Робототехнический комплекс для укладки и уплотнения бетонной смеси в опалубочных формах
Диссертация
Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГТУ (НПИ) «Теория и принципы построения машин-автоматов, роботов и ГАП». Отдельные части работы выполнены в соответствии с тематикой по единому заказ-наряду Министерства образования РФ «Теория интеллектуальных информационно-управляющих систем и принципов построения мобильных робототехниче-ских… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка задач исследования
- 1. 1. Технологические предпосылки роботизации процесса укладки и уплотнения бетонной смеси
- 1. 2. Требования, предъявляемые к робототехническому комплексу для укладки и уплотнения бетонной смеси в опалубочных формах
- 1. 3. Анализ существующих средств механизации, автоматизации и роботизации процессов укладки и уплотнения бетонной смеси
- 1. 4. Анализ состояния науки и техники в области управления большими манипуляторами
- 1. 5. Задачи исследования
- Выводы
- Глава 2. Принципы построения РТК для укладки и уплотнения бетонной смеси в опалубочных формах
- 2. 1. Выбор структуры РТК и его составных частей
- 2. 1. 1. Функциональная схема РТК
- 2. 1. 2. Выбор вида привода манипуляторов РТК
- 2. 1. 3. Информационная система РТК
- 2. 1. 4. Алгоритмы функционирования
- 2. 2. Моделирование динамики механической части манипулятора РТК
- 2. 2. 1. Топология расчетной схемы механической части манипулятора
- 2. 2. 2. Кинематика расчетной схемы механической части манипулятора
- 2. 2. 3. Массо-инерционные характеристики тел, входящих в состав расчетной схемы
- 2. 2. 4. Силовые факторы
- 2. 2. 5. Формирование дифференциальных уравнений движения
- 2. 2. 6. Взаимосвязь обобщенной координаты с координатой соответствующего гидравлического привода
- 2. 2. 7. Зависимость вращательного момента от усилия в гидравлическом приводе
- 2. 2. 8. Оценка податливости звеньев манипулятора
- 2. 3. Моделирование электрогидравлического привода манипулятора РТК
- 2. 3. 1. Статическая модель
- 2. 3. 2. Динамическая модель
- 2. 3. 3. Моделирование трения
- 2. 4. Методика построения траекторий движения и синтез алгоритма управления манипулятором
- 2. 4. 1. Прямая и обратная задача о положении манипулятора
- 2. 4. 2. Задачи динамического анализа манипулятора
- 2. 4. 3. Планирование элементарного движения и траектории
- 2. 4. 4. Управление движением манипулятора
- 2. 1. Выбор структуры РТК и его составных частей
- 3. 1. Общие замечания по разработке системы управления
- 3. 2. Линеаризованная модель звена манипулятора с электрогидравлическим приводом как объект управления
- 3. 2. 1. Линеаризованная модель звена манипулятора с электрогидравлическим приводом
- 3. 2. 2. Объект управления с подчиненным контуром регулирования по давлению
- 3. 3. Синтез регулятора в пространстве состояний
- 3. 3. 1. Обоснование и описание метода
- 3. 3. 2. Синтез регулятора САУ
- 3. 3. 3. Расчет параметров оптимального по точности и быстродействию регулятора
- 3. 3. 4. Исследование динамики САУ
- 3. 4. Регулирование положения рабочего органа манипулятора
- 4. 1. Компоновка РТК
- 4. 2. Метрологическое обеспечение САУ
- 4. 3. Экспериментальные исследования
- 4. 3. 1. Исследование упругих свойств звена манипулятора
- 4. 3. 2. Установка для проведения испытаний элементов
- 4. 3. 3. Проверка адекватности математической модели
- 4. 4. Области применения многозвенных манипуляторов большого радиуса действия
Список литературы
- Пищаленко Ю.А. Технология возведения зданий и сооружений: Учеб. для вузов. Киев: Вища школа, 1982. — 192 с.
- Технология строительного производства: Учебник для вузов / Атаев С. С., Данилов H.H., Прыкин Б. В. и др. М.: Стройиздат, 1984. — 559 с.
- Евдокимов H.H. и др. Технология монолитного бетона и железобетона. М.: Высшая школа, 1980. — 335 с.
- Патент Российской Федерации 2 036 092. МКИ 6 В 28 С 5/42. Установка для приготовления, подачи и укладки бетонной смеси. Опубликован 27.05.95.
- Европейский патент 674 573. МКИ В 28 В 21/14. A machine for vertical casting of pipes of concrete or a similar material in a mould system with a distributor wheel. Опубликован 04.10.95.
- Технология и механизация строительного производства: Учеб. для вузов / Атаев С. С., Бондарик В. А., Громов И. Н. и др. М.: Высшая школа, 1983.-312 с.
- Возведение монолитных конструкций зданий и сооружений / Березовский Б. И., Евдокимов Н. И., Жадановский Б. В. и др. М.: Стройиздат, 1981.-335 с.
- Мировой патент 9 721 616. МКИ В 65 G 01/14. Stacker crane type automatic high-rise warehouse. Опубликован 19.06.97.
- Патент Российской Федерации 2 060 322. МКИ 6Е 02 D 15/04. Устройство для укладки бетонной смеси. Опубликован 20.05.96.
- Ю.Вильман Ю. А. Основы роботизации в строительстве: Учеб. пособие для студ. вузов по строит, спец. М.: Высш. шк., 1989. — 271 с.
- П.Булгаков А. Г., Волчков С. А. Механизация и автоматизация монолитного строительства. Серия «Технология и механизация строительства»:
- Обзор, информ. / ВНИИНТПИ Госстроя РФ.- М.: ВНИИНТПИ, 1999. Вып. 4. 39 с.
- Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон: Технология производства работ. 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1991. — 576 с.
- Патент Российской Федерации 2 057 867. МКИ 6 Е 04 G 21/02. Способ автоматической укладки и уплотнения бетонной смеси. Опубликован 10.04.96.
- Патент Российской Федерации 2 035 368. МКИ 6 В 65 G 53/32, 53/66. Устройство для обеспечения безопасной эксплуатации трубопровода. Опубликован 20.05.95.
- Евдокимов В.А. Автоматизация технологических процессов на ДСК и заводах сборного железобетона. Л., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1978.- 192 с.
- Патент Российской Федерации 2 074 818. МКИ 6 В 28 В 1/08. Устройство управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси. Опубликован 10.03.97.
- Патент Российской Федерации 95 100 364/28. МКИ 6 В 06 В 1/00. Вибратор. Опубликован 11.01.95.
- Шалимо Т.Е., Тулупов И. И., Марковский М. Ф. Особенности трубопроводного транспорта бетонных смесей бетононасосами. Минск.: Наука и техника, 1989. — 175 с.
- Евдокимов В.А. Механизация и автоматизация строительного производства: Учеб. пособие для вузов. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.- 195 с.
- Загороднюк В.Т., Паршин Д. Я. Строительная робототехника. М.: Стройиздат, 1990.-268 с.
- Афанасьев А.А. Интенсификация работ при возведении зданий и сооружений из монолитного бетона. М.: Стройиздат, 1990. — 376 с.
- Morai Т. et at. Concrete Distributing Robot // Robot, 1983, № 38, P.53−79.
- Патент США 5 535 780. Классификация США 137/615 141/387. Concrete-distribution rig. Опубликован 16.07.96.
- Патент США 5 522 677. Классификация США 405/150.2 239/165 417/900. Travelling concreting device. Опубликован 04.06.96.
- Патент ФРГ 4 002 760. МКИ F 04 В 015/02. Vorrichtung zum Ausbringen von Spritzbeton im Na? spritzverfahren. Опубликован 04.03.93.
- Заявка на изобретение ФРГ 4 205 144. МКИ F 04 В 015/02. Vorrichtung zum pneumatischen Ausbringen von hydromechanisch im Dichtstrom gefordertem Beton. Подана 26.08.93.
- Saueressig P. Betonversorgung fur eine 600 m lange Baustelle // TIS, 1997, № 8, S. 13−14.
- ACM-System PM, MT1067, Datenblatt der Fa. Putzmeister.
- Geschaftsbereich Daimler-Benz, Unternehmensbereich AEG. 1988. — S. 36.
- Микропроцессоры в системах автоматизации строительной техники. Булгаков А. Г., Гернер И., Каден Р. // Обзор, информ. М.: ВНИИНТПИ, 1991.-52 с.
- Заявка на изобретение ФРГ 4 306 127. МКИ В 25 J 005/00. Gro? manipulator, insbesondere fur Autobetonpumpen. Подана 01.09.94.
- Заявка на изобретение ФРГ 4 412 643. МКИ В 25 J 005/00. Gro? manipulator, insbesondere fur Autobetonpumpen, sowie Verfahren zu dessen Handhabung. Подана 02.03.95.
- Заявка на изобретение ФРГ 4 412 635. МКИ Н 04 Q 009/00. Fernsteueranordnung, insbesondere fur Forder-, Spritz- und Verteilermaschinen fur Beton und Mortel. Подана 19.10.95.
- Прототип ФРГ 29 505 549. МКИ F 21 V 033/00. Fernsteuergerat fur mobile Arbeitsmaschinen. Опубликован 20.07.95.
- Neue Prop-Funkfernsteuerung // Baumarkt, 1998, № 7, S. 20.
- Патент Российской Федерации 95 104 038/11. МКИ 6 В 65 G 53/32. Распределитель бетона. Опубликован 21.05.95.
- Finch М.С. Concrete Pumping a Growth Industry // Civil Engineering. Great Britain, 1985, № 6, P. 16−19.
- Математическое моделирование динамики электровозов / А.Г. Ники-тенко, Е. М. Плохов, A.A. Зарифьян, Б.И. Хоменко- Под ред. А.Г. Ники-тенко. М.: Высшая школа, 1998. 274 с.
- Kreuzer Е. Generation of symbolic equations of motion of multibody systems // Computerized symbolic manipulations in mechanics. Springer Verlag, 1994.-P. 1−67.
- Ефимов Г. Б., Погорелов Д. Ю. Некоторые алгоритмы автоматизированного синтеза уравнений движения системы твердых тел. Препринт Ин. прикл. матем. РАН, 1993, № 84.
- Черноусько Ф.Л., Болотник H.H., Градецкий В. Г. Манипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.-368 с.
- Лилов Л.К. Моделирование систем связанных тел. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1993. — 272 с.
- Виттенбург Й. Динамика систем твердых тел. М.: Наука, 1971. 636 с.
- Volmer J. Getriebetechnik Koppelgetriebe. Berlin: VEB Verlag Technik, 1979.
- Schneider M. Modellbildung, Simulation und nichtlineare Regelung elastischer, hydraulisch angetriebener Gro? manipulatoren. Forsch.-Ber. VDI Reihe 8 Nr. 756. Dusseldorf: VDI Verlag, 1999. 190 S.
- Попов Е.П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. 400 с.
- Backe W. Servohydraulik. Umdruck, Institut fur hydraulische und pneumatische Antriebe und Steuerung, RWTH Aachen, 5. Auflage, 1986.
- Merrit H.E. Hydraulic Control Systems. New York: John Wiley & Sons, 1967.
- Feigel H.-J. Nichtlineare Effekte am Servoventil gesteuerten Differentialzylinder. Olhydraulik und Pneumatik 31 (1987), Nr. 2, S. 42−48.
- Feigel H.-J. Dynamische Kenngro? en eines Differentialzylinders. Olhydraulik und Pneumatik 31 (1987), Nr. 2, S. 138−148.
- Faulhaber S. Lageregelung fur hydraulische Servoantriebe. Fortsch.-Ber. VDI Reihe 8, Nr. 84. Dusseldorf: VDI-Verlag, 1985.
- Helduser S. Einflu? der Elastizitat mechanischer Ubertragungselemente auf das dynamische Verhalten hydraulischer Servoantriebe. Dissertation, RWTH Aachen, 1977.
- Karnopp D. Computer Simulation of Stick-Slip Friction on Mechanical Dynamic Systems. Trans, of the ASME, Vol. 107, Mar. 1985, S. 100−103.
- Laika A. Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Vorschubantrieben fur numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen mit Stellzylinderantrieben und Lageregelung. Dissertation, TU Munchen, 1973.
- Водяник Г. М. Математическое моделирование технологических машин: Учеб. пособие / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1994.-256 с.
- Динамика управления роботами / Под ред. Е. И. Юревича. М.: Наука, 1984.-336 с.
- Feuser А. Ein Betrag zur Regelung schwach gedampfter Systeme. Regelungstechnik 30, 1982, S. 53−59.
- Wierschem D.E. Resolved Motion Rate Control of Manipulators and Human Protheses. IEEE Trans, on Man-Machine Systems, MMS 10/2, 1969, pp. 4753.
- Bultges H. Zum Einsatz von Kaskaden- und Zustandsregelungen fur einen servoventilgesteuerten hydraulischen Linearantrieb. Automatisierungstechnik 33, 1985, S. 247−252, S. 285−288.
- Электрогидравлические следящие системы / Под ред. В. А. Хохлова. М.: Машиностроение, 1971. -432 с.
- Загороднюк В.Т., Булгаков А. Г., Волчков С. А. Проблемы управления большими манипуляторами. Современные проблемы тепловой энергетики и машиностроения: Сб. науч. тр. / Волгодонский ин-т ЮРГТУ-Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. С. 113−115.
- Egner М. Hochdynamische Lageregelung mit elektrohydraulischen Antrieben. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1988.
- Hanafusa H., Asada H., Mikoshi T. Design of Electrohydraulic Servosys-tems for Articulated Robot Arm Control. IF AC Pneumatic and Hydraulic Components Warsaw, Poland, 1980, pp. 223−228.
- McClamroch N.H. Displacement Control of Flexible Structures Using Electro-Hydraulic Servo-Actuators. ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 1985, pp. 1018−1021.
- Челпанов И.Б. Устройство промышленных роботов. JI.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. -223 с.
- Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. / Под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. Кн. 1: Кинематика и динамика / Е. И. Воробьев, С. А. Попов, Г. И. Шевелева. М.: Высш. шк., 1988. -304 с.
- Seraji Н. An Approach to Multivariable Control of Manipulators. Trans, of the ASME, Vol. 109, June 1987, pp. 146−154.
- Bejczy A.K., Tarn T.J. Dynamic Control of Robot Arms in Task Space using Nonlinear Feedback. Automatisierungstechnik 36, 1988, S. 374−388.
- Freud E., Hoyer H. Das Prinzip nichtlinearer Systementkopplung mit der Anwendung auf Industrieroboter. Regelungstechnik 28, 1980, Heft 3, S. 8087, S. 116−126.
- Khosla P.K., Kanade T. Experimental Evaluation of Nonlinear Feedback and Feedforward Control Schemes for Manipulators. The International Journal of Robotics Research, Vol. 7, No. 1, Feb. 1988.
- Vukobratovic M. Non-Adaptive and Adaptive Control of Manipulation Robots. Scientific Fundamentals of Robotics 5. Berlin, Heidelberg: SpringerVerlag, 1985.
- Stokoc M.D., Vukobratovic K.M. Dezentralized Regulator and Observer for a Class of Large Scale Nonlinear Mechanical Systems. J. of Large Scale Systems 5, 1983. c. 189−206.
- Craig J.J. Adaptive Control of Mechanical Manipulators. Addison-Wesley Publishing Co., 1988.
- Hsia T.C. Adaptive Control of Robot Manipulators A Review. Proc. of IEEE Conference on Robotics and Automation, 1985, pp. 183−189.
- Ho-Gi Kim. Modellierung und Steuerung von Gro? manipulatoren mit hydraulischen Antrieben. Munchen, Wien: Hanser, 1994.
- Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 2. Приводы робототехнических систем: Учеб. пособие / Под ред. И. М. Макарова. М.: Высш. шк., 1986. — 175 с.
- Roth J. Regelungskonzepte fur lagegeregelte elektrohydraulische Servoantriebe. Dissertation, RWTH Aachen, 1983.
- Bell R., de Pennington A. Active Compensation of Lightly Damped Elektro-hydraulic Cylinder Drives using Derivative Signals. Proc. Instn Mech. Engrs, Vol. 184, Pt. 1, No. 4, 1969−70, pp. 83−94.
- Helduser S. Einfluss der Elastizitat mechanischer Ubertragungselemente auf das dynamische Verhalten hydraulischer Servoantriebe. Dissertation, RWTH Aachen, 1977.
- Welch T.R. The Use of Derivative Pressure Feedback in High Performance Hydraulic Servomechanisms. Trans, of the ASME, Journal of Engineering for Industry, Feb. 1962, pp. 8−14.
- Quetting P. Zustandsregelung eines nichtlinearen Systems am Beispiel eines elektrohydraulischen Stellantriebs. Fortschr.-Berichte, Dusseldorf: VDI-Verlag, 1982.
- Wierschem T. Lageregelung schwach gedampfter Antriebe durch Zustandsruckfuhrung. Regelungstechnik 29, 1981, S. 11−19.
- Волчков С.А. О робототехническом комплексе для укладки бетонной смеси в скользящую опалубку. Взгляд в будущее: проблемы общества, экономики, техники: Сб. науч. статей / Новочерк. гос. техн. ун-т Новочеркасск: НГТУ, 1998. — С. 11−15.
- Булгаков А.Г., Волчков С. А. Принципы построения РТК для укладки бетонной смеси в скользящую опалубку // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1998. № 2. С. 106−107.
- Sagorodnuk W., Bulgakov A., Voltchkov S. Robotersystem fur das Belegen des Betons in Schalungsformen 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 20.-23.09.1999.-Ilmenau, 1999. Band 2. S. 287−293.
- Волчков С.А. Кинетостатический анализ манипуляторов РТК для укладки бетонной смеси // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1999. № 4. -С. 22−25.
- Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. 184 с.
- Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. 398 с.
- Адлер Ю.П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.