Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пособие_v0.2.9.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
11.03.2015
Размер:
1.42 Mб
Скачать

РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ ЗАДАЧИ О ПОЛОЖЕНИЯХ.

ПОСОБИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ.

Версия 0.2.9 Данная редакция пособия не является окончательным его вариантом, поэтому

содержание не застраховано от наличия ошибок и неточностей, поэтому большая просьба: обо всех замеченных ошибках и опечатках сообщить автору Душенкову Д.Н. на кафедру «Технология машиностроения» аудитория М310. Так- же прошу сообщать обо всех методических недоработках, т.е. моментах, на изложе- нии которых следует обратить особое внимание. Для скорейшего исправления оши- бок просьба указывать номер версии редакции, страницу и характер ошибки или опечатки. Заранее благодарен тем, кто поможет сделать это пособие более доступ- ным для понимания.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................

4

1. Основные понятия и определения..................................................

5

1.1. Манипулятор. Классификация манипуляторов по методу управления. 5

1.2. Кинематические пары и их классификация............................................

7

1.3. Кинематические цепи............................................................................

10

1.4. Краткие сведения из теории матриц.....................................................

10

2. Создание алгоритма решения прямой задачи о положениях....

14

2.1. Определение числа степеней подвижности ok.....................................

14

2.1.1. Определение числа степеней подвижности для пространственной

 

кинематической структуры манипулятора.....................................................

14

2.1.2. Определение числа степеней подвижности для кинематической структуры

манипулятора ПР модели М20П.40.01. ..........................................................

15

2.1.3. Определение числа степеней подвижности для кинематической структуры

манипулятора ПР модели М10П.62.01. ..........................................................

15

2.1.4. Определение числа степеней подвижности для кинематической

 

структуры манипулятора ПР. .........................................................................

16

2.2. Назначение собственных систем координат. .......................................

16

2.2.1. Общие принципы назначения собственных систем координат. ................

16

2.2.2. Назначение собственных систем координат при решении задачи для

 

кинематической структуры манипулятора ПР мод. М20П.40.01...................

17

2.2.3. Назначение собственных систем координат при решении задачи для

 

кинематической структуры манипулятора ПР мод. М10П.62.01...................

19

2.2.4. Назначение собственных систем координат при решении прямой задачи о

положениях для кинематической структуры ПР............................................

19

2.3. Преобразования систем координат. (edit) ............................................

24

2.3.1. Общие принципы преобразования систем координат. ..............................

24

2.3.2. Преобразования систем координат для кинематической структуры

 

манипулятора ПР модели М20П.40.01. ..........................................................

32

2.3.3. Преобразования систем координат для кинематической структуры

 

манипулятора ПР модели М10П.62.01. ..........................................................

36

2.3.4. Преобразования систем координат для кинематической структуры

 

манипулятора ПР. ...........................................................................................

41

3. Реализация вычислительного алгоритма на ЭВМ.....................

48

3.1. Работа с системой MathCAD.................................................................

48

3.1.1. Общее описание системы и ее запуск. .......................................................

48

3.1.2. Общие приемы работы в среде...................................................................

48

3.1.3. Работа с векторами и матрицами................................................................

51

3.2. Тестирование алгоритма. ......................................................................

51

2

 

3.2.1. Классификация ошибок. .............................................................................

51

3.2.2. Проверка правильности решения прямой задачи о положениях

 

манипулятора ПР. ...........................................................................................

52

Список литературы ............................................................................

56

Приложения.........................................................................................

57

Решение прямой задачи о положениях для кинематической структуры

 

манипулятора ПР модели М20П.40.01........................................................

57

Решение прямой задачи о положениях для кинематической структуры

 

манипулятора ПР модели М10П.62.01........................................................

60

Решение прямой задачи о положениях для кинематической структуры

 

манипулятора ПР .........................................................................................

62

Варианты заданий........................................................................................

66

3

Введение

При решении задач проектирования и управления промышленными роботами приходится определять как положения его звеньев относительно неподвижной сис- темы координат (абсолютные положения звеньев), так и их относительные положе- ния (например, обобщенные координаты). Соответственно эти задачи известны в робототехнике как прямая и обратная задачи о положениях.

Для исследования движения исполнительного механизма манипулятора в про-

странстве наибольшее распространение получил метод преобразования координат с матричной формой записи. Он позволяет упорядочить выполняемые действия и сократить математические выкладки. При этом методе выбирают число систем ко- ординат, равное числу элементов звеньев, образующих кинематические пары. Не- подвижная система координат обычно связывается со стойкой, а с каждой кинема- тической парой связывается подвижная система координат, одна из осей которой связана с характерными признаками звена, например осевой линией.

Достоинство метода проявляется в случае специального выбора подвижных систем координат. Если координатные оси совмещать с осью вращательной пары или направлением поступательной пары, то матрицы перехода существенно упро- щаются.

Решения обратных задач о положениях манипуляторов в явном виде имеют важное значение как при проектировании, так и при управлении. При проектирова-

нии такие решения позволяют оценить влияние конструктивных параметров на процесс движения, при управлении построить быстродействующие алгоритмы управления.

Сложность решения задачи о положениях связана с ее нелинейностью, поэтому точные значения не всегда возможны. Однако особенность исполнительных меха- низмов промышленных роботов, состоящая в том, что оси соседних кинематиче- ских пар или параллельны, или перпендикулярны между собой, позволяет получать в таких случаях явное решение.

4