Details

В работе представлен метод исследования зависимости энергопотребления манипулятора от его положения относительно рабочей траектории схвата. В основу математической модели положена система двух уравнений Лагранжа второго рода, записанная для произвольного положения манипулятора относительно траектории. Преобладающей нагрузкой приняты силы и моменты инерции, действующие на объект манипулирования, звенья и роторы электрических моторов. Рекуперация кинетической энергии и потери в приводах не рассматривались. Движения схвата задавалось по прямолинейной траектории с наиболее распространенным законом: равноускоренный разгон, равномерное перемещение и равнозамедленное торможение. Формулы для определения мгновенных мощностей приводов получены путем умножения правых и левых частей уравнений Лагранжа на функции соответствующих угловых скоростей. Энергопотребление цикла определяеется путем интегрирования функций мощности на интервалах с их положительными значениями. Исследование модели показало высокую эффективность оптимизации расположения манипулятора относительно вектора перемещения схвата по критерию минимизации потребляемой за цикл энергии.

The paper presents a method for studying the dependence of the manipulator's energy consumption on its position relative to the working trajectory of the gripper. The mathematical model is based on a system of two Lagrange equations of the second kind, written for an arbitrary position of the manipulator relative to the trajectory. The predominant load is taken to be the forces and moments of inertia acting on the object of manipulation, links and rotors of electric motors. Recovery of kinetic energy and losses in drives were not considered. The gripper movements were set along a rectilinear trajectory with the most common law: uniformly accelerated acceleration, uniform movement and uniformly decelerated braking. Formulas for determining the instantaneous powers of the drives are obtained by multiplying the right and left parts of the Lagrange equations by the functions of the corresponding angular velocities. The energy consumption of the cycle is determined by integrating the power functions on intervals with their positive values. The study of the model showed high efficiency in optimizing the manipulator's location relative to the gripper's movement vector according to the criterion of minimizing the energy consumed per cycle.

"Современное машиностроение: наука и образование", международная научная конференция (14; 2025; Санкт-Петербург). Современное машиностроение: наука и образование 2025: материалы 14-й Международной научной конференции, 18 июня 2025 года = Modern Mechanical Engineering: Science and Education 2025: proceedings of the 14th International Scientific Conference, Russia, June 18, 2025 / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; [под редакцией: А. Н. Евграфова, А. А. Поповича]. — 1 файл (64,9 Мб). — Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2025. — Загл. с титул. экрана. — Ч. текста на англ. яз. — Электронная версия печатной публикации 2025 г. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/i25-199.pdf>. — DOI 10.18720/SPBPU/2/i25-199. — Текст: электронный