8 (495) 988-61-60

Без выходных
Пн-Вск с 9-00 до 21-00

Отличия вариатор и робот


Что лучше вариатор или робот: отличия, плюсы и минусы

Вариатор и робот – две новые и достаточно перспективные разработки в области автоматических коробок передач. Одна – разновидность автомата, другая – механики. Что лучше вариатор или робот? Проведем сравнительную характеристику обеих трансмиссий, определим их преимущества и недостатки и сделаем правильный выбор.

Все об устройстве вариатора

Вариатор – разновидность автоматической коробки передач. Он предназначен для плавной передачи крутящего момента от двигателя к колесам и бесступенчатого изменения передаточного отношения в фиксированном диапазоне.

Цепной вариатор CVT

Зачастую в технической документации к автомобилю можно встретить в качестве обозначения  коробки передач аббревиатуру CVT. Это и есть вариатор, в переводе с английского – “постоянно изменяющая передаточное отношение трансмиссия” (Continuously Variable Transmission).

Главная задача вариатора – обеспечить плавное изменение крутящего момента от двигателя, что делает разгон автомобиля плавным, без рывков и провалов. Мощность машины используется по максимуму, а топливо расходуется по минимуму.

Управление вариатором практически не отличается от управления автоматической коробкой передач, за исключением бесступенчатого изменения крутящего момента.

Кратко о видах CVT

  1. Клиноременный вариатор. Он получил наибольшее распространение. Этот вариатор состоит из ремня, натянутого между двумя раздвижными шкивами. Принцип работы клиннорменного вариатора заключается в плавном изменении передаточного отношения за счет синхронного изменения радиусов контакта шкивов и клиновидного ремня.
  2. Цепной вариатор. Менее распространен. Здесь роль ремня выполняет цепь, передающая тянущее, а не толкающее усилие.
  3. Тороидный вариатор. Достоин внимания и тороидный вариант трансмиссии, состоящий из дисков и роликов. Передача крутящего момента здесь осуществляется за счет силы трения роликов между дисками, а передаточное число меняется посредством перемещения роликов относительно вертикальной оси.
Тороидный вариатор

Детали вариаторной КПП дорогостоящие и труднодоступные, да и сама коробка обойдется недешево, а с ее ремонтом могут возникнуть проблемы. Наиболее дорогим вариантом будет тороидная коробка, для изготовления которой требуется высокопрочная сталь и высокая точность механической обработки поверхностей.

Преимущества и недостатки вариаторной коробки передач

В тексте уже были упомянуты как положительные, так и отрицательные стороны вариатора. Для наглядности представим их в таблице.

ПреимуществаНедостатки
1. Плавное движение автомобиля, бесступенчатое ускорение1. Высокая стоимость коробки и ее ремонта, дорогие расходные материалы и масло
2. Экономия топлива за счет использования всего потенциала работы двигателя2. Непригодность к высоким нагрузкам и тяжелым дорожным условиям
3. Простота и меньшая масса коробки в сравнении с классической АКПП3. «Эффект задумчивости» при переключении передач (хотя, в сравнении с роботом, вариатор «тормозит» меньше)
4. Возможность движения на максимальном крутящем моменте двигателя4. Ограничения по установке на автомобили с двигателями большой мощности

Чтобы устройство не подвело водителя в процессе эксплуатации, необходимо соблюдать следующие условия:

  • следить за уровнем масла в трансмиссии и вовремя менять его;
  • не нагружать коробку в период зимних холодов в начале движения, при буксировке авто и во время движения по бездорожью;
  • периодически проверять на разрывы разъемы агрегата и проводку;
  • следить за работой датчиков: отсутствие сигнала любого из них может привести к некорректной  работе коробки.

Вариаторная КПП – это новая и пока не доведённая до оптимального состояния, имеющая множество недостатков система трансмиссии. Несмотря на это, разработчики и конструкторы пророчат ей большое будущее. CVT является наиболее простым видом трансмиссии как по техническому устройству, так и по принципу работы.

Несмотря на кажущиеся преимущества, обеспечивающие экономию топлива и комфорт при движении, вариаторная КПП сегодня применяется достаточно редко и, в основном, в легковых машинах или мотоциклах. Посмотрим, как обстоит дело с роботом.

Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (робот) – механическая трансмиссия, в которой функции переключения передач и управления сцеплением автоматизированы. Эту роль здесь выполняют два привода, один из которых отвечает за управление механизмом переключения передач, второй – за включение и выключение сцепления.

Робот призван объединить в себе достоинства механической КПП и автомата. Он сочетает в себе комфорт в управлении (от автомата), а также надежность и экономию топлива (от механики).

Устройство и принцип работы робота

Основными элементами, входящими в состав роботизированной КПП, являются:

  • механическая коробка передач;
  • сцепление и привод сцепления;
  • привод переключения передач;
  • блок управления.

Принцип действия робота практически не отличается от функционирования обычной механики. Разница заключается в системе управления. Этим в роботе занимаются гидравлические и электрические приводы. Гидравлические элементы обеспечивают быстрое переключение, но требуют затрат дополнительных ресурсов. В электрических же приводах, наоборот, затраты минимальны, но при этом возможны задержки в их работе.

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная трансмиссия может функционировать в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронное управление создает определенную последовательность управления коробкой. За основу процесса берутся сигналы входных датчиков. В полуавтоматическом (ручном) режиме передачи переключаются последовательно с помощью рычага переключения.  В некоторых источниках роботизированную трансмиссию называют “секвентальной коробкой передач” (от лат. sequensum – последовательность).

Преимущества и недостатки робота

В роботизированной коробке передач собраны все плюсы автомата и механики. Однако при этом нельзя сказать, что она лишена недостатков. К таким недостаткам относятся:

  1. Трудности с адаптацией водителя к КПП и непредсказуемость поведения робота в сложных дорожных условиях.
  2. Некомфортное движение по городу (резкие старты, толчки и рывки при переключении передач держат водителя в постоянном напряжении).
  3. Возможен и перегрев сцепления (во избежание перегрева сцепления необходимо при остановках включать режим «нейтралка», что, само по себе, также утомляет).
  4. «Эффект задумчивости» при переключении передач (кстати, такой же минус у вариатора). Это не только раздражает водителя, но и создает опасную ситуацию при обгоне.
  5. Невозможность буксировки, что также присуще и вариатору.
  6. Возможность скатывания автомобиля назад на крутом подъеме (при вариаторе это невозможно).

Из вышеперечисленного делаем вывод, что роботизированной КПП еще далеко до комфорта автомата. Переходим к положительным моментам роботизированной трансмиссии:

  1. Невысокая стоимость в сравнении с тем же автоматом или вариатором.
  2. Экономичный расход топлива (здесь механика даже уступает, а вот вариатор в этом плане лучше: плавное и бесступенчатое переключение позволяет сэкономить больше топлива).
  3. Жесткая связь двигателя с ведущими колесами, за счет чего можно «газом» выводить машину из заноса или осуществлять торможение двигателем.

Робот с двумя сцеплениями

В связи с многочисленными минусами, присущими роботизированной КПП, разработчики решили пойти дальше и все-таки реализовать идею создания коробки передач, которая бы объединила в себе все плюсы автомата и механики.

Робот с двумя сцеплениями DSG

Так появился робот с двойным сцеплением, разработанный концерном Volkswagen. Он получил название DSG (Direct Shift Gearbox), что в переводе с английского означает “коробка передач с синхронизированным переключением”. Преселективная трансмиссия – это еще одно название второго поколения роботов.

Коробка оснащена двумя дисками сцепления: один включает четные передачи, другой – нечетные. Обе передачи постоянно включены. Во время движения автомобиля один диск сцепления находится  в постоянной готовности, а другой – в сомкнутом состоянии.  Первый включит свою передачу сразу же, как только второй разомкнется. В результате переключение передач происходит практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Коробка с двумя сцеплениями обладает следующими характеристиками:

  • она экономичнее автомата;
  • более комфортна, чем простая роботизированная коробка;
  • передает больший крутящий момент,нежели вариатор;
  • обеспечивает такую же жесткую связь колес с двигателем, как и механика.

С другой стороны, стоимость этой коробки будет выше стоимости механики, а расход выше, чем у робота. С точки зрения комфорта, вариатор и автомат все равно выигрывают.

Делаем выводы

В чем же отличия вариатора от робота, и какая из этих коробок передач все же лучше? Вариатор является разновидностью автоматической коробки передач, а робот – все же ближе к механике. Именно исходя из этого стоит делать выбор в пользу той или иной коробки передач.

Предпочтения в выборе коробки передач обычно исходят от самого водителя и основаны на его требованиях к автомобилю, а также на его манере управления. Вам важны комфортные условия движения? Тогда выбирайте вариатор. В приоритете надежность и возможность езды в тяжелых дорожных условиях? Ваш выбор – определенно робот.

Выбирая автомобиль, водитель должен лично «опробовать» оба варианта коробок.  Следует помнить, что как робот, так и вариатор имеют свои преимущества и недостатки. Определиться с выбором поможет и цель, для которой планируется использовать автомобиль. В городском спокойном ритме вариатор будет предпочтительней робота, который просто не “выживет” в бесконечных пробках. За городом, в тяжелых дорожных условиях, при езде на высоких скоростях или при спортивной езде предпочтительнее будет робот.

Moped Wiki - Moped Army

Эта статья относится к трансмиссии вариаторного типа. О ветке армии мопедов см. Вариаторы.

Вариатор является элементом бесступенчатой ​​трансмиссии, обычно используемой на мопедах и других транспортных средствах с малым двигателем. Мопеды Motobecane, Peugeot, Derbi, Vespa, Minarelli и Honda предлагали как минимум одну модель с вариоматической трансмиссией.

Работа вариатора

В трансмиссиях

Variomatic используются центробежные грузы для уменьшения передаточного числа двигателя при увеличении частоты вращения.Это позволяет вариатору поддерживать двигатель в пределах его оптимальной эффективности при наборе путевой скорости или изменении скорости для подъема на холм. Эффективность в этом случае может быть топливной экономичностью, снижением расхода топлива и выбросов, или энергоэффективностью, позволяющей двигателю развивать максимальную мощность в широком диапазоне скоростей.

Поскольку вариатор позволяет двигателю вращаться с постоянной частотой вращения в широком диапазоне скоростей автомобиля, поворот ручки газа заставит мопед двигаться быстрее, но не изменит звук, исходящий от двигателя, так сильно, как обычный двухскоростной или односкоростной скорость.Это сбивает с толку некоторых гонщиков и приводит к ошибочному впечатлению об отсутствии мощности.


Марки вариаторов

Mobymatic от Motobecane

Motobecane выпустили свою первую и единственную трансмиссию на основе вариатора, Mobymatic, в 1957 году, через год после изобретения вариатора голландцем Хубом Ван Дорном, даже до появления первого автомобиля с вариатором.

Mobymatic состоит из шкива переменного размера, который приводится в движение от двух до четырех утяжеленных шарикоподшипников и соединен с двухфункциональным автоматическим сцеплением.Шкив вариатора вращает шкив фиксированного диаметра, прикрепленный к цепи главной передачи.

Коробка передач Mobymatic входила в стандартную комплектацию моделей Motobecane вплоть до их последнего выпуска в начале 2000-х годов. Единственная разница между ранними моделями и более поздними выпусками заключалась в отказе от ключа Woodruff.

Хотя конструкция и не самая лучшая с точки зрения возможности настройки или характеристик сцепления, это была недорогая рабочая лошадка, которая не требовала обслуживания в течение всего срока службы двигателя, кроме регулярной подачи смазки через пресс-масленку каждые несколько сотен миль.

Руководство по разборке вариатора Motobecane.

Вариатор Vespa

Вариатор

Vespa устанавливался на всех их роскошных моделях мопедов, Bravo, Grande, Vespa Si, и даже на высококлассной версии их эконом-модели, Vespa Ciao Deluxe. Этот привод отличается от Mobymatic тем, что разделяет механизмы сцепления и вариатора, использует двойные регулируемые шкивы и полностью исключает главную цепную передачу. Вариатор приводится в движение от кривошипа двигателя с помощью регулируемого шкива, приводимого в действие весами роликов.Ремень протягивается между двигателем и задним колесом, где находятся муфта сцепления и пружинный шкив. Пружинный шкив удерживает ремень в напряжении, требуя, чтобы два шкива двигались относительно друг друга, как это делают французские шкивы. У Vespa также есть коробка передач внутри ступицы заднего колеса, где выходной сигнал вариатора снижается на передаточное число главной передачи, а затем применяется к колесу.

В вариаторе Vespa используются пять роликовых грузов. Отсутствие симметрии этой конструкции означает, что производительность вариатора не может быть изменена путем удаления грузов.однако некоторые модели поставлялись с шестью или восемью вариаторами веса.

Honda Вариатор

Honda по сути скопировала дизайн своего вариатора и, возможно, всего своего мопеда PA50 с Vespa Bravo. Они используют те же функции, но с некоторыми техническими отличиями.

Съемник сцепления для Honda TRX 500 Rubicon отделяет задний толкатель кулачка вариатора Hobbit и неподвижную ведущую поверхность - Никаких разрушений или других жестоких методов не требуется - Спасибо компании smallbikewithmotor за выяснение этого

Вариатор Дерби

Для Derbi имеется 6 вариаторов веса и 3 вариатора веса (6 весов совместимы с Honda Hobbit).Существуют также вариаторы производительности, такие как вариатор TJT. Чтобы лучше понять функции двойных вариаторов и контрпружин, прочтите следующую ссылку http://www.apriliaforum.com/forums/showthread.php?t=8960

Этот раздел является заглушкой.
Вы можете помочь Moped Wiki, расширив ее.

Peugeot Вариатор

Система вариатора

Peugeot, используемая на большинстве моделей мопедов Peugeot (в первую очередь, , а не 102SP), очень похожа на систему, используемую в Motobecane, хотя системы не являются взаимозаменяемыми.Вариатор с центробежным приводом от веса и встроенной муфтой соединен с большим шкивом фиксированного диаметра, прикрепленным к цепи главной передачи. Натяжение ремня поддерживается постоянным за счет того, что весь двигатель вращается на опорах вниз при увеличении скорости, а пружина возвращает его в исходное положение при уменьшении.

Основная функция вариатора прочтите это или кто-то прикрепит его к нашей вики http://www.apriliaforum.com/forums/showthread.php?t=8960

Настройка вариатора

См. Настройку вариатора

.

В чем разница между роботами и станками с ЧПУ? - Блог RoboDK

Люди часто покупают робота, думая, что он будет похож на станок с ЧПУ. Это неправда, но границы между ними стираются. Вот основные различия между ними обоими.

В прошлом году генеральный директор RoboDK Альберт Нубиола дал интервью Robotics Industries Association о мифах, связанных с офлайн-программированием.

Один из поднятых им вопросов - это общая проблема, с которой люди сталкиваются, когда начинают работать с робототехникой: они думают, что робот будет вести себя так же, как их существующие станки с ЧПУ.Они разочаровываются, когда обнаруживают, что это неправда.

Во-первых, давайте проясним, что роботы - это не станки с ЧПУ.

Между двумя технологиями есть большие различия. Однако за последнее десятилетие эти различия становятся все меньше и меньше. Роботы теперь могут выполнять некоторые задачи обработки с сопоставимой производительностью, как мы обсуждали ранее в статье: Может ли робот превзойти станок с ЧПУ для обработки роботов?

Давайте в общих чертах рассмотрим эти две технологии, чтобы объяснить сходства и различия между ними.

Что такое станки с ЧПУ?

Отличительной чертой станков с числовым программным управлением (ЧПУ) является их точность. Они могут обеспечить высокую производительность для очень специфических операций обработки.

ЧПУ - это давно зарекомендовавшая себя технология автоматизированной обработки. Первая машина была представлена ​​инженером Джоном Т. Парсонсом в 1950-х годах, незадолго до того, как был построен первый робот. С тех пор эти две технологии развивались параллельно.

«Деловая сторона» станка с ЧПУ - это либо подвижный инструмент, либо подвижное приспособление, либо и то, и другое.Обычно они могут перемещаться только по осям X, Y и Z, хотя иногда возможно управление ориентацией инструмента. Оси точно контролируются компьютером, что позволяет снимать материал очень точно по сравнению с ручной обработкой.

Задачи для станков с ЧПУ

В общем, отдельный станок с ЧПУ подходит только для одной задачи. Однако существует целый ряд различных станков, каждый из которых предназначен для определенной операции обработки.

Задачи, которые можно решить с помощью станков с ЧПУ, включают:

  • Фрезерование - Управление вращающимся фрезерным инструментом для постепенного удаления слоев материала.
  • Сверление - Установка вращающегося сверла для создания отверстий в материале.
  • Токарная обработка - Управление статическим инструментом для удаления материала с вращающейся детали.
  • Протяжка - Управление статическим протяжным инструментом для вырезания многоугольной формы в вращающейся или статической заготовке.
  • Распиловка - Управление вращающейся пилой для резки линий на заготовке.

Как видите, все задачи, которые могут выполнять станки с ЧПУ, - это очень специфические операции обработки.Для каждого из них вам, скорее всего, понадобится новый станок с ЧПУ (хотя токарная обработка и протяжка, например, могут выполняться на токарном станке с ЧПУ).

Что такое роботы?

Отличительной чертой роботов является их гибкость. Они могут выполнять огромное количество различных задач (не только механическую обработку). Более того, одного робота можно использовать для множества операций.

Робототехника

существует уже почти столько же лет, как и обработка с ЧПУ, первая из которых была представлена ​​Джозефом Ф.Энгельбергером в 1961 году. Хотя они сначала использовались для автоматизации задач в обрабатывающей промышленности (например, в автомобилестроении и авиакосмической промышленности), сейчас они используются предприятиями почти во всех секторах.

Робот обычно состоит из жестких механических связей, которые приводятся в движение точно управляемыми двигателями в суставах робота. В 6-осевых промышленных роботах (наиболее распространенный тип) каждое звено связано с предыдущим шарниром, но другие роботы (например, декартовы или дельта-схемы) используют другие механические конфигурации.

Задачи для роботов

Было бы невозможно дать полный список всех возможных задач, для которых может использоваться робот. Единственное ограничение - это ваше воображение (и несколько практических ограничений технологии).

Задачи, которые можно выполнить с помощью робота, включают:

  • Обработка - Многие из задач, которые могут выполнять станки с ЧПУ, также могут выполняться роботом… но не все. Эта возможность может быть причиной того, что некоторые люди не понимают различий между роботами и станками с ЧПУ.
  • Pick and place - Перемещение объектов по рабочему пространству.
  • Сварка - Точечная сварка, дуговая сварка, контактная сварка… все это возможно с помощью роботов.
  • Сортировка - Тип выбора и места, который требует дополнительных датчиков для определения типа объекта.
  • Покраска - Для робототехники подходит практически любая технологическая задача, связанная с перемещением инструмента по траектории.

С точки зрения задач, которые могут решить две технологии, мы можем обобщить разницу между роботами и станками с ЧПУ следующим образом:

Один станок с ЧПУ обеспечивает высокую производительность для конкретной задачи обработки.

Один робот может выполнять множество задач с разной производительностью для каждой.

5 различий между роботами и станками с ЧПУ

Помимо задач, которые можно решить с их помощью, между двумя технологиями существуют различия в производительности и качестве.

Вот их 5:

  1. Рабочее пространство - Рабочее пространство станка с ЧПУ обычно можно определить как небольшой куб. Роботы, напротив, обычно имеют большое сферическое рабочее пространство.
  2. Программирование - станки с ЧПУ программируются с использованием G-кода. В наши дни это чаще всего создается программным обеспечением CAM, а не кодируется вручную. Роботы программируются с использованием языка программирования производителя, но программы могут быть созданы с помощью многих других методов программирования (включая G-код) через постпроцессор робота.
  3. Точность - Станки с ЧПУ обычно более точны, чем роботы, с точностью до долей микрона. Точность робота можно повысить путем калибровки, но она, скорее всего, будет составлять 100 микрон.
  4. Жесткость - Станки с ЧПУ обычно имеют высокую жесткость по всем осям. Жесткость роботов обычно ниже, но она варьируется в зависимости от типа робота - например, Робот Scara имеет высокую жесткость по оси Z.
  5. Особенности - Положение инструмента робота обычно рассчитывается с помощью алгоритма обратной кинематики. Они могут создавать особенности - области рабочего пространства, которые в основном являются «мертвыми зонами», вызванными математикой внутри алгоритма.

Узнайте больше о различиях между станками с ЧПУ и роботами в нашей предыдущей статье.

Что покупать: робот или станок с ЧПУ?

В конечном счете, вы, вероятно, читаете эту статью, потому что хотите решить, действительно ли робот для вас.

Лучший способ узнать это - попробовать на себе! Вы можете бесплатно протестировать свое приложение с роботом в RoboDK, загрузив пробную версию. Попробуй!

Есть ли у вас какие-либо опасения по поводу роботов? Расскажите нам в комментариях ниже или присоединитесь к обсуждению на LinkedIn , Twitter , Facebook, Instagram или в RoboDK Forum .

.

Обратная кинематика робота 7R с шестью степенями свободы и несферическим запястьем на основе преобразования в робота 6R

Роботы 7R с шестью степенями свободы и полым несферическим запястьем оказались более подходящими для окраски распылением. Однако обратная кинематика этого вида роботов все еще несовершенна из-за взаимосвязи между положением и ориентацией рабочего органа (EE). В этой статье предлагается новый и эффективный алгоритм обратной кинематики робота 7R 6-DOF. Предлагаемый алгоритм обратной кинематики представляет собой двухэтапный метод.Проанализирована геометрия робота 7R 6-DOF. Сделано сравнение между роботом 7R с 6 степенями свободы и хорошо известным эквивалентным роботом 6R. На основе этого сравнения построено рациональное преобразование между этими двумя типами роботов. Затем на первом этапе применяется общий алгоритм обратной кинематики эквивалентного робота 6R для вычисления приближенных решений робота 7R 6-DOF. Метод наименьших квадратов с затуханием (DLS) используется для получения точных решений на втором этапе.Точность и эффективность алгоритма проверены на малярном роботе 7R 6-DOF. Результаты показывают, что предлагаемый алгоритм более выгоден в случае отсутствия приближенного решения, например начальной точки непрерывной траектории.

1. Введение

В робототехнике обратная кинематика - одно из самых традиционных направлений исследований. Это необходимо для проектирования роботов, планирования траектории и динамического анализа роботов. В основном существуют два типа методов обратной кинематики, а именно аналитические методы и численные методы.Аналитические решения существуют только для определенной геометрической структуры; то есть три соседние оси пересекаются в одной точке или параллельно друг другу [1]. Робот со сферическим запястьем - хороший тому пример. Поскольку положение и ориентация рабочего органа (EE) определяется соответственно первыми тремя суставами и последними тремя суставами, что удобно для управления и обучения, сферические запястья широко используются в промышленных роботах. В этой статье серийный манипулятор 6R со сферическим запястьем называется эквивалентным роботом 6R.Для эквивалентного робота 6R было представлено много эффективных методов обратной кинематики [2–4]. Однако в некоторых промышленных применениях, таких как окраска распылением, робот 7R 6-DOF с полым несферическим запястьем оказался полезным из-за более широкого диапазона движения запястья. Как показано на рисунке 1, запястье робота 7R с 6 степенями свободы имеет 4 поворотных шарнира, второй и третий из которых связаны соотношением:. Это означает, что добавлен дополнительный поворотный сустав для увеличения диапазона движений запястья.А чтобы избежать избыточности, на второй и третий поворотные суставы запястья вводится ограничение, в результате чего получается пара суставов. На рисунке 2 представлена ​​конфигурация робота 7R с 6 степенями свободы.



Из-за несферической формы запястья аналитическое решение робота 7R с 6 степенями свободы невозможно. Чтобы получить обратную кинематику роботов с несферическим запястьем, Цай и Морган [5] предложили подход более высокой размерности с восемью уравнениями второй степени.В качестве усовершенствования Рагхаван и Рот [6] использовали диалитическое удаление для получения полинома 16 степеней. Маноча и Кэнни [7] предложили символическую предварительную обработку и матричные вычисления для преобразования обратной кинематики в проблему собственных значений. В последние годы [8–12] изучали обратную кинематику обычных роботов 6R. Однако проблема в том, что эти методы применимы только к роботам 6R. В некоторых источниках для решения обратной кинематической задачи разработаны методы, основанные на методах эвристического поиска, такие как решение нейронной сети [13, 14], генетические алгоритмы [15, 16] и имитация отжига [17].Эти методы преобразуют проблему кинематики в эквивалентную задачу минимизации и обычно страдают от трудоемкости и низкой точности. Для серийных роботов часто применяются численные итерационные методы, такие как подход Ньютона-Рафсона [18], метод наискорейшего спуска [19] и метод наименьших квадратов с затуханием (DLS) [20, 21]. Недостатками численного итеративного алгоритма являются медленные итерации и чувствительность к начальному значению, и обычно можно получить только одно решение вместо всех решений.

Для робота 7R с 6 степенями свободы Wu et al. [22] предложили двухэтапный метод: приближенные аналитические решения сначала выводятся путем решения робота 7R со сферическим запястьем путем введения виртуального центра запястья, а метод Левенберга-Марквардта (LM) используется для вычисления точных решений. Это интересный подход, но на первом этапе необходимо решить сложную полиномиальную систему, что отнимает много времени. В этой статье представлен новый и эффективный двухэтапный метод. В качестве основного улучшения построено рациональное преобразование между роботом 7R с 6 степенями свободы и хорошо известным эквивалентным роботом 6R.Общий алгоритм обратной кинематики эквивалентного робота 6R используется для вычисления приближенных решений робота 7R 6-DOF на первом этапе. Затем для получения точных решений используется общий итерационный алгоритм, то есть метод DLS. Приближенные решения, полученные на первом этапе, могут предложить хорошее начальное значение для метода DLS и сделать его эффективным с точки зрения вычислений. Чтобы проверить точность и эффективность этого метода, реализовано три моделирования.

Работа организована следующим образом.В разделе 2 кратко рассматривается обратная кинематика эквивалентного робота 6R. Раздел 3 описывает эффективное преобразование между роботом 7R 6-DOF и эквивалентным роботом 6R, где будет дано рациональное предположение. В разделе 4 рассматривается метод DLS и представлен новый алгоритм обратной кинематики. В разделе 5 реализованы три моделирования, чтобы продемонстрировать точность и эффективность предлагаемого метода. Результаты представлены и обсуждаются. Раздел 6 - это заключение.

2. Алгоритм обратной кинематики хорошо известного эквивалентного робота 6R

Как указывалось ранее, эквивалентный робот 6R представляет собой хорошо известную типичную конструкцию серийных роботов. Методы обратной кинематики предложены в [2–4]. Перед выводом обратной кинематики робота 7R с 6 степенями свободы сначала кратко опишем кинематику эквивалентного робота 6R. Для эквивалентного робота 6R конфигурация показана на рисунке 3. Для серийных роботов параметры Денавита – Хартенберга (DH) широко используются для описания положения и ориентации EE.Матрица преобразования, связывающая соединение с соединением, может быть задана как где,, и.


Тогда прямую кинематику манипулятора можно сформулировать следующим образом: где находится конфигурация EE по отношению к базовой раме. Для обратной кинематики известна и описывается формулой (3), где, и - три единичных вектора ориентации, а - вектор положения

В результате задача обратной кинематики состоит в вычислении углов сочленения через матрицу ( 2).Чтобы получить решения, (2) сначала преобразуется в

Из последнего столбца обеих частей (4) получаем

Из (6) получаем два значения:

Вычисляя сумму квадратов Используя формулы (5), (6) и (7) с обеих сторон, получаем

Угол сочленения получается как где.

Чтобы получить, переставьте (2) как

.

Смотрите также