Аннотация
Для современного этапа развития антропоморфной техники характерным является продвижение её из производственной сферы в социальную. Особое место при этом занимают антропоморфные роботы, способные не только взаимодействовать с человеком, но и заменить его действия в неблагоприятных условиях. Структура, аналогичная скелету человека, позволяет реализовать аналогичную кинематику и легче адаптировать их в среду жизнедеятельности людей.
Основные функциональные действия выполняются, как известно, захватом. В большинстве конструкций роботов используются антропоморфные захваты. Их создание предполагает максимальное совпадение числа степеней подвижности с аналогичным параметром, присущим кисти. Однако реализация всех подвижностей с требуемыми силовыми характеристиками захвата при использовании современных приводов представляется сложной задачей. Рассмотрен вариант применения группового привода, реализующего движения звеньев в кинематических парах с параллельными осями вращения. Проведены аналитические исследования механизма группового привода в двух исполнительных группах звеньев, реализующих движение в одной группе отдельно большого пальца и в другой одновременное движение остальных пальцев. Для кинематического анализа были составлены выражения геометрических связей в векторной форме и затем получена система скалярных уравнений. Решение систем найдено численно с помощью математического пакета MathCad. По результатам построены графики изменения углов от хода ползуна, планы положений и траекторий узловых точек механизмов и определены их угловые скорости. Полученные планы скоростей позволили получить допустимые нагрузки на исполнительной группе звеньев. Изложенная последовательность аналитического исследования позволяет проводить кинематический и силовой анализ на стадии проектирования.
Ключевые слова
Антропоморфный захват, исполнительная группа звеньев, групповой привод кинематический и силовой анализ, привод, поступательной пары, усилие захвата.
1. Marchal-Crespo L., Reinkensmeyer D.J. Review of control strategies for robotic movement training after neurologic injury // J of NeuroEng Rehab. 2009. Vol. 6. P. 1–20.
2. Wolbrecht E.T., Chan V., Reinkensmeyer D., Bobrow J.E. Optimizing compliant, model-based robotic assistance to promote neurorehabilitation. IEEE Trans on Neur Syst and Rehab Eng. 2008. V. 16(3). P. 286–297.
3. Сорокин В.Г., Сохин И.Г. Возможные области применения антропоморфных роботов-помощников экипажей в отсеках перспективных космических комплексов // Пилотируемые полеты в космос. 2015. № 4 (17). С. 71–79.
4. Падалка Г.И., Долгов П.П., Алтунин А.А. Подход к построению робототехнических систем для работы в космосе // Пилотируемые полеты в космос. 2013. № 4 (9). С. 92–94.
5. Захват манипулятора для работы в экстремальных условиях / Богданов А.А., Пермяков А.Ф., Канаева Е.И., Кутлубаев И.М. // Решетневские чтения: материалы XV междунар. науч. конф.: в 2 ч.; под обш.ред. Ю.Ю.Логинова; Сиб. гос. ун-т. Красноярск, 2011. Ч.1. С. 218.
6. Создание и исследование робототехнической системы с интерактивным управлением / Богданов А.А., Сычков В.Б., Жиденко И.Т., Кутлубаев И.М. // Решетневские чтения. 2012. Т. 1. № 16. С. 230–231.
7. Жиденко И.Г., Кутлубаев И.М. Методика определения сигналов управления антропоморфным манипулятором // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 5. С. 41–46.
8. Морошкин Ю.Ф. Определение конфигураций механизмов // Докл. АН СССР. 1953. Т.82. №4. С. 56–58.
9. Теория механизмов, машин и манипуляторов: метод. указания по курсовому проектированию для студ. инженер. специальностей / сост. В.Г. Заяц. Барановичи: РИО БарГУ, 2010. 55 с.
10. Механика. Теория механизмов и машин: учеб.пособие / О.В. Конищева, Е.В. Брюховецкая, П.Н. Сильченко. 2-е изд., испр. и доп. Красноярск: Сиб. фед. ун-т, 2013. 330 с.
11. Евдокимов Ю.И. Теория механизмов и машин. Ч. 1: Структура, кинематика и кинетостатика механизмов: курс лекций / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т. Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2013. 136 с.
12. Митрев Р.П. Компьютерный кинематический анализ шестизвенного механизма для привода рабочих органов строительных и дорожных машин // Теория механизмов и машин. 2008. №1 (11). Т. 6. С. 81–88.
13. Бояркина И.В. Технологическая механика одноковшовых фронтальных погрузчиков: монография. Омск: СибАДИ, 2011. 336 с.
14. Левитский Н. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1979.
15. Деграве В.С. Особые положения плоских неассуровых структурных групп с внутренними входами // Теория механизмов и машин. 2006. №2. Т. 4. С. 81–85.
16. Ащеулов А.В. Простые для ТММ механизмы с внутренними входами оказываются сложными при проектировании // Теория механизмов и машин. 2003. №2. Т. 1. С. 76–78.
17. Craig J. Introduction to robotics, mechanics and control. Addison Wesley publishing company, 1989.
18. Hiller M., Möller M. Computer-based kinematical analysis of multiloop mechanisms. Proc. of the 22-nd Biennal ASME Mechanisms Conferenceon Flexible Mechanisms, Dynamics and Analisis, pp. 135–142, 1992, Scottsdale, USA.
19. Константинов М., Неделчев И. Теория на механизмите и машините. София: Техника, 1964.
20. Теория механизмов и машин: учебник для втузов / К.В. Фролов, С.А. Попов, А.К. Мусатов и др.; под ред. К.В. Фролова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1998. 496 с.
21. Сумский С.Н. Расчёт кинематических и динамических характеристик плоских рычажных механизмов: справочник. М.: Машиностроение, 1980. 312 с.
22. Справочник машиностроителя: в 6 т. / Люкшин В.С., Ниберг Н.Я., Обморшев Н.А., Плужников И.С.; под ред. Н.С. Ачеркана. 2-е изд., исправл. и доп. М.: Машлит, 1955. Т. 1. 568 с.
23. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах: учеб. пособие. В 3 т. М.: Наука, 1990. Т. 1. Статика и кинематика. 672 с.
24. Дьяконов В.П. MathCAD 2000. СПб.: Питер Бук, 2000. 586 с.
25. Макаров Е.Г. Инженерные расчёты в Mathcad 15: учебный курс. СПб.: Питер, 2011. 400 с.
26. Бертяев В.Д. Теоретическая механика на базе Mathcad. СПб.: БХВ-Питербург, 2005. 752 с.