Введение
Глава 1. Обзор многосекционных манипуляционных роботов типа хобот и программных систем для их автоматизированного проектирования 12
1.1. Структура и классификация роботов-манипуляторов 12
1.2. Манипуляторы с параллельной структурой 15
1.3. Сравнение параллельных и последовательных манипуляторов 18
1.4. Методы автоматизированного проектирования,применяемые при разработке многосекционных роботов-манипуляторов типа хобот 21
1.5. Программные системы для анализа и синтеза многосекционных роботов-манипуляторов типа хобот 24
1.6. Постановка задач исследования 27
1.7. Выводы по главе 1 31
Глава 2. Формирование математической модели манипулято ра. Структурный синтез и оптимизация его геометрии 32
2.1. Кинематические схемы секций манипулятора 32
2.2. Структурный синтез многосекционного манипулятора 36
2.3. Оптимизация геометрии манипулятора с использованием его континуальной модели
2.3.1. Критерий равного сопротивления изгибу 37
2.3.2. Критерий равной удельной мощности 50
2.3.3. Критерий равной удельной энергии 54
2.3.4. Многокритериальная оптимизация геометрии манипулятора 55
2.4. Оптимизация размеров секций манипулятора на основе его континуальной модели 56
2.5. Оптимизация угловых и линейных размеров манипулятора с использованием его дискретной модели 58
2.5.1. Дискретная модель манипулятора 59
2.5.2. Математическая модель динамики одно- и двухсекционного манипуляторов 63
2.6. Выводы по главе 2 66
Глава 3. Верификация геометрии манипулятора 68
3.1. Дискретная модель многосекционного манипулятора типа хобот 68
3.2. Верификация геометрии МТХ 71
3.3. Область достижимости манипулятора и ее параметры
3.3.1. Случай отсутствия препятствий 73
3.3.2. Случай наличия препятствий 79
3.3.3. Определение допустимости конфигурации манипулятора
3.4. Прямая и обратная позиционные задачи 84
3.5. Методы решения обратной задачи
3.5.1. Сведение к многомерной задаче глобальной условной оптимизации. Метод Нелдера-Мида. 86
3.5.2. Схема решения 90
3.5.3. Геометрическая интерпретация задачи. Метод простого градиентного спуска. 3.6. Комбинирование оптимизационного и геометрического методов решения обратной задачи 97
3.7. Выводы по главе 3 99
Глава 4. Программный комплекс «Хобот» 100
4.1. Выбор инструментария 100
4.2. Структура ПК 102
4.2.1. Диаграмма классов 107
4.2.2. Описание классов 108
4.2.3. Интерфейс ПК «Хобот» 110
4.3. Выводы по главе 4 111
Глава 5. Исследование эффективности разработанного алгоритмического и программного обеспечения 115
5.1. Оптимизация геометрии манипулятора с использованием его континуальной математической модели 115
5.1.1. Оптимизация по критерию равного сопротивления изгибу 115
5.1.2. Оптимизация по критерию равной удельной мощности123
5.1.3. Многопараметрическая оптимизация формы манипулятора 126
5.2. Оптимизация угловых и линейных размеров манипуляторов на основе его континуальной математической модели 129
5.2.1. Схема исследования 129
5.2.2. Односекционный манипулятор 129
5.2.3. Двухсекционный манипулятор 134
5.3. Проектирование с помощью ПК «Хобот» геометрии мно госекционного манипулятора параллельной структуры для управления ориентацией космического телескопа “Миллимет рон” 136
5.3.1. Постановка задачи 138
5.3.2. Синтез геометрии манипулятора средствами системы NX 7.5 140
5.3.3. Синтез траектории перевода манипулятора в заданное положение 142
5.3.4. Результаты применения ПК «Хобот» при проектировании геометрии многосекционного манипулятора параллельной структуры для управления ориентацией космического телескопа “Миллиметрон” 143
5.4. Выводы по главе 5 148
Заключение 150
Список литературы
