Создание трехмерной кинематической модели манипулятора Delta при помощи системы автоматизированного проектирования в NX

Создание трехмерной кинематической модели манипулятора Delta при помощи системы автоматизированного проектирования в NX

Волошкин Артём Александрович
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова), НИИ РТ и СУ, инженер–исследователь, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Рыбак Лариса Александровна
д.т.н., БГТУ им. В.Г. Шухова, профессор, руководитель НИИ РТ и СУ, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Скитова Валерия Михайловна
БГТУ им. В.Г. Шухова, НИИ РТ и СУ, инженер–исследователь, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Ноздрачева Анна Валерьевна
к.м.н., БГТУ им. В.Г. Шухова, н.с., 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Гапоненко Елена Владимировна
к.т.н., доцент, БГТУ им. В.Г. Шухова, с.н.с., 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Материал поступил в редакцию 8 сентября 2022 года.

Аннотация
В статье рассматривается конструкция робота Delta, входящего в состав мультироботизированной системы для аликвотирования биологической жидкости. Целью статьи является получение динамической модели манипулятора Delta при помощи 3D-моделирования, которая позволит изучать кинематические и динамические характеристики манипулятора для заданных параметров. Для моделирования используется система автоматизированного проектирования (САПР). В статье представлен аналитический расчет кинематических и динамических параметров манипулятора Delta в структуре РС, представлено решение обратной задачи. Описан процесс создания цифровой расчетной модели в системе NX Nasrtan. Предварительно выполненный расчет кинематических и динамических параметров, позволил задать параметры в системе NX Nastran для обеспечения вращения приводных валов двигателей в соответствии с заданной траекторией выходного звена. Для всех звеньев манипулятора определены центр масс и назначен материал. Проведена симуляция движения и получены зависимости изменения скоростей, ускорений и перемещений звеньев манипулятора для реализации требуемой траектории подвижной платформы. Выполнены расчет позволяет построить траекторию движения выходного звена с заданной скоростью, задавая поворот приводных звеньев расчетной модели с учетом сил инерции.

Ключевые слова
Манипулятор Delta, сферический шарнир, приводные звенья, конструктивные параметры Delta, динамическая модель манипулятора Delta, подвижная платформа, параллелограммный механизм, автоматизированное проектирование (САПР).

Благодарности
Работа выполнена при поддержке государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по гранту FZWN-2020-0017.

DOI
10.31776/RTCJ.11103

Индекс УДК 
62-883

Библиографическое описание
Создание трехмерной кинематической модели манипулятора Delta при помощи системы автоматизированного проектирования в NX / А.А. Волошкин [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 11. - № 1. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2023. – С. 20-29. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Patent US 4976582, B25J17/0266. Device for the movement and positioning of an element in space: CH5348/85: 1985-12-16: 1990-12-11 Publication of US4976582 / Clavel R. – Text: unmediated.
  2. Kinematic Calibration of a Cable-Driven Parallel Robot for 3D Printing / Sen Qian [et al.] // Sensors 18(9):2898. – 2018. – DOI: https://doi.org/10.3390/s18092898 (дата обращения: 10.09.2021). – Text: electronic/
  3. Biagiotti L. Trajectory Planning for Automatic Machines and Robots / Biagiotti L., Melchiorri C. – Heidelberg: Springer, (2010). – Text: unmediated.
  4. Delta robot: inverse, direct, and intermediate Jacobians / López M. [et al.] // Proc. Inst. Mech. Eng. Part C J. Mech. Eng. Sci. 220(1), 103-109 (2006). – Text: unmediated.
  5. Zhao Y. Singularity, isotropy, and velocity transmission evaluation of a three translational degrees-of-freedom parallel robot // Robotica, 31(2), 193–202 (2013). – Text: unmediated.
  6. Tsai L.W. Robot analysis: the mechanics of serial and parallel manipulators // Wiley, NY (1999). – Text: unmediated.
  7. Brinker J. A comparative study of inverse dynamics based on Clavel’s Delta robot / Brinker J., Corves B., Wahle M. / In: The 14th IFToMM World Congress, Taipei (Taiwan), pp. 89-98. – Text: unmediated.
  8. Dynamics modeling and control of a delta high-speed parallel robot / Han K. // Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers.13. – Pp. 90-97. – 2014. – Text: unmediated.
  9. The Delta Parallel Robot: Kinematics Solutions / R.L. Williams II // Internet Publication, www.ohio.edu/people/williar4/html/pdf/DeltaKin.pdf. (дата обращения: 10.09.2021). – Text: electronic.
  10. Motion Control of 6-DOF Relative Manipulation Device / Khalapyan S. [et al.] // Mechanism Design for Robotics. – 2021. – Pp. 217-225. – Text: unmediated.

Полный текст статьи (pdf)