автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Задачи механики адаптивных схватов промышленных роботов

РГВ од

''сЖКГ-ЛЕТЕгеЖСК!Й ГОСУДЯ'СТБШННЙ ТЕХНИЧЕСКИ!! УНИШ>ШТЕТ

На правах руюпиен УДК 621.865.8

Лла Хамза Мохаммед аль-Райиае ЗАДАЧИ МЕХАНИКИ АДАПТИВНЫХ СХВАТОВ ПР0МЫШ1ЕЯНЫХ РОБОТОВ

Специальность 05.02.05 - роботы, манипуляторы и

робототехнические система

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Салкт-Пот ерЗ ург • - 1893

Работа вьгчши-.ш на ксАедре "Автоматы"

Санкт-Бетербургсмэго государственного технического университета Научный руководитель - доктор технических наук, профессор И.Б.Челпанов

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор

Тимофеев Адиль Васильевич кандидат технических наук, доцент Слоущ Анатолии Владимирович

Ведущая организация : С1Б прецизионного станкостроения

Санкт-Петербург ¿.а

Защита состоится "/#" 'V«*-?- 1993 г в ^ часов па заседании опедаализированного совета К 063.38.28 при Санкт-Гштербургешн государственном техническом университете по адресу • 125251, Санкт-Петербург, Политехническая ул.29,

спогту, юрп. i, ауц. i: vjr?

С диссертацией ьюхю ознакомится в библиоаеке университета. Автореферат разослан "гг" г.

Ученый секретарь спенивизированного совета, кандидат технические наук, доцент

V .М Лесною в

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тайн диссертации. Функциональные возможности всгошгательннх промышленных роботов существенно зависят от степени универсальности захватнш устройств. К нас то яд а/, у вра.'.ени предложено большое число различных приемов, применение которых дает возможность схватам обычного типа захватывать и надежно удерживать объекты различна размеров-к ?орм. К числу таких при ада в относится специальное профилирование поверхностей рабочих элементов, выбор определенных схемных решений механизмов, использование скеншк деталей и глементов схватов. Однако возможности подобных приалов ограничены. Общепризнано, что новое качество схватов промышленных роботов приобретается при использовании методов активной адаптации. Методы активной адаптации также многообразны, они включают программное изменение усплг. Г. захватывания, очувствление рабочих элементов и звеньев механизмов, введение дополнительных степеней подвижности с саг.-остоятелънши привода.ш и т.п. Кз числа наиболее продвинутых направлений следует отметить реализацию антропоморфного принципа построения схватов, когда Механизм охвата структурно и кинематически выполняется подобным кисти руки человека. Считается очевидном, что высокая степшь универсальности руки человека позволяет взять ее в качестве образца для охвата робота. Однако следует кметь в виду, что реализация адаптивных схватов всегда связана с более или менее значительна усложнением ганструкций и загонов управления. Так, многопальцевые схваты должны быть снабжены большим числом самостоятельных приводов, готорне должны быть внэмпанованы в конструкцию охвата, на габаритные размеры которого обычно налагаются жесткие ограничения, юордютрозакнее ¡Т-раигснке приводами для задания определенных линейных и.угловых движений захваченному объекту представляет серьезные трудности. При этом система управления пальцами может оказаться даже сложнее, чя/ система управления собственно манипулятором, "акже серьезные проблемы создает размаденяе на охвате тактильных и других датчиков. Помико этого следует иметь в виду, что введение адаптивности всегда значительно снижает надежность работы. Вследствие всего сказанного вьше, внедрение прпшлгов актирной адаптации всегда должно бить всесторонне обосновано. Недостаточно общих рассуаденин о гольг-е адаптации гообще, необходимо четко устанавливсггь, в каких кмокно случаях адаптивность действительно' voxei дать значительный эМект, определять границы прккенп-состг. При это!.: приходится различные npv.acu адаптации рассматривать

¿г^деяью пленительно к кшкретим тееовьк пригера:. Поэтому ' тала диссертации, посвяценной анализу некоторых принципов адапта цгш схватов, обоснованию ввбора параметров адаптивных схватов и наследованию пределов возможностей, представляется актуальной. Педыа диссертации является анализ рада наиболее просто реализуемых методов адаптации схватов промышленных роботов, обосшвшио требований к нем и исследование их эффективности.

Для достижения сфориулироваккои ц?га в ;чгссгрташ1 ставятся и решаются следующие основные задачи :

ч - формализация ограничений на усилие захватывания, ьиекао-1дих нз требований ограниченности упруггх перемещений и напряжешь! в материале при деформировании захватываемого тонкостенного объекта и условий обеспечения надежного его удерживания во время переноса ;

- определение необходимого числа рабочих элементов, для которого выполняются указанные ограничен!'.я ;

- определение пробел ер. но вер:: ко с т ей согласовйнних рабочих ьдалентов, обеспечивсздих наилучшие условия захватывания и удерживания тонкостенных объектов ;

- екали? схемных решений таких схватов, тторне при захва-•лязании объектов с недопустшо большими отклонения:!! <Тор1л от но-канальных позволяют корректировать зти отклонения при закатил в охвате ;

- анализ простых способов пере захватывай ил объектов и иного пальцевые схватах ;

-■ разработка методик кина.'.атичосгого и статического расчета много пальцевых схватов ;

- определение тснэзу.Г: и^еаного уцерг.ивания объектов в нногопальцевцх схватах.

Методы иоследогдния. В диссертации использованы методы тео-р&тлчесгой механики, сопротивления гатерпалов, теории упругости у теории управления.

];аучная но видна. Основные новые кпучпго результат;! диссертации формулируются следущш образом :

- применительно I: объекту в виде тоню го' копта сформулированы ограничения на упругие перемещения к напряжения в материале, с одной стороны, и на запас несущей способности - с другой, и «строены ди&таюпя допустл... сил захватывания ;

- рассчитан профиль согласованных рабочих зла/шитов, обес-цсчнБацьх равномерное распределение гы.тилких нападяетИ'

по дуто для кругового гольца ;

- применительно к объектам в виде номинально прялолишйюг? стержня и кругоюго гольца рекенн задачи коррекции начальшк искажений Зор,;ы при заедекг.п в гекструкщв охвата дополнительных рабочих елшентов и определены остаточные искажения ?орыы ;

- предложены и проанализированы методы перезахватнвшшя длинномерных объектов в многопальцеиых Схватах ; . .

- выполнен анатиз итататига? г.пюгопалыдев13с схватов с егг-о-стоятельнши приводя.», по степеням подвижности ;

- построены области допустимых положений объекта п жест га га фиксирования для много пальцевых схватов, способных захватывать объект в различных положениях.

Практическая ценность. Ценность результатов дг.ссертшдаи для практига заключается в ток, что систематизированы сведения о простейших сюсобах придания схватам промышленных роботов адаптивных свойств, установлены условия, при готорих применение адаптивна схватов является целесообразна, получены регоиевдацпи относиТельно использования различных приемов гдалтащт к выбора параметров адаптивных схватов.

Достоверность и обоснованность основных результатов. Достоверность ооюши положений, выводов и рекомендаций определяется подробны.! обсуждениям и анализом требований, предъявляет.!кх к схватам, правильным использованием законов механики при построении математических моделей механизмов схватов, юрректшгл использования/! математического аппарата при решении уравнений геометрии, статики и кг.нсгатиш к подроби хм анализом расчетных результатов.

Публикации и апробация. По материалам диссертации опублиго-вала одна работа, результаты диссертации дохсладывались на научных сшинарах кафедры "Автоматы" СПбГТУ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения списка литературы, она имеет 3 50 страниц машинописного тексте, 3 рпсукгап х; Р таЗлиц. Список использованной литературы насчитывает наименован?.!!.

ООДЕРХ/НИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теми диссертации, формулируются основная цель исследования и основные положения, выносимые на защиту, дается краткий обзор содержания диссертации по главам.

П ервая глава посвяаена исследовании влияния ограничении на упругие деформации и напряжения б материале захватываемых тонкостенных объектов на запасы несущей ciiücoöhocih схватов. Смысл задач, рассматриваемых в utoii главе, заключается б том, что указанные требования ограниченности деформаций и напряжений ограничивают усилие захватывания сверху, а требования достаточного запаса несущей способности ограничивает ьто усилие скузу. Между ьтими двумя требованиями нужно искать компромисс, однако при неблагоприятных условиях С при очень малой толг.ине стенок захватываемых объектов ) требования могут оказаться несовместимыми . 4

Учитывается то обстоятельство, чао при захватывании объекта могут быть существенный! с л едуюцие ь([йекты, обусловленные деформациями : изменение параметров положения характерных поверхностей линий или точек (базовых плосгостей, осой оаверстин, центров и т.п. ) , нарушение условии жестюго <| ¡жирования, roí еря устойчивости ?ормы объекта и положения объекта в схвате, дополнительные погрешности позиционирования, часть этих ¿¡Ментов исследовав ьксперименгаяьно, на макетах, го всех случаях построены расчетное гат апатические кед ел;:. Подробше аиалитеческо е исследование проведено для объекта в виде тонгого круговой, т-'.м.а. Рассматриваются, варианты схватов с различным числом рабочих '..ле^ентов : с двумя, траля, чепгршя, и (ють<о и восьмью. Бо всех случаях предполагается, что захватыг.ение осуи ествляется снаружи, причем сохраняется егмгечрпя к&г:ря>:енното и деСорккгоьанного состоят'й. Получены в1фа:ения для максималн.их кьгябащих lmeini'b Мтох . максимальных изгибных напрякений б та.* v кшчахальише упругих перемещений WmQX по сочепкя;. г> чисчнсстк, для ьахваттшия двуа*я рабочими с лшеДОЕМИ иолуч&ктся слрдумяке ш^лусияя зтих величин

М та, = - 0.5Ш S R , бтм - , Ц та, --00 М .

где Б - усилие захватившая, Я - радиус гольца,

"Ь - его толщина, % - его ширина.

При другом числе рабочих элэленгов выражения шеют тот же вид, но в них входят другие численные шгйфиивенты. Условие .сохранения несущей способности записывается в виде

л}5 > & + 1

где П - число рабочих элементов, Ег - сила веса кольца, 1 = т,атлх г окла инерщ-л, 0.тах - максимальное усюрение при переносе-объекта. ;;ля гонкретных данных построены графики зависимостей усилия захватывания от диаметра кольца по приведении^ вше йормуяш. Пример приведен на рис.1. Заштрихованная область соответствует параметрам, при ьоторых вое требования удовлетворяются. Видно, что при увеличении диаметра кольца область сужается, и существует предельно допустимое значение диаметра, при котором одновременное, выполнение всех требований становится невозможным, ^то предельное значение зависит от числа'

рабочих ьлшентов П- : при увеличении гь значение Иглах . увеличивается. Пользуясь полученными гуоркулз.-и и графиками, можно обоснованно вьбирать необходимое число рабочих элементов специализированных схватов.

Если диаметр нольца не изменяется, то определенные преимущества может обеспечить согласованная С факсимильная) $орма рабочих ьлементов. ^ля захватывания кольца поверхности рабочих элементов должны выполняться близкими к круговым, с радиусом, близким к радиусу захватываагого кольца (рис.2,а).Однако даже малые погречшости йор.'ы как кольца, так и поверхностей рабочих ■¿лшентов могут приводить к т-ому! что распределение контактных напряжений ш дуге резго изменяется (рис.2,6) , возможно появление еон отрыза или гонтакт в дискретных точках, сто приводит к увеличение изгибных напряжений в кольце.. В предлагаемой мотодике определения оптимально согласованных $орм рабочих ьлементов сначала задается желаемое распределение контактных напряжений ( обычно равномерное, гак на рис.2,в), а затем решается задача о совместном депортирован г и рабочих элементов (рассматривает'!«, как криво гангйше брусья; и объекта С гольца.). По результатам численных расчетов был получен профиль рабочих элементов, }стори1! дает при захватывании равномерное распределение шнтактшгх напряжений. Характер отклонений ,топ.'.и ст ск-рлг.ностп показан на рис.П. Отмотал, что рашюморюэ распределв*

5 -

шш юыактакх напряжений получается при вполне определенном' усилии захватнззния, увеличение пек зкекыпение ¿того усилия при юлит к неравномерности, В работе дани оценки ьтой неравномерности. Такаэ предлошш варианта приближенного определения продля работах ьлаюнгов. На свободных участках юльця, на которых нет юнтахта с рабочими элементами, увеличиваются из-гябаицие моменты и изгкбныэ напряжения, На рио,4 изображена типовая зависимость маизкмальногопереметенияот радиального утла свободного участка 2cL . Бедно, что сначала перемещения малы, они быстро возрастают, начиная примерно с ¿t 30°.

Вторая „глава посведена постановке задач исправления искажений объектов, зажилаглых в схвате робота, и решению простейших тяговых вариантов этой задачи. Идеи создания многофункциональных захватных устройств, выполняющих помимо удержи-ваия объекта ацо и другие $уншш, разрабатывались на протяжении последних дет разными мследовыеляги к инструкторами. Наоюльиэ известно , предложение корректировать iTops.iy объекта и>.л зажатия а охвате, в сто 11 диссертации обсуадается впервые. Чецв'всаго исправление Сор») тробуется при выполнении сборочнык олареднй. Погрешности • íopiu, ьозникегдие при изготовлении де-*али, могут пргпятотвэвать нормальному выполнен"» операций сбориь Оак, при яецртшаш стеруяя (оси, иждт, иприта л т.п.) , который должен быть вставлен в отверстие, его конец полот ив попасть но то лью в отверстие, но и в заходную фаску. tío <5олео слоеной является ситуация, когда требуется вставляп плазтйну в узз-ую цель. При о том соединению деталей могут пре-Кятстювать изгибы относительно двух осей и искривление конце-ix)го сечения.

Б главе сначала рассматриваются все шавише варианты оргаяизациц процедур поправления горны. в честности, в принципе воанояно предварительное измерение паршетров положения и дормы гзвэрхиэсюй обьетаа с последующи/: управлением процессом захва-ти&шя <задашш трейуаой ориентация слъгта и регулировании.! усадля оадватавааия ) . Однааэ иредварятельнве исследования козам-.-ют, что подобные способы слшкэп етшш п реализации и рлммцсрлБ.гстсд только Rfcetefóme способы, про лэторых в кон-

о-сруада охвата яредусхатрг.эаится досояизтелыше рабочие о декад га, ю'горjo яорш«*1аотс;!'ко преграде и c¿»ru силошл боз-£

действием уменьшают начальные искажения фэрмн.

Задача рассматривается для двух вариантов фэрмн объекта : ном1шально прямолинейного стержня и номинально кругового голыш. В первом случае предполагается, что левкИ юнец стержня захвачен парой основных рабочих элементов» 1 и 2 (рис.5) , при снетки которых создастся условия, эквивалентные звделке. Кроме тога! механизм охвата имеет дополнительную па$у рабочих элементов, соэдаюцих точечную опору на осп X. Начальная форма считается известной- Получены следуюцие общие выражения для осткгочного прогиба и остаточного угла поворота сечения на конце

где - начальный прогиб, &о сЪ - начальный угол

поворота касательной в произвольном сеч евши. - ;

Рассмотрена частные случаи. Рассчитан тагзее белее слокнкй случай, когда схват имеет не одну, а две пары дополнительных рабочих элшентов. При этом остаточные прогибы могут быть еде существенно уменьшены.

. Далее в главе исследуются возможности исправления фзрми номинально кругового гольца С рис. в) . Предполагается, что в исходном состояния фзрла юльца в полярной система координат задается общим выражением вида .

ГСЧ>)« + (2)

'Посла захватывания гольца п приложения ¡1 усилий в точках контакта его с рабочими элементами форма кольца будет определяться выражение* тс1?)- Яо+йГостл^ [«г, йг0сч>}, 3{,32,б*]. сз;

Принципиально веото, что в общ ел случае третье слагало о зависит как от усилий, так и от начального искажения формы» Однар в частных случаях, когда рабочих элементов два илл три, завй-' симость третьего олпгаег.-ого от дг0 отсутствует, и шеста (3) следует записать :

ГС'П-Ко+лГК^ + лпСб,^, $('•?, V

Здесь безразмерная функция ^С^аО определяется из реасннл-задачи депортировали« первоначально идеального круто»по галька ..

двумя или тремя ;орд'.ровашпг.® силоьга, удовлетюрящжп уело-

■ ?

-407 «С

/40 D

лов« С

Рис.2 WÍ'W2

Рис.3

{35g '

й

WoCT. i0

f,-" l, P'T^g

P7.C. 5

Рис. 4

виш равновесия, ¿алее в главе показано, что н случаям п-=2. или П-=3 эффективное исправление Л>р,ш возможно то лью при управлении процессом захватывания (при определенном ориентировании охвата относительно осей наибольших деЯорлацнй ) .

Исправление формы может быть более э^фектлвшд! только тогда, когда число рабочих элементов С и точек гантакта с гольцом) не меньше четырех, при этом система объект-ехпат является статически неопределимой, при сжатии схвата возникает контакт сначала в двух или трех точках, а остальные точки контакта появляются тольиэ по мере деформирования кольца пальца. При сжатии рабочих элементов среднеквадратичное отклонение кольца от окружности сначала убывает, а затш растет (вследствие того, что происходит приближение форлы деформированного-¡сольца к многоугольнику,) . Зависимости среднеквадратичного отклонения от ср 'ней силы захватывания для различного числа рабочих элементов имеет такой вид, как показано на рис.7.

Третья глава посвящена разработке способов манипулирования объектами в многопальцевых схватах. Основное внилание обрацено на непосредственное взаимодействие коншв пальцев с объектом независимо от того, каким образом осуществляется программирование движений пальцев по степеням подвижности. Предполагается лишь, что механиэ.1 пальцев допускает любые необходимые перемещения гоншв пальцев как со скольжением по поверхности объекта, так и с отрывом от нее. При этом ; онцы пальцев достаточно рассматривать просто как опоры, неподвижные или подвижные. В этом случае задача манипулирования объектом в много пальцевом схаате сводится к рассмотрению относительных пералещений концов пальцев относительно поверхности объекта. В данной главе преимущественно рассматривается задача о манипулировании с перо-захватыванием пальцев объекта в виде прямо линейного стержня. Продольное (осевое; перемещение осуществляется проще всего при парном расположении коншв пальцев, при этом для першашния достаточно теть три пары пальцев, они попарно отрываются и синхронно'першоцаются в новое полбяение (рис.8) . Здесь и далее для простоты показано, как будто объект является неподвижным, а переминаются толыо концы пальцев. Для произвольного расположения юнвдв пальцев (не друг против друга) достаточно иметь четыре пальца ; при перзляцении относительно объекта они переставляются по одному, причал при достаточно большой величин? .

шага для определенного исходного положения коню в пальцев возможна только одна последовательность их перестановки (как на рис,9) . Таким образом,'перехватывание осуществляется по этапам, > всего этапов четыре, в юнце четвертого этапа повторяется исходная конфигурация, и на этом цикл завершается. В главе показано, из каких соображений должны выбираться параметры вдкла и каким образом нужно управлять движением пальцев с тал, чтобы периодически все пальцы возвращались в исходное состояние относительно основания схвата, а объект перемещался.

В любом положении объект должен быть .зажат, он должен надежно удерживаться пальцами, гонцы готорых находятся с ним в контакте. Чтобы в любом положении также осуществлялось жестгое базирование, необходимо, чтобы две опоры были жесткими (для этого двигатели соответствующих пальцев затормаживаются) , а один или два других пальца являются активными, они прикладывают к объекту определенные силы ( для этого двигатели ооответ-етвущих пальцев переводятся в режим задания момента) . В глава получены условия сохранения статического равновесия для всех промежуточных положений пальцев схвата и для различных способов передачи, функций активных разным пальцам. При перехватывании объекта также следует иметь в виду, что происходит изменение характеристик несущей способности схвата как в зависимости от $азы манипулирования, так и вследствие нарастащих смещений объекта. В главе проверен анализ изменений юнфкгурадии и размеров области'йестюго фиксирования по #азам.

Расою трены также задачи манипулирования плоскими объектами в многопальцевых схватах. Минимально необходимое число пальцев для удерживания плоского объекта равно четырем, поэтому манипулирование плоским объектом возможю при пятгаашдевом охвате. Однако программирование движений и управление осуществляется проще всего, гогда число пальцев,с одной стороны плооности равно шеоти, при втом о другой стороны должно быть но менее двух пальцев. Вэзможнн различные варианты перестановки шести пальцев, находящихся о одюй стороны. При анализе и сопоставлении различных вариантов.удобно опираться на аналогию мевду перестановкой пальцев и перестановкой "ног" шагающего автомата. Теория походок шагающих автоматов (большинство предложенных охем имеет шесть ног ) к настоящая врачей;; хорошэ разработана, наиболее подходящи представляется вариант, при котором из 50

шести точек опор одновременно отрываются и переносятся в новое положение три, а опорнши остаются три оставшиеся, Возможно также отрывание опор по одной (это соответствует так называло} волновой походке) . данный способ позволяет реализовыиать поступательные перзлсщения объекта в любых направлениях и по любш » траекториям. Понороты объекта такке могут совершаться в многопальцевых схватах, однаго в диссертации приводятся лишь предварительные соображения относительно организации вращататшт: движений.

Манипулирование объашнми объектами (например, юрпуонили деталям ) требует использования более детальной информации относительно особенностей формы, но при этом »r¿: быть использованы приалы, проработанные для объектов в виде стержней и пластин. Do всех случаях предполагается, что режимы перемещений и перехватывания являются квазистатическили, т.е. каждое промежуточное положение можно рассматривать, как положение статического равновесия.

четвертая глава шевядена некоторым вопросам теории многопальцевых схвагоз. Сначала конкретизируются возможные варианты контакта юнца пальца с объектом. 3 каждом из вариантов контакт с одним из пальцев отнимает у объекта (свободного тела) различное число степеней свободы. Так,(при точечном контакте без трения налагается одна, связь становится равным нулю перемещение по нормали к поверхности тела в точка контакта , при точечном контакте с трением, юцда нет проскальзывания, налагается три связи (точка контакта становится неподвижной) . Рассштрены также случка контакта по линиям и по поверхностям. Учет условий контакта коншв всех пальцев о объектом позволяет правильно Формализовать задачи статики, а затал перейти к расчету показателей несущей способности, а именно, к построению областей жесткого фиксирования. Гмеется в виду, что механизм многопальцевого охвата долнен обеспечивать такое распределение сил, при из тором объект будет находится в равновесии и будет исключено проскальзывание, если приловены ограниченные по величине внешние сз-.ли. Требования к захватыванию сформулированы в обвел г-иде для прострачствешой, а в частном случае для плоской задаяп.

разработана Общая методика анализа-киналатики и статики многопальцевых схватов. PJBeдeнo обаее понятие матрицы захватывания. Использование матричного аппарата позволяет в едикосбр4з-

ной форме, инвариантной относительно конкретных условий захватывания, описывать состояние равновесия при ш5ом числе пальцев. Однако с увеличен;: ал числа пальцев размерность матрицы захватывания увеличивается. Исходники являются геометрические соотношения, из них выгодятся соотношения для скоростей. Уравнения динамики выводятся из принципа Даламбера. Ввиду громоздкости уравнений их можно интегрировать только численными методами на 1ВМ.

Далее в главе формулируются практические соображения относительно выбора кинематических ехал многопальцевкх схватов. Наиболее распространению«!, относительно простили и в то же время универсальны/л являются ехшы с тремя вращательньми кинематическими парами, причал для каждого пальца расположение осей кинематических пар тайое же, как у типичного манипулятора, работающего в ангулярной системе координат, 1лх5 позволяет использовать геометрические соотношения и кинематические зависимости, полученные для манипуляторов такого типа. Далее основное внимание обращается на трехпальцевне схваты, кавдый из пальцев которых имеет три врашательиые кшюлатичесвие пары. Наиболее распростра-нешшли являются два варианта расположения пальцев на общем основании : в первом один палец оппозитивно расположен двум другим, во втором варианте пальцы расположены по окружности. Подобные схваты позволяют задавать произвольные линейные и угловые пере^ мещения объекта в пространстве. На плоскости (для плосюй задачи; типовой является схема двухпальцевого схвата, каждый из которых имеет две врацательные кинематические пары (рис.10)..

. Введена в рассмотрение рабочая область много пальцевого схвата. Рабочая область определяется, как область возможных положений центра объекта при сохранении всех точек контакта пальцев с объектом. Рабочая область зависит от положения точек контакта на поверхности объекта, Зорки объекта, параметров объекта, параметров звеньев пальцев, кинематической схемы пальцев. В данной главе описана методика построешш областей возможных положений для объекта в виде диска. Варианты этой области, границы которой рассчитаны численно, изображены на рис.ц.

Значительную специфику для многопальцевых схватов имеет построение областей жестюго фиксирования. Нужно учитывать то обстоятельство, что при точном позиционировании необходимо, чтобы углы поворота в одних шарнирах были заданы и фиксированы (.соответствующие приюдн долями быть згтор.юсни ) , а другие сарниры должны оставаться свободными, в нг>: должны быть заданы

»

Рис.6

tZ3 СЗ ÍZ3

□ en C:Ü

N

Рис.«

is

12 5 4 5 Рис.7

ЗУ

i А__А2

■ 4V зу ,

_«у-г —-уз

_л

рис. е

/I

Рис. Ю

Рло,-

Ol ~ Ol

¿•132 см

Q-77C:-

S

мскести. Соответственно ь одних .точках контакта силн следует считать реакш:м1 связей, а в других - заданными приложенными спла.ч: . Но гтоыу признаку пальни разделяется на базирующие я ирпхшпвдао. Для надеякости захвативши* и удерживания объекта необходимо, чтобы система била статически определимой.

Область гестгохх) бигекрованг.я определяется системой неравенств, грагшнн области соответствуют состояния.] предельного равновесия С'^ -Р^Д проскгльаыпанисм или отрывом в одной из точек iuhтакта) .Специфика многопгльцегкх схватов заключается d том, что размеры и юнКтурадш областей жестюго фикскрэва-шш вависит от положения объекта относительно основания охвата. 13 диссертации предложены прг.пглн приближенного оценивания размеров области зкесиого ((гишровапия.

ОС® ВШЕ PS^ILTATÜ РУСОМ

1. Сформулированы и Поргла'шзованы ограничения на усилие захватывания охватом зашююго типа тэншстеншк объектов^ На призере крутого го кольца показано, каким образом параметры неравенств, определяющих сти ограничения, зависят от параметров объекта. Ограничения сверху определяются условиями пахоздения в допустимых пределах упругих п ер»".ей они й и напряжений, ограничения снвзу-требопаниши надежного удерживания объекта во время его переноса. Определены одни области, в юторых ограничения противоположного смысла ввдедяют допустимый диапазон, и другие области, в юторых они несовместны .

2. Для задачи захватывания кругового ira льда рэдиально перемещающимися рабочими Бяжентами получены зависимости параметров ограничений от числа рабочих ьлементов и обоснован выбор их расположения при жестких ограничениях на упругие перемещения :: напряжения.

3. Поставлена и решена задача определения такого профиля рабочих элементов, при ютором в результате захватывания при упругом де-формировакии как объекта, так и рабочих ьлементов распределение контактных напряжений становится равнокершл, что позволяет значительно увеличивать усилие захватывания. Показано, каким образом изменяется распределение гонтоктннх напряжений при отличии усилия захватывания от расчетного. .

4.- В общ ял виде сформулировано предложение использовать процесс К

ьахватывания объекта для исправлен:!« погрм.нлстеу с го йога:!;. В не казан и соображения относительно рационального ьцбопц числа н расположения дополнительных рабочих элементов, доюлядода указанные функции.

5. Задачи исправлен;:;; »Тор-и рс-дош для дьух вг.ркаыоь Зорми объекта : номинально пр««>лзнеГяого стержня и номинально кругового голыш. Для стеркня допоиг.пслпше габочзэ оделбиты распо-л агаме я попарно, для гольца - рашокерш по окружности. Получены оценки остаточных искажении йор.ш.

6. Для многопальиевгх схватов поставлена здцача позаго-лго перемещения пря.'олкнеьною объекта при перехватывании паяьцаиа к при проскальзывании пальцев по поверхности. Почучены условия сохранения равновесия на всех (Тазах манипулиро:. :шя.

7. Предложен общий метод анализа кинематики и с „тики пюго-пальцевых схватов на основе использования матричных преобразований.

8. Разработана методика построения областей костного oj.no фоьа-ния объекта для двухпальцевого схвата пртменктельно 1С шю.::х)и задаче. Рассчитаны примеры построения облаете!: воетожних положений к областей жесткого (Шкеирования в случге г схватывания плосгого объекта в виде кругового диска схватам, кмекуда два п&тьца, кач№ из которых млеет две врацателыше кинематические пары.

Но материала.'.: диссертации написана одна статья :

Попов А.Н., Трубин И. А., Челпанов И.Б., Лль-Рабиае А.Х.

^кспериментальное исследование и аттестация схватов промышленных роботов.-,';!.: "Вестник мантеостроьлия", У5,1992,с.34-35

Подписано в печать 20.СЧ-9Ъ, Тираж 100 экз.

Ьаказ Iе /83 Бесплатно Отпечатано на ротапринте СПбГТУ

395251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29