автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Роботы с манипуляционными системами переменной структуры

Павлов Алексей Николаевич

РОБОТЫ С МАНИПУЛЯЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ

Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Тимофеев Андрей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Елимелех Игорь Моисеевич, кандидат технических наук, доцент Слоущ Анатолий Владимирович

Ведущая организация: ОАО «Улан-Удэнское приборостроительное производственное объединение», г. Улан-Удэ.

Защита состоится 4 апреля 2006 г в 16 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.229.12 при ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" по адресу: С-Петербург, Политехническая, 29, 1-й учебный корпус, ауд. 41.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет".

Автореферат разослан 3 марта 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.229.12

кандидат технических наук, доцент Евграфов А.Н.

44(3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Прогресс в робототехнике в последнее десятилетие связывается преимущественно с расширением областей применения роботов. Если ранее была ориентация на применение роботов в двух областях: в промышленности для обслуживания технологического оборудования и в экстремальных условиях (в космосе, под водой, в химически и радиационно опасных средах), то теперь области использования насчитываются десятками. Существуют области, в которых не совершенствованием электроники, а оригинальными решениями в механике достигаются новые результаты в направлениях как расширения возможностей, так и облегчения технической реализации.

Передовые позиции в одном из направлений робототехники как науки определились в семидесятых-восьмидесятых годах XX века в лаборатории робототехники Бурятского института естественных наук Сибирского отделения АН СССР (затем БИЕН СО РАН, теперь отдела физических проблем при Президиуме БНЦ СО РАН). Это теория циклоидальных манипуляторов, простых по конструкции, имеющих простые системы управления. Признание значительного научного вклада коллектива лаборатории БИЕН СО РАН в развитие отечественной робототехники выразилось в частности, в том, что БИЕН в конце семидесятых годов был включен в ряд общесоюзных программ по робототехнике. В течение двух десятков лет под руководством д.т.н. С.О.Никифорова здесь ведутся теоретические исследования по теории быстродействующих роторных или циклоидальных манипуляторов. Было предложено большое число приемов и конкретных путей расширения возможностей цикловых манипуляторов, а с другой стороны, открылись возможности широких обобщений с объединением достижений смежных направлений робототехники.

В данной диссертации такой основой для обобщений является переменность структур манипуляционных систем. Имеется в виду, что кинематические цепи манипуляторов могут по командам и/или в определенных положениях размыкаться и опять замыкаться. Конкретные пути реализации этой идеи, принципиальные и схемные решения могут быть самыми различными. К настоящему времени лишь некоторые такие идеи четко сформулированы, лишь для некоторых из них определены технические требования, предложены математические модели и проведено математиче-

ское моделирование.

Поэтому тема данной диссертации, посвященной обоснованию конкретных возможностей построения манипуляторов с механизмами переменной структуры, рассмотрению способов их принципиальной и схемной реализации, исходя из требований к траекториям и расположению точек позиционирования и исследованию возможностей их практического использования, представляется актуальной.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа включена в цикл исследований в соответствии с Координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР "Проблемы механики и управления в робототехнических системах и автоматизированных производствах" (шифр 1.11.3), а также тематическими планами научно-исследовательских работ Отдела физических проблем при Президиуме Бурятского научного центра Сибирского отделения РАН на 2001-2005 годы. С 2005 г по настоящее время диссертационная работа участвует в проекте РФФИ «Полициклоидальные мехатронные устройства с элементами искусственного интеллекта» №05-08-49974.

Цель диссертационной работы. Основной целью диссертации является обоснование возможностей построения робототехнических манипу-ляционных систем переменной структуры с целенаправленным размыканием и замыканием кинематических цепей в определенные моменты времени, разработка методик выбора и расчета устройств, обеспечивающих требуемые изменения структур, теоретическое исследование кинематики и динамики подобных манипуляторов.

В соответствии со сформулированной целью в диссертации поставлены следующие основные задачи исследования:

- собрать, описать, систематизировать и проанализировать известные примеры изменения структур механизмов манипуляторов роботов робототехнических систем во время их работы;

- разработать многоаспектную классификация механизмов роботов и робототехнических систем переменной структуры по таким признакам, как принцип изменения структуры, способ изменения связей, временные свойства изменения структуры и т.д.;

- создать такую методику создания математических моделей, при которой в условиях изменения структур путем наложения и снятия кинематических связей для всех этапов сохраняются обобщенные координаты и общая структура дифференциальных уравнений движения;

- разработать принципиальные и схемные решения, создать и обосновать методики расчета упругих устройств с начальным натягом, добавляющих лишние степени свободы, когда силы взаимодействия превосходят предельные значения;

- на спроектированном и изготовленном макете оценить перспективность направления, правильность принятых автором принципиальных и схемных решений для робототехнических систем переменной структуры.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Изменение структур манипуляторов промышленных роботов во время их работы путем размыкания и замыкания кинематических цепей на начальном или конечном этапах переноса может происходить или только в соответствии со спецификой функционирования, или осуществляется целенаправленно для повышения надежности и точности.

2. Предложенная многоаспектная классификация свойств механизмов ро-

бототехнических систем переменной структуры позволяет систематизировать большое многообразие принципиальных и схемных решений.

3. При изменении структуры, чтобы не пересоставлять уравнения движения, целесообразно использовать такую форму уравнений движения, которая использовалась ранее только при неголономных связях; тогда для всех этапов сохраняются обобщенные координаты и общая структура уравнений. При скачкообразных переходах от этапу к этапу по определенным правилам необходимо преобразовывать обобщенные скорости.

4. Процессы перехода от этапа к этапу наложением связей могут быть многоударными, при анализе этих процессов на математических моделях необходимо учитывать большое число факторов, таких, как характер ударов, скорость программного движения, смещение программной траектории и т.п.

5. Реализация предлагаемых методов и приемов изменения структуры ме-

ханизмов роботов и робототехнических систем требует разработки новых схемных и конструктивных решений специальных узлов, по-

зволяющих при замыкании кинематических цепей получать требуемую подвижность соединений. 6. Для циклоидального манипулятора за счет использования упругих элементов с начальным натягом, благодаря которым изменяется структура, вместо мгновенных остановок могут быть получены конечные интервалы времени выстоя рабочего органа на позиции позиционирования.

Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем.

1. Предложены и обоснованы новые способы расширения манипуляци-онных возможностей робототехнических систем путем изменения по этапам движений структур их механизмов.

2. Систематизированы и обобщены сведения о конкретных путях реализации идеи изменения структур механизмов робототехнических систем.

3. Предложен путь построения математических моделей робототехнических систем с переменной структурой механизмов.

4. Осуществлен анализ многоударных процессов изменения структур механизмов робототехнических систем при наложении кинематических связей.

5. Проработаны принципы построения упругих устройств с начальным натягом, используемых для получения дополнительных степеней свободы при преодолении силами взаимодействия начального натяга, в результате чего удается увеличивать или получать время выстоя. Таким образом, в диссертации определены манипуляционные возможности и преимущества схем манипуляторов переменной структуры, сформулированы и решены новые задачи механики, возникшие при проектировании робототехнических систем такого типа. Перспективность построения роботов по новым схемам, подтверждена результатами математического моделирования и результатами испытаний макета.

Манипуляторы, предназначенные для обслуживания прессового оборудования, были использованы на автоматизированных участках изготовления деталей для пылесоса «Байкал» на ОАО У-УППО (г. Улан-Удэ).

Спроектированные и изготовленные макетные образцы стыковочных устройств были испытаны и дали положительные результаты. Разработанные методики расчета и результаты решения специальных задач механики роботов используются в учебном процессе при преподавании специальных дисциплин и при выполнении курсовых заданий и дипломных проектов в ВСГТУ.

Методы исследования. При построении математических моделей и при решении задач геометрии, кинематики и динамики использовались методы теоретической и аналитической механики, теории механизмов. При проведении на компьютере численных расчетов использовались универсальные программные пакеты \iathCAD и МаМаЪ.

Практическая ценность работы заключается в том, что в ней рассмотрено большое число конкретных задач робототехники, для которых переменность структуры позволяет значительно расширить возможности манипулирования и повысить качество выполнения операций. Применительно к этим задачам предложены схемные решения необходимых устройств, разработана методика обоснованного выбора параметров.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертации докладывались на 5-й международной научно-технической конференции "Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий" (Улан-Удэ, 2004), на 3-й конференции по фундаментальным и прикладным проблемам физики (Улан-Удэ, 2005), а также на семинарах кафедры «Детали машин, ТММ» ВСГТУ (Улан-Удэ) и кафедры «Автоматы» СПбГПУ (Санкт-Петербург). Основное содержание работы отражено в 6 публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы. Список литературы содержит 86 наименований. Общий объем диссертации 119 страниц, в тексте имеется 28 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследования, а также основные положения, выносимые на защиту, дается краткий обзор содержания диссертации по главам. Основной материал диссертации распределен по пяти главам.

В первой главе сначала приводятся новейшие сведения о состоянии робототехники во всем мире и отдельно по ведущим странам. Приводится подробная классификация роботов по сферам применения и выполняемым функциям.

Требуемый уровень сложности манипуляционных систем не связан однозначно с областью применения. Существует потребность в достаточно простых по устройству и дешевых вспомогательных (обслуживающих) роботах с цикловым управлением, способных выполнять часто простые движения переноса различных объектов, работать в быстром темпе.

Проектирование и изготовление основных механизмов таких роботов и робототехнических систем не представляет серьезную проблему, однако требуется серьезная теоретическая и экспериментальная проработка принципов работы и основ методик проектирования устройств, значительно расширяющих их манипуляционные возможности.

В данной диссертации центр тяжести исследований перенесен на проблематику использования переменности структур роботов и робототехнических систем в процессе их работы. Именно в этом аспекте в конце главы формулируются основные задачи исследования в данной диссертации.

В связи с этим в первой главе конкретизируются следующие основные задачи исследования: сбор и систематизация сведений о режимах работы роботов, в которых имеет место "естественная" переменность структуры, формулирование и обоснование новых предложений по целенаправленному использованию переменности структур, разработка методов составления дифференциальных уравнений динамики, приспособленных для построения математических моделей роботов переменной структуры, разработка принципиальных и схемных решений специальных устройств, предназначаемых для изменения числа степеней свободы звеньев механизмов роботов, постановка и решение серии типовых задач расчета процессов манипулирования при изменениях в определенные моменты времени числа

степеней свободы, проектирование и изготовление приспособлений действующему макету циклоидального манипулятора.

Во второй главе сначала приводятся результаты выполненного аналитического обзора как известных, используемых, но теоретически ранее не проработанных, так и новых, перспективных предложений и приемов по использованию переменности структур механизмов роботов и робото-технических систем различных типов и назначения.

Осуществлен сбор и систематизация сведений о таких режимах работы роботов, и робототехнических комплексов, в которых имеет место "естественная" (т.е. определяемая выполняемыми функциями) переменность структуры при наложении и снятии геометрических связей. К их числу относятся такие задачи манипулирования, в которых схват робота захватывает объект, находящийся в неподвижном зажимном устройстве; тогда ранее разомкнутая (при свободном переносе) кинематическая цепь замыкается. Также к числу подобных задач относятся задачи роботизированной сборки с силовым сопряжением деталей, задачи устранения ошибок позиционирования путем установки ловителей и локальных направляющих и т.д. После этого анализа в главе формулируются и обосновываются новые предложения по целенаправленному использованию переменности структур механизмов роботов и робототехнических комплексов.

Рассматриваются новые задачи, возникающие вследствие переменности структуры кинематических цепей циклоидальных манипуляторов. Это, в частности, задача замыкания кинематической цепи, когда захватывание объекта происходит с движущегося основания (например, с ленты конвейера или поворотного стола); при этом налагаемые связи нестационарны. В соответствии с этим новые задачи возникают в связи с разработкой принципа задания движений механизму манипулятора путем приложения импульсов. Переменность структуры при касании опоры и отрыве от нее характерна для шагающих механизмов с несколькими конечностями. В результате обобщения обзорного материала выделяются задачи, в которых использование принципов переменности структур может принести значительный эффект. Определены критерии, по которым в конкретных случаях качественно и количественно оценивается положительный эффект от изменения структуры.

Предложенная схема многоаспектной классификации способов реализации переменности структур механизмов роботов представлена на рис. 1.

Третья глава посвящена разработке математических основ исследования роботов с переменной структурой на математических моделях. Для манипуляционных систем определена специфика, определяемая мгновенным наложением и снятием связей и изменениями параметров, обсуждаются способы составления уравнений динамики при изменениях числа степеней свободы. Исходными являются уравнения динамики свободных движений в форме уравнений Лагранжа второго рода.

Переход от каждого этапа к последующему должен сопровождаться пересчетом геометрических и кинематических параметров в соответствии с интегральными математическими моделями процессов изменения структур. В принципе допустимо изменение обобщенных координат. Обращается внимание на то, что математические модели кратковременных процессов изменения структур могут быть различными в зависимости от того, имеют место удары или нет; показано, каким образом при пересчете конечных значений кинематических величин для предыдущего этапа в начальные значения этих величин для последующего этапа целесообразно использовать динамические инварианты. При переменности структуры рассматриваемой механической системы обычно происходит изменение числа степеней свободы, поэтому или должно производится пересоставление уравнений Лагранжа второго рода, или на соответствующих этапах используется процедура модификации этих уравнений при наложении дополнительных связей. В предлагаемом методе составления дифференциальных уравнений динамики, аналогичном методу составления уравнений динамики неголономных систем, используется постоянный набор обобщенных координат несмотря на наложение в определенные моменты или размыкание связей.

>8 О Я Я

0 2 и а и в а

1

1

с

к §

2 в

о 2

го

Я я X 1> 2

н

и Я О

а

О

. 8 о

X

V

я я р

Я! й

. В Й Й-

* И 5 2 т К

СО

Промежуточные кинемат. пары

Конец кинематической цепи

ю о

и

я 'Я

0 й к С

1 2 8

2 „ <и « « У

к ЕГ

Независимое наложение связей

Замыкание кинематич. цепи

3

в ев

в 2

О V

Я х

о О

о

Замкнутые кинематич. цепи

Разомкнутые кинематич. цепи

Рассчитанные примеры расчета динамических процессов при переменности структуры демонстрируют высокую эффективность предложенного метода исследования динамики.

Четвертая глава посвящена исследованию протекания процессов изменения структуры при позиционировании. Реально изменение структуры происходит не мгновенно, а представляет собой сложный процесс во времени, сопровождающийся быстрыми изменениями кинематических параметров (скорости или ускорения). В этой главе основное внимание обращено на анализ наиболее вероятных при наложении связей многоударных процессов, как наиболее ответственных при позиционировании после переноса объекта.

Процесс разбивается на три этапа: этап свободного переноса без взаимодействия объекта с какими-либо препятствиями, этап, на котором происходит взаимодействие объекта с входными элементами направляющих, этап, на котором происходит взаимодействие объекта с прямолинейными входными элементами направляющих (заканчивается остановкой движения объекта. Таким образом, в процессе манипулирования происходит изменение структуры рассматриваемой механической системы: в конце первого этапа свободного переноса на объект налагается одна связь, а в конце третьего этапа (при наличии упора) - вторая связь.

Сначала рассматривается самый простой пример двузвенного циклоидального манипулятора с двумя вращательными кинематическими парами, механизм которого является плоским (рис.2).

Переход от первого этапа свободного переноса осуществляется в момент касания концевой точкой механизма (реально - переносимым объектом или элементом схвата) направляющих. Направляющие обычно имеют расширенные участки входа, которые выполняют роль ловителей, необходимых, если в конце первого этапа не может быть обеспечена высокая

точность прихода в заданную точку и требуемое направление вектора скорости. Движение в условиях постоянного или переменного, чередующегося контакта с одной или обеими направляющими на расширенных участках можно рассматривать, как переходный процесс от первого этапа ко второму, после окончания которого вследствие наложения двусторонней связи при устойчивом контакте объекта с обеими направляющими, исключающими перемещения концевой точки по нормали к оси направляющих,

на втором этапе рассматриваемая механическая система изменяет структуру-

Для объекта, перемещаемого механизмом манипулятора вместе со схватом, принята упрощенная модель: условное подвижное основание (конец второго звена) задает объекту некоторое переносное движение по заданной траектории, но не участвует в движениях под действием соударений. Проведено исследование многоударного процесса взаимодействия переносимого объекта с направляющими.

Качественная картина рассматриваемого процесса входа объекта в направляющие представляется следующим образом (рис.3 а, б). Начальные условия определяются из условия входа концевой точки механизма в направляющие. Отскоки не происходят, если удар является абсолютно неупругим, но также и при этом может происходить временная потеря контак-

Рис. 3

При анализе процессов движения точечного объекта в условиях взаимодействии с направляющими для конечных выводов существенны следующие три группы факторов, которые учитываются в различных сочетаниях:

- характер соударения (упругий или неупругий), определяемый коэффициентом восстановления при ударе;

- движение (программное и отличное от программного, проявляющееся в частности, в колебаниях) подвижного основания, с которым упруго соединен точечный объект и свойства этого соединения;

- параметры входных участков направляющих (если эти участки прямолинейные, то угол раскрытия и их длина, если криволинейные - то уравнения соответствующих кривых и также длина).

На рис. 4 а в параметрах "относительное смещение на входе X = u/d и диапазон Л Р допустимых изменений угла р " построены области, для которых выполняются условия входа (без предварительных соударений) в коридор при различных значениях безразмерного параметра ц = (2L sin y + d)/d,am рис. 4 б - в параметрах А Р и ц при различных значениях параметра X. 8

УУт- г ;; Л

А 1 / / /, vv;

í-*/ у^у y/v.

СУ-У^ . / //

'У/ /

Рис. 5

Если удар объекта о направляющую является абсолютно неупругим, то точечный объект как бы "прилипает" к направляющей. Если соударение яв-

ляется идеально упругим, этот эффект "отталкивания обратно" наклонными направляющими проявляется только как чисто следствие соударений, без учета движения подвижного основания.

Пятая глава посвящена разработке устройств, позволяющих получать для циклоидальных манипуляторов конечное время выстоя за счет переменности структуры, создаваемой упругим устройством. Имеет место упругое (с начальным натягом) соединение двух определенных смежных звеньев механизма (обычно соединение схвата последним звеном манипулятора). Дополнительная степень подвижности образуется, когда приложенные силы преодолевают силы первоначального натяга пружин.

Типовые примеры этих упругих устройств приведены на рис. 6 а, б, в, г.

Первое звено (слева) считается закрепленным (с заделкой), а второе звено может приобретать дополнительную степень свободы, если действующие на него силы или моменты превосходят определенные предельные значения.

Схема иного устройства того же назначения приведена на рис. 7 а. При преодолении силы натяга силой, направленной по стрелке влево, жесткий контакт звеньев может полностью теряться, и тогда второе звено приобретает теоретически максимальное число степеней свободы, т.е. три степени свободы на плоскости или шесть степеней свободы в пространстве (рис. 7 б).

Рис.6

-ЛЛА/О

-о-

я.

а

б

Рис.7

Особенность задач механики механизмов, в соединениях звеньев которых используются упругие элементы с первоначальным натягом, заключаются в том, что моменты перехода движений от этапа к этапу определяются из условий преодоления ограничений на силы. Для единообразного описания свойств устройств с первоначальным натягом, которые создают дополнительные степени свободы при преодолении усилиями предельных значений, автором предлагаются определенные характеристики.

На конкретном примере двухзвенного механизма циклоидального манипулятора, который воспроизводит гипоциклоиду с точками возврата (мгновенной остановки) рассмотрены те этапы процесса манипулирования объектом, на которых активно используется эффект переменности структуры. К этому механизму подсоединено описанное выше упругое устройство, создающее дополнительные степени свободы при действии достаточно большой силы вовне (рис. 8).

Рис. 8

Применение подобных устройств, реализующих принцип переменности структуры, значительно расширяет возможности циклоидальных манипуляторов при постоянной угловой скорости, задаваемой приводом. Вместо мгновенной остановки объект удерживается на позиции в течение конечного времени, в течение которого может быть выполнена кратковременная технологическая операция, не требующая раскрытия схвата (таких, например, как обрубка, нанесение меток или маркировка).

Автором разработана методика расчета параметров пружинного устройства и схвата, исходя из требований к времени выстоя в точке, которая для циклоидального механизма является точкой возврата.

Ряд предложений по расширению манипуляционных возможностей робототехнических систем переменной структуры опробован на макете.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в диссертации, могут быть сформулированы следующим образом.

1. Изменение структур манипуляторов роботов во время их работы или может происходить в соответствии со спецификой функционирования, или осуществляется целенаправленно. Во втором случае важным средством повышения надежности вспомогательных промышленных роботов, является изменение структуры в интервалы времени захватывания и освобождения объекта. Показана перспективность этого пути.

2. Во многих практических задачах робототехники (захватывание объекта при наложенных на него механических связях, роботизированная сборка и пр.) на наиболее ответственных этапах происходит замыкание первоначально разомкнутых кинематических цепей манипуляторов. Для теоретического исследования процессов сформулированы предложения и предложены методики анализа с учетом переменности структуры.

3. Предложенная многоаспектная классификация свойств механизмов роботов переменной структуры по таким признакам, как путь изменения структуры, способ изменения связей, временные свойства изменения структуры и т.д. позволяет систематизировать большое многообразие принципиальных и схемных решений.

4. При целенаправленном изменении структуры наложение дополнительных геометрических связей в механизмах вспомогательных манипуля-ционных роботов часто осуществляется на начальном и конечном этапах переноса для повышения надежности и точности.

5. Специфика рассматриваемых систем с переменной структурой при наложении и снятии связей заключается в том, что по этапам движения следовало бы пересоставлять уравнения движения. Автором предложено использовать такую форму уравнений движения, которая сохраняет для всех этапов обобщенные координаты и общую структуру уравнений.

6. При переходе от этапа к этапу по определенным формулам, приведенным в диссертации, следует преобразовывать обобщенные импульсы и обобщенные скорости. Показано, что при математическом моделировании манипуляционных систем переменной структуры конкретных видов про-

являются специфические эффекты, на которые следует обращать особое внимание при представлении и интерпретации результатов.

7. Математические модели кратковременных процессов изменения структур могут быть различными в зависимости от того, имеют место удары или нет, обычны процессы являются многоударными. Разработана методика анализа таких процессов.

8. Предложены принципиальные и схемные решения упругих устройств с начальным натягом, добавляющих лишние степени свободы, когда силы взаимодействия превосходят предельные значения, разработаны методики представления их характеристик в виде областей возможных положений и обоснованы методы расчетного определения их параметров.

9. Для циклоидального манипулятора рассмотрена задача получения конечного времени выстоя рабочего органа на позиции позиционирования за счет использования упругих перемещений выходного звена устройства стыковки с начальным натягом и количественно оценены возможности в этом плане.

10. Результаты испытаний, проведенных на спроектированном и изготовленном макете, подтверждают перспективность направления, правильность принятых автором принципиальных и схемных решений.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Никифоров С.О., Павлов А.Н., Сосоров Е.В. Компьютерное проектирование циклоидальных манипуляторов // Мат-лы 5-ой Всеросс. научно-технич. конференции "Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий". - Улан-Удэ, 2004. - С.76-80.

2. Никифоров С.О., Павлов А.Н. Геометрия движений и управление быстродействующими роторными манипуляторами // Современные проблемы машиностроения. Труды II Международной научно-технической конференции. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - С.262-265.

3. Павлов А.Н., Никифоров С.О., Мархадаев Б.Е. К вопросу классификации режимов движения циклоидальных манипуляторов // Сборник докладов III конференции по фундаментальным и прикладным проблемам физики (молодых ученых, аспирантов и студентов). - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2005.-С.53-56.

4. Никифоров С.О., Чистяков А.Ю., Павлов А.Н. Манипуляционные меха-тронные устройства при обслуживании высокопроизводительного обо-

рудования // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2004. - №4. - С.35-40.

5. Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О., Павлов А.Н., Чистяков А.Ю. Полициклоидальные мехатронные системы: компоновочные структуры, топология структур и траекторий, механика, управление и применение // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2004. - №4. - С.25-34.

6. Павлов А.Н., Никифоров С.О. Требования к перемещениям объектов манипулирования и способы реализации устройств для их перемещений // Вестник машиностроения. - 2006. - №3. - С. 14-18.

»-44 1

3

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 28.02.2006. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 338Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14 Тел./факс: 247-57-76

Введение

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОВРЕМЕННОМ СОСТОЯНИИ И ОБ АКТУАЛЬНЫХ ЗАДАЧАХ РОБОТОТЕХНИКИ

1.1. Состояние робототехники в современном мире

1.2. Типаж роботов и их классификация

1.3. Промышленные роботы с повышенным быстродействием

1.4. Циклоидальные манипуляторы, итоги их создания и исследования

1.5. Постановка задач исследования в диссертации

Выводы по главе

Глава 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОСТИ СТРУКТУР РОБОТОВ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

2.1. Традиционные задачи манипулирования, в которых проявляется переменность структур манипуляторов

2.2. Новые задачи манипулирования, в которых проявляется переменность структур манипуляторов

2.3. Пример манипулирования с переменностью структуры манипуляционной системы

2.4. Классификация способов создания переменности структур

2.5. Цели, достигаемые при реализации переменности структур 5 I Выводы по главе

Глава 3. УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ РОБОТОВ ПРИ

ПЕРЕМЕННОСТИ СТРУКТУРЫ

3.1. Использование в робототехнике различных форм уравнений динамики

3.2. Составление дифференциальных уравнений динамики систем переменной структуры по методу, используемому при исследовании неголономных систем

3.3. Преобразование обобщенных импульсов при переменности структуры

3.4. Особенности анализа процессов, протекающих при изменении структуры и параметров

Выводы по главе

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПРИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИИ

4.1. Основные этапы движения и дифференциальные уравнения движения механизма антропоморфного манипулятора

4.2. Основные факторы, влияющие на точность отработки программной траектории и их проявление

4.3. Условия процесса взаимодействия переносимого объекта с направляющими на втором этапе переноса

4.4. Исследование многоударного процесса взаимодействия переносимого объекта с направляющими

4.5. Движение на втором этапе 90 Выводы по главе

Глава 5. СТЫКОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА С НАЧАЛЬНЫМ НАТЯГОМ ПРИ ПЕРЕМЕННОСТИ СТРУКТУРЫ

5.1. Требования к соединяемым и разъединяемым узлам подвижных соединений

5.2. Принципиальные и схемные решения стыковочных устройств, позволяющих исключать подвижность

5.3. Принцип действия и схемы упругих устройств с начальным натягом 9<S

5.4. Количественные характеристики упругих соединений с начальным натягом

5.5. Использование устройства с начальным натягом в циклоидальных манипуляторах

5.6. Макет манипулятора с переменной структурой и результаты его испытаний

Выводы по главе

Актульность темы диссертации. Особые условия развития России в девяностых годах XX века привели практически к полному исчезновению отечественного роботостроения. Но робототехника во всем мире продолжает развиваться темпами, превышающими уровни, характерные для промышленности в целом, о чем свидетельствуют данные, приводимые далее вн. 1.1. данной диссертации. Прогресс в робототехнике в последнее десятилетие связывается преимущественно с расширением областей применения роботов. Если ранее была ориентация на применение роботов в промышленности (для обслуживания технологического оборудования и для некоторых технологических операций, таких как шовная и точечная сварка) и в экстремальных условиях (в космосе, под водой, в химически и радиационно опасных средах), то теперь области использования насчитываются десятками.

В научно-технической периодике в значительной мере совершенствование роботов связывается с применением совершенной сенсорики, компьютерного управления, вплоть до интеллектуального и креативного. При этом нередко считается, что механическая проблематика отходит на второй план. Но всегда остаются области, в которых именно оригинальными решениями в механике эффективно достигаются новые результаты в таких различных направлениях, как расширение манипуляционных возможностей, так и облегчение технической реализации.

В России сохранилось несколько научных школ в области робототехники. Передовые позиции в одном из направлений робототехники, как науки определились в семидесятых-восьмидесятых годах XX века в лаборатории робототехники Бурятского института естественных наук Сибирского отделения АН СССР (затем БИЕН СО РАН, теперь отдела физических проблем при Президиуме БНЦ СО РАН). Это теория циклоидальных манипуляторов, простых по конструкции, имеющих простые системы автоматического управления. Признание значительного научного вклада коллектива лаборатории БИЕН СО РАН в развитие отечественной робототехники выразилось в частности, в том, что БИЕН в конце семидесятых годов был включен в ряд общесоюзных программ по робототехнике. В течение двух десятков лет под руководством д.т.н. С.О.Никифорова, который в 1998 году в СПбГТУ защитил докторскую диссертацию [46], здесь ведутся теоретические исследования по теории быстродействующих роторных или циклоидальных манипуляторов, опубликовано более двух сотен работ, из которых в списке литературы указаны лишь те, которые имеют прямое отношение к данной работе; сотрудниками этого коллектива были защищены кандидатские диссертации [37, 66, 72, 75]. При достаточно ясных исходных предпосылках (расположение двигателей только на неподвижном основании, отсутствие громоздких передач, использование свободных движений шарнирных механизмов, получение требуемого расположения точек позиционирования и экономное удовлетворение требований к динамике) в процессе исследований с одной стороны, было предложено большое число приемов и конкретных путей расширения возможностей манипуляционных роботов, а с другой стороны, открылись возможности широких обобщений с объединением достижений смежных направлений робототехники.

В данной диссертации такой основой для обобщений является переменность структур манипуляционных систем. Имеется в виду, что кинематические цепи манипуляторов могут по командам и/или в определенных положениях размыкаться и опять замыкаться. Конкретные пути реализации этой идеи, принципиальные и схемные решения могут быть самыми различными. К настоящему времени лишь некоторые такие идеи четко сформулированы, лишь для некоторых из них определены технические требования, предложены математические модели, проведено математическое моделирование, изготовлены и испытаны первые макеты.

Поэтому тема данной диссертации, посвященной обоснованию конкретных возможностей построения манипуляторов с механизмами переменной структуры, рассмотрению способов их принципиальной и схемной реализации, исходя из требований к траекториям и расположению точек позициомирования, исследованию возможностей их практического использования, построению математических моделей, представляется актуальной.

Связь с планами научных исследований. Диссертационная работа продолжает цикл исследований, продолжающихся в соответствии с Координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР "Проблемы механики и управления в робототехнических системах и автоматизированных производствах" (шифр 1.11.3), а также по специальной теме "Исследование и разработка быстродействующих циклоидальных манипуляторов", утвержденной Постановлениями ГКНТ № 108 от 20.04.87 и ОФМТН Президиума АН СССР № 11000-194-1216 от 05.12.85, а также тематическими планами научно-исследовательских работ Отдела физических проблем при Президиуме Бурятского научного центра Сибирского отделения РАН па 20012005 годы. i

Цель диссертационной работы. Основной целью диссертации является обоснование возможностей построения манипуляционных систем переменной структуры роботов с целенаправленным размыканием и замыканием кинематических цепей в определенные моменты времени, разработка методик построения математических моделей и на их основе практическое решение задач выбора и расчета устройств, обеспечивающих требуемые изменения структур, теоретическое исследование кинематики и динамики подобных манипуляционных систем.

В соответствии со сформулированной целыо в диссертации поставлены следующие основные задачи исследования:

- собрать, описать, систематизировать и проанализировать известные примеры изменения структур механизмов манипуляторов роботов робототехнических систем во время их работы;

- разработать многоаспектную классификация механизмов роботов и робототехнических систем переменной структуры по таким признакам, как принцип изменения структуры, способ изменения связей, временные свойства изменения структуры и т.д.;

- создать такую методику составления уравнений движения, при которой при изменении структуры путем наложения и снятия кинематических связей для всех этапов сохраняются обобщенные координаты и общая структура дифференциальных уравнений движения;

- разработать принципиальные и схемные решения, создать и обосновать методики расчета упругих устройств с начальным натягом, добавляющих лишние степени свободы, когда силы взаимодействия превосходят предельные значения;

- на спроектированном и изготовленном макете оценить перспективность направления, правильность принятых автором принципиальных и схемных решений для робототехнических систем переменной структуры.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Изменение структур манипуляторов промышленных роботов во время их работы путем размыкания и замыкания кинематических цепей на начальном или конечном этапах переноса или может происходить только в соответствии со спецификой функционирования, или осуществляется целенаправленно для повышения надежности и точности.

2. Предложенная многоаспектная классификация свойств механизмов робототехнических систем переменной структуры позволяет систематизировать большое многообразие принципиальных и схемных решений.

3. При изменении структуры, чтобы не пересоставлять уравнения движения, целесообразно использовать такую форму уравнений движения, которая использовалась ранее только при неголономных связях; тогда для всех этапов сохраняются обобщенные координаты и общая структура уравнений. При скачкообразных переходах от этапу к этапу по определенным правилам необходимо преобразовывать обобщенные скорости.

4. Процессы перехода от этапа к этапу наложением связей могут быть многоударными, при анализе этих процессов на математических моделях необходимо учитывать большое число факторов, таких, как характер ударов, скорость программного движения, смещение программной траектории и т.п.

5. Реализация предлагаемых методов и приемов изменения структуры механизмов роботов и робототехнических систем требует разработки новых схемных и конструктивных решений специальных узлов, позволяющих при замыкании кинематических цепей получать требуемую подвижность соединений.

6. Для циклоидального манипулятора за счет использования упругих элементов с начальным натягом, благодаря которым изменяется структура, вместо мгновенных остановок могут быть получены конечные интервалы времени выстоя рабочего органа на позиции позиционирования.

Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем.

1. Предложены и обоснованы новые способы расширения манипуляциои-ных возможностей робототехнических систем путем изменения по этапам движений структур их механизмов.

2. Систематизированы и обобщены сведения о конкретных путях реализации идеи изменения структур механизмов робототехнических систем.

3. Предложен путь построения математических моделей робототехнических систем с переменной структурой механизмов.

4. Осуществлен анализ многоударных процессов изменения структур механизмов робототехнических систем при наложении кинематических связей.

5. Проработаны принципы построения упругих устройств с начальным натягом, используемых для получения дополнительных степеней свободы при преодолении силами взаимодействия начального натяга, в результате чего удается увеличивать или получать время выстоя.

Таким образом, в диссертации определены манипуляционные возможности и преимущества новых схем, схем манипуляторов переменной структуры, сформулированы и решены новые задачи механики, возникшие при проектировании манипуляторов нового типа. Перспективность построения роботов по новым схемам, подтверждена результатами математического моделирования.

Манипуляторы, предназначенные для обслуживания прессового оборудования, были использованы на автоматизированных участках изготовления деталей для пылесоса «Байкал» на ОАО У-УППО (г. Улан-Удэ). Спроектированные и изготовленные макетные образцы стыковочных устройств были испытаны и дали положительные результаты. Разработанные методики и результаты решения задач механики роботов используются в учебном процессе, при преподавании специальных дисциплин и при выполнении курсовых заданий и дипломных проектов в ВСГТУ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основные результаты, полученные в диссертации, могут быть сформулированы следующим образом.

1. Изменение структур манипуляторов роботов во время их работы или может происходить в соответствии со спецификой функционирования, или осуществляется целенаправленно. Во втором случае важным средством повышения надежности вспомогательных промышленных роботов, является изменение структуры в интервалы времени захватывания и освобождения объекта. Показана перспективность этого пути.

2. Во многих практических задачах робототехники (захватывание объекта при наложенных на него механических связях, роботизированная сборка и пр.) па наиболее ответственных этапах происходит замыкание первоначально разомкнутых кинематических цепей манипуляторов. Для теоретического исследования процессов сформулированы предложения и предложены методики анализа с учетом переменности структуры.

3. Предложенная многоаспектная классификация свойств механизмов роботов переменной структуры по таким признакам, как путь изменения структуры, способ изменения связей, временные свойства изменения структуры и т.д. позволяет систематизировать большое многообразие принципиальных и схемных решений.

4. При целенаправленном изменении структуры наложение дополнительных геометрических связей в механизмах вспомогательных манипуляпи-онпых роботов часто осуществляется на начальном и конечном этапах переноса для повышения надежности и точности.

5. Специфика рассматриваемых систем с переменной структурой при наложении и снятии связей заключается в том, что по этапам движения следовало бы пересоставлять уравнения движения. Автором предложено использовать такую форму уравнений движения, которая сохраняет для всех этапов обобщенные координаты и общую структуру уравнений.

6. При переходе от этапа к этапу по определенным формулам, приведенным в диссертации, следует преобразовывать обобщенные импульсы и обобщенные скорости. Показано, что при математическом моделировании манинуляционных систем переменной структуры конкретных видов проявляются специфические эффекты, на которые следует обращать особое внимание при представлении и интерпретации результатов.

7. Математические модели кратковременных процессов изменения структур могут быть различными в зависимости от того, имеют место удары или нет, обычны процессы являются многоударными. Разработана методика анализа таких процессов.

8. Предложены принципиальные и схемные решения упругих устройств с начальным натягом, добавляющих лишние степени свободы, когда силы взаимодействия превосходят предельные значения, разработаны методики представления их характеристик в виде областей возможных положений и обоснованы методы расчетного определения их параметров.

9. Для циклоидального манипулятора рассмотрена задача получения конечного времени выстоя рабочего органа на позиции позиционирования за счет использования упругих перемещений выходного звена устройства стыковки с начальным натягом и количественно оценены возможности в этом плане.

10. Результаты испытаний, проведенных на спроектированном и изготовленном макете, подтверждают перспективность направления, правильность принятых автором принципиальных и схемных решений.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Никифоров С.О., Павлов А.Н., Сосоров Е.В. Компьютерное проектирование циклоидальных манипуляторов // Мат-лы 5-ой Всеросс. научно-технич. конференции "Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий". - Улан-Удэ, 2004. - С.76-80.

2. Никифоров С.О., Павлов А.Н. Геометрия движений и управление быстродействующими роториыми манипуляторами // Современные проблемы машиностроения. Труды II Международной научно-технической конференции. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - С.262-265.

3. Павлов А.Н., Никифоров С.О., Мархадаев Б.Е. К вопросу классификации режимов движения циклоидальных манипуляторов // Сборник докладов III конференции по фундаментальным и прикладным проблемам физики (молодых ученых, аспирантов и студентов). - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2005. - С.53-56.

4. Никифоров С.О., Чистяков А.Ю., Павлов А.Н. Манипуляционные меха-тронные устройства при обслуживании высокопроизводительного оборудования // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. -Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2004. - №4. - С.35-40.

5. Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О., Павлов А.Н., Чистяков A.IO. Полициклоидальные мехатронные системы: компоновочные структуры, тополог ия структур и траекторий, механика, управление и применение // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2004. - №4. - С.25-34.

6. Павлов А.Н., Никифоров С.О. Требования к перемещениям объектов манипулирования и способы реализации устройств для их перемещений // Вестник машиностроения. 2006. -№3. - С. 14-18.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аннаби М.Х. Приближенный метод расчета погрешностей отработки роботами программных траекторий. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2003.-126 с.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин М.:Наука, 1975.-638 е.

3. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие для инженеров и изобретателей. В 7-ми томах. -М.: Наука, 1979.

4. Афонин В.Л., Крайнев А.Ф., Ковалев В.Е., Ляхов Д.М., Слепцов В.В. Обрабатывающее оборудование нового поколения. Концепция проектирования / Под ред. В.Л.Афонина. М.: Машиностроение, 2001. - 312 с.

5. Белянин П.Н. Кинематические схемы, системы и элементы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1992. - 224 с.

6. Белянин П.Н. Робототехнические системы для машиностроения. М.: Машиностроение, 1986. - 252 с.

7. Белянин П.Н. Состояние и развитие техники роботов // Проблемы машиностроения и надежность машин. РАН, 2000. № 2. - С. 85-96.

8. Бербюк В.Е. Динамика и оптимизация робототехнических систем. Киев: Наукова думка, 1989. - 184 с.

9. Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. М.: Высш. шк., 1986. - 264 с.

10. Васильев И.А. Автоматизированное управление многоцелевой робототехнической системой. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2005.- 114 с.

11. Ю.Великович В.Б., Жаппаров Н.Ш., Кагановский И.П. Робототехника в России.-М.; 1992.- 190 с.11 .Веселовский В.В. Кинематика манипуляторов. -М.: Изд. МИЭРА, 1991. -232 с.

12. Волков А.Н. Шестистепенные подвесные платформы и их исследование. -СПб: Изд. СПбГПУ, 2005. 266 с.

13. Волков А.Н., Гончаров Б.Н., Дьяченко В.А., Клюкин В.Ю. Целевые механизмы автоматов. Учебн. пособие. J1.: ЛПИ, 1988. - 242 с.

14. М.Вульфсон H.H. Колебания машин с механизмами циклового действия. Л.: Машиностроение, 1990. -309 с.

15. Гибкие производственные комплексы / Под ред. П.Н.Белянина и В.А.Ле-щенко. М.: Машиностроение, 1984. - 384 с.1 б.Голдсмит А. Удар. М.: Стройиздат, 1965. - 274 с.

16. Голдстейн Г. Классическая механика. М.: Наука, 1975. -415 с.

17. Гусев A.A. Адаптивные устройства сборочных машин. М.: Машиностроение, 1979. - 286 с.

18. Динамика управления роботами / Под ред. Е.И. Юревича. М.: Наука, 1984.-334 с.

19. Динамика машин и управление машинами / Под ред. Г.В. Крейнина. М.: Машиностроение, 1988. - 239 с.21 .Евграфова Е.А., Иванов К.Б., Попов А.Н., Тимофеев А.Н. Проектирование производственных машин. СПб: СПбГТУ, 1999. - 52 с.

20. Жавнер В.Л. Исследование качества работы манипуляционных роботов при выполнении рабочих операций со связанными объектами В кн.: Всесоюзное совещание по проблеме «Современные методы синтеза машин-автоматов и их систем». - Тамбов, 1981. - 176 с.

21. Жавнер В.Л., Крамской Э.И. Погрузочные манипуляторы. М.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975. - 159 с.

22. Иваненко И.Б., Радченко Г.Ф. Механика промышленных роботов. Киев: Общ-во «Знание», 1981. -620 с.

23. Иванов A.A. Гибкие производственные системы в приборостроении. М.: Машиностроение, 1988.-301 с.

24. Игнатьев М.Б., Кулаков Ф.М., Покровский A.M. Алгоритмы управления роботами-манипуляторами. Л.: Машиностроение, 1972. - 247 с.

25. Кинематика, динамика и точность механизмов. Справочник. Под ред. Крейнина Г.В. М.: Машиностроение, 1984. - 214 с.

26. Кобринский A.A., Кобринский А.Е. Манипуляционные системы роботов: Основы устройства, элементы теории. М.: Наука, 1985. - 343 с.

27. Коловский М.З., Слоущ A.B. Основы динамики промышленных роботов. -М.: Наука, 1988.-240 с.

28. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Методика расчета быстродействующих роботов с рекуперацией механической энергии. В кн.: Механизация и автоматизация ручного труда. - М., 1984. - 226 с.

29. Кочетков A.B., Челпанов И.Б., Бржозовский Б.М. Динамика промышленных роботов. Саратов: Изд. СГТУ, 1999. - 494 с.

30. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1981.-438 с.

31. Крутенко В.Л., Акинфиев Т.С., Бабицкий В.И. Манипуляционные системы резонансного типа//Машиноведение. 1982.-№3,-С. 19-23.

32. Кулешов B.C., Лакота H.A. Динамика систем управления манипуляторами. М.: Энергия, 1971. - 366 с.

33. Курс теоретической механики / Под ред. К.С.Колесникова. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - 735 с.

34. Левитский H.H. Теория механизмов и машин. М.; Наука, 1979. - 574 с.

35. Мандаров Э.Б. Циклоидальные манипуляторы: перенос по пространственным кривым и при захватывании в движении. Кандидатская диссертация. СПбГТУ, 2002. - 119 с.

36. Маркеев А.П. Теоретическая механика. М.: «ЧеРо», 1999. - 569 с.

37. Манипуляционные системы роботов/ Под ред. А.И.Корепдясева. М.: Машиностроение, 1989.-471 с.

38. Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О. Манипуляторы с импульсным заданием движений // Вестник машиностроения. 2004. -№12. - С. 3-8.41 .Механика машин / Под ред. Г.А.Смирнова. М.: Высш. шк., 1996. - 511 с.

39. Механика промышленных роботов. В трех книгах / Под ред. К.В.Фролова и Е.И.Воробьева. -М.: Высшая школа, 1988.

40. Механические системы вакуумно-космических роботов и манипуляторов. Учебное пособие для вузов: В 2 т. / Под ред. Н.В.Василенко и К.Н.Явленского. Красноярск, МГП «РАСКО», т.1. - 1998. - 464 с.

41. Никифоров С.О., Мархадаев Б.Е. Идентификация и выбор компоновочных структур быстродействующих циклоидальных манипуляторов // Вестник машиностроения. 1990. - №10. - С. 35-39.

42. Никифоров И.К., Очиров В.Д., Никифоров С.О. Кинематический анализ циклоидального манипулятора с применением АСПРОМ // Тезисы докладов конференции ВСТИ. Улан-Удэ, 1992. - С. 26-28.

43. Никифоров С.О. Циклоидальные манипуляторы: основы теории. Докторская диссертация. СПбГТУ, 1999. - 320 с.

44. Никифоров С.О., Хозонхонова Д.Д., Мархадаев Б.Е., Кочева Т.В. Роторные мехатронные устройства. Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 1999. - 182 с.

45. Никифоров С.О., Челпанов И.Б., Мархадаев Б.Е. Циклоидальные манипуляторы: новые схемы и новые задачи. В сб. материалов междунар. копф. «Проблемы механики современных машин». Улан-Удэ, 2000. - 582 с.

46. Никифоров С.О., Челпанов И.Б., Слепнев В.В. Быстродействующие циклоидальные манипуляторы. Монография. Улан-Удэ, БИЕН СО РАН, 1996.-224 с.

47. Никифоров С.О. Мархадаев Б.Е., Мандаров Э.Б. Роторные манипуляторы // Информационные технологии контроля и управления на транспорте. -Иркутск: ИРГУПС, вып. 9, 2001. С. 56-59.

48. Никифоров С.О., Челпанов И.Б., Мандаров Э.Б. Процессы захватывания объектов в циклоидальных мехатронных устройствах во время движения // Мат. междунар. конф. "Математика, ее приложения и математич. образование". Улан-Удэ: Изд. ВСГТУ, 2002. - С. 46-50.

49. Паповко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. 4-ое изд. -Л.: Политехника, 1990.-272 с.

50. Пеньков В.Б. Механика манипуляционных систем. Тула: Изд. ТПИ, 1990.-394 с.

51. Петров Б.А. Манипуляторы. М.: Машиностроение, 1984. - 238 с.

52. Попов Е.П. Робототехника и гибкие производственные системы. М.: Наука, 1987. - 190 с.

53. Попов Е.П., Верещагин А.Р., Зенкевич С.Л. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы. М.: Наука, 1978. - 398 с.

54. Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: введение в специальность. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1990. - 224 с.

55. Попов Е.П., Юревич Е.И. Робототехника. М.: Машиностроение, 1984. -287 с.61 .Проектирование и разработка промышленных роботов / Под ред. П.Н.Белянипа и Я.А.Шифрина. М.: Машиностроение, 1989. - 270 с.

56. Слепнев В.В., Никифоров С.О., Сумкин А.Г., Мархадаев Б.Е. Методы регулирования длительности выстоя циклоидальных роботов // Тезисы докл. науч. конф. ВСТИ. Улан-Удэ, 1989. - С. 37-38.

57. Слюсарев А.Н., Малахов М.В., Нейбергер H.A. Механические системы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1992. - 176 с.

58. Смольников Б.А. Проблемы механики и оптимизации роботов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. - 231 с.

59. Смородов A.B. Анализ и синтез манипуляционных роботов с механизмами параллельной структуры. Кандидатская диссертация. СП6ГГ1У, 2004.-142 с.

60. Сосоров E.B. Методы расчета и проектирования манипуляционных систем с импульсными двигателями. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2003,- 134 с.

61. Сосоров Е.В. Манипуляционные системы с импульсным заданием движений. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2003. - 48 с.

62. Сосоров Е.В., Челпанов И.Б., Никифоров С.О. Классификационные признаки манипуляторов с импульсным заданием движений // Мат. II международной конференции "Проблемы механики современных машин".- Улан-Удэ, 2003. С. 37-38.

63. Степаненко Ю.А. Задача оптимального управления манипулятором // Теория машин автоматического действия. М.: Наука, 1970. - 68 с.

64. Тахвелидзе Д.Д. Методы расчета исполнительных механизмов манипуляционных роботов. Тбилиси: Изд-во ун-та, 1984. - 248 с.

65. Трубин H.A. Исследование процессов захватывания объектов манипулирования промышленными роботами. Кандидатская диссертация. -Л.: ЛПИ, 1986.-278 с.

66. Урмакшинова Е.Р. Методы расчета и проектирования антропоморфных демонстрационных роботов. Кандидатская диссертация. СПбГПУ, 2003.- 153 с.

67. Урмакшинова Е.Р., Никифоров С.О., Челпанов И.Б. Задачи конструирования демонстрационных роботов // Мат. 1-ой Междупар. конф. "Современные проблемы машиностроения и приборостроения. -Томск: STT, 2003. С. 23-27.

68. Урмакшинова Е.Р., Мархадаев Б.Е., Никифоров С.О. К вопросу проектирования демонстрационных роботов // Сб. трудов VIII Междунар. научно-техн. конф. "Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков". Пенза. 2003. - С. 56-59.

69. Хозопхонова Д.Д. Исследование модернизированных циклоидальных манипуляторов и их устройств. Кандидатская диссертация. СПбГТУ, 2000.- 118 с.

70. Хозонхонова Д.Д., Никифоров С.О., Мархадаев Б.Е., Кочева Т.В. Роторные мехатронные устройства. Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 1999. - 158 с.

71. Хозонхонова Д.Д., Никифоров С.О., Хитерхеева Н.С. Манипуляционные системы. Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2000. - 214 с.

72. Цывильский B.JI. Теоретическая механика. М.: Высшая школа, 2001. -560 с.

73. Челпанов И.Б. Устройство промышленных роботов. 2-ое изд. СПб:

74. Политехника», 2001. 204 с. 80.Челпанов И.Б., Колпашников С.Н. Схваты промышленных роботов. - Л.: