85448

Расчет кинематических параметров манипулятора и моделирование в среде SimMechanics

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Расчет кинематических параметров манипулятора и моделирование в среде SimMechanics. На Рис.1 показана схема четырехзвенного манипулятора. Необходимо: Определить параметры манипулятора по представлению Денавита - Хартенберга (системы координат и параметры звеньев).

Русский

2015-03-25

383.02 KB

23 чел.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)»

Факультет транспортных систем

Кафедра «Управление техническими системами»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Выполнил

Проверил

студент гр. МР-09-1

Круглов С. П.

Котовщиков  А.И.

____________________

Иркутск 2013

Задание……………………………………………………………………3

Определение систем координат…………………………………………5

Определение параметров звеньев……………………………………….6

Однородные матрицы преобразований…………………………………7

Решение прямой задачи………………………………………………….8

Определение рабочей зоны манипулятора……………………………..11

Решение обратной задачи кинематики…………………………………12

Приложения………………………………………………………………18

8.1    Приложение 1...........................................................................18

8.2    Приложение 2...........................................................................19

  1.  Задание

Расчет кинематических параметров манипулятора и моделирование в среде SimMechanics.

На Рис.1 показана схема четырехзвенного манипулятора. Необходимо:

А)   Определить параметры манипулятора по представлению Денавита - Хартенберга (системы координат и параметры звеньев).

Б)   Сформировать однородные матрицы преобразований.

В)   Решить прямую задачу кинематики по заданным значениям присоединенных координат с реализацией в среде SimMechanics (время моделирования 1 с, с объемной реализацией).

θ1 = 0.8 + 0.3sint;                                         (1)

θ2 = 0.1 + 0.2t2;                                             (2)

d3 = 0.2 - 0.2t;                                               (3)

d4 = 0.3 + 0.1sin(2t);                                      (4)

Г)   Определить рабочую зону манипулятора.

Д)   Решить обратную задачу кинематики при движении схвата по заданной прямой в пространстве с учетом рабочей зоны (прямая задана конечными точками в пространстве с координатами [0.3; 0.4; 0.1] и

[-0.2, -0.1, 0.5]) и реализовать в среде SimMechanics.

Е)   Звенья считать тонкими прутьями, 1 метр звена весит 10 кг.

Ж) Оформить отчет о работе.

З) Анимация в виде AVI-файлов.

Рисунок 1 - Схема четырехзвенного манипулятора

  1.  Определение систем координат

Для каждого звена сформируем ортонормированную систему координат (см.Рис.2).

               

                           Рисунок 2 - Системы координат каждого звена

  1.  Определение параметров звеньев

Найдем параметры необходимые для составления однородных матриц преобразований.

Определим расстояния между звеньями:

а)   d1 = 0.2 м

б)   d2 = 0 м

в)   d3= 0.45 м    Меняется

г)   d4 = 0.55 м     Меняется

Определим длины звеньев:

а)   a1 = 0 м

б)   a2 = 0.15 м

в)   a3 = 0 м

г)   a4 = 0 м

Определим углы поворота звеньев:

a)   θ 1 = 90°     Меняется

б)   θ 2 = 0°       Меняется

в)   θ 3 = 90◦

Г)   θ 4 = 0°       

Определим углы скрутки звеньев:

а)   α1 = 90◦

б)   α2 = -90°

в)   α3 = 90◦

г)    α4 = 0◦

  1.  Однородные матрицы преобразований

Так как параметры звеньев известны сформируем однородные матрицы преобразований, для системы координат каждого звена.

T  =       (5)

T  =     (6)

T  =        (7)

T  =        (8)

Найдем матрицу преобразования T

T= T   T   T  T  

T=(9)

  1.  Решение прямой задачи

Из условия известно, что обобщенные координаты изменяются по следующим законам:

θ1 = 0.8 + 0.3sint;                                         (10)

θ2 = 0.1 + 0.2t2;                                             (11)

d3 = 0.2 - 0.2t;                                               (12)

d4 = 0.3 + 0.1sin(2t);                                      (13)

Необходимо решить прямую задачу кинематики, т.е. найти координаты схвата на интервале времени [0..0.01,1].

Интересующие координаты возьмем из однородной матрицы преобразования T40:

х = cos θ1 (—d3 sinθ2 + (d4 + 0.15) cosθ2)                               (14)

у = sin θ1 (—d3 sinθ2 + (d4 + 0.15) cosθ2)                               (15)

z = (d4 + 0.15) sinθ2 + d3 cosθ2 + 0.2                                       (16)

Построим графики, полученные в результате моделирования в среде Matlab (см.Приложение 1 );

Рисунок 3 - Зависимость координаты х от времени t

Рисунок 4 - Зависимость координаты у от времени t

Рисунок 5 - Зависимость координаты z от времени t

  1.  Определение рабочей зоны манипулятора

Первое звено манипулятора является вращательным, что говорит нам о том, что рабочая зона манипулятора, является телом вращения, и поэтому

достаточно лишь показать одно сечение рабочей зоны: 

Рисунок 6 - Рабочая зона манипулятора

  1.  Решение обратной задачи кинематики

Требуется решить обратную задачу кинематики при движении схвата по заданной прямой в пространстве с учетом рабочей зоны (прямая задана конечными точками в пространстве с координатами [0.3; 0.3; 0.1]   и              [-0.2, -0.1, 0.5]). Для начала найдем уравнение прямой в пространстве. Уравнение прямой в пространстве по двум точкам имеет вид:

     (17)

Выполним подстановку известных координат:

    

х = cos θ1 (—d3 sinθ2 + (d4 + 0.15) cosθ2)                               

у = sin θ1 (—d3 sinθ2 + (d4 + 0.15) cosθ2)                               

z = (d4 + 0.15) sinθ2 + d3 cosθ2 + 0.2                                     

 

θ1=atan ()   (18)

х = cos θ1 (—d3 sinθ2 + (d4 + 0.15) cosθ2)

 (19)

=

 (20)

Построим графики обобщенных координат, полученные в результате моделирования в среде Matlab (см.Приложение 2);

 

Рисунок 7 - Зависимость координаты от времени t

Рисунок 8 - Зависимость координаты от времени t

Рисунок 9 - Зависимость координаты d3 от времени t

Рисунок 10 - Зависимость координаты d4 от времени t

Рисунок 11 - Зависимость координаты х от времени t

 

Рисунок 12 - Зависимость координаты у от времени t

Рисунок 13 - Зависимость координаты z от времени t

8.Приложения

  1.  Приложение 1

  1.  Приложение 2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83783. Порядок и условия предоставления отсрочки и рассрочки по уплате налога и сбора. Инвестиционный налоговый кредит. Порядок и условия его предоставления 48.98 KB
  Отсрочка или рассрочка по уплате налога представляет собой изменение срока уплаты на срок не превышающий один год соответственно с единовременной или поэтапной уплатой суммы задолженности. Отсрочка или рассрочка может быть предоставлена заинтересованному лицу если имеются достаточные основания полагать что возможность уплаты указанным лицом такого налога возникнет в течение срока на который предоставляется отсрочка или рассрочка при наличии хотя бы одного из следующих оснований: 1 причинение этому лицу ущерба в результате стихийного...
83784. Требование об уплате налогов и сборов. Способы обеспечения исполнения обязанностей по уплате налогов и сборов 48.4 KB
  Требованием об уплате налога признается извещение налогоплательщика о неуплаченной сумме налога а также об обязанности уплатить в установленный срок неуплаченную сумму налога. Требование об уплате налога направляется налогоплательщику при наличии у него недоимки. Направляется налогоплательщику независимо от привлечения его к ответственности за нарушение законодательства о налогах и сборах. Требование об уплате налога должно содержать сведения о сумме задолженности по налогу размере пеней начисленных на момент направления требования сроке...
83785. Зачет и возврат излишне уплаченных или излишне взысканных сумм 39.45 KB
  В НК для налогоплательщиков плательщиков сборов налоговых агентов установлены единые правила зачета излишне уплаченных или взысканных налогов сборов и соответствующих пеней ст. Налоговый орган обязан сообщить налогоплательщику плательщику сбора налоговому агенту о каждом ставшем известным налоговому органу факте излишней уплаты и сумме излишне уплаченного взысканного в течение 10 дней со дня обнаружения такого факта. В случае обнаружения фактов свидетельствующих о возможной излишней уплате по предложению налогового органа или...
83786. Налоговая декларация: понятие, общие положения. Порядок внесения изменений и дополнений в налоговую декларацию 49.88 KB
  Налоговая декларация представляется в налоговый орган по месту учета налогоплательщика плательщика сбора налогового агента по установленной форме на бумажном носителе или в электронном виде в соответствии с законодательством РФ. Налоговый орган не вправе отказать в принятии налоговой декларации расчета представленной налогоплательщиком плательщиком сборов налоговым агентом по установленной форме установленному формату и обязан проставить по просьбе налогоплательщика плательщика сбора налогового агента на копии налоговой...
83787. Учет организаций и ФЛ. Порядок постановки на учет и снятия с учета организаций и ФЛ. Идентификационный номер налогоплательщика 41.68 KB
  Порядок постановки на учет и снятия с учета организаций и ФЛ. Юридическое лицо становится субъектом налоговых отношений с момента его государственной регистрации вне зависимости от его постановки на налоговый учет с этого же момента возникает и налоговая обязанность. Постановка на учет в качестве налогоплательщика организации и индивидуального предпринимателя осуществляется вне зависимости от обстоятельств с которыми НК РФ связывает возникновение обязанности по уплате того или иного налога т. Фактически НК РФ называет субъект налоговых...
83788. Налоговая проверка как основной метод налогового контроля. Камеральная налоговая проверка 42.7 KB
  Посредством проведения налоговой проверки возможно сопоставление данных предоставленных налогоплательщиком в налоговый орган и тех фактов которые выявлены налоговым органом. Срок давности проведения налоговой проверки составляет три календарных года деятельности налогоплательщика плательщика сбора или налогового агента. Подобные процессуальные действия называются встречной налоговой проверкой. Однако не следует считать встречную проверку самостоятельным видом налоговых проверок поскольку ее назначение возможно исключительно в пределах...
83789. Выездная налоговая проверка: порядок проведения, оформление результатов 42.96 KB
  Выездная налоговая проверка проводится на территории в помещении налогоплательщика но в том случае если налогоплательщик не может предоставить помещение для проведения выездной проверки она проводится по месту нахождения налогового органа. В случае если налогоплательщик физическое лицо препятствует проведению проверки пп. Выездная проверка налогоплательщика проводится в течение 2 месяцев Срок проведения выездной проверки может быть продлен до 4 или 6 месяцев в следующих случаях: налоговый орган получил информацию которая...
83790. Порядок рассмотрения дел о налоговых правонарушениях. Вынесение решения по результатам рассмотрения материалов налоговой проверки 40.06 KB
  Руководитель заместитель руководителя налогового органа извещает о времени и месте рассмотрения материалов налоговой проверки лицо в отношении которого проводилась эта проверка. Неявка лица в отношении которого проводилась налоговая проверка его представителя извещенного надлежащим образом о времени и месте рассмотрения материалов налоговой проверки не является препятствием для рассмотрения материалов налоговой проверки за исключением тех случаев когда участие этого лица будет признано руководителем заместителем руководителя...
83791. Производство по делу о предусмотренных НК РФ налоговых правонарушений 43.36 KB
  При обнаружении фактов свидетельствующих о нарушениях законодательства о налогах и сборах ответственность за которые установлена НК РФ за исключением налоговых правонарушений дела о выявлении которых рассматриваются в порядке установленном статьей 101 НК должностным лицом налогового органа в течение 10 дней со дня выявления указанного нарушения должен быть составлен в установленной форме акт подписываемый этим должностным лицом и лицом совершившим такое нарушение. Если указанное лицо уклоняется от получения указанного акта...