Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

oporn-e-moduli-antropomorfn-h-robotov

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
29.06.2020
Размер:
582.64 Кб
Скачать

Решетневские чтения. 2 0 1 5

2.Kopaev D. A. Calculations of nonlinear static analyse in MSC. Patran-Nastran. User manual. Moscow. : Nayka Pybl., 1999. 150 p.

3.Rybnikov E. K., Volodin S. V., Engineering in system MSC Patran-Nastran. Part II. Handbook. Moscow, 2003. 174 p.

____________

УДК 621.865.8

4.Bate N., Wilson E. Numeric method of analyze and finite element method. Moscow : Stroiizdat Publ., 1982. 448 p.

5.Hogg E, Arora J, Applied optimal desighn. Moscow : Mir Publ., 1983. 480 p.

©Баляков Д. Ф., 2015

ОПОРНЫЕ МОДУЛИ АНТРОПОМОРФНЫХ РОБОТОВ

А. А. Богданов1, И. Г. Жиденко1, И. М. Кутлубаев1,2, Д. А. Чунтонов1

1ПАО «НПО Андроидная техника» Российская Федерация, 455001, г. Магнитогорск, ул. Герцена, 6

2Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова Российская Федерация, 455000, г. Магнитогорск, просп. Ленина, 38. Е-mail: ptmr74@mail.ru

Представлено описание и основные характеристики двух реализованных схем построения опорных модулей антропоморфных роботов.

Ключевые слова: антропоморфная структура, опорный модуль, кинематическая схема.

SUPPORTING PEDIPULATOR MODULES OF ANTHROPOMORPHIC ROBOTS

А. А. Bogdanov1, I. G. Zhidenko1, I. М. Kutlubayev1,2, D. A. Chuntonov1

1JSC «Scientific Development and Production Center «Android Technology»

6, Gertsena Str., Magnitogorsk, 455001, Russian Federation 2Magnitogorsk State Technical University im. G. I. Nosova

38, Lenina Av., Magnitogorsk, 455000, Russian Federation. E-mail: ptmr74@mail.ru

The paper describes main characteristics of the two implemented schemes for constructing supporting modules of anthropomorphic robots.

Keywords: anthropomorphic structure, a supporting module, a kinematic diagram.

Спектр работ, выполняемых антропоморфными [1]

Система передачи движения с вращающимся дви-

робототехническими средствами, постоянно расширя-

гателем может быть выполнена в двух версиях: с со-

ется. Антропоморфные робототехнические платфор-

осным и параллельным расположением вала двигате-

мы непременно займут большую нишу на космиче-

ля и оси поворота выходного звена. Первый подход

ских и на планетных объектах.

используется достаточно активно и

реализован,

Данные платформы не нуждаются в высокой сте-

в частности, в конструкциях: Asimo, HRP, HRP2+,

пени самостоятельности при принятии решений и

Hubo, Thormabg, Thormang 2 , в собственных решени-

могут контролироваться посредством специальных

ях в АR – 600, АR – 601.

 

 

задающих устройств [2]. Антропоморфные роботы

В опорных модулях наиболее нагруженной степе-

нью подвижности обладают шарниры – аналоги ко-

обладают кинематикой, аналогичной присущей чело-

веку [3]. Обеспечение устойчивого движения по раз-

ленных суставов. Реализация компактного узла при

личным поверхностям предполагает наличие не менее

использовании соосной схемы весьма затруднительна

5 степеней подвижности в каждом из двух опорных

из-за большого диаметра двигателя.

 

Использование параллельной

схемы

позволило

модулей. Размещение соответствующего количества

обеспечить передачу крутящего момента от двух дви-

приводов вызывает серьезные конструктивные слож-

гателей Maxon motor RE 40 148877 (48V, 150 W, 7590

ности.

об/мин) [3] на одно выходное звено 2F (рис. 1, а) через

С целью выявления наиболее рационального вариан-

ременную передачу и волновой редуктор Harmonic

та построения опорных модулей в ПАО «НПО «Андро-

drive (CSD 25, U = 100) [4]. Движение на выходные

идная техника» были выполнены работы по созданию

звенья 1F , 3F реализовано от индивидуальных дви-

двух вариантов модулей.

гателей Maxon motor RE 35 285788 (48V, 90 W,

Исследовались вопросы компоновки силовой час-

7300 об/мин) [5].

 

 

ти и эффективности использования систем передачи

Параметры реализованной конструкции опорных

движений. Движение может быть обеспечено от дви-

модулей представлены в таблице.

 

 

гателей с вращающимся или движущимся поступа-

Альтернативным вариантом

схемы

построения

тельно звеном.

привода является использование в силовой части по-

320

Механика специальных систем

ступательно движущегося звена – штока гидроцилиндра. Это позволяет использовать известные преимущества гидроприводов.

Проработанный и реализованный вариант представлен на рис. 2. Принятые обозначения совпадают с использованными на рис. 1.

На основании сравнения полученных результатов можно утверждать, что использование гидропривода имеет явные преимущества.

Однако следует отметить, что общие массогабаритные показатели робота при наличии гидростанции существенно увеличиваются.

а

б

в

Рис. 1. Опорный модуль с параллельной схемой расположением осей двигателя и выходного вала:

а – общая кинематическая схема; б – развернутая кинематическая схема; в – общий вид компоновки приводов

а

б

в

Рис. 2. Опорный модуль с использованием линейных гидроприводов:

а – общая кинематическая схема; б – развернутая кинематическая схема; в – общий вид компоновки приводов

321

Решетневские чтения. 2 0 1 5

Основные технические параметры опорных модулей

Обозначе-

Габаритные и весовые параметры

Углы поворота в кинематических парах

Момент на

ние под-

 

 

 

 

выходном

Габаритные размеры

Масса узла в

Условное обозначение

Величина

вижного

валу, Н*м

узлов Д×Ш×В, мм

сборе, кг

(рис. 1, а)

 

звена

 

 

 

 

 

 

Опорный модуль

с параллельным

расположением валов двигателей

 

1f

202×210×350

12,8

k1

–30…+88

158

 

 

 

k1

–20…+18

142

2f

173×155×350

 

φ2

0...129

210

3f

100×70×128

 

k3

–45...+78

120

 

 

 

k3

–15...+15,5

80

 

Опорный модуль

с применением

гидроцилиндров (давление 20 МПа)

 

 

 

 

 

 

 

1f

160×154×350

15,6

k1

–53...+88,5

до 500

 

 

 

k1

–15…+20

до 750

2f

100×135×350

 

φ2

0...125

до 500

3f

100×280×90

 

k3

–24...+43

до 560

 

 

 

k3

–20...+20

до 128

При возможности использования вынесенного варианта размещения гидростанции следует отдавать предпочтение опорным модулям с линейным гидроприводом.

Библиографические ссылки

1.Жиденко И., Кутлубаев И. Методика определения сигналов управления антропоморфным манипулятором // Мехатроника. Автоматизация. Управление: теоретический и прикладной научно-технический журнал/ подред. Н. Б. Филимонова. 2014. №5. С. 41–46.

2.Создание и исследование робототехнической системы с интерактивным управлением / А. А. Богданов, В. Б. Сычков, И. Г. Жиденко, И. М. Кутлубаев // Решетневские чтения : материалы XVI межунар. науч. конф. (7–9 ноября 2012, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич.

ун-т. Красноярск, 2012. Ч. 1. С. 230–231.

3.Обоснование выбора структурной схемы робо-

тов космического исполнения / А. А. Богданов, В. Б. Сычков, И. Г. Жиденко, И. М. Кутлубаев // Решетневские чтения : материалы XVII межунар. науч. конф. (12–14 ноября 2013, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич.

ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 278–280.

4.Электронный каталог компаний «Maxon motor» [Электронный ресурс]. URL: http://www. maxonmotor. com/maxon/view/product/motor/dcmotor/re/re40/148877 (дата обращения: 07. 09. 2015).

5.Электронный каталог компаний «Harmonic drive» [Электронный ресурс]. URL: http://www. harmonicdrive.net (дата обращения: 07.09.2015).

6.Электронный каталог компаний «Maxon motor [Электронный ресурс]. URL: http://www. maxonmotor. com/maxon/view/product/motor/dcmotor/ re/re35/285788 (дата обращения: 07.09.2015).

References

1.Zhidenko I., Kutlubaev I. Determination method of control signals of anthropomorphic manipulator

//mechatronics, automation, Control No. 5 2014 theoretical and applied scientific and technical magazine / ed. by N. B. Filimonova, S. 41–46.

2.Bogdanov A. A., Sychkov V. B., Zhidenko I. G., Kutlubaev I. M. [Development and research of robotic systems with interactive control] //Reshetnev readings: proceedings of the XVI International Scientific Conference. (November 7- 9, 2012, Krasnoyarsk, Russia): in 2 parts / under general edition by Y. Y. Loginov; Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2012. Part 1, pp. 230–231.

3.Bogdanov A. A., Sychkov V. B., Zhidenko I. G., Kutlubaev I. M. [Justification of choice of space robot structural scheme] // Reshetnev readings: proceedings of the XVII International Scientific Conference (November 12–14, 2013, Krasnoyarsk) : in 2 parts / under general edition by Y. Y. Loginov ; Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2013. Part 1. pp. 278–280.

4.“Maxon motor” company electronic catalogue: the database contains information about all the company products in 2014–2015. Available at: http://www. maxonmotor.com/maxon/view/product/motor/dcmotor/ re/re40/148877 (reference date: 09/07/2015).

5.„Harmonic drive” company electronic catalogue: the database contains information about all products of companies 2014–2015. Available at: http://www. harmonicdrive. net (дата обращения: 07. 09. 2015).

6.An electronic directory of companies "Maxon motor": the database contains information about all the company products in 2014-2015. Available at: http://www.maxonmotor.com/maxon/view/product/ motor/ dcmotor/ re/re35/285788 (reference date: 07.09.2015).

©Богданов А. А., Жиденко И. Г., Кутлубаев И. М., Чунтонов Д. А., 2015

322

Соседние файлы в предмете Основы мехатроники