РОЗРАХУНОК КІНЕМАТИКИ ТА МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ЛЕБІДКИ ПІДВІСНОГО РОБОТА-МАНІПУЛЯТОРА

Автор(и)

  • Г. Г. Угольніков Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова 54007, вул. Героїв України, 9, м. Миколаїв, Україна
  • О. С. Герасін Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова 54007, вул. Героїв України, 9, м. Миколаїв, Україна

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9981-2025-1(54)-101-108

Ключові слова:

кабельний робот; маніпулятор; моделювання; кінематика; система керування; ПІД-регулятор, приводний двигун, автоматизація, інтерфейс.

Анотація

Стаття присвячена вивченню конструктивних і кінематичних особливостей кабельних роботів на підвісних системах, які демонструють високу адаптивність до нерівних рельєфів та можуть ефективно працювати в умовах складного середовища. Проаналізовано основні принципи функціонування цих роботів, зокрема управління довжиною кабелів, забезпечення їх постійного натягу та контроль просторового положення рухомої платформи за допомогою тягових лебідок. Визначено, що значною перевагою підвісних роботів є можливість закріплення опор на складних рельєфах, таких як схили, нерівності чи інші нестандартні поверхні, що є актуальним для вирішення інженерних задач, пов’язаних з будівництвом, обслуговуванням інфраструктури, моніторингом або іншими технічними потребами. Особливу увагу в статті приділено побудові кінематичної моделі такого робота-маніпулятора, яка дозволяє описати взаємодію між окремими лебідками та розрахувати необхідні параметри руху за умови довільного розташування опор підвісної системи. Крім того, запропоновано математичну модель окремої тягової лебідки, оснащеної приводним двигуном постійного струму. На базі цієї моделі сформовано імітаційну модель системи керування лебідкою у середовищі Simulink, яка використовується для натягу кожного троса кабельного робота, формуючи його відповідне положення у просторі. Отримані результати показують, що запропонована модель дозволяє визначати необхідні довжини тросів для заданих просторових координат (рішення зворотної задачі кінематики) та забезпечувати їх тяговими лебідками за умов постійного навантаження. Представлена модель має значний потенціал для розширення та врахування факторів робочого середовища, що буде корисним для розроблення та удосконалення роботизованих систем кабельного типу із широким спектром застосувань.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Uholnikov H.H., Gerasin O.S. Perevagi zastosuvannya robotiv na pidvisnih sistemah u sudnobuduvanni. Materialy Mizhnarodnoi naukovo-tehnichnoi konferencii «Innovaciyi v sudnobuduvanni ta okeanotehnici», m. Mikolayiv: NUK 2024. P. 997-1000. URL: https://rep.nuos.edu.ua/server/api/

core/bitstreams/12823529-6d4c-40cd-aa1c-3c60a8f51dcd/content [in Ukrainian]

Nan R. Five hundred meter aperture spherical radio telescope (FAST). Science in China series G, 2006, 49. Р. 129-148.

Chesher, Ch. Robots and the Moving Camera in Cinema, Television and Digital Media. International Workshop in Cultural Robotics. Lecture Notes in Computer Science, 9549. Р. 98-106. doi:10.1007/978-3-319-42945-8_9.

Harandi M. R. J. Passivity based control of 3-DOF underactuated suspended cable-driven robot (Doctoral dissertation, KN Toosi University of Technology). 2021.

Uholnikov H.H., Nedo A.O., Gerasin O.S. Analiz osoblivostej suchasnih robotiv-manipulyatoriv. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho universytetu korablebuduvannia imeni admirala Makarova.2024. No 2 (495). P. 85-94. doi: 10.15589/znp2024.2(495).11. [in Ukrainian]

Bai G., Ge Y., Scoby D., Leavitt B., Stoerger V., Kirchgessner N., Awada, T. NU-Spidercam: A large-scale, cable-driven, integrated sensing and robotic system for advanced phenotyping, remote sensing, and agronomic research. Computers and Electronics in Agriculture. 2019. Vol. 160. P. 71-81. doi: 10.1016/j.compag.2019.03.009

Liu N., Topalov А., Karpechenko A., Gerasin, O. Analysis of tasks of monitoring and automatic control of agricultural mobile robot. Upravlinnia rozvytkom skladnyh system. 2021. No 47.

P. 174-179. doi: 10.32347/2412-9933.2021.47.174-179 [in Ukrainian]

Sridhar, D. M. Mathematical Modeling of Cable Sag, Kinematics, Statics, and Optimization of a Cable Robot (Master's thesis, Ohio University), 2015.

Xie F., Shang W., Zhang B., Cong S., Li Z. High-precision trajectory tracking control of cable-driven parallel robots using robust synchronization. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2020.Vol. 17(4). P. 2488-2499.

Zhang Z., Shao Z., You Z., Tang X., Zi B., Yang G., Caro, S. State-of-the-art on theories and applications of cable-driven parallel robots. Frontiers of Mechanical Engineering. 2022. Vol. 17(3).

No. 37. doi: 10.1007/s11465-022-0693-3

Topalov A., Leshchuk N., Starychenko Y., Gerasin O., Shkitov A., Nekrasov S. Analysis of Software for Development and 2D/3D Modeling of Robotic Systems in Academia and Industry. In: Ermolayev, V., et al. Information and Communication Technologies in Education, Research, and Industrial Applications. ICTERI 2024. Communications in Computer and Information Science, 2025,

Vol. 2359. Springer, Cham. doi:10.1007/978-3-031-81372-6_8

Gerasin O.S., Kozlov O.V., Kondratenko G.V., Mingxin H. Synthesis and study of the mathematical model of a caterpillar mobile robot for vertical movement. Problemy informatsiinyh tehnologii. 2018. No. 1 (23). P. 87-97. [in Ukrainian]

Xia X., Zhang B., Ding Y., Li L., Yang, Z. Output-feedback formation tracking control of autonomous surface vessels with collision avoidance. Ocean Engineering. 2024. Vol. 312. 119036. doi: 10.1016/j.oceaneng.2024.119036

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-27

Як цитувати

Угольніков, Г. Г., & Герасін, О. С. (2025). РОЗРАХУНОК КІНЕМАТИКИ ТА МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ЛЕБІДКИ ПІДВІСНОГО РОБОТА-МАНІПУЛЯТОРА. Методи та прилади контролю якості, (1(54), 101–108. https://doi.org/10.31471/1993-9981-2025-1(54)-101-108

Номер

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ І КОМП'ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ КОМПЛЕКСИ