Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Кинематический синтез задающих устройств манипуляторов, согласующихся с движениями руки оператора

Диссертация: Кинематический синтез задающих устройств манипуляторов, согласующихся с движениями руки оператора
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Равномерный просмотр пространства обобщенных координат руки оператора показывает, что кинематические характеристики руки оператора различны в разных областях зоны обслуживания. Задающее устройство должно обеспечивать подвижность руки в тех областях, которое наиболее удобны для выполнения технологических операций. Величины максимальных угловых перемещений руки совместно с рукояткой уменьшаются… Читать ещё >

Кинематический синтез задающих устройств манипуляторов, согласующихся с движениями руки оператора (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава I. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
    • 1. 1. Обзор исследований
    • 1. 2. Цель и постановка задач
  • Глава 2. ЗОНА ОБСЛУЖИВАНИЯ РУКИ ОПЕРАТОРА И КИНЕМАТИ ЧЕСКИЙ СИНТЕЗ МНОГОСТЕПЕННЫХ ЗАДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ МАНИПУЛЯТОРОВ
    • 2. 1. Определение степени совпадения зон обслуживания
    • 2. 2. Кинематические схемы руки и задающих устройств манипуляторов для решения прямой задачи кинематики
    • 2. 3. Синтез многостепенных задающих устройств манипуляторов
  • Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ РУКИ ОПЕРАТОРА, ДВИЖУЩЕЙСЯ СОВМЕСТНО С РУКОЯТКОЙ УПРАВЛЕНИЯ
    • 3. 1. Решение обратной задачи кинематики для кинематической схемы руки оператора
    • 3. 2. Определение относительных предельных положений звеньев руки
    • 3. 3. Управление рукояткой и коэффициент угловой подвижности для рукояток управления
  • ЗЛ. Форма рукоятки и подвижность системы рука — рукоятка
  • Глава. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПОЛУЧЕННЫХ ' РЕЗУЛЬТАТОВ И ЗАВИСИМОСТЕЙ
    • 4. 1. Экспериментальное определение величин угловых перемещений руки оператора совместно с рукояткой управления
    • 4. 2. Определение погрешности расчета степени совпадения зон обслуживания

В принятых ХХУ1 съездом КПСС «Основных направлениях развития СССР на 1981 — 1985 г. г. и на период до 1990 г.» отмечается необходимость значительного улучшения качества выпускаемых машин и оборудования и увеличение роста производительности труда на различных участках промышленного производства. Выполнение этой задачи связано с реализацией комплекса мероприятий, направленных на механизацию и автоматизацию производственных операций, технологических процессов. Быстрый рост объема работ, проводимых в экстремальных средах, и проблемы механизации погрузо-разгрузочных работ обусловили появление и распространение манипуляторов, в управлении которыми непрерывное участие принимает оператор. Однако производительность труда оператора при управлении манипулятором в настоящее время низка. Это связано с несколькими факторами, одним из которых является несогласованность некоторых кинематических характеристик движений руки оператора и задающего устройства. Несогласованность кинематических характеристик приводит к невозможности использования всего богатства движений руки, нарушению двигательных стереотипов оператора и его быстрой утомляемости. Актуальность задачи требует создания методики выбора кинематических параметров задающих устройств и определение оптимальных схем механизмов.

В исследованиях, которые необходимо провести с целью решения задачи согласования механических характеристик руки оператора и задающего устройства, существует ряд совершенно не разработанных вопросов. В немногих публикациях, посвященных проблеме согласования движений, в части согласования кинематических характеристик руки оператора и задающего устройства намечены общие подходы к созданию методики выбора параметров механизма манипулятора, управляемого оператором, установлены основные понятия.

Настоящая работа посвящена теоретическому исследованию вопросов согласования движений руки оператора и задающего устройства манипулятора. В работе произведен анализ кинематической схемы руки оператора, решены вопросы, позволяющие производить моделирование на ЭВМ движения руки совместно с рукояткой задающего устройства, предложены критерии согласования для случая управления посредством многостепенного задающего устройства и трехподвижной рукоятки управления. На основании расчетов произведен выбор кинематических параметров задающих устройств манипуляторов, предложены рекомендации по выбору параметров и координат точки установки рукояток управления. Синтез задающих устройств манипуляторов произведен с учетом различия в антропометрических данных оператора и с учетом возможных перемещений оператора в процессе выполнения технологических операций.

Предложенные методы синтеза позволяют научно обосновать выбор кинематических параметров задающих устройств манипуляторов, согласующихся с движениями руки оператора.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработан способ, позволяющий производить синтез многостепенных задающих устройств манипуляторов с учетом перемещений оператора в процессе выполнения им технологических операций и с учетом различия в антропометрических данных операторов.

2. Равномерный просмотр пространства обобщенных координат руки оператора показывает, что кинематические характеристики руки оператора различны в разных областях зоны обслуживания. Задающее устройство должно обеспечивать подвижность руки в тех областях, которое наиболее удобны для выполнения технологических операций.

3. Значительное влияние на эффективность работы системы оператор — манипулятор и на утомляемость оператора оказывает величина совместной зоны обслуживания руки оператора и многостепенного задающего устройства. Величина совместной зоны обслуживания зависит от выбранных кинематических параметров задающих устройств. Степень совпадения зоны обслуживания руки оператора и предложенных задающих устройств в 2−2,5 раза больше, чем у существующих конструкций при незначительном различии в габаритных размерах этих механизмов.

Для каждого оператора в зависимости от его антропометрических данных в пределах зоны обслуживания можно выделить объем, при установке в который центра сферического шарнира рукоятки управления достигаются максимальные угловые перемещения руки и управляемой ею рукоятки. Кроме того, в зоне обслуживания можно выделить объем, дающий высокие значения, максимумов угловых перемещений руки вместе с рукояткой независимо от антропометрических данных оператора.

5. Величины максимальных угловых перемещений руки совместно с рукояткой уменьшаются с увеличением длины рукоятки. Эти перемещения максимальны при длине рукоятки, равной нулю. При разработке конструкций рукояток их длину рекомендуется принимать в пределах от О до 100 мм.

Показать весь текст

Список литературы

  1. H.B. Управляемость машин. — М.: Машиностроение, 1977. — 280с.
  2. А.К. Экспериментальное исследование манипуляцион-ных роботов. В кн.: Управление робототехническими системами и их очуствление. М.: Наука, 1983, с.82−93.
  3. С.Н., Ворошилов М. С., Петров Б. А. Проектирование приводов манипуляторов. Л.: Машиностроение, 1975, — 312с.
  4. С.С. Исследование вопросов статики и статической устойчивости манипуляторов как пространственных механизмов со многими степенями свободы: Автореферат дис. на соиск. учен. степ, канд. тех. наук. М., 1981. — 19с.
  5. З.В., Великсон М. В., Воронцов Ф. С. Исследование кинематики и оценки степеней подвижности верхней конечности. -В кн.: Управление движениями. Л., 1970, с. 139−147.
  6. И.И., Кобринский А. Е. Роботы. Машиноведение, 1970, № 5, с. 3-II.
  7. И.И., Кобринский А. Е. Робототехника: современное состояние, проблемы. Вестник АН СССР, 1974, № 9, с.32−45.
  8. И.И., Кобринский А. Е., Фролов К. В. Биомеханика рабочих процессов. Вестник АН СССР, 1977, № II, с.75−85.
  9. И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975. — 638с.
  10. В.JI., Кулешов B.C., Ющенко A.C. Исследованиеи некоторые вопросы проектирования системы оператор манипулятор двустороннего действия. — В кн.: Теория, принципы устройства и применение роботов и манипуляторов. Л., 1974, с. 185−189.
  11. Ю.И. Применение методов математического программирования к синтезу механизмов. Механика машин. М.: Наука, 1975, вып. 47, с.55−59.
  12. Н.П. Этюды по эргономике. Новосибирск: Наука, 1977. — 192с.
  13. И.С. Методы вычислений. М., i960. — 620с.
  14. Биомеханические системы оператор гидравлический манипулятор / Ю. В. Илюхин, A.B. Кочетков, В. И. Лобачев, Л. Д. Нечаев.-Механика машин. М.: Наука, 1974, вып. 46, с.163−166.
  15. Г. А. Построение схем механизмов. Механика машин. М.: Наука, 1975, вып. 48, с.39−42.
  16. Г. Б., Кобринский A.B., Стаценко В. В. Некоторые функциональные свойства системы «оператор-манипулятор» В кн.: Теория и принципы устройства роботов и манипуляторов. Тольятти, 1976, с. 22−26.
  17. Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1980. — 518с.
  18. М.В. Основные элементы кинематики верхних конечностей. Тр. Рижского НИИ травматологии и ортопедии, 1975, вып. 13, с. 572−574.
  19. М.В. Аналитическое исследование движений биокинематических цепей. В кн.: Некоторые вопросы механики роботов и биомеханики. М.: МГУ, 1978, с.123−136.
  20. И.Б. Кинематические параметры руки человека как элемента системы «оператор-манипулятор». Механика машин. М.: Наука, 1974, вып. 46, с.20−22.
  21. И.Б. Исследование некоторых кинематических свойств манипуляторов и руки человека оператора: Дис.. канд. техн. наук. — М., 1975, — 165с.
  22. Е.й. Аналитический метод синтеза пространственных кинематических цепей и его приложение к механизмам манипуляторов и автооперэторов. Механика машин. М.: Наука, 1974, вып. 43, с.3−7.
  23. Е.И. Некоторые вопросы анализа и синтеза автооператоров промышленных роботов. — Сборник научно-методических статей по ТММ. М.: Высшая школа, 1974, вып. 4. с. 35−44.
  24. Воробь ев Е.й. Кинематический анализ пространственных механизмов манипуляторов методом матриц. Механика машин М.: Наука, 1971, вып. 27−28, с. 30−37.
  25. У., Коновер Д. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников-конструкторов. М.: Мир, 1968.-517с.
  26. А.К. Трудовые установки. М.: Экономика, 1973. — 343с.
  27. Е.В., Луцкий З. С. Выбор параметров двухпорпневого компрессорно-приводного пневматического механизма методом ЛП -поиска. Механика машин. М.- Наука, 1982, вып. 59, с.3−10.
  28. Е.Ф. Проектирование рабочего места оператора.- Механизация и автоматизация производства, 1982, № 7, с. 33−36.
  29. С.М., Статников И. Н. Об использовании метода ПЛП-поиска в задачах проектирования с функциональными ограничениями. В кн.: Исследование динамики машин на ЭВМ. М.: Наука, 1980, с. 8−12.
  30. Ю.И. Экспериментальные исследования движений в крупных суставах руки. Механика машин. М.: Наука, 1967, вып. 7−8, с. 76−83.
  31. В.Л., Крамской Э. И. Погрузочные манипуляторы. -Л.: Машиностроение, 1975. 159с.
  32. Г. Ш. Алгоритмический подход к решению класса задач синтеза механизмов. Механика машин. М.: Наука, 1981, с.115−121.
  33. Н.Б., Бедный Т. З. Эргономика на морском транспорте. М.: Транспорт, 1980, — 176с.
  34. Т.М., Королев Б. А., Медведев В"И., Шляер П. А. Введение в эргономику. М.: Советское радио, 1974 — 352 с.
  35. Я.М., Сергеев В. И., Статников И. А. Об одном способе определения существенных параметров в задачах оптимального проектирования машин. В кн.: Исследование задач машиноведения на ЭВМ. М.: Наука, 1977, с. 3−8.
  36. В.М., Аруин A.C., Селуенов В. Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 198I. — 144с.
  37. М.Б., Кулаков Ф. М., Покровский А.М.- Алгоритмы управления роботами-манипуляторами. Л.: Машиностроение, 1977. — 248с.
  38. Инженерная психология в применении к проектированию оборудования / Под ред. Б. Ф. Ломова, В. И. Петрова. М.: Машиностроение, 1971. — 488с.
  39. Исследование биотехнической системы управления копирующим манипулятором двустороннего действия / А. К. Алабян, В. Л. Афонин, B.C. Кулешов, A.C. Ющенко. В кн.: Управлениев пространстве. М.: Наука, 1976, с.249−254.
  40. Исследование некоторых особенностей человека-опера-торэ как элемента биотехнической системы «оператор-манипулятор» / В. Л. Афонин, А. Н. Лакота, В. И. Лобачев, В. А. Моисеенков.
  41. В кн.: Теория и устройство манипуляторов. М.: Наука, 1973, с. 5−8.
  42. H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978.512с.
  43. С.Е., Мгновенная степень подвижности манипулятора. Изв. ВУЗов. Машиностроение., 1981, № I, с. 55−58.
  44. А.Б. Исследование восьмизвенного пространственного механизма, применяемого в качестве манипулятора. Изв. ВУЗов. Машиностроение, 1982, № 2, с.48−52.
  45. A.A., Кобринский Л. А. О мобильности руки человека. Доклады АН СССР, 1979, т. 245, № 5, с.1064−1067.
  46. A.A. К определению объема рабочего пространства манипуляционных систем. В кн.: Методы расчета задач машиностроения на вычислительных машинах. М.: Наука, 1978, с.24−30.
  47. A.A. К определению объема рабочего пространства манипуляционной системы. В кн.: Методы решения задач маши-" новедения на вычислительных машинах. М.: Наука, 1979, с.134−164.
  48. A.A. Алгоритм позиционирования и манипулирования для манипуляционных систем. В кн.: Исследование динамических систем на ЭВМ. М.: Наука, 1982, с. 59−64.
  49. A.A., Пурцеладзе Т. К. О сервисе пространственного манипулятора. В кн.: Исследование динамики машин на ЭВМ. М.: Наука, 1980, с. 8−12.
  50. А.Е., Стаценко В. В., Тывес Л. И. Оценка уровня мнемоничности копирующих манипуляторов при рассогласовании задающих и исполнительных органов. Машиноведение, 1975, К? 2, с.3−10.
  51. А.К., Лобачев В. И., Горелов Л. В. Исследование оптимальных рабочих зон монтажных операций, выполняемых копирующим манипулятором. Автоматическое регулирование и управление. М., 1978, вып. II, с. 97−100.
  52. Г. В. Введение в механику человека.-М.: Наука, 1977. 264с.
  53. Г., Корн К. Справочник по математике. М.: Наука, 1974. — 832с.
  54. А.П., Сахаров Б. Д., Сытин A.B. Аварии под водой. -Л.: Судостроение, 198I. 144с.
  55. В.Ф. Метод аналитической идентификации кинематических цепей. Изв. ВУЗов. Машиностроение, 1982, Щ 2, с.48−52.
  56. Ф.М. Супервизорное управление мэнипуляционными роботами. М.: Наука, 1980. — 448с.
  57. Кулешов В.С.,-Лакота H.A. Динамика систем управления манипуляторами. М.: Энергия, 1971. — 302с.
  58. А., Уолдрен К. Рабочие пространства механических роботов. Конструирование и технология машиностроения, 1981,3, с.64−72.
  59. H.A., Лобачев В. И. Некоторые принципы проектирования дистанционно-управляемых копирующих манипуляторов. -Механика машин. М.: Наука, 1971, вып. 27−28.
  60. А.Н. К вопросу о классификации биокинематических пар и цепей человека. Тр. Рижского НИИ травматологии и ортопедии, 1975, вып. 13, с. 572−574.
  61. А.Н. О единой системе отсчета в исследовании фиксированных положений и сложных пространственных движений человека. Тр. Рижского НИИ травматологии и ортопедии, 1975, вып. 13, с. 568−572.
  62. Т.Н. Методика обработки экспериментальных данных Пермь, 197I. — 23с.
  63. М.М. Принципы устройства универсальных механических копирующих манипуляторов. Механика машин. М.: Наука, 1967, вып. 7−8, с.68−75.
  64. Г. И., Милосердии Ю. В. О влиянии кинематики манипуляторов на выбор геометрических параметров боксов и камер.-Механика машин. М.: Наука, 1971, вып. 27−28, с.119−127.
  65. Г. И., Милосердии Ю. В. Исследование некоторых пространственных характеристик манипуляторов. В кн.: Теория и устройство манипуляторов. М.: Наука, 1973, с. 5−8.
  66. Т. Рукоятки управления манипуляторами. В кн.: Дистанционно управляемые роботы-манипуляторы. М.: Мир., 1972, с. 226−242.
  67. H.H. Обработка результатов измерений и планирование эксперимента. Пермь, 1977. — 44с.
  68. Манипуляторы / А. П. Белов. Д. А. Кульда, М. М. Логунов и др. М.: Атомиздат, 1978. — 135с.
  69. Метод объемов и сервис манипуляторов / И. Б. Виноградов, А. Е. Кобринский, Ю. А. Степэненко, Л. Й. Тывес. Машиноведение, 1979, № 3, с. 17−19.
  70. Метод экспериментального исследования биотехнических манипуляционных систем / А. К. Алабян, Е. Д. Горбацевич, В. С. Кулешов, A.C. Ющенко. В кн.: Робототехника. Каунасский политехнический институт, 1977, с. 23−28.
  71. Некоторые принципы построения диетанционно-управляемых копирующих манипуляторов / А.Е.Бор-Рэменский, B.C. Кулешов, Н. А. Лакота, В. И. Лобачев. Механика машин. М.: Наука, 1967, вып. 7−8, с. 33−42.
  72. Особенности кинематики манипуляторов и метод объемов / И. Б. Виноградов, А. Е. Кобринский, Ю. А. Степаненко, Л. И. Тывес. -Механика машин. М.: Наука, 1971, вып. 27−28, с. 5−16.
  73. .И. Операционная система проектирования пространственных механизмов. В кн.: Исследование динамических системна ЭВМ. М.: Наука, 1982, с.99−103.
  74. Р.П. Об анатомических требованиях человека к современной технике. Новосибирск, 1964. — 81с.
  75. Р.П. Органы управления и инструмент. Новосибирск, 1965. — 88с.
  76. А.И. Автоматизация поискового конструирова-. ния. М.: Радио и связь, 1981. — 344с.
  77. Е.П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л. Мэнипуляцион-ные работы. Динамика и алгоритмы. М.: Наука, 1978. — 400с.
  78. Е.П. Основные проблемы робототехники. Механика машин. М.: Наука, 1983, вып. 60, с.13−16.
  79. И.А., Мотин Ю. Д., Нужин В. Н., Рациональный выбор систем дистанционной передачи движений и усилий (СДПДУ)
  80. Механика машин. М.: Наука, 1974, вып. 46, с.58−61.
  81. Руководство по эргономическому обеспечению разработки техники. М., 1979. — 260с.- 137
  82. Руководящие информационные материалы по выбору оптимальных параметров машин и конструкций. М.: ГосНИИМаш им.
  83. A.А.Блэгонрэвовэ, 1980. 280с.
  84. Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. — 192с.
  85. Ручное управление манипулятором / Г. Б. Браверман,
  86. B.П.Гусев, А. Е. Кобринский и др. В кн.: Теория и устройство манипуляторов. М.: Наука, 1973, с. 5−8.
  87. В.И., Трояновский Е. И. Анализ трудоемких ручных операций в молочной и пищевой промышленности и примеры их механизации с помощью копирующих манипуляторов. В кн.: Интенсификация процессов и оборудования пишевых производств. Л., 1977, с.59−63.
  88. В.И. Разработка манипуляторов для механизации трудоемких ручных операций в пищевой промышленности и исследование их точностных характеристик при выполнении рабочих операций. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд.техн.наук. Л., 1981 т 19с.
  89. Справочник по прикладной эргономике / Под ред. В.М.Мунипо-ва. М.: Машиностроение, 1980. — 216с.
  90. Р. Введение в ядерную технику. М.:Гостехиздат, 1956. 536с.
  91. В.А., Ушаков В. И. Моделирование зоны обслуживания манипулятора. Теория механизмов.М., 1978, вып. 8, с.91−96.
  92. А.Н., Кондратенко 10.П. Адаптивный подход к проектированию механизмов. В кн.: Применение методов оптимизации в теории механизмов и машин. — М.: Наука, 1979, с. 114−118.
  93. Л.И., Жэвнер В. Л. Сравнительный анализ кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов по коэффициенту использования рабочего объема. В кн.: Интенсификация- 138 процессов и оборудования пищевых производств. Л., I975, c. II2-II6.
  94. Тур И. Б. Моделирование элементарных движений руки человека. В кн.: Моделирование и управление в развивающихся системах. М.: Наука, 1978, с. 234−239.
  95. Д. Оптимальное проектирование.-М.:Мир, 1981.-272с.
  96. В.И. Качественный анализ зоны обслуживания манипулятора. Тр. МВТУ, 1976, № 227, вып. 7, с.133−136.
  97. В.И. Построение структурных схем пространственных •копирующих манипуляторов. Тр. МВТУ, 1981, № 352, с.130−135.
  98. В.И., Петелина В. В., Великсон М. В. Биомеханическое обоснование построения протезов верхних конечностей. В кн.: Биотехника, Рига, 1975, с.340−344.
  99. В.И., Великсон М. В. Верхняя конечность. В кн.: Клиническая биомеханика. Л., 1980, с.107−153.
  100. О.А. Определение размеров и точки подвеса управляющей рукоятки, движущейся в горизонтальной плоскости. Изв. ВУЗов. Машиностроение, 1982, Ш 10, с. 53−55.
  101. О.А. Способ задания структурных схем манипуляторов. Изв. ВУЗов. Машиностроение, 1983, № 2, с.147−148.
  102. О.А. Моделирование на ЭВМ движения рукоятки управления. Изв. ВУЗов. Машиностроение, 1983, iic 9, с.52−55.
  103. Д. Прикладное нелинейное программирование .М.: Мир, 1975. 534с.
  104. Т>С pump drive controas с уé-?in de г speed. -Hydrau€lcs and Pneumatics, USfi, C8eveaend, Ofrio, 4984, УЗ, p. 42.
  105. Giant rooot arm achieves precision unc/er тапиов ar automatic controe.- tanadion Contr-овand Un s -?rumen t pt L on^ /984, v.20j //7 p.20.
  106. Lowe Vuncan &. PoSot tecAnoaogy in rernote inspection and repoir. Moasuromen-t anc4 coni. ro?f, London, 4984, к M8, р.28Ъ -287.jos. The enqineers di€emma. /Ve>wv Scientlst^ London, 4984, и.92, /28 О, p. iOO-iOZ.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!