~ '-н«м, что необходимо учитывать п:л; ксаояьзошат захватов а вэцуу-ны.\:л присосками или магнитам::, кегдз Селе« .енсокха чаксл'галыио м углов:.:'? с:;ерос?и п.';:; "л' ил г.Т',......'ость удрркрннл

носимых грузов, ■ . . ;, . ;

Шестая глаиа посвящена разработке критериев оценки и ксслодо-ванию качества выполнения .рабочих операций в зависимости от .геометрических характеристик |1У.;, , ,'■'.'.■;. ■'.',.'-'/•".•.; '"".л•■'• При разработке .¡1Ри,у! ужо на стадии проектирования- необходимо;} -. обеспечить не только точность позиционирования,- но. также и ■ точ- ' ■-■/ иость воспроизведения заданного направления;-движения»' допустимее силовые реакции задающих устройств,; тактильных датчиков" и внешних-./ связей. Предложено оценивать точность' СУ". величине .'отклонения;, ч,- '¡. -г заданного (программного) вектора скорости .от/фактического- Уста-!.-'., -к' новл.оно, что указанное отклонение ррвно'.нулр тогда; когда «г^новён-; нос отношение,передаточных функций'разомкнутых следящих приводов::.' равно единице. ,ато'условие автором названо, условием.-кинематйче.с- ; *•. кой согласованности системы приводов. ОоСледенке этого условия. .V оказывается достаточно.,жестким.' Показано,' что,: -в. диапаэ'онр-рабо-41« частот выполняемых операций, достатрадо 'име"Ть;ра«'енст8б-коэф--,, • фпцконтов усиления.по скорости. Отмечена нежед9тзльй$вть;.ври!денв-4*';.. нпя-приводов с переменным .передаточным .числом, у которых;бквйыват' . ются порвменны»ино только коэффициенты усиления^ но йприведенные .у] ■ моменты-инерции.- ; /'-V-.-''"',' '"',- V:'-.'..'С"■' -■■" , Для 11РиМ с геометрическим .'управлением установл№ы';мге-ш'мальнр ; воспроизводимые радиусы окружности' и" определен.'репер во^можных,,;-7 • ' траектория при заданном рассогдасовш-!)!у. и .максимальной 'ч£стоте'рабочем операции. Угол репера возможных траекторий предложено счи- • тпть продельной-оценкой .точности воспроизведения заданного вектора скорости.'.Для,^рассматриваемых;>!У„ЕЫполноГ|,-.ша5ИЗ,то^ооти:'в,ос-. произведения - заданного, '»¿«¡гора" скорости пй:;напра8.лени1а.зависи* ,' ? мости от добротнссти пр'/вода и тектеЯ; кснфигур№и';ЛУ.: Дпя;пря- ;-.: нелинейных траекторий оценка точности.-;производится .пр'.вепичвде; Т'/у-угла между заданным и. фактическим. вектбр&иискоростиу:причем для .. криволинейных траекторий Достатошю хорошими ^^

кие, у которых, эта ту го л меньше половины угле- ре^ера-возможки* . траекторий.. Двд; 1!У.' на база схемы;'ВЗ устэдоышнр,1 что'убтрт угол,'. . ■ -характеризующий, скоростную ^шемоничнорть^ "зависит. от, еовхкиюниц ;'гчг '. размеров звеньев, тёодей

Сочсй.Чочки относительно; этой 'Конфигурации.' Ими гёоматр^вс- V. кого управления о кинематически согласованными приводами значение угла .ошибки шемоничиости-для большинотва конфигураций лежитв • .: пределах то.у&о' при < 10 $ отадомвнии,: от номинала коэффициентов . усиления приводов по скорости, -угловая- ошибка. скоростной мнемонич- ■ ;,

юсти может достигать Десятков градусов, для кинематического спо-:оба.формирования вектора управляющих сигналов для кинематически ¡огласованной.системы приводов угловая оиибка равна нулю, но уже :рн 10 % отклонении от номинала коэффициентов усиления по скорос-•и' Она может- приближаться-к «¡0°.

'; саязлены. направления движения относительно мгновенной конфи-уряции, 'когда угловая ошибка равняется нулю. Произведена оценка ксростной мнемсничности построенных на базе схем типа ВВ, й й- Ш,'-и Их модификаций, и даны рекомендации по повышению точнос-и. - . - - У' - •'..•' .' - -

При.оценке; точности позиционирования выделяются постоянные ¿ибки от установки датчиков положения,- статические ошибки, свя-анный С податливостью, звеньев, и случайные ошибки, связанные с л.гарением обобщенных координат. Показано, что связь между оиибка-позиционирования рабочих, точек ..и ошибками расположения звоньов феделяотся матрицей передаточных функций ШМ.

-Для определения статических ошибок плоских базовых схем ИУ, гаегкных нежесткостья, ¿ведено понятие условного-заменяющего мелизма типа'ВВ. Тогда связь между статическими ошибками и ошибка-позиционирования рабочей точки определяется-матрицей первых пе-даточных функций зшицяющэго механизма. Введение понятия замещяю-го мзясиизид позволило по-новому подойти к задаче измерения ко- , Динат рабочих точек.. Суть .нового подхода заключается в том, что узлозыеточкп и парниры ИУ крепятся замацдощие механизмы с пе- ' «вня'сй длиной'' звеньев,- отслеживающими фактическое расстояние кдУ узловыми точками. В; ¡этЬм случае точность измерения - коорди-г рабочей точки определяется только случайными ошибками измеримой системы. :'. • •..'..'•" ■.'"--■■;'• /V';-- ; .. ,'1!рй:- оценка-точности позиционировЫия,.обусловленной случайны-ошиВками, рценку точности предложено производить в проекциях оси координат. Связ^; между-дисперсиями /случайных ошибок позици-

!^aHJIII^v.Jp¿•t;,': ./А ПДОЦЧИЫХ ОШИбОК

:. гсомэтричеоком управлении определяется из матричного уравнения

- ■

СцеЛьв наглядности; и увеличения производительности экспери-гаяьных методов- бпределенияточностк позиционирования* по ана-4И о образовав ем кинеыатичасхих схем ЙУ,,предложено рассматри-ь эллипсы рассеивания в плосности базовых механизмов, а затем

уже в проекциях на плоскости декартовой системы координат, ¿ля слоских базовых схем введено понятие геометрических показателей точности позиционирования, определяемых квадратичной матрицей первых передаточных функций и соотношением дисперсий первичных оси-бок. Вводено также понятие безразмерных аналогов большой и малой полуосей эллипса рассеивания ошибок позиционирования, .ироведено исследование точностных свойств базовых /О' путем определения безразмерных аналогов больших и малых полуосей эллипсов рассеивания, для сравнительного анализа точности плоских базовых схем <1У произведено нормирование ошибок, при этом за единичные ошибки принимаются оаибки базовой схемы типа ГШ.

для кинематического управления на базе использования вращающихся трансформаторов в качестве случайных ошибок приняты оаибки выходного напряжения и коэффициента трансформации. На примере базовой схемы ВБ выявлено влияние этих составляющих'на ошибку измерения координат рабочей точки. При учете ошибки выходного напряжения аналогии полуосей эллипса, рассеивания зависят от соотношения дисперсий первичных ошибок измерения и по точности позиционирования схема ВВ приближается к базовой схеме ПЛ.

При учете* ошибок коэффициента трансформации выявлены геометрические места точек в базовой плоскости, определяющие максимальные и минимальные оаибки позиционирования. '

для экспериментального определения точности в качество эталонной кривой принята окружность, которая при рабочих скоростях и больших радиусах, соизмеримых с размерами обслуживаемых объемов, служит для оценки траекторий точности, а при малых радиусах, намного меньиих размеров обслуживаемых объемов, для статйстичзсйоЯ оценки точности позиционирования. В последнем случае максимальная и минимальная ииркна разбросов воспроизводимых окружностей по радиальным направлениям равны соответственно, максимальному и минимальному размерам эллипса рассеивания оаибок положения рабочей точки ИУ. Для копирующих манипуляторов предложено считать паспорт кой точностью, точность только технической части системы "задающее устройство - ИУ". • '

При работе с объектами, иыеюцими налодхнныз .бносшп кинематические связи, качество выполнения рабочих операций, предложено оценивать по величине.нагрузки на эти связи. Установлено, что величина нагрузки на связь определяется из матричного уравнения

г;

где \aVjI - диагональная матрица ошибок вектора управляющих сигналов.

. . Нагрузка на внешние связи уменьшается при малых скоростях вы пслнения рабочих операций, при уменьшении оиибок в кинематической согласованности приводов, увеличении коэффициентов усиления по скорости и уменьшении коэффициентов усиления по нагрузке. Для копирующих манипуляторов и 11? с элементами адаптации траекторная точность зависит от степени совпадения по направлению вектора смещения центра задающего устройства относительно приведенной к заданному устройству рабочей точки ИУ с вектором силовых реакций, действующего на задающее устройство или тактильный датчик. Показано, что вектор сил, действующих на- руку оператора или центр тактильного датчика, определяется уравнением • .

|Р|-|Пс//"|П;>Г<1^1 [КМ,].

где. I ! - диагональная матрица жесткости звеньев. ■

Уменьпение жесткости моментшх загружателей приводит к умень-иении боковых усилий, действующих на руку оператора, и, следовательно, повышает точность'выполнения рабочих операций, /узя количественной оценки этого эффекта вводится понятие силовой мнемонич-ности, под которой понимается коллинеарность управляющего вектора и суммарной силовой реакции от фиксирующих прунин или моментных -. загружателей. Рекомендуется'для задающих устройств, расположенных вблизи рабочих'органов, и тактильных датчиков центровку обеспечивать с помощью гибких элементов, соединенных непосредственно с рабочей точкой. На примере базовой схемы ВВ произведена количественная оценка силовой мнемоничности, показано, что она зависит от текущей, конфигурации,. но всегда имеется четыре направления движения о полной силовой мнемоничностью.

•для ГРП с ,фиксацией на упор'качество привода определяется динамической -ошибкой (амплитудой колебаний).в положении фиксации. " Если динамическая ошибка превышает допуск.на ошибку позиционирования, то время' рабочего перехода определяется не только временем переноса,груза, но;и временем затухания колебательного процесса до того момента, когда амплитуда колебаний-войдет'в поле.допуска.

1В '

»¿аксимальная допустимая скорость при установка звена на упор* , когда амплитуда,колебаний находится/в поле допуска [$.] ,' определяется как произведение ^ X,-[53 О ип , где --собствен ная частота колебаний эвена в точке фиксации. Азличина скоростной ошибки в свою очередь зависит ,от величины разброса на фазовой ., плоскости XX веера возможных траекторий,; который в' сво»> очередь зависит от сочетания .режимов свободного переноса и вынужденного .движения, переменности приведенных масс, непостоянст'вй-.диссгаатий-них сил и перестановочного усилия гидродзи)?аталя. Свойства привода предложено оценивать по коэффициентам чувствительности этих параметров. Установлено,, что ко&ффицивнты чувствительности к.измэно-нию сил трения и начальных условий не зависят от режима работа, с коэффициенты чувствительности к измзнеипа сил' тронул и перестановочного усилия равна между ' собой. анализа .коофф'лциеитоп -чувствительности следует, что режим свободного дзияонкя и раним .вдаузи-денного движения при постоянно включенном гидродвигат.гле наименее чувствителыгы к совокупному' изменению., параметров,:', В спс:-. откоаз-нии наилучшими свойствами обладает меогшмотричныЯ - привей»' ьогд?'; точки позиционирования лежат несимметрично оиюсйтеяьно -сред:его положения пружинного аккумулятора и в. одну сторону'движение проке ходит в ражике свободного движения,-■ а р другую 'сторону', в .реаикл--вынужденного движения с постоянно вхлвчешач Ггкдродавгатвзеа."

Установлена взаимосвязь. мзяду;допустимом -разбросом паявший рабочего органа вблизи точки позиционирования и■требуемой ; точностью позиционирования в-.зависимости от соотношения-«обстаоннцх частот привода и звена.ИУ-в момепт.-фикогцпк..'-1,<роводзк..сравнительный анализ чувствительности приводов к измзиешэ параметров с лк-. нейньши и нелинейными аккумуляторами и'пааасно- прзюуцсство -последних. - - - - ' - - - . -

В седьмой главе выполнено исследование сзыиосш»:: перчат-. ' ров ИУ и типа привода с точки зрзнкя-внвргегичоеккх затрат." ' '-.

Установлено, что сушарная. иорюсяь .сксши щшрдэа ьссгда • ■ прешлает величину полезной мощности на ■•удвоенцуд.' велкчйцг кто- • венной шфювги пригодоз, .рьботг.аци: в -ртрзщ-дгаэькэй ргйб- .

ты, т.е. выполняется условна ■ '

Области диссипации фэрт*' опрадзял-тея .ка- увгейка пг^сноуга нуля составляя*-;« матр.чц первж псргдотс'-агцх ¿¿нгциЗ - ПС(- : .'к

цементных перздаготашс фунщп;: 77;'{ ' ■ '/«^л ^^¿/„-ду.:,: егкг.

эффектов установлены границы диссипации энергии при вертикальном перемещении грузов для базовых схем ВЗ и БП. Рациональным размещением реально!? обслуживаемой зоны в теоретической можно существенно снизить затраты онергии.

Для систем приводов, обеспечивающих согласованное движение звеньев, разработана методика определения энергозатрат гидравлического следящего привода, параметры которого назначаются-из условия обеспечения трзбуе.мого быстродействия и устойчивости. Предложено производить сравнительный анализ энергозатрат ¿¡У по условным расходам при движении рабочей точки по отрезкам вертикальных и горизонтальных прямых. Показано, что значения первых передаточных функций определяют энергозатраты.

¿Заполнено сравнение релейного гидропривода и ГРИ по величине энергозатрат при равном быстродействии.

Установлено, что для ГРП с линейными аккумуляторами площадь поршня может быть уменьшена в 2,5 раза по сравнению с релейным гидроприводом, а максимальный расход даже в режиме постоянного включения составит 41 % от максимального расхода релейного гидропривода. Дтя ГРП с нелинейными аккумуляторами и фиксацией звена в положении вблизи неустойчивого равновесия площадь гкдроцилиндрл может быть еще больсэ уменьшена и перестановочное усилие с небольшим запасом может превышать суммарные силы трения в механизме.

В связи с разработкой систем измерения координат рабочих точек на базе заменяющих механизмов проведен анализ энергозатрат приводов ИУ, звенья которых рассчитана, соответственно, на жесткость и прочность. Установлено, что с целью обеспечения равного быстродействия в последнем случае требуется незначительное увеличение размеров гидроцилиндров, но при этом удается массу звеньев ИУ снизить в о-6 раз, причем больший эффект достигается в е!У ПРиМ большей грузоподъемности.

В данном случае при столь существенном снижении металлоемкости можно вести речь о резком снижении энергозатрат в процессе производства ПРиМ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Общим итогом работы является разработка теории ПРиЫ для погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ, которая позволила перейти к их целенаправленному проектированию, наладке и.эксплуатации. Конкретные результаты работы формулируются еле- . дующим образом.

1. Выполнен анализ операций при погрузочно-разгрузочных работах и определены требования к техническим характеристикам ПРш>5, выполняющих эти операции.

2. Введено понятие условного ¡«НИ, образуемого з&мыкачием ЛУ на рабочую операцию, для ПРиМ рассматриваемого класса №1 имеет 1-3 степени свобода при трех ведущих звеньях. Определены геометрические характеристики МШ: функции положения, первые и вторые передаточные функции Ш1М, полученных на основе базовых кинематических схем ЛУ и их возможных модификаций, в том числе с использованием механизма пантографа с одним или двумя ведущими шарнирами. '

3. Выполнен анализ метрических свойств'базовых ИУ и их модификаций для обслуживаемых зон прямоугольной формы с ограничениями на расположение звеньез в обслуживаемой зоне. Ресепы задачи метрического синтеза ИУ, обеспечивающих минимальную дли ¡у звеньев. при одновременном выполнении ряда дополнительных условий. Дгя наиболее распространенных базовых схем ЛУ типа Шв ВО построен! блокирующие контуры, позволяющие на стадии проектирования выбрать координаты расположения плечевого езраира относительно обслуживаемой зоны с учетом ограничений на разбери рабочей зоны

и расположена предплечья в характерна точках обеду—иваекой зоны.

4. Предложена классификация СУ манипуляторами и робота.;;: по способу формирования вектора управляющих сигналов. йвделен новый способ формирования вектора управляющих 'сигналов (кинематическое управление) в соответствии с обратной'матрицей первых передаточных функций условного Методы кинематического управления распространены на копирующие манипуляторы, в том числе па манипуляторы.с управляющими рукоятками, расположенными, вблизи рабочего органа. Разработаны СУ, защищенное авторскими свидетельствами.

5. Показано, что реализация кинематического управления .может бьпь осуществлена аппаратными средствами на базе синусио-косинусных вращающихся трансформаторов, работающих в режиме

^ЛЛ или преобразователя координат. Это позволяет перейти к разработке унифицированных двухуровневых СУ, построение которых не зависит от вида кинематической схемы ИУ.

6. Решены задачи управления <1У с кинематической избыточностью, в том числе для манипуляторов, выполняющих перегрузочныо работы в море при волнении. Предложены аппаратные способы автоматической стабилизации рабочих органов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, позволяющие упростить программирование

и снизить требования к вычислительной мощности СУ стратегического уровня.

7. для цикловых промыаленных роботов предложен ГРП на две

и более точек позиционирования с линейными и нелинейными аккумуляторами. ГРП е линейными аккумуляторами имеют законы ускорения, близкие к косинусоидальным, а с нелинейными аккумуляторами при позиционировании в точках неустойчивого равновесия - они близки к синусоидальным. При равном быстродействии ГРП с линейными аккумуляторами имеют меньшие значения максимальных скоростей и ускорений по сравнению с приводами с нелинейными аккумуляторами. Их применение при высоком быстродействии целесообразно при наличии ■ ограничений величины максимальных ускорений, обусловленных надежным удержанием переносимых изделий. ГРП с нелинейными аккумуляторами позволяют упростить СУ и обеспечить при работе на две точки позиционирования самофиксацию выходных звеньев.

Приводы' с нелинейными аккумуляторами имеют меныцую чувствительность к нестабильности параметров системы и меньшие динамические ошибки в процессе позиционирования.

. й. Введено понятие скоростной мнемоничности и предложено, оценивать-ее по величине угла между фактическим и программным векторами скорости. Определено условие кинематической согласованности систем управления и.приводов, согласно которому, независимо от вида траектории,- фактический вектор скорости рабочей точки совпадает с программным тогда, когда передаточные функции "систем управления и приводов по каждому каналу равны и постоянны; Исследовано влияние на скоростную мнемоничность геометрического и кинематического способов управления, причем в последнем случае точность отработки программных векторов скорости выша и не зависит от абсолютной величины скорости. Установлена связь между скоростной мнечоничностью и траекторной погрешностью, позволяющая.обоснованно назначать коэффициенты усиления системы приводов в зависимости от способа управления, типа ИУ и характе-

ристик приводов. Показана целесообразность использования приводов с линейными характеристиками, а для поворотных приводов с гидроцилиндрами или шариковинтовыми линейными двигателями предложены системы автоматической стабилизации коэффициента усиления.по скорости.

. 9. Показано, что точность позиционирования ЯУ с СУ по разнос. ти управляющей и фактической конфигураций, заданных обобщенными координатами,, определяется вектором первичных ошибок и матрицей первых передаточных функций МПМ. При вероятностном подходе к оценке точности позиционирования предложен безразмерный аналог эллипса рассеивания и для базовых ИУ определена его ориентация и значения больших и малых осей, позволяющие производить сравнительную оценку точности базовых Ш.

Для ИУ с СУ тактического уровня на базе вращающихся трансформаторов определены безразмерные аналоги эллипсов рассеивания и установлено, что для получившей в последнее время наибольшее распространение базовой схемы ВЗ, в особенности с приводом предплечья на основании, характеристики безразмерного аналога, эллипса . рассеивания приближаются к характеристикам безразмерного аналога эллипса рассеивания для базовой схемы ПП, имеющей точность позиционирования выше по сравнению с другими схемами. Для исследования точности позиционирования предложено использовать воспроизведение окружности небольшого радиуса с последующим переходом к -последовательному определению параметров эллипса рассеивания и первичных ошибок позиционирования.

10. Установлено, что при выполнении рабочих операций с внешними наложенными связями, нагрузки на эти связи вызваны несовпадением фактического вектора скорости, обусловленного видом условного йь';, с заданным вектором скорости.,Определена матрица нагрузок на связь, равная матричному произведению обратных матриц силовых и первых передаточных функций »№!. Выяснено, что нагрузка ¡¡а связь уменьшается при малых скоростях выполнения рабочих операций, уменьшении ошибок в кинематической согдассванности приводов, увеличении коэффициентов усиления по скорости и уменьшении коэффициентов усиления по нагрузка. Последнее условие обеспечивается путам увеличения податливости приводов и звеньев ИУ.■ ПРиМ с кинематическим способом формирования управляющих сигналов обеспечивает при прочих равных условиях меньшую нагрузку на связь..

11. Введено понятие силовой мнсмоничьости кинематических схем механизмов, прпмзияешх в задающих устройствах и тактильных .

датчиках. Оно характеризуется неколлинеарностью векторов силовой реакции и смещения рабочих-точек этих устройств из нейтрального положения; Неколлинеарность'приводит к снижению точности выполнения рабочих операций вследствие дополнительного бокового смещения руки оператора или тактильного датчика.

Показано, что повыпения силовой мнемоничности можно добиться при уменьшении жесткости упругих элементов. Даны рекомендации по обеспечению теоретически полной силовой мнемоничности.

12. Исследованы диссипативные свойства ИУ и установлено, что даже при-условном к.п.д., равном единице, величина суммарной ' мгновенной мощности превышает величину полезной мгновенной мощности на удвоенную величину мгновенных мощностей приводов, функционирующих в режиме отрицательной работы. Для базовых схем ИУ типа БВ и ВЛ установлены области диссипации энергии при вертикальном подъеме грузов, позволяющие решать вопрос о рациональном разнесении реальной обслуживаемой зоны в теоретической.

' 13. Разработана методика сравнительного анализа энергетических затрат приводов ИУ. Показано,что энергозатраты зависят от величины перемещаемых масс, заданной собственной частоты приводов, определяемой требуемым быстродействием, геометрических характеристик множества рабочих операций и обратных передаточных функций МПМ.

14. Проведен'сравнительный анализ энергозатрат гидравличес-£0Г0 привода с релейным управлением и ГРЛ. Показано, что даже в гамом энергоемком варианте реализации ГРП с линейным аккумулятором и фиксацией "на упор" с помощью гидродвигателя, площадь порш-1я может быть уменьшена более чем в.2,5 раза, а максимальный лгновенный расход составит 41 % от максимального расхода релейного привода. ■'--'"Однако в случае применения в'ГРЛ нелинейных аккумуляторов энергозатраты могут быть снижены в еще большей степени.

-15. Предложена-система измерения фактических координат ра-$очкх точек ИУ, позволяющая проектировать звенья из условия обес-1ечения прочности. При этом удается уменьшить массу звеньев более 1ем в 5 раз, притом больший эффект достигается с увеличением грузоподъемности. Но уменьшение массы звеньев не приводит к уверению быстродействия, так как суммарная жесткость системы при-юдов" падает, .причем во многих случаях жесткость шарнирных опор, ¡веньев и гидродвигателей становится соизмеримой..Достигаемое 5ыстродействие для данного класса рабочих операций при использо-

вании ИУ, звенья которых рассчитаны из условия обеспечения прочности является вполне достаточным.

ОСНОВНЫЙ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные научные результаты ощ--..-;ованы в следующих работах:

1. A.c. 318537 (СССР). Манипулятор /В.Л.Кавнер, Э.И.фамской, и. А: Сосунов, В. ¿1. Соснушин. - Опубл. в В. Л., 1971, № 32.

2. A.c. 347251 (СССР). Поворотное устройство /В.К.Старовой-тов, В.Л.Кавнер. - Опубл. в В.И., 1972, № 24.

"*3. A.c. 347282 (СССР). Грузозахватное устройство /В.Л.Жавнер, Э.И.Крамской. - Опубл.' в В,И., 1972, № 24.

• 4. A.c. 347992 (СССР). Телескопическая стрела грузоподъемного устройства /В.Л.Жавнер, Э.И.Крамской, О.Г.Титков. - Опубл. в Б.И., 1972, I? 24.

5. A.c. 349532 (СССР). Механизм выдвижения телескопической стрелы /В.Л.Жавнер, Э.И.Крамской. - Опубл. в Б.И., 1972, № 26.

6. A.c. 377229 (СССР). Манипулятор /В.Л.Кавнер, Н.А.Чэмода-нова. - Опубл. в Б.И., 1973, J? 18.

• 7. A.c. 385717 (СССР). Манипулятор /В.Л.Кавнер. - Опубл. в Б. И., 1973, Ii й.

8. A.c. 397583 (СССР). Высокомоментный гидродвигатель /В.Л. Кавнер, В.И.Соснушкин. - Опубл. в Б.И., 1973,' № 37. -

9. Кавнер В.Л. Геометрический синтез манипулятора //Теория и устройство манипуляторов. - М.: Наука, 1973. - С. 126—131.

10. Кавнер В.Л., Маковская Т.Н., Чурин Ю.В. Исследование ' устойчивости гидравлического следящего привода погрузочного манипулятора //ХШ Всесоюзное совещание по гидравлической автоматике. -Калуга, 1974. - С.'224-225.

11. Кавнер В.Л.■Применение манипуляторов для механизации погрузочных работ.//Тез., докл. на Всесоюзном совещании по ЛГ машиностроению. - Л.: Маляром, 1974. - С. 72-74..

12. A.c. 4I83I8 (СССР). Манипулятор /В.Л.Кавнер, О.Г.Титков. -Опубл. в Б. И., 1974, }? 9.

13. A.c. 426093 (СССР). Механизм планетарного типа /В.Л.Кавнер, E.H.Трояновский. - Опубл. в Б.И., 1974, S* 16. ' ' ■

14. A.c. 429206 (СССР). Тросовая передача /В.Л.Кавнер. Опубл. в Б.Л., 1974, »16. \

15. A.c. 446413 (СССР). Рукоятка упраплония манипулятором/ /В.Л.Кавнер, В.И.Соснушкин, А.И.Денисенко. - Опубл., б Б.И., 1974,

3Ь. . .

15, A.c. 446414 (СССР). Устройство для управления манипулятором /В.Л.Жавнер, С.Пасова. - Опубл. в Б.Л., 1974, № 38.

17. A.c. 461889 (СССР). Гидравлический привод к крану-манипулятору /В. Л.Жавнер, Э.Л.Крамской. - Опубл. в Б.И., 1975, № Ь.

IB. Трояновский Е.Л., Навнзр в. Л. Сравнительный анализ кинематических схем'промышленных роботов и манипуляторов по коэффициенту использования рабочего объема //Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. - Л.: ЛТ.1ХЛ, 1975. - С. II2-II6.

19. A.c. 502832 (СССР). Манипулятор /В.Л.Жавнер, О.Г.Титков, Е.Л.Трояновский, С.С.Свирко, В.Л.Соснушкин. - Опубл. в Б.Л., 1975,'б.

20. Жавнер В.Л., Иракской Э.И. Погрузочные манипуляторы. -..1.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975. - 160 с.

21. Жавнер В.Л., Сорокин fj.Il. Исследование энергетических свойств манипулятора //Тез. докл. Всесоюзного симпозиума "Проблема человек-машина на морских судах". - Л.: Судостроение, 1975. -С. 160-161.

22. Жавнер В.Л., Маковская Т.Н., Соснушкин З.Л. Математическая модель копирующего манипулятора //Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. - Л.: ЛГИХИ, 1975.

23. A.c. 53BI7I (СССР). Направляющий механизм /' ^.Навнер,

B.Л.Соснушкин. - Опубл. в Б.И., 1976, 45.

24. Белоусов В.Н., Жавнер В. Л. Манипуляторны.- устго ._:тва для глубоководных аппаратов. - Л.: Судостроение, 1976, № 8. -

C. 17-19.

25. Белоусов В.Н., Жавнер В.Л., Леонтьев.В.А. Исследование точности отслеживания траектории при выполнении манипулятором рабочих операций //Технология судостроения. - 1976. -'ДО I. -

С. 35-39. ' "

26. Белоусов В.Н., Жавнер В.Л. Построение движений роботов-манипуляторов для подводных аппаратов //Тез. докл. I Всесоюзной конференции по исследованию и осврению ресурсов Мирового океана. -Владивосток, 1976. - С. 75-77. '•'

27. Соснушкин В.И., Жавнер В.Л. Исследование точности копирующего манипулятора с управляющим механизмом, расположенным на исполнительном органе //Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. '- Л.: ЛГИХП, .1976. - С. 62-66.

26. Маковская Т.Н., Жавнер В.Л., Стоянов Г.Н. Экспериментальное определение статических характеристик.копирующего манипулятора //Штенсификация процессов и оборудования пищевых производств. -

Л.: ЛТИ им.Ленсовета, 1976.- С. 69-72.

29. Цветков A.A., Жавнер В.Л., Трояновский Е.И.- К выбору ки-. нематической схемы манипулятора лесных машин //Труда ЩЫИМЭ. Технология и комплексная механизация лесосечных работ. - I97Ô. -

• С. 51-57. ' - _ ! ' ' ' . .

30. Кавнер В.Л., Трояновский Е.И. Сравнительный анализ кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов по точности позиционирования //Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. - Л.: ЛТИ им.Ленсовета, 1976. - С. 66-69.

31. A.c. 555007 (СССР). Телескопическая стрела манипулятора /В.Л.Жавнер, А.В.Викулин, Г.Н.Стоянов, В.И.Соснуыкин, С.П.Зинке-вич. - Опубл. в Б.Л., 1977, »15. ; .

32. A.c. 547195 (СССР). Манипулятор /В.Л.Жавнер, А.А.Цветков, ■ В.И.Лобачев, В.Л.Божак, В.И.Соснушкин. - Опубл. в Б.И., 1977,- № 7.

33. A.c. 573338 (СССР). Копирующий манипулятор /В.Л.Жавнер," Г.Н.Стоянов. - Опубл. в Б.И., 1977, № 35- ' ' '

34. A.c. 602366 (СССР). Манипулятор/В.Л.Жавнер, В.И.Соснушкин. - Опубл. в Б.И., 1978, ДО 14. ■ :./;

■ 35. A.c. 656826 (СССР).Манипулятор;/В.Л.Жавнер,'. В.И.Соснушкин, Г.Н.Стоянов. - Опубл. в Б.И., 1979,"». 14.

' 36. A.c. 662771 (СССР). Манипулятор /В.Л.Жавнер, В.И.Сосиуи-ккн. - Опубл. в Б.И., 1979, № 18. Л

37. A.c. 666Ô7I (СССР). Манипулятор /В.Л.Йавнер. -.Опубл. в. Б.Л., 1979, Л- За. .

38. Жавнер В.Л., Трояновский Е.И.1 Сравнительный анализ энер~. гетических затрат кинематических схем исполнительных органов.ма-нипуляционных роботов //Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. - Л.: ЛГИ им.Ленсовета, 1979. - С. 94-104.

39. Жавнер В.Л. Исследование силовой мнемоничности копирующих манипуляторов //Штенсификация процессов и оборудования пище-' вых производств. - Л. : ЛГИ им.Ленсовета, 1980.'~ С. 1П-П6.

40. A.c. -766852 (СССР). Манипулятор /В.Л.Жавнер. - Опубл. в Б.И., i960, №36. - ,

■ 41. Жавнер В.Л., Зинкевич С.П., Биушкин A.A. Роботизированный комплекс по укладко готовой продукции в тару на предприятиях молочной промышленности //Применение промышленных роботов и манипуляторов на транспортно-складских и перегрузочных работах в XI пя-тилетко. - Л.: ВДТП, 1981. - С. 26-33. . V .

42. Üiaanep В.Л. Исследование качества работы манщуляционных роботов при выполнении рабочих операций со связанными объоктами'//

Всесоюзное совещание по проблеме "Современные метода синтеза машин-автоматов и их систем". - Тамбов, 1981. - С. 42.

43. A.c. 905054 (СССР). Манипулятор /В.Л.йавнер, Н.И.Карта-лис. - Опубл. в Б. А., 1982, »о.

44.-A.c. 970310 (СССР). Устройство для управления манипулятором -/В.Л.Жавнер. - Опубл. э Б.И., 1982, :> 40.

45. A.c. 9828ЭЗ (СССР). Захват манипулятора /В.Л.Жавнер, Н.В.Огливанникова. - Опубл. в Б.И., 1982, »47.

4о. Жавнер В.Л. Системы управления манипуляционными роботами с вращающимися парами //Тез. докл. П Всесоюзного съезда по теории малин и механизмов. - Киев: Наукова думка, 1982. - С. 155.

47. Жавнер В.Л., Карталис Н.И. Применение микро-ЭВМ в системах управления манипуляционными роботами //Материалы Iii Всесоюзной конференции "Роботы и робототехнические системы". - Челябинск, 1983. - С. 128.

48. A.c. 1000364 (СССР). Устройство для выгрузки из вагонов ■ сыпучих грузов /Е. И.Трояновский, В.И.Соснушкин, Г.И.Кравцов,

С.Тихомиров, В.Л.Жавнер. - Опубл. - Б.И., 1983, № 8.

49. Жавнер В.Л., Зинкевич' С.П. Исполнительные механизмы манипуляторов.в виде шарнирных ферм переменной конфигурации //Интенсификация .процессов - и оборудования пищевых производств. - Л.: ЛТИХП,

. 1983.

50. Жавнер В.Л., Зинкевич1 С.II., Вков Г.Г. Двухкоординатный злектрогидравлический следящий привод промышленного робота //Тез. докл. на ХУ1 ШТК'по гидроавтоматике. - Киев, 1983. '- С. 27.

51. Робототехника /Ю.Д.Андрианов, Э.П.Бобр'иков, В.Н.Гончарен-' ко и др.- Под ред.'. Е.П.Попова, Е.ИДревича. - М.: Машиностроение,

• 1984. - 288 с.

.' „52. Жавнер В. Л. Применение промышленных роботов и манипуляторов для механизации и автоматизации ручных и вспомогательных операций в мясной промышленности:. Обзорная информация. - М.: ' ЩИЛГЭймясомолпром,./ 1984. -.29.е./ ..

.. 53. A.c. 1065850 (СССР). Манипулятор для монтажных и погру-зочно-разгрузечных работ /С.О,Суздальский, В.В.Длоугий, В.Л.Жавнер. - Опубл. в Б. й. , 1984, ».I.

54. A.c. 1084725 (СССР). Устройство для управления .манипулятором-/В. Л.йавнер, С.П.Зинкевич, Н.И.Карталис, Т.В.Краснова. - • Опубл: в Б.Л., 1984, * 13.'. . ;

55. A.c. III4547'(СССР). Манипулятор /В.Л.Жавнер: - Опубл. : в Б.И., 1985, » 35. '.