Принципы построения антропоморфных захватов с групповым приводом звеньев

устройством фиксации относительного положения звеньев. Кроме того, в системе управления приводами следует предусмотреть режим упругого демпфирования, что позволит снизить динамические нагрузки в режиме позиционирования при незначительном увеличении времени успокоения колебаний.

Библиографические ссылки

1. Богданов А. А., Кутлубаев И. М., Сычков В. Б. Перспективы создания антропоморфных робототех-нических систем для работы в космосе // Пилотируемые полеты в космос. 2012. № 1(3). С. 78-84.

2. Жиденко И. Г., Богданов А. А., Кутлубаев И. М, Сычков В. Б. Обоснование выбора структурной схемы роботов космического исполнения // Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф. (12-14 нояб. 2013, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; СибГАУ. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 278-280.

3. Жиденко И. Г., Кутлубаев И. М. Методика определения сигналов управления антропоморфным

манипулятором // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 5. С. 41-46.

References

1. Bogdanov A. A., Kutlubaev I. M., Sychkov V. B. Promising anthropomorphic robotic systems for using in space / Manned space mission 2012. № 1(3). С. 78-84.

2. Zhidenko I. G., Bogdanov A. A., Kutlubayev I. M., Sychkov V. B. /Explanation of structural scheme selection of space application robots // Reshetnev's readings: materials of XVI International Scientific Conference, dedicated to the member of the academy, M. F. Reshetnev (November 12-14, 2013, Krasnoyarsk) / ed. by U. U. Loginov ; Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2013. P. 1. P. 278-280.

3. Zhidenko I. G., Kutlubayev I. М. Technique of definition of control signals anthropomorphic manipula-tor// Mechatronics, Automation. Control. 2014. № 5. С. 41-46.

© Богданов А. А., Иксанов М. Р., Панфилова О. Р., Файзулин И. А., 2014

УДК 621.865.8

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АНТРОПОМОРФНЫХ ЗАХВАТОВ С ГРУППОВЫМ ПРИВОДОМ ЗВЕНЬЕВ

А. А. Богданов , , А. С. Горбанева , , И. М. Кутлубаев , , Ю. И. Кутлубаева

1ОАО «НПО Андроидная техника» Российская Федерация, 455000, г. Магнитогорск, ул. Герцена, 6. E-mail: info@rusandroid.com ^Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова Российская Федерация, 455000, Челябинская обл., г. Магнитогорск, просп. Ленина, 38

Е-mail: ptmr74@mail.ru

3Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики Российская Федерация, 119454, г. Москва, просп. Вернадского, 78

Изложены принципы построения антропоморфных захватов, основанные на использовании в приводе исполнительных звеньев кинематически зависимых систем передач движения.

Ключевые слова: антропоморфный захват, исполнительная группа звеньев, система передачи движения, кинематическая зависимость.

PRINCIPLES OF ANTHROPOMORPHIC CAPTURE CONSTRUCTIONS WITH FUNCTION ELEMENT GROUP DRIVE

А. А. Bogdanov1,2, А. S. Gorbaneva1,2, I. М. Kutlubayev1,2, U. I. Kutlubayeva3

1OJSC "Scientific Production Association "Android Technics" 6, Herzen str., Magnitogorsk, Chelyabinsk Region, 455000, Russian Federation E-mail:info@rusandroid.com

2Magnitogorsk State Technical University named after G. I. Nosov 38, Lenin Av., Magnitogorsk, Chelyabinsk Region, 455000, Russian Federation. E-mail: ptmr74@mail.ru

3Moscow State Institute of Radio Engineering, Electronics and Automation 78, prosp. Vernadskogo, Moscow, 119454, Russian Federation

Here are the principles of anthropomorphic capture constructions based on the use of function elements of kine-matically dependent motion transmission systems in a drive.

Keywords: anthropomorphic capture, function elements, motion transmission system, kinematic dependence.

Решетневскуе чтения. 2014

Основная функциональная нагрузка в робототех-нических системах выполняется рабочими органами -захватами. Создание механических комплексов, способных совершать сложные действия с объектами подобно руке человека, возможно только при использовании антропоморфного захвата, представляющего собой рычажный механизм, состоящий из трех и более параллельных простых, незамкнутых исполнительных групп звеньев [1]. Наличие трех звеньев, в пределах каждой исполнительной группы обеспечивает удержание объекта не только за счет силового взаимодействия, но и за счет геометрического замыкания. Последнее обстоятельство является весьма существенным, так как в этом случае удержание объекта осуществляется при меньшей величине усилий, развиваемых на поверхности объекта.

Важным фактором в построении исполнительных групп звеньев антропоморфного захвата является выбор системы передачи движения от силовой части к выходным звеньям. Разработанный и исследованный вариант антропоморфного захвата, в соответствии с которым каждое звено приводится в движение индивидуальным приводом, обладает высокими кинематическими и силовыми характеристиками [2]. Однако это достигается использованием 13 независимых приводов. При этом масса захвата составляет 1,8 кг.

Уменьшение массы захвата и снижение его стоимости может быть достигнуто при использовании группового привода звеньев в пределах каждой исполнительной группы. В этом случае имеет место кинематическая зависимость движения звеньев. Недостатком известных подходов в построении такого

типа систем передач движения является невозможность осуществления гарантированного геометрического замыкания на объекте двух звеньев исполнительной группы. Это обусловлено тем, что движение передается с привода одним потоком последовательно первому, второму и далее третьему звену. При наступлении контакта первого звена с объектом происходит его останов. Передача движения второму и третьему звену прекращается.

Для исключения данной особенности группового привода разработан новый принцип построения системы передачи движения звеньям, в соответствии с которым движение от силовой части привода передается на второе звено и далее двумя параллельными потоками на первое и третье звенья. При этом часть системы, обеспечивающей передачу движения на первое звено, оснащена упругим деформируемым элементом. Кинематическая схема разработанной системы и фрагмент конструкции представлены на рисунке.

Исполнительная группа звеньев состоит из подвижных звеньев 1, 2 и 3, соединенных между собой и основанием 0 вращательными кинематическими парами А, В, С. Канатная передача включает в себя канат 4, соединенный с силовой частью привода, и охватывающий блок 5, установленный с возможностью свободного вращения на оси пары А . С блоком через пару К соединен шатун 6, образующий пару Б, и со звеном 2. Звено 2 в свою очередь соединено через шатун 7 и вращательные пары 3 и Е со звеном 3. Кроме того, звено 2 через шатун 8 и пары Б и О соединено с коромыслом 9, соединенным с основанием еще через пружину 10.

Исполнительная группа звеньев: а - кинематическая схема; б - фрагмент конструкции

Движение с силовой части привода передается на канат 4 и обеспечивает вращение блока 5, благодаря чему обеспечивается движение шатуна 6 и связанного с ним звена 2 против часовой стрелки (рис.1). За счет соединения звена 2 с коромыслом 9 обеспечивается поворот звена 1 в кинематической паре А против часовой стрелки. При этом наличие пружины 10 исключает движение коромысла 9. Поворот звена 1 вызывает движение звена 3, соединенного с ним через шатун 7, против часовой стрелки. Работа привода приводит к одновременному движению всех звеньев, обеспечивая одновременный поворот звеньев 1-3.

При достижении звеном 1 поверхности захватываемого объекта происходит его останов. Дальнейшая работа привода сопровождается поворотом звена 2 и движением коромысла 9 в кинематической паре А. При этом происходит сжатие пружины 10. Звено 3 движется в том же режиме, что и до останова звена 1 .

Движение при разжиме захвата происходит в обратной последовательности.

Если звено 1 не вступает в контакт с объектом, движение происходит до наступления контакта звена 2 или 3 (аналог захвата кончиками пальцев).

Параметрический синтез элементов рычажного механизма производится исходя из требуемого соотношения углов поворота между звеньями при сведении звеньев захвата. Минимальная величина жесткости пружины 10 определяется исходя из исключения движения коромысла 9 при движении звеньев 1 -3 и отсутствия контакта с объектом. Максимальная жесткость зависит от величины допустимого предельного усилия, создаваемого звеном 1 на объект, соответствующего максимальному повороту звена 2 относительно звена 1.

Разработанный вариант конструкции подтвердил работоспособность изложенного подхода к построению системы передачи движения. При этом упростилась схема управления движением звеньев. Использовался лишь один энкодер, контролирующий поворот звена 2.

Библиографические ссылки

1. Жиденко И. Г., Кутлубаев И. М. Методика определения сигналов управления антропоморфным манипулятором // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 5. С. 41-46.

2. Богданов А. А., Пермяков А. Ф., Канаева Е. И., Кутлубаев И. М. Захват манипулятора для работы в экстремальных условиях // Решетневские чтения : материалы XV Междунар. науч. конф. : в 2 ч. / под обш. ред. Ю. Ю. Логинова ; СибГАУ. Красноярск, 2011. Ч. 1. С. 218.

References

1. Zhidenko I. G., Kutlubayev I. М. Technique of definition of control signals anthropomorphic manipulator// Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 5. С. 41-46.

2. Bogdanov A. A., Permyakov A. F., Kanaeva E. I., Kutlubaev I. M. Capture manipulator for operation in extreme conditions // Reshetnev's readings: materials of XV International Scientific Conference : in 2 p. / ed. by U. U. Loginov ; Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2011. P. 1. P. 218.

© Богданов А. А., Горбанева А. С., Кутлубаев И. М., Кутлубаева Ю. И., 2014

УДК 681.5.073

ВИБРАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ*

В. В. Буданов, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, С. М. Шевцов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: eresko07@mail.ru

Рассмотрены способы измерения параметров вибрации специальных механических систем. Предложен аппаратно-программный комплекс для исследования характеристик датчиков вибрации. Комплекс позволяет создавать вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот и амплитуд, воспроизводить вибрации, максимально приближенные к реальным условиям эксплуатации специальных механических систем.

Ключевые слова: акселерометр, амплитуда вибрации, чувствительность, калибровка, ускорение.

VIBRATION MEASUREMENTS OF SPECIAL MECHANICAL SYSTEMS V. V. Budanov, S. P. Eresko, T. T. Eresko, S. M. Shevtsov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: eresko07@mail.ru

* Результаты получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки РФ № 9.447.2014/к.