ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ОГЛАВЛЕНИЕ ............................................................................................................ 2
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ......................................................................................... 6
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 7
ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ РОБОТОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ
СТРУКТУРОЙ И АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОГРЕШНОСТЕЙ И
МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ................. 14
1.1. Обзор современных роботов с параллельной структурой .......................... 14
1.1.1. Концепция и характеристики роботов с параллельной
структурой ........................................................................................................... 14
1.1.2. Применение параллельной робототехники ............................................ 16
1.1.3. Обзор Дельта-роботов .............................................................................. 22
1.2. Анализ причин, влияющих на точность позиционирования
роботов с параллельной структурой .................................................................... 27
1.2.1. Классификации погрешностей позиционирования роботов с
параллельной структурой ................................................................................... 28
1.2.2. Квазистатические погрешности .............................................................. 30
1.2.3. Динамические погрешности .................................................................... 32
1.3. Обзор методов обеспечения точности позиционирования
роботов с параллельной структурой .................................................................... 33
1.3.1. Предотвращение погрешностей .............................................................. 33
1.3.2. Калибровка ................................................................................................ 36
1.3.2.1. Метод внешней калибровки ................................................................. 37
1.3.2.2. Метод внутренней калибровки ............................................................. 38
1.3.2.3. Третий тип метода калибровки ............................................................ 38
3
Стр.
1.4. Метод Крэйга-Бамптона ............................................................................ 39
1.5. Вывод по главе 1 ............................................................................................. 42
ГЛАВА 2. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЕЛЬТА-РОБОТА ........................ 44
2.1. Введение в структуру Дельта-робота. .......................................................... 44
2.2. Создание системы координат Дельта-робота .............................................. 46
2.3. Обратная задача кинематики Дельта-робота ............................................... 49
2.4. Прямая задача кинематики Дельта-робота ................................................... 55
2.5. Проверка прямых и обратных решений кинематики дельта
робота ...................................................................................................................... 60
2.6. Выводы по главе 2 .......................................................................................... 61
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
ДЕЛЬТА-РОБОТА, ВЫЗВАННЫХ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИЙ ЕГО
КОМПОНЕНТОВ ...................................................................................................... 62
3.1. Оценка влияния статической деформативности Дельта-робота
на точность позиционирования. ........................................................................... 64
3.1.1. Численный анализ погрешности позиционирования Дельта
робота на основе метода конечных элементов ................................................ 64
3.1.2. Численная модель Дельта-робота .......................................................... 65
3.1.3. Статический анализ Дельта-робота ........................................................ 66
3.2. Анализ динамической погрешности Дельта-робота, вызванных
упругой деформацией компонентов .................................................................... 79
3.2.1. Создание динамической модели жестко-упругой связи
Дельта-робота ...................................................................................................... 79
3.2.2. Планирование траектории дельта-робота на основе
MATLAB .............................................................................................................. 82
4
Стр.
3.2.3. Анализ динамической погрешности позиционирования
Дельта-робота ...................................................................................................... 85
3.3. Вывод по главе 3 ............................................................................................. 92
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ДЕЛЬТА
РОБОТА ДЛЯ ХАРАКТЕРНЫХ ТРАЕКТОРИЙ .................................................. 94
4.1. Описание пространственной траектории движения
исполнительного органа Дельта-робота .............................................................. 94
4.2. Моделирование и анализ законоов движения дельта-робота .................... 96
4.2.1. Закон синусоидального движения (ЗСД) ............................................... 96
4.2.2. Закон движения с синусоидальным модифицированным
трапециевидным ускорением (ЗДСМТУ) ........................................................ 98
4.2.3. Улучшенный закон движения с синусоидальным
модифицированным трапециевидным ускорением (УЗДСМТУ) ............... 100
4.2.4. 5-й полиномиальный закон движения (5ПЗД) ..................................... 103
4.2.5. 7-й полиномиальный закон движения (7ПЗД) ..................................... 105
4.2.6. Закон движения по кубическому сплайну (КСПЛАЙН) .................... 106
4.3. Анализ динамической погрешности позиционирования Дельта
робота .................................................................................................................... 108
4.4. Планирование траектории на основе комбинированных законов
движения ............................................................................................................... 113
4.5. Выводы по главе 4 ........................................................................................ 119
ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ОТСЛЕЖИВАНИЕМ ТРАЕКТОРИИ ДЕЛЬТА
РОБОТА С УЧЕТОМ ДЕФОРМАТИВНОСТИ ................................................... 121
5.1. Моделирование динамики системы жестких тел Дельта-робота ............ 122
5
Стр.
5.1.1. Решение матрицы Якоби ........................................................................ 122
5.1.2. Анализ ускорения Дельта-робота ......................................................... 124
5.1.3. Построение динамических уравнений на основе принципа
виртуальной работы .......................................................................................... 125
5.2. PID-управление Дельта-роботом ................................................................. 130
5.3. LADRC-управление Дельта-роботом ......................................................... 131
5.3.1. Выражение пространства состояний Дельта-робота .......................... 132
5.3.2. Управление развязкой Дельта-роботом ................................................ 133
5.3.3. Проектирование системы управления LADRC Дельта
роботом .............................................................................................................. 134
5.3.4. Анализ устойчивости системы управления Дельта-роботом
LADRC ............................................................................................................... 137
5.4. Моделирование системы управления динамики системы
жестких тел Дельта-роботом LADRC на базе MATLAB ................................. 139
5.5. Управление Дельта-роботом с учетом упругой деформации
компонентов ......................................................................................................... 143
5.6. Выводы по главе 5 ........................................................................................ 153
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .......................................................... 155
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................... 156
