Robotiker aus zwei Ländern gewannen ein gemeinsames Stipendium im Wettbewerb um die besten wissenschaftlichen Grundlagenprojekte
Wissenschaftler werden Robotersysteme erstellen undManipulatoren, die aus Verbindungen vom parallelen Typ bestehen, die auf verdrillten Gewinden basieren - verdrillte Fadenaktuatoren, TSA. Dies ermöglicht es 2-3 Mal, die Nutzlast solcher Systeme und die Genauigkeit ihrer Verwaltung zu erhöhen. Bei TSA-basierten Antrieben ist das Gewinde auf einer Seite am Motor angebracht, und sein zweites Ende ist an einem Arbeitskörper oder Mechanismus angebracht, der die Nutzlast bewegt. Durch das Verdrehen werden die Gewinde reduziert und der Arbeitskörper in Bewegung gesetzt.
Diese Art von Laufwerk hat eine Reihe von eindeutigenDie Vorteile, die es bei der Entwicklung und Konstruktion aller Arten von Robotersystemen attraktiv machen, sind geringes Gewicht, hoher Entwicklungsaufwand, Genauigkeit, Flexibilität bei Konstruktion und Installation.
Igor Gaponov, Leiter des Labors für Mechatronik, Steuerung und Prototyping der Innopolis University
Die meisten Roboterarme mitsequentielle Struktur unter Verwendung herkömmlicher Antriebe, haben eine relativ geringe Tragfähigkeit. Antriebe in solchen Geräten werden normalerweise in Gelenken installiert, und daher ist die "Schulter" des Roboters gezwungen, die verbleibenden 5-6 Antriebe zu bewegen. Infolgedessen kann ein Manipulator mit einem Gewicht von beispielsweise 500 kg nicht mehr als 50 kg der Nutzlast anheben. Das Gewicht solcher Manipulatoren kann jedoch aufgrund der Verwendung neuer Laufwerke und Verbindungen auf der Basis von TSA erheblich reduziert werden, während die Ladekapazität beibehalten wird. Experten des Entwicklungsteams planen jedoch, diese Zahl dreimal zu erhöhen, damit der 500 kg schwere Roboter bis zu 150 kg der Nutzlast heben kann.
Eine weitere beliebte IndustriequalitätManipulatoren, bei denen die Verwendung von TSA-Geräten des parallelen Typs mit großem Arbeitsbereich geplant ist, auch Delta-Roboter genannt. Sie haben eine hohe Geschwindigkeit, aber eine relativ geringe Tragfähigkeit, weshalb multifunktionale Robotergriffe nicht ohne ernsthafte Leistungseinbußen an solchen Manipulatoren installiert werden können. Das geringe Gewicht des TSA ermöglicht es Ihnen jedoch, flexiblere und leichtere Robotergriffe auf deren Basis zu erstellen. Beispielsweise kann der Motor in diesem Antrieb vom Greifer entfernt installiert werden - auf der Basis des Roboters, und somit beträgt die Masse der am Roboterarm befestigten Bürste nicht mehr als 200-300 g im Gegensatz zu den meisten kommerziellen Analoga, deren Gewicht 0,5 kg oder mehr beträgt.
Die Arbeiten an dem Projekt begannen im März und werden dauernbis Ende 2021. Das gemeinsame Team besteht aus 13 Personen. Das Projekt der Innopolis University wird von Igor Gaponov und von KAIST, Professor Ji-Hwan Ryu, geleitet. Eine russische IT-Universität ist verantwortlich für die Entwicklung des mathematischen Apparats und die Synthese von Strukturen auf Basis von TSA. Bis Mitte des zweiten Jahres planen die Wissenschaftler, die Entwicklung eines Steuerungssystems für solche Geräte abzuschließen und Experimente zu synthetisierten Mechanismen durchzuführen. Die Mitarbeiter von KAIST werden sich auf die Entwicklung eines adaptiven Managementsystems konzentrieren und ein System entwickeln, das auf Passivität basiert. Wissenschaftler beider Länder werden gemeinsam Prototypen und Experimente herstellen.
Für 2 Jahre planen Forscher zu beschreibentheoretische Grundlagen zur Modellierung der Statik und Dynamik paralleler Mechanismen und Roboter auf der Basis von TSA, Entwicklung von Methoden zur Gewinnung von Informationen über äußere Umwelteinflüsse auf Roboter ohne spezielle Kraftsensoren, Klassifizierung der Konstruktionen solcher Roboter und Beschreibung ihrer Eigenschaften unter Berücksichtigung der Verwendung von TSA, Methoden zur automatisierten Synthese von Systemen mit gewünschte Eigenschaften, Synthese von Prototypen von Robotern mit optimierter Struktur, Entwicklung eines mathematischen Apparats für die automatische Planung I und Optimierung der Flugbahn von Verbindungen und Robotern sowie adaptive Steuerungssysteme für einzelne Antriebe auf verdrillten Threads und darauf basierenden Geräten.
Nach Angaben der Mitarbeiter der Innopolis University amBasierend auf den entwickelten und konstruierten Modulen können Geräte und Systeme entworfen werden, die in nahezu allen Bereichen der modernen Technologie eingesetzt werden: Industriemanipulatoren und Werkzeugmaschinen, Mensch-Maschine-Schnittstellen, medizinische Robotik, Exoskelette und mehr. Separate Module auf TSA-Basis können in mobilen Robotern und anderen Systemen implementiert werden, in denen Linearantriebe benötigt werden.