Динамика мобильного вибрационного робота с поступательным движением внутренней массы
Одним из перспективных способов перемещения обрабатываемых объектов, является использование мобильных роботов, движущихся за счет вибрационного движения внутренних масс, управляя движением которых можно изменять силу реакции внешней среды, действующей на корпус робота, обеспечивая его движение в желаемом направлении и регулируя скорость перемещения. Вибропривод с поступательным движением… Читать ещё >
Содержание
- 1. Изучение состояния вопроса
- 1. 1. Анализ-парка роботов для операций над миниатюрными изделиями
- 1. 2. Классификация роботов для операций над миниатюрными изделиями
- 1. 3. Использование вибрационных приводов в роботах для повышения точности их позиционирования
- 1. 4. Классификация вибрационных роботов
- 1. 5. Цель и задачи исследования
- 2. Математическая модель вибрационного мобильного робота с электромеханическим приводом поступательного движения внутренней массы
- 2. 1. Основные принципы построения расчетной модели
- 2. 2. Принцип действия вибрационного мобильного робота
- 2. 3. Дифференциальные уравнения движения корпуса и внутренней подвижной массы вибрационного мобильного робота
- 2. 4. Модель движения вибрационного робота с системой автоматического управления перемещением внутренней подвижной массы
- 2. 5. Алгоритм моделирования движения вибрационного мобильного робота с системой автоматического управления перемещением внутренней подвижной массы
- 2. 6. Выводы по главе
- 3. Расчет динамических параметров вибрационного мобильного робота с электромеханическим приводом поступательного движения внутренней массы
- 3. 1. Результаты математического моделирования движения вибрационного мобильного робота с системой автоматического управления перемещением внутренней подвижной массы
- 3. 2. Анализ средней скорости вибрационного робота и величины дискретного перемещения корпуса робота
3.3.Исследование влияния величин напряжения питания электромеханического привода внутренней подвижной массы и коэффициента трения между корпусом робота и поверхностью перемещения на среднюю скорость вибрационного робота и величину дискретного перемещения корпуса робота.
3.4.Исследование влияния величин внутренней подвижной массы и массы корпуса робота на дискретное перемещение корпуса вибрационного робота в микронном диапазоне.
3.5.Выводы по главе.
4. Экспериментальное исследование динамики вибрационного мобильного робота электромеханическим приводом поступательного движения внутренней массы и практическая реализация полученных результатов.
4.1.Разработка экспериментальной установки.
4.2.Методика проведения эксперимента.
4.3.Результаты экспериментальных исследований.
4.4.Практическая реализация полученных результатов.
4.5.Выводы по главе.
Список литературы
- Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский // Изд. 2-е, перераб. и доп. -Москва: Наука, 1976. — 279 с.
- Акуленко, Л.Д. Влияние сухого трения на управление движением электромеханических систем Текст. / Л. Д. Акуленко, С. К. Каушинис, Г. В. Костин // Техническая кибернетика. Известия Академии наук, 1994. № 1 — С. 6574.
- Арменский, Е.В. Электрические микромашины Текст.: учеб. пособие для студ. электротехн. спец. Вузов / Е. В. Арменский, Г. Б. Фалкт // Москва: Высшая школа, 1985.-231 с.
- Артоболевский, И.А. Теория механизмов и машин Текст. / И. А. Артоболевский // Москва: Наука, 1975. 640 с.
- Афанасьева, О.В. Теория и практика моделирования сложных систем Текст.: уч. пособие / О. В. Афанасьева, Е. С. Голик, Д. А. Первухин // Санкт-Петербург: СЗТУ, 2005. 131 с.
- Бансявичюс, Р.Ю. Вибродвигатели Текст. / Р. Ю. Бансявичюс, К. М. Рагульскис // Вильнюс: Мокслас, 1981. 192 с.
- Безмен, П.А. Исследование движения вибрационного мобильного робота с электромеханическим приводом внутренней подвижной массы Текст. / П. А. Безмен, С. Ф. Яцун // Известия ВУЗов. Машиностроение. Москва, 2009. — № 2. -С. 49−61.
- Безмен, П.А. Исследование управления движением робота-змеи Текст. / П. А. Безмен // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов: в 2 ч. Курск: КурскГТУ, 2005. — Ч. 2. — С. 229−233.
- Безмен, П.А. Стенд для исследования движения мобильного вибрационного робота с внутренней подвижной массой Текст. / П. А. Безмен, Ю. Ю. Лосев // Образование через науку: материалы научно-методической конференции. -Курск: КурскГТУ, 2008. С. 145−148.
- Бенькович, Е. Практическое моделирование динамических систем Текст. / Е. Бенькович, Ю. Колесов, Ю. Сениченков // Санкт-Петербург: «БХВ-Петербург», 2002. 464 с.
- Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического управления Текст. / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов // Изд. 4-е, перераб. и доп. Санкт-Петербург: Профессия, 2003. — 752 с.
- Бессонов, Л.Л. Теоретические основы электротехники Текст. / Л. Л. Бессонов // Москва: Высшая школа, 1978. 231 с.
- Блинов, И.Г. Тенденция роботизации в микроэлектронике Текст.: в кн.: Автоматизация производственных процессов в микроэлектронике / И. Г. Блинов, Т. Г. Никольская, В. Ф. Шаньгин // Москва: МИЭТ, 1982. С. 24−30.
- Болотник, Н.Н. Двухмассовый мобильный робот с кинематической связью Текст. / Н. Н. Болотник [и др.] // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов в 2 ч. Курск: КурскГТУ, 2005. — Ч. 2. — С. 223−229.
- Болотник, Н.Н. Динамика управляемых движений вибрационных систем Текст. / Н. Н. Болотник [и др.] // Изв.РАН. ТиСУ, 2006. № 5. — С. 1−11.
- Болотник, Н.Н. Оптимальное управление прямолинейным движением твердого тела по шероховатой плоскости посредством перемещения двухвнутренних масс Текст. / Н. Н. Болотник, Т. Ю. Фигурина // Прикладная математика и механика, 2008. Т. 72.
- Введение в динамику управляемых систем Текст. / отв. ред. В. В. Александров // Москва: Изд-во МГУ, 1993. 181 с.
- Вибрации в технике Текст.: справочник в 6-ти т. / отв. ред.: В. Н. Челомей // Москва: Машиностроение, 1978 Т.4. Колебания линейных систем — 352 с.
- Вибрации в технике. Т.4. Вибрационные процессы и машины Текст.: справочник / отв. ред. Э. Э. Лавенделл // Москва: Машиностроение, 1981. — 509 с.
- Волков, Е.А. Численные методы Текст. / Е. А. Волков // Москва: Наука, 1982.-256 с.
- Воротников, С.А. Информационные устройства робототехнических систем Текст.: учеб. пособие / С. А. Воротников // Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005.-384 с.
- Герасимов, С.А. Автомодельность вибрационного перемещения в среде с сопротивлением Текст. / С. А. Герасимов // Прикладная механика и техническая физика, 2002. Т.43. — № 1. — С. 108−111.
- Герасимов, С.А. Асимметрия внутренних сил и вибрационное перемещение Текст. / С. А. Герасимов // Вопросы прикладной физики, 2003 № 9 — С. 92−96.
- Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника Текст.: учеб. для вузов / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев // Москва: Высшая школа, 2004. 790 с.
- Динамика механизмов Текст. / отв. ред.: А. А. Головин // Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001.- 192 с.
- Добронравов, В.В. Курс теоретической механики Текст.: учеб. для машиностроит. спец. вузов / В. В. Добронравов, Н. Н. Никитин // Москва: Высшая школа, 1983. 575 с.
- Дорф, Р. Современные системы управления Текст. / Р. Дорф, Р. Бишоп // Москва: ЛБЗ, 2004. 831 с.
- Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин Текст.: учебное пособие для машиностроит. спец. вузов / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов // Изд. 4-е, перераб. и доп. Москва: Высшая школа, 1985. — 416 с.
- Зенкевич, С.Л. Управление роботами Текст. / С. Л. Зенкевич, А. С. Ющенко // Москва: Издательство МГУ, 2000. 400 с.
- Касаткин, А.С. Электротехника Текст.: учеб. пособие для вузов / А. С. Касаткин, М. В. Немцов // Изд. 4-е, перераб. Москва: Энергоатомиздат, 1983. -440 с.
- Клюшин, Д.А. Полный курс С++. Профессиональная работа Текст. / Д. А. Клюшин // Москва: Издательский дом «Вильяме», 2004. 672 с.
- Лавриненко, В.В. Пьезоэлектрические двигатели Текст. / В. В. Лавриненко, И. А. Карташев, B.C. Вишневский // Москва: Энергия, 1980. 112 с.
- Левитский, Н.И. Теория механизмов и машин Текст.: учеб. пособие для вузов / Н. И. Левитский // Москва: Наука, 1990. 592 с.
- Лупехина, И.В. Математическая модель виброробота с двумя вращающимися массами, движущегося по шероховатой поверхности Текст. / И. В. Лупехина, С. Ф. Яцун // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. Курск: КурскГТУ, 2008. — С. 842−857.
- Макаров, Е.Г. Инженерные расчеты в MathCAD Текст.: учебный курс / Е. Г. Макаров // Санкт-Петербург: Питер, 2005. 448с.
- Мансуров, Н.Н. Теоретическая электротехника Текст. / Н. Н. Мансуров, В. С Попов // Москва: Энергия, 1968. 576 с.
- Мартыненко, Ю.Г. Динамика мобильных роботов Текст. / Ю. Г. Мартыненко // Соросовский образовательный журнал, 2000. Т. 6 — № 5. — С. 111 116.
- Марчук, Г. И. Методы вычислительной математики Текст. / Г. И. Марчук // Москва: Гл. ред. физ-мат. лит., 1980. 536 с.
- Матвеев, Н.М. Математическое моделирование реальных процессов Текст. / Н. М. Матвеев, А. В. Доценко // Ленинград: Знание, 1985. 32 с.
- Медведев, B.C. Системы управления манипуляционных роботов Текст. / B.C. Медведев, А. Г. Лесков, А. С. Ющенко // Москва: Наука, 1978. 416 с.
- Петренко, Ю.Н. Системы автоматизированного управления электроприводами Текст. / Ю. Н. Петренко // Минск: ООО «Новое знание», 2004. -384 с.
- Подураев, Ю.В. Основы мехатроники Текст.: учеб. пособие / Ю. В. Подураев // Москва: МГТУ «СТАНКИН», 2000. 80 с.
- Попов, Е.П. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы Текст. / Е. П. Попов, А. Ф. Верещагин, С. Л. Зенкевич // Москва: Наука, 1978. 398 с.
- Потапов, Л.А. Испытания микроэлектродвигателей в переходных режимах Текст. / Л. А. Потапов, В. Ф. Зотин // Москва: Энергоатомиздат, 1986. 104 с.
- Прокунцев, А.Ф. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин Текст. / А. Ф. Прокунцев, P.M. Юмаев // Москва: Машиностроение, 1992.-288 с.
- Промышленные роботы для миниатюрных изделий Текст. / отв. ред.: В. Ф. Шаньгин // Москва: Машиностроение, 1985. 264 с.
- Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем Текст.: учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов / отв ред.: Ю. А. Дружинин // Изд. 2-е, перераб. и доп. Москва: Высшая школа, 1991. — 480 с.
- Рукавицын, А.Н. Вибрационный микроробот Текст. / А. Н. Рукавицын // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. — Курск: КурскГТУ, 2008. С. 831−833.
- Румшиский, JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента Текст. / JI.3. Румшиский // Москва: Наука, 1971. 192 с.
- Самарский, А.А. Введение в численные методы Текст.: учеб. пособие для вузов / А. А. Самарский // Москва: Наука, 1987. 288 с.
- Самарский, А.А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры Текст. / А. А. Самарский, А. П. Михайлов // Изд. 2-е, исп. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 320 с.
- Сапронов, К. А. Исследование движения мобильного двухмассового вибрационного робота Текст. / К. А. Сапронов, А. А. Черепанов, С. Ф. Яцун // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. Курск: КурскГТУ, 2008. — С. 858−874.
- Следящие приводы. Т. 2: Электрические следящие приводы Текст. / отв. ред.: Б. К. Чемоданов // Изд. 2-е, перераб. и доп. — Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003.-880 с.
- Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах Текст.: справочник / отв. ред.: В. П. Дьяконов // Москва: Радио и связь, 1994. 280 с.
- Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры Текст. / В. И. Бойко [и др.] // Санкт-Петербург: «БХВ-Петербург», 2004. 464 с.
- Туркач, Л.И. Основы численных методов Текст.: учеб. пособие / Л. И. Туркач // Москва: Наука, Гл. ред. физ.-мат. Лит., 1987. 320 с.
- Фигурина, Т.Ю. Оптимальное управление движением системы двух тел по прямой Текст. / Т. Ю. Фигурина // Изв. РАН. Теория и системы управления, 2007. -№ 2-С. 65−71.
- Филипс, Ч. Системы управления с обратной связью Текст. / Ч. Филипс, Р. Харбор // Москва: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 616 с.
- Цытович, Л.И. Элементы аналоговой и цифровой электроники в автоматизированном электроприводе Текст.: учеб. для вузов / Л. И. Цытович // Челябинск: Изд-во Южно-Уральского государственного университета, 2001. 480 с.
- Черноусько, Ф.Л. Анализ и оптимизация движения тела, управляемого посредством подвижной внутренней массы Текст. / Ф. Л. Черноусько // ПММ, 2006. Т. 70.
- Черноусько, Ф.Л. О движении тела, содержащего подвижную внутреннюю массу Текст. / Ф. Л. Черноусько // Докл. РАН, 2005. Т. 405 — № 1 — С. 1−5.
- Черноусько, Ф.Л. Оптимальное прямолинейное движение двухмассовой системы Текст. / Ф. Л. Черноусько // ПММ, 2002. Т. 66. — Вып. 1. — С. 3−9.
- Юревич, Е.И. Основы робототехники Текст. / Е. И. Юревич // Изд. 2-е, перераб. и доп. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005. — 416 с.
- Яцун, С. Ф. Исследование движения двухмассового вибрационного робота Текст. / С. Ф. Яцун, В. Я. Мищенко, Д. И. Сафаров // Известия ВУЗов. Машиностроение. Москва, 2006. — № 5. — С. 32−42.
- Яцун, С.Ф. Вибрационные машины и технологии Текст. / С. Ф. Яцун [и др.] И Баку: «Элм», 2004. 108 с.
- Яцун, С.Ф. Исследование движения виброробота с электромагнитным приводом Текст. / С. Ф. Яцун, А. В. Разинькова, А. Н. Гранкин // Известия ВУЗов. Машиностроение. Москва, 2007. — № 10. — С. 49−61.
- Яцун, С.Ф. Математическое моделирование движения вибрационного мобильного робота с внутренней подвижной массой Текст. / С. Ф. Яцун, П. А. Безмен, Ю. Ю. Лосев // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. Курск: КурскГТУ, 2008. — С. 241−247.
- Bansevichus, R. Piezoelectric drives with several degrees of freedom for micromanipulators Text. / R. Bansevichus, K. Ragulskis // Papers of V World Congress on Theory of Machine and Mechanisms. Montreal (Canada), 1979. — P. 827 830.
- Bolotnik, N.N. Automatically controlled vibration-driven robots Text. / N.N. Bolotnik [et al.] // Proceedings of ICM. Budapest, 2006. — P. 438−441.
- Bolotnik, N.N. Optimal control of a vibration-driven minirobot actuated by two movable internal masses Text. / N.N. Bolotnik, T.Yu. Figurina // Proc. of the International Workshop of Micro- and Nano Production Technologies and Systems, 2007.-P. 80−85.
- Breguet, J.-M. Stick and Slip Actuators: Design, Control, Performances and Applications Text. / J.-M. Breguet, R. Clavel // Proc. International Symposium on Micromechatronics and Human Science (MHS). Nagoya, IEEE, N.Y., 1998. — P. 8995.
- Buchi, R. Inertial Drives for Micro- and Nanorobots: Analytical Study Text. / R. Buchi, W. Zesch, A. Codourey // Proc. of SPIE, 1995. P. 89−97.
- Chernousko, F. Vibration Driven Robots Text. / F. Chernousko [et al.] // The Workshop on Adaptive and Intelligent Robots: Present and Future. Proceedings. — Vol. 1. — The Institute for problem in mechanics RAS. — Moscow, 2005. — P. 26−31.
- Codourey, A. A Robot System for Automated Handling in Micro-World Text. / A. Codourey [et al.] // Proc. International Conference on Intelligent Robots and
- Systems. Pittsburgh, IEEE, N.Y., 1995. — P. 3185−3191.
- Gradetsky, V.G. Microsensor control of motion of compact robots inside tubes (in Russian) Text. / V.G. Gradetsky [et al.] // Mikrosistemnaya Tekhnika [Microsystem Engineering], 2002. № 8. — P. 11−19.
- Jatsun, S. Modeling of motion of vibrating robots Text. / S. Jatsun [et al.] // Proc. 12 IFTOMM World Congress, 2007. P. 138−145.
- Jatsun, S. Vibrating engine for robots Text. / S. Jatsun, J. Safarov // Proc. CLAWAR- 2000. Madrid, 2000. — P. 1016−1021.
- Martei, S. Three-Legged Wireless Miniature Robots for Mass-scale Operations at the Sub-atomic Scale Text. / S. Martei [et al.] // Proc. 2001 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Seoul, IEEE, N.Y., 2001. — P. 3423−3428.
- Schmoeckel, F. Smart Flexible Microrobots for Scanning Electron Microscope (SEM) Applications Text. / F. Schmoeckel, S. Fatikow // J. Intell. Mater. Syst. Struct., 2000.-Vol. 11(3).-P. 191−198.
- Simu, U. Piezoactuators for Miniature Robots Text. / U. Simu // Doctor thesis. -Uppsala University, Department of Material Science, 2002.
- Srikanta, P. Innovations in Robot Mobility and Control Text. / P. Srikanta [et al.] // Book of Abstracts. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005.
- Vartholomeos, P. Dynamics, Design and Simulation of a Novel Microrobotic Platform Employing Vibration Microactuators Text. / P. Vartholomeos, E. Papadopoulos // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 2006. — Vol. 128.-P. 122−133.
- Yatsun, S. Vibration-driven robots with movable internal masses Text. / S. Yatsun [et al.] // ENOC-2008. Saint Petersburg (Russia), 2008.
- Zimmermann, K. Controlled motion of mechanical systems induced by vibration and dry friction Text. / K. Zimmermann, I. Zeidis // ENOC-2008. — Saint Petersburg (Russia), 2008.
- Виброробот с вращающейся платформой Текст.: решение о выдаче патента на полезную модель № 2 009 120 087/22 Рос. Федерация: МПК В 62 D 57/00 / Яцун С. Ф., Безмен П.А.- заявитель ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет», -заявл. 26.05.2009.
- Виброробот с электромагнитом Текст.: решение о выдаче патента на полезную модель № 2 009 118 769/22 Рос. Федерация: МПК В 62 D 57/00 / Яцун С. Ф., Безмен П.А.- заявитель ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет». заявл. 18.05.2009.