Разработка высокоточного многофункционального роботизированного комплекса на основе модулей относительного манипулирования для обработки деталей сложной формы

Решена задача аппроксимации рабочей области роботизированного комплекса, выполненного на базе двух модулей - трипода для установки рабочего инструмента и модуля в виде плоского 3-RPR-механизма для установки детали с учетом ограничений на геометрические параметры обрабатываемого изделия, находящегося в подвижной системе координат и размещенной в центре этого механизма. Для этого были использованы аппроксимационные множества отдельных модулей. Разработаны численный метод и программный инструментарий для определения погрешности позиционирования рабочей точки инструмента, установленного на подвижной платформе модуля-трипода, на основе метода неравномерных покрытий. В результате моделирования была определена погрешность позиционирования рабочей точки инструмента в зависимости от погрешности приводных механизмов модуля-трипода и получена область возможных положений выходного звена при различных погрешностях. Решена задача оптимизации траектории движения робота, что позволило оптимизировать не пройденный рабочим инструментом путь, а длительность перемещения с учетом возможной одновременной работы приводов. Учет при оптимизации ограничений по величине Якобиана позволил обеспечить необходимую удаленность оптимальной траектории от точек сингулярности. Разработана электронно-цифровая модель роботизированного комплекса на основе контрольной структуры сборки, которая позволила выполнить проектирование методом «сверху вниз». Наличие контрольной структуры позволило сократить время создания модели, а также упростить процедуру внесения изменений, поскольку работа ведется с единым составом изделия. На основе электронно-цифровой модели была подготовлена конструкторская документация, проведен статический и динамический расчет конструкции. С помощью CAD/CAM/CAE системы NX разработана методика статического расчета роботизированного комплекса на прочность, который производился с учетом нагрузок под собственным весом рамы робота и под весом узлов, опирающихся на нее, а также материалов элементов конструкции. По результатам расчета была выполнена оптимизация конструкции с целью облегчения рамы роботизированного комплекса. Разработан экспериментальный образец роботизированного комплекса, включающий модуль-трипод, на подвижной платформе которого закреплен рабочий инструмент для механической обработки, и нижний модуль, выполненный на базе плоского 3-RPR механизма, на подвижной платформе которого установлено приспособление для фиксации обрабатываемого объекта. Экспериментальный образец оснащён приводами и блоками управления. Разработаны программа и методика проведения экспериментальных исследований, которая позволила обеспечить всестороннюю проверку корректности работы разработанных и реализованных алгоритмов, соответствие получаемых результатов теоретическим моделям. Для проверки адекватности и корректности синтезированных алгоритмов и разработанных методов, а также комплексного тестирования разработанных алгоритмов и программ были проведены экспериментальные исследования на экспериментальном образце роботизированного комплекса.