Математическая модель исполнительных модулей захватных устройств роботов

Abstract

На сегодняшний день актуальна задача повышения технических характеристик ис- полнительных модулей очувствленных захватных устройств роботов. Во многом качество работы таких модулей определяется исполнительным двигателем и механической передачей, которая может внести дополнительные упругость, люфт и трение в систему. Внесение упругости, люфта и трения в контур управления в свою очередь приводит к понижению быстродействия и точности мехатрон- ного модуля, а также может вызвать автоколебания. Однако, благодаря значительному прогрессу в производительности аппаратного обеспечения мехатронных и робототехнических систем, появля- ется возможность точнее оценивать и контролировать силомоментные параметры состояния в вы- ходном звене, а также осуществлять активную алгоритмическую компенсацию эффектов трения и упругости. Такая оценка силомоментных параметров состояния системы проводится за счет исполь- зования детальных математических моделей и позволяет реализовывать силомоментное управление без использования специальных датчиков, что особенно важно в очувсвленных захватных устрой- ствах из-за предъявляемых требований к масса-габаритным параметрам изделия. Поэтому целью данной работы является создание математической модели исполнительного модуля робота с рацио- нальным соотношением сложности и точности, параметры которой можно легко идентифициро- вать из паспортных данных составных элементов или результатов эксперимента и которую можно использовать для косвенной оценки сил и моментов развиваемых приводом. В рамках статьи были рассмотрены различные математические модели трения. На основе данного анализа была предло- жена модифицированная модель трения, позволяющая проводить оценку параметров состояния ме- ханической передачи в реальном времени. Она была встроена в общую математическую модель ме- хатронного модуля. Теоретические данные, полученные на основе анализа общей модели исполнитель- ного модуля, оказались близки к экспериментальным. Рассмотренная математическая модель испол- нительного модуля может быть использована для идентификации параметров состояния мехатрон- ного модуля в реальном времени и реализации силомоментного управления на основе косвенных изме- рений. Кроме того, полученная модель позволяет проводить детальное математическое моделирова- ние робота с учетом динамики отдельных исполнительных модулей.