Компьютерные исследования и моделирование
RUS  ENG    ЖУРНАЛЫ   ПЕРСОНАЛИИ   ОРГАНИЗАЦИИ   КОНФЕРЕНЦИИ   СЕМИНАРЫ   ВИДЕОТЕКА   ПАКЕТ AMSBIB  
Общая информация
Последний выпуск
Архив

Поиск публикаций
Поиск ссылок

RSS
Последний выпуск
Текущие выпуски
Архивные выпуски
Что такое RSS



Компьютерные исследования и моделирование:
Год:
Том:
Выпуск:
Страница:
Найти






Персональный вход:
Логин:
Пароль:
Запомнить пароль
Войти
Забыли пароль?
Регистрация


Компьютерные исследования и моделирование, 2023, том 15, выпуск 6, страницы 1523–1534
DOI: https://doi.org/10.20537/2076-7633-2023-15-6-1523-1534
(Mi crm1133)
 

МОДЕЛИ В ФИЗИКЕ И ТЕХНОЛОГИИ

Оптимизация параметров и структуры параллельного сферического манипулятора

В. А. Скворцова, Р. Р. Абдуллин, А. А. Степанова

Университет Иннополис, Россия, 420500, г. Иннополис, ул. Университетская, д. 1
Список литературы:
Аннотация: Статья представляет собой исследование математической модели и особенностей кинематики параллельного сферического манипулятора. Этот тип манипулятора был предложен еще в 80-х годах прошлого века и с тех пор нашел применение в экзоскелетах и реабилитационных роботах благодаря своей структуре, которая позволяет имитировать естественные движения суставов человеческого тела.
Параллельный сферический манипулятор имеет три параллельных двухзвенных рычажных механизма, которые соединяют две платформы — базовую и мобильную. Звенья механизма имеют дугообразную форму. Геометрически манипулятор можно описать с помощью двух виртуальных пирамид, которые расположены друг над другом.
В данной работе рассматриваются два основных типа конфигураций манипулятора (классическая и асимметричная) и решаются основные кинематические задачи для каждой из них. Исследование показывает, что асимметричное исполнение манипулятора имеет максимальное рабочее пространство, особенно когда моторы установлены в месте соединения опорных звеньев манипулятора.
Для оптимизации параметров параллельного сферического манипулятора вводится метрика полезного объема рабочего пространства. Данная метрика представляет собой объем сектора сферы, в котором робот не испытывает внутренних коллизий или сингулярных состояний. Внутри параллельного сферического манипулятора возможны три типа сингулярных состояний: последовательная, параллельная и смешанная сингулярность. Для расчета полезного объема были учтены все три типа сингулярностей. В ходе исследования решалась задача максимизации полезного объема рабочего пространства.
В результате исследования было обнаружено, что асимметричная конфигурация сферического манипулятора обеспечивает максимальное рабочее пространство, когда моторы расположены в месте соединения опорных звеньев механизмов робота. При этом для достижения максимального рабочего пространства параметр $\beta_1$ должен быть равен нулю градусов. Это позволило создать прототип робота, в котором вместо нижних опорных звеньев использована радиусная рельса, вдоль которой движутся моторы. Это позволило уменьшить линейные размеры самого робота и повысить жесткость конструкции.
Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации параметров параллельного сферического манипулятора с целью применения его в различных промышленных и научных задачах, а также для дальнейшего исследования других типов параллельных роботов и манипуляторов.
Ключевые слова: роботы параллельного типа, оптимизация дизайна робота, параллельный сферический манипулятор
Поступила в редакцию: 30.10.2023
Принята в печать: 12.12.2023
Тип публикации: Статья
УДК: 519.8
Образец цитирования: В. А. Скворцова, Р. Р. Абдуллин, А. А. Степанова, “Оптимизация параметров и структуры параллельного сферического манипулятора”, Компьютерные исследования и моделирование, 15:6 (2023), 1523–1534
Цитирование в формате AMSBIB
\RBibitem{SkvAbdSte23}
\by В.~А.~Скворцова, Р.~Р.~Абдуллин, А.~А.~Степанова
\paper Оптимизация параметров и структуры параллельного сферического манипулятора
\jour Компьютерные исследования и моделирование
\yr 2023
\vol 15
\issue 6
\pages 1523--1534
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/crm1133}
\crossref{https://doi.org/10.20537/2076-7633-2023-15-6-1523-1534}
Образцы ссылок на эту страницу:
  • https://www.mathnet.ru/rus/crm1133
  • https://www.mathnet.ru/rus/crm/v15/i6/p1523
  • Citing articles in Google Scholar: Russian citations, English citations
    Related articles in Google Scholar: Russian articles, English articles
    Компьютерные исследования и моделирование
    Статистика просмотров:
    Страница аннотации:42
    PDF полного текста:22
    Список литературы:13
     
      Обратная связь:
     Пользовательское соглашение  Регистрация посетителей портала  Логотипы © Математический институт им. В. А. Стеклова РАН, 2024