Дослідження оптимального режиму руху маніпулятора робота на пружній опорі за критерієм середньоквадратичного значення прискорення рушійного моменту приводу

Автор(и)

  • Вячеслав Ловейкін Національний університет біоресурсів та природокористування України, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4259-3900
  • Дмитро Міщук Київський національний університет будівництва та архітектури, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8263-9400

DOI:

https://doi.org/10.32347/gbdmm.2023.101.0201

Ключові слова:

маніпулятор, пружна основа, критерій оптимізації, середньоквадратичне значення прискорення зміни моменту, мінімізація коливань

Анотація

Попередніми дослідженнями оптимізації режиму руху маніпулятора на пружній основі за критеріями середньоквадратичного значення рушійного моменту приводу та швидкості зміни середньоквадратичного значення моменту приводу було встановлено, що застосування оптимальних режимів руху маніпулятора, які створені на основі вищих похідних від характеристики зміни рушійного моменту, дозволяють отримати більш плавні переміщення стрілової системи маніпулятора, тим самим зменшити його коливання на пружній опорі. При цьому, отримані оптимальні режими руху повністю не усувають коливання стрілової системи в процесі зміни вильоту. За спостереженням коливань пружної ланки маніпулятора було оцінено якість отриманих оптимальних режимів руху та показано наявність залишкових коливань.

В даному дослідженні розглядається можливість оптимізації режиму руху маніпулятора за критерієм середньоквадратичного значення прискорення зміни рушійного моменту приводу. Для цього, спочатку було визначено другу похідну від функції рушійного моменту приводу стрілової системи маніпулятора. Такий критерій оптимізації режиму руху представляє собою інтегральний функціонал, мінімізація якого здійснена методами варіаційного числення. Закономірність зміни приводного моменту знайдено з динамічного рівняння руху.

Пошук оптимального режиму руху маніпулятора реалізується через розв’язок краєвого нелінійного диференційного рівняння Пуассона четвертого порядку.

Результати проведених досліджень дозволили значно краще зрозуніти природу коливань стрілової системи маніпулятора і, як наслідок, розробити систему керування приводом, яка дозволяє реалізувати отриманий оптимальний режим руху. 

Посилання

Kalyoncu M. (2008). Mathematical modelling and dynamic response of a multistraight-line path tracing flexible robot manipulator with rotating-prismatic joint. Applied Mathematical Modelling, Vol.32, Issue 6, 1087-1098. https://doi.org/10.1016/j.apm.2007.02.032

Hardeman T. (2008). Modelling and Identification of Industrial Robots including Drive and Joint Flexibilities. Print Partners Ipskamp, 156.

Lovejkin V. S., Romasevich Yu. O., Spodoba O. O. (2021). Eksperimentalni doslidzhennya rezhimiv ruhu krana-manipulyatora. Chastina 1 [Experimental studies of crane manipulator movement modes. Part 1]. Mashinobuduvannya (Mechanical engineering), Nr.28, 5-17. (in Ukrainian). https://doi.org/10.32820/2079-1747-2021-28.

Loveikin V. S., Romasevych Yu. O., Spodoba O. O., Loveikin A. V., Pochka K. I. (2020). Mathematical model of the dynamics change departure of the jib system manipulator with the simultaneous movement of its links. Strength of Materials and Theory of Structures, Nr.104, 175-190. https://doi.org/10.32347/2410-2547. 2020.104.175-190.

Cekus D., Kwiatoń P., & Geisler T. (2021). The dynamic analysis of load motion during the interaction of wind pressure. Meccanica, Nr.56, 785–796. https://doi.org/10.1007/s11012-020-01234-x.

Krastanov K. (2017). About the safety by using of mobile cranes. ICONTES2017: International Conference on Technology, Engineering and Science. The Eurasia Proceedings of Science, Technology, Engineering & Mathematics (EPSTEM2017), Vol.1, 213-217.

Lovejkin V., Mishchuk D. (2022). Analiz utochnennoj matematicheskoj modeli strelovoj sistemy manipulyatora s uprugim osnovaniem [Analysis of the refined mathematical model of the manipulator boom system with an elastic base]. Girnichi, budivelni, dorozhni ta meliora-tivni mashini [Mining, constructional, road and melioration machines], Nr.99, 5-14. (in Russian). https://doi.org/10.32347/gbdmm.2022.99. 0101.

Pettersson M. (2008). Design Optimization in Industrial Robotics. Methods and Algorithms for Drive Train Design: Dissertations, LiU-Tryck Linköping, 81.

Zablonskij K. I., Monashko N. T., Shecin B. M. (1989). Optimalnyj sintez shem manipulyatorov promishlenyh robotov [Optimal synthe-sis of industrial robot manipulator circuits]. Kyiv, Tehnika, 148.

Cheng Q., Xu W., Liu Z., Hao X. and Wang Y. (2021). Optimal Trajectory Planning of the Variable-Stiffness Flexible Manipulator Based on CADE Algorithm for Vibration Reduction Control. Bionics and Biomimetics, 9:766495. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.766495.

Akira Abe and Komuro K. (2012). Minimum Energy Trajectory Planning for Vibration Con-trol of a Robotic Manipulator Using a Multi-Objective Optimisation Approach. Mechatronics and Automation, Vol.2 (4), 286–294. https:// doi.org/10.1504/IJMA.2012.050499.

Changhwan Ch., Seungho Ju., Seokhwan K., Jeongyeob Le., TokSon Ch., Sangchul Ch., Yongwoon P. (2007). A motor selection tech-nique for designing a manipulator. ICCAS 2007 – International Conference on Control, Automation and Systems, 2487–2492. https:// doi.org/10.1109/ICCAS.2007.4406782.

Moberg S. (2010). Modeling and Control of Flexible Manipulators. Dissertations, LiU-Tryck, Linköping, 101.

Vukobratovic M., Kircanski N. (1985). Realtime dynamics of manipulation robots, Berlin: Springer-Verlag, 242. https://doi.org/10.1007/ 978-3-642-82198-1.

Lovejkin V. S., Mishchuk D. A. (2019). Synthesis of the optimal dynamic mode of move-ment of the manipulator boom mounted on an elastic base. Science and technology, Vol.18, Nr.1, 55-61. DOI: 10.21122/2227-1031-2019-18-1-55-61.

Loveykin V. S., Mishchuk D. O., Mishchuk Ye. O. (2022). Optimization of manipulator's motion mode on elastic base according to the criteria of the minimum central square value of drive torque. Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, Nr.109. https://doi.org/ 10.32347/2410-2547.2022.109.403-415.

Mishchuk D. O. (2017). Doslidzhennya dinamiki roboti vstanovlenogo na pruzhnu oporu strilovogo manipulyatora (Study of the dynamics of the boom manipulator mounted on an elastic base). Girnichi, budivelni, dorozhni ta meliorativni mashini (Mining, constructional, road and melioration machines), Nr.90, 11-18. (in Ukrainian).

Misсhuk D. O., Lovejkin V. S. (2012). Matematichne modelyuvannya zmini vilotu vantazhu manipulyatorom z gidroprivodom (Mathematical modeling of change of departure of cargo by the manipulator with the hydraulic drive). Girnichi, budivelni, dorozhni i meliorativni mashini (Mining, constructional, road and melioration machines), Nr.79, 9-15. (in Ukrainian).

Loveikin V., Romasevych Y., Shymko L., Mushtin D., Loveikin Y. (2021). The optimization of luffing and slewing regimes of a tower crane. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Sofia (Bulgaria), Vol.51, 421-436.

Loveikin V. S., Romasevich Yu. O., Spodoba O. O., Loveikin A. V., Shvorov S. A. (2020). Kompleksna optimizaciya rezhimu zmini vilotu strilovoyi sistemi krana-manipulyatora (Complex optimization of the mode of change of departure of the jib system of the manipulator crane). Tehnika ta energetika (Technology and energy), Nr.11(2), 5-12. https://doi.org/ 10.31548/machenergy2020.02.005.

Romasevych Y., Loveikin V., Loveikin Y. (2021). Development of new Rotating ring topology of PSO-algorithm. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2021 - Conference Proceedings, 79.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-10

Як цитувати

Ловейкін, В., & Міщук, Д. (2023). Дослідження оптимального режиму руху маніпулятора робота на пружній опорі за критерієм середньоквадратичного значення прискорення рушійного моменту приводу . Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини, (101), 11–20. https://doi.org/10.32347/gbdmm.2023.101.0201

Номер

Розділ

Гірничі та піднімально-транспортні машини