Розв’язання Прямої Задачі Кінематики Зварювального Маніпулятора З Шістьма Ступенями Свободи

Abstract

Запропоновано розв'язок прямої задачі кінематики для зварювального маніпулятора з шістьма ступенями свободи. Розв'язання такої задачі є першим необхідним етапом створення системи керування вказаним маніпулятором. Це дасть можливість визначити переміщення, прискорення та моменти в кожній з ланок маніпулятора та забезпечить точне позиціонування зварювального інструменту. Під час розв'язання поставленої задачі описано структуру маніпулятора та вказано особливості його застосування. Наведено кінематичну схему маніпулятора із шістьма ступенями свободи. На її основі та на основі методу Денавіта-Хартенберга складено матриці перетворення, які визначають просторові положення кожної з ланок маніпулятора. Використання перетворення Денавіта-Хартенберга дало змогу зменшити загальну кількість узагальнених координат з шести до чотирьох без втрати точності кінцевого результату. Щоб знайти кінцеве положення зварювального інструменту, склали алгоритм послідовних операцій, на основі якого здійснюються поступові переходи між зчленуваннями зварювального робота-маніпулятора. Створений алгоритм реалізовано в середовищі Matlab у вигляді математичної моделі. З метою перевірки правильності прийнятих рішень наведено приклад розрахунку траєкторії переміщень та кінцевого положення зварювального інструменту промислового маніпулятора фірми "Carl Cloos Schweisstechnik". Отримані результати повністю збігаються із заданим наперед положенням, що свідчить про адекватність створеної моделі. Надалі на основі цієї моделі заплановано синтезувати систему керування зварювальним маніпулятором. Ключові слова: зварювальний маніпулятор; пряма задача кінематики; метод Денавіта-Хартенберга; система координат; траєкторія; математична модель. ВступДля модернізації машинобудівного комплексу України потрібні передусім комплексна механізація і автоматизація виробництва на основі впровадження маніпуляторів і промислових роботів. Широке впровадження робототехнічних засобів зумовлено не тільки економічними та технічними передумовами, але і соціальними, оскільки безперервне зростання обсягів виробництва спричиняє виникнення дефіциту трудових ресурсів.