ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    

 



Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 











 


Архив выпусков

Выпуск 2 (54), 2019


Робот с угловой системой координат для установки шпал в метрополитене


Медведев В. А., Бурковский В. Л., Трубецкой В. А., Муконин А. К.


Медведев В. А., канд. техн. наук, доц. кафедры электропривода, автоматики и управления в технических системах, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)243-77-20, e-mail: va.medved60@yandex.ru

Бурковский В. Л., д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой электропривода, автоматики и управления в технических системах, заслуженный деятель науки РФ, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)243-76-87, e-mail: bvl@vorstu.ru

Трубецкой В. А., канд. техн. наук, доц. кафедры электропривода, автоматики и управления в технических системах, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)243-77-20 

Муконин А. К., канд. техн. наук, доц. кафедры электропривода, автоматики и управления в технических системах, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)243-77-20

 
 
Постановка задачи. Рассматриваются вопросы проектирования манипуляционного робота для установки шпал в метрополитене. Для воспроизведения требуемых траекторий при высоких скоростях движения звеньев манипулятора ставится задача разработки его динамической модели, а также структуры микропроцессорной системы динамического управления манипулятором. 
Результаты. Получены уравнения динамики трехкоординатного манипулятора с угловой системой координат в дифференциальной и векторной форме записи, обеспечивающие решение обратной задачи динамики. Разработана структура микропроцессорной системы динамического управления трехзвенным манипулятором с угловой системой координат. 
Выводы. В ограниченном пространстве метрополитена целесообразно использовать трехкоординатные манипуляторы с угловой системой координат. При формировании управляющих воздействий на приводы робота для установки шпал рационально использовать метод динамического управления, разрабатывая динамическую модель манипулятора на основе его расчетной схемы и метода Лагранжа. 
 
Ключевые слова: робот для установки шпал, манипулятор, динамическая модель, динамическое управление, угловая система координат.


DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.010

 

Библиографический список

1. Бахвалов, Н. С. Численные методы (анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения) / Н. С. Бахвалов. — М.: Наука, 1975. — 632 с.
2. Вукобратович, М. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами / М. Вукобратович, Д. Стокич, Н. Кирчански. — М.: Мир, 1989. — 376 с.
3. Вукобратович, М. Управление манипуляционными роботами. Теория и приложения / М. Вукобратович, Д. Стокич. — М.: Наука, 1985. — 384 с.
4. Крутько, П. Д. Управление исполнительными системами роботов / П. Д. Крутько. — М.: Наука, 1991. — 336 с.
5. Марчук, Г. И. Методы вычислительной математики / Г. И. Марчук. — М.: Наука, 1980. — 535 с.
6. Медведев, В. А. Микропроцессорная система управления манипулятором «PUMA-560» / В. А. Медведев // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2017. — Т. 13, № 3. — С. 34—38.
7. Медведев, В. А. Моделирование динамики манипулятора с произвольной кинематической схемой / В. А. Медведев, А. А. Новиков // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации: межвуз. сб. науч. тр. — Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 1999. — С. 139—142.
8. Медведев, В. А. Моделирование исполнительной системы робота PUMA-560 в среде MATLAB / В. А. Медведев, В. Р. Петренко, А. В. Кузовкин // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2011. — Т. 7, № 12—3. — С. 4—6.
9. Медведев, В. А. Моделирование роботов и РТС / В. А. Медведев. — Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2010. — 106 с.
10. Медведев, В. А. Разработка и исследование системы управления манипулятором «PUMA-560» / В. А. Медведев // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Междунар. науч.-техн. конф. — Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2017. — С. 311—315.
11. Медведев, В. А. Энергосберегающая система управления робота «PM-01» / В. А. Медведев // Альтернативная и интеллектуальная энергетика: материалы Междунар. науч.-практ. конф. — Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2018. — С. 252—253.
12. Павлов, В. А. Построение и стабилизация программных движений подвижного робота-манипулятора / В. А. Павлов, А. В. Тимофеев // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. — 1976. — № 6. — C. 91—101.
13. Пол, Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора / Р. Пол. — М.: Наука, 1976. — 104 с.
14. Попов, Е. П. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы / Е. П. Попов, А. Ф. Верещагин, С. Л. Зенкевич. — М.: Наука, 1978. — 400 с.
15. Шиянов, А. И. Контурное управление манипулятором с угловой системой координат / А. И. Шиянов, В. А. Медведев, А. М. Семенов, М. Р. Калядин // Электричество. — 1998. — № 5. — С. 40—42.
16. Hollerbach, J. M. A Recursive Formulation of Lagrangian Manipulator Dynamics / J. M. Hollerbach // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. — 1980. — Vol. 10, № 11. — P. 730—736.
17. Kahn, M. E. The Near-Minimum-Time Control of Open-Loop Articulated Kinematic Chains / M. E. Kahn, B. Roth // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. — 1971. — № 93. — P. 164—172.
18. Renaud, N. An Efficient Iterative Analytical Procedure for Obtaining a Robot Manipulator Dynamic Model / N. Renaud // Proceedings of First International Symposium of Robotics Research. — Bretton Woods, New Hampshire, USA, 1983. — P. 749—762.
19. Uicker, J. J. Dynamic Force Analysis of Spatial Linkages / J. J. Uicker // Transactions of the ASME Journal of Applied Mechanics. — 1976. — Vol. 34 — P. 418—424.
20. Vukobratovich, M. New Method for Real-Time Manipulator Dynamic Model, Forming on Microcomputers / M. Vukobratovich, N. Kircanski // Proceeding of First Yugoslav-Soviet Symposium on Applied Robotics. — Moscow, 1983. — P. 60—65.
21. Yang, A. T. Inertia Force Analysis of Spatial Mechanisms / A. T. Yang // Transactions of the ASME Journal of Engineering for Industry, February, 1971. — P. 39—46.

 
 

Ссылка для цитирования

Медведев, В. А. Робот с угловой системой координат для установки шпал в метрополитене / В. А. Медведев, В. Л. Бурковский, В. А. Трубецкой, А. К. Муконин // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 2 (54). - С. 111-120. - DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.010.

 
 
 
 

English version 

 

Robot with an Angular Coordinate System for Installation of Subway Sleepers

Medvedev V. A., Burkovskii V. L., Trubetskoi V. A., Mukonin A. K.
 
 

Medvedev V. A., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Electric Drive, Automation and Control in Technical Systems, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)243-77-20, e-mail: va.medved60@yandex.ru

Burkovskii V. L., D. Sc. in Engineering, Prof., Head of the Dept. of Electric Drive, Automation and Control in Technical Systems, Honored scientist of the Russian Federation, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 243-76-87, e-mail: bvl@vorstu.ru

Trubetskoi V. A., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Electric Drive, Automation and Control in Technical Systems, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)243-77-20

Mukonin A. K., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Electric Drive, Automation and Control in Technical Systems, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)243-77-20

 
Statement of the problem. The article deals with the questions of designing a manipulation robot for the installation of metro ties. In order to reproduce the required trajectories at high motion speeds of manipulator links, the task is to develop its dynamic model as well as the structure of a microprocessor system of dynamic control of a manipulator. 
Results. The equations of dynamics of a three-coordinate manipulator with an angular coordinate system in differential and vector form of recording are obtained providing the solution of the inverse problem of dynamics. The structure of the microprocessor system of dynamic control by a three-link manipulator with an angular coordinate system is developed. 
Conclusions. It is advisable to use three-coordinate manipulators with an angular coordinate system in a limited metro space. As controlling impacts on the drives of the robot for the installation of ties are formed, it is rational to use a method of dynamic control while developing a dynamic model of the manipulator based on its design scheme and the Lagrange method.  
 
Keywords: robot for the installation of ties, manipulator, dynamic model, dynamic control, angular coordinate system. 


DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.010

References

1. Bakhvalov, N. S. Chislennye metody (analiz, algebra, obyknovennye differentsial'nye uravneniya) / N. S. Bakhvalov. — M.: Nauka, 1975. — 632 s. 
2. Vukobratovich, M. Neadaptivnoe i adaptivnoe upravlenie manipulyatsionnymi robotami / M. Vukobratovich, D. Stokich, N. Kirchanski. — M.: Mir, 1989. — 376 s. 
3. Vukobratovich, M. Upravlenie manipulyatsionnymi robotami. Teoriya i prilozheniya / M. Vukobratovich, D. Stokich. — M.: Nauka, 1985. — 384 s. 
4. Krut'ko, P. D. Upravlenie ispolnitel'nymi sistemami robotov / P. D. Krut'ko. — M.: Nauka, 1991. — 336 s. 
5. Marchuk, G. I. Metody vychislitel'noi matematiki / G. I. Marchuk. — M.: Nauka, 1980. — 535 s. 
6. Medvedev, V. A. Mikroprotsessornaya sistema upravleniya manipulyatorom «PUMA-560» / V. A. Medvedev // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2017. — Vol. 13, № 3. — S. 34—38. 
7. Medvedev, V. A. Modelirovanie dinamiki manipulyatora s proizvol'noi kinematicheskoi skhemoi / V. A. Medvedev, A. A. Novikov // Analiz i proektirovanie sredstv robotizatsii i avtomatizatsii: mezhvuz. sb. nauch. tr. — Voronezh: Voronezh. gos. tekhn. un-t, 1999. — S. 139—142. 
8. Medvedev, V. A. Modelirovanie ispolnitel'noi sistemy robota PUMA-560 v srede MATLAB / V. A. Medvedev, V. R. Petrenko, A. V. Kuzovkin // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2011. — Vol. 7, № 12—3. — S. 4—6. 
9. Medvedev, V. A. Modelirovanie robotov i RTS / V. A. Medvedev. — Voronezh: Voronezh. gos. tekhn. un-t, 2010. — 106 s. 
10. Medvedev, V. A. Razrabotka i issledovanie sistemy upravleniya manipulyatorom «PUMA-560» / V. A. Medvedev // Novye tekhnologii v nauchnykh issledovaniyakh, proektirovanii, upravlenii, proizvodstve: trudy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. — Voronezh: Voronezh. gos. tekhn. un-t, 2017. — S. 311—315. 
11. Medvedev, V. A. Energosberegayushchaya sistema upravleniya robota «PM-01» / V. A. Medvedev // Al'ternativnaya i intellektual'naya energetika: materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. — Voronezh: Voronezh. gos. tekhn. un-t, 2018. — S. 252—253. 
12. Pavlov, V. A. Postroenie i stabilizatsiya programmnykh dvizhenii podvizhnogo robota-manipulyatora / V. A. Pavlov, A. V. Timofeev // Izv. AN SSSR. Tekhnicheskaya kibernetika. — 1976. — № 6. — C. 91—101. 
13. Pol, R. Modelirovanie, planirovanie traektorii i upravlenie dvizheniem robota-manipulyatora / R. Pol. — M.: Nauka, 1976. — 104 s. 
14. Popov, E. P. Manipulyatsionnye roboty: dinamika i algoritmy / E. P. Popov, A. F. Vereshchagin, S. L. Zenkevich. — M.: Nauka, 1978. — 400 s. 
15. Shiyanov, A. I. Konturnoe upravlenie manipulyatorom s uglovoi sistemoi koordinat / A. I. Shiyanov, V. A. Medvedev, A. M. Semenov, M. R. Kalyadin // Elektrichestvo. — 1998. — № 5. — S. 40—42. 
16. Hollerbach, J. M. A Recursive Formulation of Lagrangian Manipulator Dynamics / J. M. Hollerbach // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. — 1980. — Vol. 10, № 11. — P. 730—736. 
17. Kahn, M. E. The Near-Minimum-Time Control of Open-Loop Articulated Kinematic Chains / M. E. Kahn, B. Roth // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. — 1971. — № 93. — P. 164—172. 
18. Renaud, N. An Efficient Iterative Analytical Procedure for Obtaining a Robot Manipulator Dynamic Model / N. Renaud // Proceedings of First International Symposium of Robotics Research. — Bretton Woods, New Hampshire, USA, 1983. — P. 749—762. 
19. Uicker, J. J. Dynamic Force Analysis of Spatial Linkages / J. J. Uicker // Transactions of the ASME Journal of Applied Mechanics. — 1976. — Vol. 34 — P. 418—424. 
20. Vukobratovich, M. New Method for Real-Time Manipulator Dynamic Model, Forming on Microcomputers / M. Vukobratovich, N. Kircanski // Proceeding of First Yugoslav-Soviet Symposium on Applied Robotics. — Moscow, 1983. — P. 60—65. 
21. Yang, A. T. Inertia Force Analysis of Spatial Mechanisms / A. T. Yang // Transactions of the ASME Journal of Engineering for Industry, February, 1971. — P. 39—46. 



 
Об издателе · Диссоветы при ВГТУ · Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS