Математическое моделирование траекторий движения рабочих органов роботизированного выкладочного комплекса с ЧПУ в процессе автоматизации технологической подготовки производства силовых конструкций крыла самолета МС-21


Авторы

Маринин В. И.1*, Абраменков Г. В.2, Лысогорский К. А., Савин А. Г.1**

1. Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова, НПИ, ул. Просвещения, 132, Новочеркасск, 346428, Россия
2. Министерство промышленности и торговли РФ, 125039, г. Москва, Пресненская наб., д. 10, стр. 2

*e-mail: marinin_vi@npi-tu.ru
**e-mail: savin_alexandr@mail.ru

Аннотация

Развитие аддитивных технологий и повышение степени автоматизации производства изделий авиационной техники из полимерных композиционных материалов требует применения соответствующего автоматизированного оборудования с числовым программным управлением. Последнее влечет за собой необходимость разработки нового специализированного программного и математического обеспечения, в частности, постпроцессоров многокоординатных комплексов. В статье рассматривается решение обратной задачи кинематики роботизированного выкладочного комплекса с числовым программным управлением, предназначенного для производства силовых конструкций крыла самолета МС-21 (стрингеров и лонжеронов). Представлена математическая модель комплекса в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений, позволяющая выполнять моделирование траектории движения рабочих органов комплекса и результаты численных экспериментов. Предложенная модель расчёта была программно реализована и использована в специальном программно- математическом обеспечении системы автоматической выкладки сухой углеродной ленты для создания преформ деталей, изготавливаемых из полимерных композиционных материалов методом высокотемпературной вакуумной инфузии. Качественная валидация модели выполнена в ходе реальных приёмо-сдаточных испытаний и в ходе промышленной эксплуатации программного обеспечения системы автоматической выкладки.

Ключевые слова:

математическое моделирование; роботизированный выкладочный комплекс; автоматизированная подготовка управляющих программ; автоматизированная выкладка

Список источников

  1. Савин С.П., Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 14, №4(2), – 2012, – С. 686-693.
  2. Gong C, You Y (2006) Analytic method of automatic tow placement robot inverse kinematics problem. J Mech Eng Autom 2006(01):1–3.
  3. Kanzhong Yao, Yanjuan Zhu (2019) Kinematics numerical inverse solution algorithm for arm type AFP machine based on DH Modeling. Proceedings of 2019 Chinese intelligent systems conference CISC 2019: pp 151-158.
  4. Савин А.Г. Автоматизация синтеза виртуальных моделей технологического оборудования в системах автоматизированного программирования многокоординатных станков с ЧПУ // Инженерный вестник Дона. – 2017, Т. 44. – №1 (44). – С. 40., URL: https://www.ivdon.ru/back_media/uploads/article/pdf/ IVD_101_Savin.pdf_768a8a8d9d.pdf
  5. Воробьёв В.И. Механика промышленных роботов: Учебное пособие для вузов: в 3 кн. Кн. 1: Кинематика и динамика. М.: Высш. шк., 1988. 304 с.
  6. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич С.Л. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. М.: Наука, 1978. 400 с.
  7. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: пер. с англ. М.: Мир, 1989. 624 с.
  8. Лесков А.Г., Калеватых И.А. Экспериментальные исследования алгоритмов управления связанным движением двурукого манипуляционного робота // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». – 2012. – № 4. – С. 33–43.
  9. Артемов К.А. Алгоритмы адаптивного реактивного и проактивного гибридного управления манипуляционными роботами : дис. ... канд. техн. наук. – М., 2022.
  10. Головин В.А., Яковлев К.С. Примитивы движения робота в задаче планирования траектории с кинематическими ограничениями // Информатика и автоматизация. – 2023. – Т. 22, № 6. – С. 1354–1386.
  11. Pham Q.C., Stasse O. Time-optimal path parameterization for redundantly actuated robots: A numerical integration approach // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2015, Vol. 20, No. 6, P. 3257–3263.
  12. Haschke R., Weitnauer E., Ritter H. On-line planning of time-optimal, jerk-limited trajectories // IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2008, P. 3248–3253.
  13. Zhang T., Zhang M., Zou Y. Time-optimal and smooth trajectory planning for robot manipulators // International Journal of Control, Automation and Systems, 2021, Vol. 19, No. 1, P. 521–531.
  14. Haghshenas H., Hansson A., Norrlöf M. Time-optimal path tracking for cooperative manipulators: A convex optimization approach // Control Engineering Practice, 2023, Vol. 140, P. 105668.
  15. Bastos Jr G., Franco E. Dynamic tube model predictive control for a class of soft manipulators with fluidic actuation // International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2025, Vol. 35, No. 7, P. 2780–2799.
  16. Luo Y. et al. Robust tube-based MPC with smooth computation for dexterous robot manipulation // Science China Information Sciences, 2024, Vol. 67, No. 11, P. 1–17.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход