Гексапод

[PKM]

Собственно, проектируется/изготавливается станок с параллельной кинематикой на основе гексапода.
Много подробностей пока что не обещаю, но некоторые узлы уже почти готовы, буду постепенно выкладывать.

Привод штанги на основе ШВП с вращающейся гайкой, совмещенный с карданным подвесом (прошу прощения за качество, фото сделаны мобилкой).

Исходная модель

Характеристики: ШВП 25х10, комплектный сервопривод 3000 об/мин 400 Вт, максимальный момент 3,6 Н.м.
В опоре гайки подшипники роликовые радиально-упорные, в опорах подвеса - игольчатые от карданных передач.

[Bocho]

Гексапод это круто!!
Сразу позвольте полюбопытствовать, а зачем он вам?

Не совсем понятно, как вот эти девайсы будут установлены в гексаподе? Может модель проекта покажете?
Чем управлять будете?

Изготовлены девайсы классно! П-образный кронштейн двигателя сварной или это прокат после обработки напильником )ad( ?

[PKM]

Конечно же, делается это не для производства (прекрасно отдаю себе отчет, что слишком много здесь нерешенных проблем,чтобы получить с первой попытки нормальный рабочий станок). Пожалуй, все вместе - и хобби, и научные исследования. Кажется, еще в 2000 году был очень впечатлен первой увиденной статьей в СТИН про гексаподы, с тех пор живо интересуюсь подобным оборудованием.

Кронштейн сварной, из 4 мм пластин. Наружные подшипники подвеса закрепятся в опорах станины. Станок будет довольно большим - диаметр более 1,5 м, высота около 2 м. Покажу постепенно.

Управление - вопрос сложный. Планируется построить систему на EMC2. С приводами уже разобрался, пока что крутятся в шаговом режиме от LPT через разделительную плату. Теперь нужно немного допилить кинематику, решить вопрос homing. Пытался компилировать модуль кинематики - вроде бы и процесс проходит, но в итоге ошибки, и не работает. Если кто разбирается в подобных вещах, буду благодарен за помощь.

[Bocho]

Продолжу распрашивать, если не возражаете...

Все-таки какое-то применение гексапода наверное предполагается? Я на выставке Машиностроение видел гексапод, который всякие детальки измерял, очень круто выглядит. У вас тоже измерительный будет, или фрезерить будете?

[PKM]

Увы, для измерительного нужна точность гораздо больше, чем можно получить в данной конструкции. Так что пока можно рассчитывать только на фрезерные работы.

Процесс изготовления станины (не заметил, что качество фото стояло по умолчанию наихудшее)

IMG0034A.jpg (27.15 КБ) 11133 просмотра

IMG0036A.jpg (12.55 КБ) 11133 просмотра

IMG0041A.jpg (14.93 КБ) 11133 просмотра

IMG0043A.jpg (11.58 КБ) 11133 просмотра

IMG0045A.jpg (13.29 КБ) 11133 просмотра

IMG0046A.jpg (11.71 КБ) 11133 просмотра

IMG0048A.jpg (12.46 КБ) 11133 просмотра

IMG0056A.jpg (13.79 КБ) 11133 просмотра

[spike]

Теперь нужно немного допилить кинематику, решить вопрос homing. Пытался компилировать модуль кинематики - вроде бы и процесс проходит, но в итоге ошибки, и не работает.

А какие вопросы с homing?
Кинематические преобразования сам выводил или нашел где-то? Поделись, а? Я когда-то считал, и даже рабочее пространство для гексапода просчитывал, очень любопытно как это по-нормальному делается )ab(

Станина!... просто наповал!... )ai( )ay( )bw3( )ay(

Размах серьезный! Станина целиком сварная? Сам варил?
А что думаешь насчет поводок и напряжений после сварки?

[PKM]

Станина изготовлена за месяц, от покупки швеллеров до покраски. Вес около 300 кг. Кольца отдельно, стойки отдельно, вместе собирается на болтах - иначе транспортировать невозможно (а нужно).
Кинематику себе в заслугу поставить не могу - давно известна и разжевана со всех сторон, но могу выложить чуть позже, как доберусь до маткада. И расчетное рабочее пространство выложу.

[PKM]

Вначале выставили и прихватили точками сварки кольца, потом собрали станину полностью, и в таком состоянии все швы проварил профессиональный сварщик. Все было жестко соединено, поэтому не повело - на это и был расчет. Собственно, точность станины не так и важна - все равно идеальной ее не сделать, и гексапод нужно будет калибровать.

Кинематика гексапода

Hex.pdf

(114.95 КБ) 1254 скачивания

Принадлежность точки к рабочему пространству проверяется следующим образом: рассчитываются длины штанг, углы отклонения осей шарниров. Если они находятся в допустимых диапазонах, данная точка добавляется в массив точек рабочего пространства. При необходимости проводится проверка на столкновение штанг. Затем массив точек выводится на экран, можно также посчитать объем.

Рабочее пространство при исходной ориентации рабочего органа (ось вертикальна)

и при разных диапазонах отклонения оси рабочего органа от вертикали
±15°

±30°

±45°

[spike]

Кинематика гексапода

Насколько я понимаю это обратная (инверсная) кинематика? А прямую кинематику разве ЕМС не использует?

Принадлежность точки к рабочему пространству проверяется следующим образом: рассчитываются длины штанг, углы отклонения осей шарниров. Если они находятся в допустимых диапазонах, данная точка добавляется в массив точек рабочего пространства.

Идея в точности такая же как была у меня. Ссылка на мой расчет.

[PKM]

Насколько я понимаю это обратная (инверсная) кинематика? А прямую кинематику разве ЕМС не использует?

Если я правильно понял, использует только в случае замкнутой системы, т.е. сервопривода с датчиками положения.

Прямая кинематика гексапода нормального аналитического решения не имеет, вычисляется методом последовательных приближений от известного начального положения, с использованием якобиана. Сходимость обычно хорошая.

Идея в точности такая же как была у меня. Ссылка на мой расчет

Да, форма РП совершенно аналогичная.

[spike]

HEX v.2.3_2.zip

(618.43 КБ) 1012 скачиваний

Вот в 14-м маткаде файлик...

[PKM]

Да, теперь все более-менее понятно, коментарии уже нормальным шрифтом. Рабочее пространство в общем совпадает с моими расчетами, при равном масштабе осей это особенно заметно

Что несколько озадачило - при такой схеме (шарниры основы и подвижной платформы распределены равномерно через каждые 60 градусов) и подвижной платформе на оси гексапода он находится в особом положении - сингулярности. Матрица жесткости вырождена, ранг 3. Т.е. теряется жесткость сразу по 3 направлениям - вращательная вокруг оси гексапода и поступательная в перпендикулярных оси направлениях.
Наилучшей с точки зрения жесткости является схема с 3 группами опорных шарниров на основе и подвижной платформе

Жесткость рассчитана исходя из жесткости штанги 100 Н/мкм в точках с шагом 50 мм в зоне размерами 500х500х500 мм с центром на расстоянии 750 мм от плоскости шарниров основы. Диаметры размещения шарниров основы 1000 мм, подвижной платформы - 350 мм.

[PKM]

Привод в действии

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=Hccy_g6Aqgg[/youtube]

[buyvoll]

Скажите пожалуйста, а в какой проге так замечательно вырисовывается рабочая область робота?

[PKM]

Скажите пожалуйста, а в какой проге так замечательно вырисовывается рабочая область робота?

Mathcad. у Spike пробегал здесь файлик с рабочим пространством гексапода, и у меня примерно так же сделано

[PKM]

Станину недавно собрали

[spike]

А какой-то проект в CAD-е существует? Может покажешь КАК это все будет выглядеть?

[PKM]

Примерно так

[PKM]

Наконец-то прошлифованы оси шарниров

[buyvoll]

Архисимпатишно )ay(