Обсуждается задача повышения энергетической эффективности исполнительных цикловых механизмов робототехнических систем. Рассматриваются одностепенные цикловые механизмы, движение которых описывается угловой коорди- натой входного звена. На выходное звено механизма действует полезная сила сопротивления, которой соот- ветствует обобщенная сила, зависящая от положения выходного звена. Режим работы двигателя ? с постоян- ной угловой скоростью, что отвечает его энергетически оптимальной работе. Между приводом и цикловым механизмом устанавливается дополнительный механизм-корректор с переменным передаточным отноше- нием, причем одному обороту выходного вала привода соответствует один оборот ведущего звена исходного механизма. Трением в системе механизмов пренебрегается. Для повышения энергетической эффективности цикловых механизмов определяются условия, при кото- рых механизм-корректор, не меняя траекторию и период движения рабочего органа исходного механизма, изменяет закон его движения в течение цикла и обеспечивает оптимальный, с точки зрения энергозатрат, режим работы механизма. Дифференциальные уравнения движения рассматриваемой механической системы составляются с по- мощью уравнений Лагранжа с неопределенными множителями, а уравнения движения и параметры меха- низма, обеспечивающего минимальные потери в двигателе, определяются в результате решения оптимиза- ционной задачи, в которой оптимизируемым функционалом является рассеяние энергии в двигателе. Сос- тавляются уравнения Эйлера с привлечением дополнительных изопериметрических условий. Проведенный анализ показывает, что возможна постановка задачи о создании энергосберегающих цикло- вых механизмов. Структура и параметры энергосберегающего механизма обеспечиваются совокупным уче- том трех факторов: характером изменения его кинетической энергии в пределах цикла, изменением полезной нагрузки в пределах цикла и характером движения его ведущего звена, а основной закон оптимального режима движения записывается в форме равенства подведенной к механизму мощности и мощности, за- траченной на совершение полезной работы и на преодоление сил инерции. Оценка потерь в электроприводе шагающего робототехнического комплекса «Восьминог-М» с движи- телями на базе цикловых механизмов, проведенная в соответствии с полученными соотношениями, показы- вает, что оптимальный режим обеспечивает уменьшение необратимых потерь в асинхронных электродвига- телях робота на 15?20%
|
