Моделювання та аналіз пантографного механізму підйому промислового робота
Автор: Шпак Дмитро Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У магістерській кваліфікаційній роботі проведено дослідження механізмів паралельної кінематики, серед яких найбільше використання мають пантографні системи. Ці механізми, на відміну від платформ Стюарта та дельта-систем мають один привід та дозволяють реалізувати значні переміщення, мають компактні конструкції та високу швидкодію. Такі платформи можна використовувати як окремі підйомні засоби, як елементи вузлів промислових роботів, як окремі мобільні засоби для промислових роботів. В останньому випадку існує достатньо цікавих нових рішень, що суттєво підвищують ефективність та унікальність використання промислових роботів на виробництві. Тому, завдання аналізу пантографних систем є актуальним і дозволить не обмежувати використання лише стаціонарних промислових роботів. Мета магістерської кваліфікаційної роботи – встановити аналітичні та побудувати графічні залежності силових і кінематичних характеристик пантографного механізму підйому промислового робота. Завдання магістерської кваліфікаційної роботи: - класифікація та короткий огляд механізмів паралельної кінематики; - аналіз сучасного стану використання пантографних механізмів в робототехніці; - опис будови та принципу роботи механізму; - розробка кінематичної та силової схеми; - визначення аналітичних та побудова графічних залежностей; - модернізація механізму підйому; - техніко-економічне обґрунтування запропонованих рішень. Об’єкт дослідження – процес зміни силових і кінематичних характеристик під час зміни положення пантографного механізму підйому промислового робота. Предмет дослідження – пантографний механізм для підйому промислового робота. В першому розділі роботи визначено основні типи механізмів паралельної кінематики, їх структурні та кінематичні особливості. При цьому, вибрано як предмет дослідження пантографний механізм. Його використовують як підйомний пристрій, для розширення технологічних можливостей промислових роботів. Розглянуто декілька новітніх технічних рішень мобільних засобів, що містять в конструкції механізм підйому, що використовуються для автоматизації технологічних процесів на складах. Серед різних схем приводів пантографних механізмів використано найбільш відому з нижнім горизонтальним приводом важелів на основі передачі гвинт-гайка ковзання. У другому розділі розглянуто конструкцію механізму підйому та його базових вузлів. Описано кінематичну схему та принцип роботи. Встановлено, що базові приводи у вигляді 110 В двигунів постійного струму є фізично застарілими, а наявна система керування базується на малоефективній елементній базі. З метою модернізації приводу запропоновано використати новітні електродвигуни постійного струму з напругою живлення 12 В та потужністю 250 Вт. Для керування приводом вибрано необхідні компоненти та периферійні пристрої. Запропонована схема дозволить забезпечити більш ефективну роботу пристрою, а також можливість ручного керування джойстиком. У третьому розділі розроблено статичну розрахункову схему навантаження механізму пантографу. Складено рівняння рівноваги та визначено залежності для реакцій в опорах та рушійної сили від кута повороту важелів. Виконано кінематичний розрахунок переміщення ланок механізму, а також визначено коефіцієнти жорсткості компенсуючих пружин. Побудовано графічні залежності силових параметрів пантографного механізму від кута повороту важелів. Виконано порівняльний аналіз наявності пружин на значення силових параметрів. Встановлено, що використання цих пружин якісно впливає на зменшення цих силових параметрів. Визначено потужність приводу, швидкості переміщення основних ланок. В розділі економічної частини складено кошторис вибраних комплектуючих для модернізації механізму підйому та виконано техніко- економічне обґрунтування. Визначено термін окупності від впровадження вибраних засобів керування. В цілому, запропоновані рішення дають змогу більш ефективно забезпечити роботу механізму, визначити його структурні та кінематичні характеристики. Ключові слова: промисловий робот, моделювання, механізм пійдому, пантограф, двигун постійного струму.