КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-79-10409
НазваниеРазработка методов проектирования и алгоритмов анализа пространственных механизмов, образованных кинематическими цепями с разным типом наложенных связей
Руководитель Фомин Алексей Сергеевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук , г Москва
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-107 - Мехатроника и робототехника
Ключевые слова Степень свободы, кинематическая пара, механизм, манипулятор, роботизированная система, наложенная связь, синтез, кинематический анализ, динамический анализ
Код ГРНТИ30.15.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Любой механизм структурно организуется путем присоединения к ведущему звену одной или нескольких кинематических цепей, обладающих нулевой подвижностью. Этот принцип достаточно детально проработан для плоских механизмов с тремя наложенными связями, ограничивающими два вращения и одно смещение относительно разных осей. Основным условием присоединения кинематических цепей в плоских механизмах является необходимость их расположения в одной или нескольких параллельных к базовому механизму плоскостях. Вводить каких-либо дополнительных условий при синтезе механизмов из плоских кинематических цепей не требуется. Что касается пространственных механизмов, которые организуются из кинематических цепей с разным типом наложенных связей, то добавляемые цепи в них должны быть ориентированы особым образом. В таком случае должна учитываться ориентация добавляемых цепей в связи с тем, что цепи с разным типом наложенных связей функционируют в отличающихся пространствах. Кроме этого должна быть учтена принципиальная возможность объединения тех или иных кинематических цепей в связи с тем, что не все цепи, соединяясь, могут образовывать работоспособные механизмы (например, сферические и клиновые кинематические цепи не могут одновременно применяться в одном механизме).
Механизмы, спроектированные с применением кинематических цепей с разным типом наложенных связей, будут иметь функциональные возможности всех тех цепей, на базе которых данные механизмы создаются. Этого невозможно достичь при использовании какого-то одного типа кинематических цепей в синтезируемых механизмах. Для ряда практических применений устройства, спроектированные на основе таких механизмов, будут обеспечивать более эффективное выполнение требуемых операций. К таким устройствам относятся хирургические роботы, прецизионные станки, системы обработки деталей машин, робототехнические системы для космических применений и иные технологические устройства, создаваемые на основе пространственных механизмов, в которых звенья имеют различные степени свободы.
Несмотря на широкую область применения и продвинутые функциональные характеристики механизмов данного типа, они все еще создаются путем частных решений. Это связано с отсутствием общего подхода к их систематическому синтезу и анализу. Поэтому, предлагаемый проект направлен на разработку единой методологии синтеза, позволяющей целенаправленное создание пространственных механизмов, образованных объединением кинематических цепей с разным типом наложенных связей. Кроме этого, предлагаемый проект направлен на формирование алгоритмов анализа синтезируемых механизмов. В рамках данного проекта будут созданы ранее неизвестные механизмы, имеющие уникальное строение и продвинутые кинематические и динамические характеристики для применения в современных робототехнических, технологических, медицинских и исследовательских устройствах. В связи с этим, направление представленного исследования, связанное с созданием принципиально нового семейства многофункциональных механизмов, предназначенных для решения широкого круга технологических задач,
представляется весьма актуальным.
Научная новизна предлагаемого исследования состоит в разработке методологических приемов и алгоритмов синтеза данных механизмов, в создании их принципиально новых архитектур с усовершенствованными функциональными свойствами и оптимальным строением, в получении новых данных кинематического и динамического анализа разработанных механизмов, в изучении их функциональных характеристик с учетом точности движения по заданному закону, а также в формировании обобщенных приемов и методов их проектирования и комплексного анализа. Реализация предлагаемого проекта позволит получить принципиально новую методологию синтеза механизмов, организованных кинематическими цепями с разным типом наложенных связей, ряд принципиально новых кинематических схем механизмов данного вида, принципиально новые научные данные о зависимостях их кинематических параметров, усовершенствованную методологию их проектирования, учитывающую особенности расположения и тип кинематических цепей в их структурах, новые научные данные о формировании их строения при заданных типах геометрических связей и общего числа степеней свободы, виртуальные и физические прототипы принципиально новых механизмов, а также новые алгоритмы кинематического и динамического исследования.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ