Громыко Алексей Олегович Компьютерное моделирование кинематики манипулятора промышленного робота Руководитель: доктор физ.-м

Содержание
Актуальность.
Поставленные цели.
Объект и предмет исследования.
Научная гипотеза.
Основные результаты.
Научная новизна.
Положения, выносимые на защиту.

Актуальность
Одними из важнейших проблем современного моделирования являются задачи робототехники. Создание эффективных методов, моделей и алгоритмов для решения задач механики до сегодняшнего дня остается наиболее актуальной в данной научной сфере. Одним из подходов к решению данной проблемы является моделирование манипуляторов в средах Adams и VisualNastran.

Поставленные цели
математическое описание роботов
разработка математического моделирования
обоснование и формулирование критериев качества, в том числе кинематических критериев
построение программных траекторий движения манипуляторов
разработка методов их кинематического анализа и синтеза
построение компьютерных моделей манипулятора в программах VisualNastran и Adams с целью задания различных видов движения и кинематического анализа

Объект и предмет исследования
Объектом исследования выступает моделирование кинематики манипулятора промышленного робота в пакетах Adams и Nastran

Научная гипотеза
Задана кинематическая схема манипулятора и в некоторый момент времени известны значения обобщенных координат, определяющие положения всех звеньев манипулятора друг относительно друга.
Требуется определить положение и ориентацию последнего звена манипулятора (схвата) в системе отсчета, связанной со стойкой.
Геометрические размеры звеньев считаются известными.

Основные результаты
Решение прямой задачи кинематики сводится к тому, что, задавшись значениями обобщенных координат, вычисляются элементы матрицы , а, следовательно, определяются положение и ориентация схвата в системе координат, жестко связанной со стойкой манипулятора. Если обобщенные координаты заданы не значениями, а функциями времени, то и элементы матрицы ─ функции времени.
Сама матрица имеют следующее толкование: первые три элемента первого, второго и третьего столбцов представляют собой направляющие косинусы соответственно в системе 0, а три элемента четвертого столбца ─ это координаты центра схвата в этой же системе.
Решение прямой задачи кинематики

Основные результаты
Результатом настоящей работы стала
разработка модели кинематики манипулятора робота в пакетах ADAMS и VisualNastran
создание математической модели кинематики манипулятора в СКМ Mathematica
Далее приведены итоговые изображения ианипуляторов в начальный и конечный моменты времени в системах ADAMS и VisualNastran соответственно

Модель манипулятора в Adams
Начальное положение манипулятора
Конечное положение манипулятора

Модель манипулятора в VisualNastran
Манипулятор в начальном положении
Манипулятор в конечном положении

Научная новизна
построены компьютерные модели манипулятора промышленного робота в пакетах VisualNastran и Adams
исследованы кинематические характеристики манипулятора
проведен анализ кинематических характеристик системы
рассчитаны изменения обобщенных координат по заданному изменению ориентации и положения схвата
построены графики моментов сил при различных видах движения
сформулирована математическая модель кинематики манипулятора и реализована на базе пакета компьютерной математики Mathematica

Основные положения, выносимые на защиту
математическое описание роботов
разработка математического моделей кинематики манипулятора робота
построение программных траекторий движения манипуляторов
разработка методов их кинематического анализа и синтеза
построение компьютерных моделей манипулятора в программах VisualNastran и Adams с целью задания различных видов движения и кинематического анализа