Доктор технических наук, профессор
Кандидат технических наук, доцент
Адрес для переписки: Мищук Дмитрий Александрович – Киевский национальный университет строительства и архитектуры, просп. Воздухофлотский, 31, 03680, г. Киев. Тел.: +380 44 241-55-52 mischuk84@gmail.com
Address for correspondence: Mischuk Dmitriy A. – Kyiv National University, of Construction and Architecture 31 Povitroflotsky Ave., 03680, Kyiv, Ukraine. Tel.: +380 44 241-55-52 mischuk84@gmail.com
С целью повышения надежности и точности выполнения манипуляторами-роботами либо иной строительной техникой грузоподъемных операций рассчитан оптимальный динамический режим перемещения их стреловой системы. В результате проведенных исследований построена математическая модель движения манипулятора и получены кинематические характеристики оптимального динамического режима. При определении оптимального динамического режима движения в качестве оптимизационного критерия использовано критериальное действие, представляющее собой интеграл по времени с подынтегральной функцией, выражающей динамическую составляющую мощности привода манипулятора. Рассчитаны функции изменения кинематических характеристик стрелы манипулятора при ее движении из одного заданного положения в другое, которые соответствуют оптимальному динамическому режиму движения. Поиск оптимального режима движения выполнен посредством минимизации критерия оптимизации при помощи уравнений Эйлера – Пуассона. При этом использован обобщенный угол поворота, который позволил связать перемещение стрелы и колебания ее опорной части. В качестве связующего компонента также применены дифференциальные уравнения движения системы, где записаны взаимосвязи между углом колебания, жесткостью опоры манипулятора и его массово-геометрическими характеристиками. Результаты работы могут быть полезны для уточнения и усовершенствования существующих инженерных методов расчета приводных механизмов манипуляторов как на стадиях проектирования/конструирования, так и в режимах реальной эксплуатации, а также использоваться при проектировании или усовершенствовании подобных исполнительных механизмов строительной техники и роботов.
In order to increase reliability and accuracy of robot manipulators or other construction equipment used for lifting operations an optimum dynamic mode for moving its boom system has been calculated in the paper. Results of the research have made it possible to construct a mathematical model for manipulator movement and obtain kinematic characteristics of the optimum dynamic mode. While determining the optimum dynamic motion mode, a criterion action has been used as an optimization criterion which represents a time integral with an integrand function expressing a dynamic component of manipulator drive power. Functions for changing kinematic characteristics of an manipulator boom have been calculated when it moves from one predetermined position to another one and which correspond to optimum dynamic mode of motion. Search for an optimum motion mode has been performed by minimizing the optimization criterion using the Euler–Poisson equations. In this case a generalized angle of rotation has been used which permits to relate movement of the boom and oscillations of its support part. As a linking component differential equations of system motion have been also applied, in which relationships between an oscillation angle, rigidity of a manipulator support, and its mass-geometric characteristics have been recorded. Results of the work can be useful for refinement and improvement of existing engineering methods for calculating the drive mechanisms of manipulators both at design/construction stages and in real operation modes, and the results can also be used while making design or improvement of similar executive mechanisms for construction equipment and robots.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.