Расчет кинематических параметров манипулятора и моделирование в среде SimMechanics
Параметры манипулятора по представлению Денавита-Хартенберга (система координат, параметры звеньев и сочленение). Однородные матрицы преобразований для всех переходов системы координат. Решение прямой задачи кинематики с реализацией в среде SimMechanics.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.12.2013 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оглавление
- 1. Задание
- 2. Определение систем координат
- 3. Определение параметров четырехзвенного манипулятора
- 4. Однородные матрицы преобразований
- 5. Решение прямой задачи
- 6. Определение рабочей зоны манипулятора
- 7. Решение обратной задачи кинематики
- Приложение
Задание
В задании указана кинематическая схема 4-хзвеного манипулятора.
1. Определить параметры манипулятора по представлению Денавита-Хартенберга (система координат, параметры звеньев и сочленение).
2. Сформировать однородные матрица преобразований для всех переходов системы координат.
3. Решить прямую задачу кинематики по заданным значениям присоединенных координат с реализацией в среде SimMechanics. Продолжительность моделирования-1сек. Реализовать визуализацию.
манипулятор матрица преобразование simmechanics
2
4. Определить рабочую зону манипулятора.
5. Решить обратную задачу кинематики при движении схвата по заданной прямой в пространстве с учетом рабочей зоны. Провести прямую между точками с координатами (x,y,z):
A=(0,15; -0,4; 0,55)
B=(0,9; -0,8; 1,05)
6. Реализовать в среде SimMechanics. Считать что звенья тонкие прутья (1м=10 кг).
7. Оформить работу (исходное задание, расчеты, результаты моделирования, графики, выводы, анимации).
Рисунок 1-Схема четырехзвенного манипулятора
2. Определение систем координат
Для каждого звена сформируем ортонормированную систему координат.
Рисунок 2-Системы координат каждого звена
3. Определение параметров четырехзвенного манипулятора
Определим расстояния между звеньями:
1=0.35
2=0.58 (данная величина переменная)
3=0
4=0.45( данная величина переменная)
Определим длины звеньев:
1=0
2=0.3
3=0.35
4=0
Определим углы поворотов звеньев:
( данная величина переменная)
Определим углы скрутки:
4. Однородные матрицы преобразований
Так как параметры звеньев известны, сформируем однородные матрицы преобразований, для системы координат каждого звена.
Найдем матрицу преобразования :
=
5. Решение прямой задачи
Из условий известно, что обобщенные координаты изменяются по следующим законам:
2
Необходимо решить прямую задачу кинематики, время моделирования 1 сек, шаг моделирования 0,01 сек. Координаты возьмем из однородной матрицы преобразования .
X=
Y=
Z=
Построим графики, полученные в результате моделирования в среде MatLab:
Рисунок 3-Зависимость координаты х от времени t
Рисунок 4-Зависимость координаты y от времени t
Рисунок 5-Зависимость координаты z от времени t
6. Определение рабочей зоны манипулятора
Первая обобщенная координата является вращательной, значит рабочая зона является телом вращения.
Рисунок 6-Рабочая зона манипулятора
7. Решение обратной задачи кинематики
Требуется решить обратную задачу кинематики при движении схвата по заданой прямой в пространстве с учетом рабочей зоны( прямая задана конечными точками в пространстве с координатами (0,15; -0,4; 0,55)и (0,9;-0,8;1,05). Для начала найдем уравнение прямой в пространстве. Уравнение прямой в пространстве по двум точкам имеет вид:
Выполним подстановку известных координат:
Выведем зависимость от времени:
X=
Y=
Z=
и1=-arctg ()
и1=arctg ()
х =
d2=- 0.35sin
)
)
d4=
d4=
d2=- 0.35sin
d2=- 0.35sin
Построим графики, полученные в результате моделирования в среде MatLab:
Рисунок 7-Зависимость координаты х от времени t
Рисунок 8-Зависимость координаты y от времени t
Рисунок 9-Зависимость координаты z от времени t
Рисунок 10-Зависимость обобщённой координаты от времени t
Рисунок 11-Зависимость обобщённой координаты d2 от времени t
Рисунок 12-Зависимость обобщённой координаты d4 от времени t
Рисунок 13-Зависимость обобщённой координаты и3 от времени t
Приложение 1
Рисунок 14-Модель Simulink четырехзвенного манипулятора для прямой задачи
Приложение 2
Рисунок 15-Модель Simulink четырехзвенного манипулятора для обратной задачи
Приложение 3
Вывод: в проделанной курсовой работе я определил параметры манипулятора по представлению Денавита-Хартенберга (система координат, параметры звеньев и сочленение).
Сформировал однородные матрица преобразований для всех переходов системы координат.
Решил прямую задачу кинематики по заданным значениям присоединенных координат с реализацией в среде SimMechanics.
Определить рабочую зону манипулятора.
Решил обратную задачу кинематики при движении схвата по заданной прямой в пространстве с учетом рабочей зоны.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Пространственные механизмы со многими степенями свободы. Синтез четырехзвенного манипулятора. Выбор передачи редуктора для требуемых звеньев. Расчет мощности привода четвертого звена. Расчет вала на прочность. Основные параметры и подбор подшипников.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.01.2013- Анализ конструкции манипулятора с двумя вращательными и двумя поступательными кинематическими парами
Структурный, кинематический и динамический анализ манипулятора. Расчет параметров зоны обслуживания устройства, скоростей и ускорений. Определение геометрических характеристик поперечного сечения звеньев манипулятора с учетом характера и вида нагружения.
курсовая работа [908,4 K], добавлен 19.06.2012 Манипулятор - механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда, характеристика его оснащения. Расчёт параметров механической системы манипулятора типа ВПП. Процесс работы манипулятора, его кинематическая система и мощность.
курсовая работа [48,4 K], добавлен 27.08.2012Описание схемы и расчет дифференциальных уравнений движения манипулятора с двумя степенями свободы. Кинематический анализ схемы и решение уравнений движения звеньев и угловых скоростей механизма. Реакции связей звеньев и мощность двигателя управления.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 06.08.2013Определение параметров и проектирование расчетной схемы механической части электропривода. Выбор комплектного преобразователя и датчика координат электропривода. Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования электропривода.
курсовая работа [845,8 K], добавлен 25.04.2012Структурная схема механизма робота-манипулятора в пространстве. Определение степени подвижности механизма робота-манипулятора. Анализ движения механизма робота-манипулятора и определения время цикла его работы. Определение и построение зоны обслуживания.
курсовая работа [287,4 K], добавлен 06.04.2012Выбор рабочей жидкости манипулятора. Расчет мощности и подачи насосов. Определение параметров распределителя. Выбор регулирующей и направляющей гидроаппаратуры. Расчет диаметров трубопроводов, потерь давления во всасывающем трубопроводе. Выбор фильтров.
курсовая работа [969,7 K], добавлен 09.06.2012Выбор оптимальной системы электропривода механизма выдвижения руки манипулятора, выбор передаточного механизма и расчет мощности электродвигателя. Моделирование режимов работы и процессов управления, разработка электрической схемы конструкции привода.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.01.2010Описание конструкции и принципа действия манипулятора. Разработка гидропривода подвода захвата манипулятора. Определение потерь давления в аппаратах на этапе перемещения комплектов. Разработка технологического процесса изготовления приводной шестерни.
дипломная работа [483,5 K], добавлен 22.03.2018Расчет металлоконструкции крана с целью облегчения собственного веса крана. Обоснование параметров крана-манипулятора. Гидравлические схемы для механизмов. Выбор сечений и определение веса несущих узлов металлоконструкции. Расчет захватных устройств.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 11.08.2011
