In this paper the results of the analysis based on the kinematics and the dynamics models of the three-wheeled mobile robot, with two rear wheels and one front wheel have been included. The prototype model has been developed by the author’s construction assumptions to realize the motion of the platform in a various configurations of wheel drives. The platform dynamical model has been described considering the slippage conditions during the motion of the platform. The motion parameters of the mobile platform have been determined by adopting classical approach of mechanics. The formulated initial problem has been solved numerically using the Runge-Kutta method of the fourth-order.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Original structure of the powertrain, between the electric drive motor and the drive wheel, has been described in this work. The platform is designed in order to provide the analysis of dynamic interactions and their impact on motion which will be a base in defining the control settings of drive units of the powertrain and the steering system. Solution of the powertrain shown in the work provides the ability to uncouple selected drive units and to study motion trajectory in follower motion when the stub axles are immobilized. In this work the contact conditions between the ground and the tread with the simulation of the torque generated by centrifugal forces has been presented. The consequence of the adopted solution is a specific distribution of contact pressures in the contact zone between the tread and the ground and is included in the paper. In the article the FEM model used in the analysis has been introduced. The results obtained from the performed research contained in this publication will be used in developing analytical models with simulation studies about the four-wheeled mobile platform motion with taking into account the friction and slippage.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The research subject is an author’s design solution of a wheel transporter. Original structure of a powertrain, between an electric drive motor and a drive wheel, has been described in this work. A design solution of the powertrain shown in the work provides the ability to uncouple selected drive units and study of a motion trajectory in follower motion when the stub axles are immobilized. The consequence of the adopted solution is a specific distribution of contact pressures in a contact zone between the drive wheel and the ground, which is dependent both on a load of the platform, but primarily on whether a wheel is coupled to the drive unit and will be the follower system. This effect appropriately reflects both a resistance of the rotational motion of the drive wheel and the resistances associated with positioning of a steering system of the platform. The article describes the FEM model used in the analysis. Results obtained from performed research, contained in this publication will be used in developing analytical models with simulation studies about the four-wheeled mobile platform motion with taking into account a friction and a slippage.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The work is dedicated to the designing motion of the four wheeled mobile platform under the unsteady conditions. The prototype of platform equipped with four drive modules is considered. The description of the platform’s dynamics has been proposed in the paper. The theoretical and calculation models of the platform have been determined. The prototype model is useful to examine different configurations of the drive wheels and to analyse the relations between the causes and effects of the motion. In order to build an universal algorithm in understanding the platform’s motion and in order to know limits of the motion parameters the solution of the problem is presented. The relations between friction forces, in longitudinal and transverse directions, and the active forces, with resistance forces are considered. The formulated initial problem has been solved numerically with use of the Runge-Kutta method of the fourth order. The sample simulation results are included in the paper.
W pracy przedstawiono opis projektu prototypowej przyczepki samochodowej specjalizowanej. Przyczepka ta, zachowując standardy tradycyjnej przyczepki ogólnego przeznaczenia, została zmodyfikowana w taki sposób, że łączy w sobie kilka specjalistycznych przyczepek jednozadaniowych. Zaproponowano rozwiązania konstrukcyjne dostosowujące przyczepkę do przewozu przedmiotów, z którymi wiążą się problemy wynikające z dużych gabarytów lub szczególnej budowy, jak np.: bramy garażowe, stolarka okienna i drzwiowa, quady, motocykle, kosiarki samojezdne. Innowacyjność zaproponowanego rozwiązania konstrukcyjnego wynika z zastosowania w zaproponowanym prototypie przyczepki rozkładanych burt oraz gniazd służących do montażu specjalistycznego stelaża.
W pracy przedstawiono zagadnienie optymalizacji cyklu roboczego przestrzennego manipulatora o czterech stopniach swobody. Celem optymalizacji jest minimalizacja obciążeń w aktuatorach manipulatora. Zmiennymi decyzyjnymi są parametry ruchu w każdym rozpatrywanym manipulatorze: chwila załączenia ruchu oraz prędkość nominalna, z jaką odbywa się ruch. Wykorzystanym algorytmem optymalizacyjnym jest algorytm roju cząstek przy uwzględnieniu ograniczeń, jakim podlegają wartości zmiennych decyzyjnych. W pracy zamieszczono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych.
EN
In this work, the problem of working cycle optimization of spatial manipulator with four degrees of freedom has been presented. The optimization aims to minimize loads in actuators of the manipulator. Design variables are initial moments and rated velocities in each considered actuator. These variables are constrained by several functions The optimization method used in this work is Particle Swarm Optimization. An exemplary computation has been performed and the results of the computation are attached to the paperwork.
Praca dotyczy opracowania modelu obliczeniowego podestu ruchomego firmy HAULOTTE, typu H1150E. Model został opracowany z wykorzystaniem metody elementów skończonych MES, za pomocą programu SolidWorks. Stworzony model umożliwia zarówno analizę statyczną, jak i drgań swobodnych oraz stateczności obiektu dla dowolnie wybranych konfiguracji pracy i obciążenia obiektu. W pracy zamieszczono przykładowe wyniki przeprowadzonych obliczeń wytrzymałościowych oraz częstości i postaci drgań swobodnych dla kilku wybranych konfiguracji pracy oraz obciążenia obiektu. Artykuł zakończono wnioskami wynikającymi z przeprowadzonej analizy.
EN
In this work the calculation model of mobile platform, type HAULOTTE - H1150E, and its strength analysis under work conditions have been completed. The model has been obtained by using finite element method with application of the SolidWorks package. The model can be useful as well in static, free vibration and stability analyses for any arbitrary chosen work configuration and load of the object. In the work the sample numerical results concerning the strength and free vibration analysis for the chosen platform work configuration have been presented. The conclusion concerning the analysis results have been added.
This paper presents the modeling problem concerning the dynamics of the autonomous transport vehicle designed at Hochschule Ravensburg-Weingarten. The dynamics problem of that eight-wheeled autonomous transport vehicle have been formulated and solved. Additionally examples of simulation results representing the changes of individual motion parameters have been presented. The contact phenomenon between foundation and drive wheel has been taken into account in the dynamics model.
PL
Robotyka mobilna od wielu lat stara się rozwiązać problem przemieszczania się robotów mobilnych w różnych środowiskach. Dotychczas stosowane i najbardziej popularne rozwiązania zakładają dostosowywanie rodzaju napędu do podłoża oraz warunków, w jakich robot będzie się poruszał. Różnice wynikające ze struktury podłoża mają w takim przypadku znaczący wpływ na wybór sposobu poruszania się. Obecnie do najczęściej spotykanych rozwiązań należą napędy kołowe oraz gąsienicowe. Proces generowania trajektorii jest jednym z kluczowych zadań sterowania ruchem robotów mobilnych. Generowanie i realizacja przebiegu trajektorii determinuje zachowanie się pojazdu podczas dojazdu do celu oraz umożliwia realizację płynnego ruchu w przestrzeni zadania. Jednakże realizacja trajektorii w środowisku rzeczywistym powinna również uwzględnić występowanie przeszkód na drodze pojazdu, co w konsekwencji prowadzi do konieczności zmiany trajektorii w celu uniknięcia kolizji. Roboty mobilne to obiekty, które wymagają opisu oraz analizy kinematyki i/lub dynamiki (prostej i/ lub odwrotnej).Opis ruchu autonomicznych robotów mobilnych zazwyczaj nie ogranicza się do rozważań kinematycznych, ale wymaga opisu dynamiki, np. gdy: wysoko zlokalizowany jest środek ciężkości (możliwe wywrócenie robota), możliwy szybki skręt (utrata przyczepności, poślizg).Opis ruchu platformy w rozważanym przypadku bazuje na opisie oddziaływań kół robota z podłożem. Zastosowano znane w literaturze opisy współpracy kół z podłożem. Opis dynamiki rozważanego obiektu jest istotny w kontekście wyznaczania przewidywanej trajektorii ruchu platformy mobilnej, a tym samym określa stopień manewrowości rozważanego obiektu. Najczęściej spotykanymi formalizmami wykorzystywanymi w modelowaniu układów wieloczłonowych są równania Lagrange’a [1–4]. W pracy zaprezentowano opis modelu matematycznego analogiczny do stosowanego w pracy [5] do opisu ruchu układu reprezentującego żuraw samojezdny w cyklu roboczym przenoszenia ładunku.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this work the problem of motion optimization of manipulator with revolute joints has been considered. The motion equations of the manipulator elements under any spatial work cycle conditions have been formulated. The formulation has been completed by using the classic vector mechanics and Lagrange equations of second kind. The chosen motion model for each considered actuator is point-to-point motion model with quasi-trapezoid velocity profile. The optimization objective has been chosen as minimization of loads (torques) in actuators and, simultaneously, minimization of duration of considered work cycle. The objective function has been formulated using performance indexes and the design variables are rated velocity value and initial time value of work cycle in each considered actuator. The formulated optimization problem has been solved using constrained Multi-Objective Particle Swarm Optimization algorithm. An exemplary numerical computation has been completed and results of the computation have been attached to the paperwork.
W artykule przedstawiono zagadnienie optymalizacji cyklu roboczego manipulatora wyposażonego w kinematyczne pary obrotowe. Jako kryterium optymalizacji przyjęto minimalizację obciążeń w aktuatorach manipulatora oraz minimalizację całkowitego czasu wykonania przez manipulator cyklu roboczego, polegającego na transporcie końcówki roboczej z jednego punktu trójwymiarowej przestrzeni do innego. W pracy zamieszczono przykładowe wyniki obliczeń numerycznych.
EN
In this work, the problem of work cycle optimization of manipulator with revolute joints has been presented. The optimization purposes to minimize torques in actuators of the manipulator and total time of the work cycle. The work cycle is to move end-effector from one point of spatial workspace to another. An exemplary computation has been performed and results of the computation have been attached to the paperwork.
In the paper, the authors present construction stages of simulation models worked out using SolidWorks and Matlab/Simulink environments. As examples of simulation models, a laboratory truck crane and a forest crane have been shown. These models allow for visualization of movements, tracking of the trajectory, velocity and acceleration of any point of the system.
PL
W pracy opisano tok postępowania podczas budowy modeli symulacyjnych z wykorzystaniem programu SolidWorks i Matlab/Simulink. Tworzenie modelu symulacyjnego przebiega etapami, to znaczy najpierw opracowywany jest model geometryczny w programie SolidWorks, następnie dzięki możliwości wymiany danych, model CAD jest implementowany w środowisku obliczeniowym Matlab/Simulink. Modele SimMechanics pozwalają na śledzenie wielu parametrów, np. trajektorii, prędkości, czy przyspieszeń dowolnych elementów układu złożonego. W pracy, jako przykłady modeli symulacyjnych opracowanych zgodnie z zaprezentowaną metodą, pokazano modele laboratoryjnego żurawia samochodowego oraz żurawia leśnego. Modele te umożliwiają wizualizacje zadanego - za pomocą wymuszeń kinematycznych - cyklu pracy.
Zagadnienie modelowania ma zasadnicze znaczenie na etapie projektowania nowych konstrukcji, a także podczas modyfikacji istniejących już struktur. Rozwój oprogramowania służącego do komputerowego wspomagania projektowania spowodował, że w profesjonalnych systemach CAD można już nie tylko budować modele geometryczne obiektów lecz także, na podstawie tych modeli wykonywać analizy kinematyczne, dynamiczne, czy wytrzymałościowe. Jednak dołączenie sterowania w tych aplikacjach jest skomplikowane lub wręcz niemożliwe. Dlatego modelowanie układów sterowania bardzo często odbywa się w środowisku Matlab/Simulink, które wraz z dodatkowymi modułami umożliwia definiowanie struktury układu sterowania mechanizmami roboczymi tworzonego modelu oraz jego symulację z pełną jego kontrolą podczas wykonywania zadanego cyklu pracy i wizualizację wyników. Niniejsza praca obejmuje przykładowe zagadnienie modelowania i badań symulacyjnych w odniesieniu do wybranych obiektów rzeczywistych, które zostały opracowane z wykorzystaniem programów SolidWorks i Matlab/Simulink.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule został przedstawiony problem kinematyki manipulatora o czterech stopniach swobody. Wyprowadzono równania kinematyki prostej i odwrotnej. Model symulacyjny został opracowany w programie SolidWorks na podstawie obiektu rzeczywistego. W artykule zostały porównane wyniki badań teoretycznych i symulacyjnych i eksperymentalnych.
EN
The kinematics problem of the manipulator of four degrees of freedom has been presented in the paper. The equations of forward and inverse kinematics have been derived. A simulation model has been created in SolidWorks program. On the basis of the model a real object, which has been used for experimental research, has been built. The numerical, analytical and experimental results have been compared.
Przedmiotem pracy jest zagadnienie modelowania i analizy zjawisk dynamicznych układu przenoszenia ładunku przy uwzględnieniu oporów tarcia w przegubach. Opracowano model obliczeniowy umożliwiający analizę przestrzennego ruchu układu o określonej konfiguracji pod wpływem wymuszeń kinematycznych oraz zamieszczono przykładowe wyniki symulacji ruchu układu.
EN
In this work the problem of modeling and analyzing of dynamic effects of a load carrying system with consideration of friction resistance in joints is considered. The worked out computational model enables one to analyze the spatial motion of system of the chosen configuration under influence of kinematic forcings and further free motion of the system. The sample results of numerical calculations are presented.
W pracy sformułowano model teoretyczny i obliczeniowy umożliwiający symulację ruchu ładunku przenoszonego za pomocą żurawia leśnego wyposażonego w dwuczłonowy układ chwytakowy. Wyprowadzono równania ruchu końca wysięgnika oraz sprzężone z nimi równania ruchu ładunku. Danymi wejściowymi modelu kinematycznego są parametry geometryczne wysięgnika oraz funkcje sterowania. Opracowano program obliczeniowy, który umożliwia analizę zjawisk dynamicznych podczas trwania cyklu roboczego maszyny.
EN
The paper presents the formulation of the theoretical and calculation model which enable the simulation of the motion of the load carried by the forest crane with two-member gripping device. The equations of the couple motion of the system load - machine elements have been derived. The presented kinematic model enables the analysis of the basic motion of the load as a response of the system to operation control of the forest crane. In order to determine the motion parameters, making an assumption that all system elements are rigid. The lifted load is also treated as a rigid body, that moves as the result of the movement of suspension point of load and the dynamic interactions generated during the motion of the system.
W pracy przedstawiono zagadnienie modelowania kinematyki ruchu autonomicznego pojazdu transportowego skonstruowanego na Uczelni Hochschule Ravensburg-Weingarten. W pracy sformułowano i rozwiązano zagadnienie proste jak i odwrotne kinematyki 8-kołowego autonomicznego pojazdu transportowego oraz przedstawiono przykładowe wyniki symulacyjne reprezentujące zmiany poszczególnych parametrów ruchu. W modelu kinematyki uwzględniono zjawisko kontaktu pomiędzy podłożem a kołem napędowym. Przy rozwiązywaniu zadania odwrotnej kinematyki założono tor ruchu oraz prędkość wybranego punktu należącego do platformy. Model prosty kinematyki został opracowany w celu zweryfikowania poprawności opracowanego modelu kinematyki. Przedstawione wyniki symulacyjne wykazują zgodność opracowanych modeli kinematyki badanego obiektu. Opracowane modele pozwalają na prowadzenie analiz ruchu obiektu poprzez badania symulacyjne na podstawie zaproponowanego modelu obliczeniowego.
EN
Modeling problem connected with the autonomous transport vehicle designed at Hochschule Ravensburg-Weingarten has been presented in the paper. The forward and inverse kinematics problem of eight-wheeled autonomous transport vehicle have been formulated and solved as well as the example simulation results representing the changes of individual motion parameters have been showed. Contact phenomenon between foundation and drive wheel has been taken into account in the kinematics model. Motion trajectory and velocity of the selected point belonging to the platform have been intended during the inverse kinematics problem has been solved. The forward kinematics problem has been worked out in order to do verification of correctness of studied kinematics model. The presented simulation results point out compatibility the worked out kinematics model of investigated object. The worked out models allow carrying out analysis of object motion through simulation investigations on the basis of proposed computational model.
W niniejszej pracy przedstawiono zagadnienie modelowania i badań symulacyjnych ruchu żurawia leśnego w cyklu roboczym. Opisano model obliczeniowy oraz zamieszczono przykładowe wyniki symulacji. Model i badania ruchu obiektu przeprowadzono w środowisku obliczeniowym SolidWorks i Matlab Simulink. Opracowany model obliczeniowy pozwala analizować wpływ poszczególnych ruchów roboczych na zachowanie obiektu, przy czym możliwa jest zmiana konfiguracji badanego układu oraz parametrów geometrycznych i fizycznych modelu.
EN
In this work the modeling and simulation of the forest crane motion during the working cycle have been considered. The simulation model and the exemplary results are described. SolidWorks program was used for modeling the structure of the crane's geometry. Matlab/Simulink package was used to generate the forest crane movement, to visualize motion parameters and to animate the system. The created simulation model enable one to analyse the behaviour of the system elements during the working cycle. The influence of any particular elements to the other element of the system can be investigated. In the model the configuration of its geometry and physical system parameters can be changed.
Przedmiotem artykułu jest zagadnienie modelowania i analizy zjawisk dynamicznych układu przenoszenia ładunku, w jaki wyposażony jest żuraw leśny. Sformułowano i rozwiązano zagadnienie początkowe ruchu ładunku przenoszonego za pomocą żurawia w określonym cyklu roboczym. Opracowano model obliczeniowy umożliwiający analizę ruchu układu zarówno pod wpływem wymuszenia, jak i drgania swobodne ładunku. W pracy zamieszczono przykładowe wyniki symulacji ruchu ładunku.
EN
In this work the problem of modelling and analyzing of the dynamic effects of the load carrying system of the forest crane is considered. The initial problem of the load motion carried by the forest crane during the working cycle has been formulated and solved. The workout calculation model enable one to analyse the motion of the load under influence of kinematic forcing and the free vibration of the load as the result of the previous forced motion. In the work the exemplary results of the numerical simulation are presented.
The development and realization of mobile robots and their control system presents a major challenge to engineers of the three disciplines mechanical engineering, electrical engineering and software engineering. In this paper the successful realization of a mobile robot for production logistics at the Hochschule Ravensburg-Weingarten is described. The unique characteristic of this mobile robot is its steering principle. This patented steering principle is based on the usage of torque differences between individually driven wheels, which can align into the direction of the desired robot path. This steering principle leads to excellent maneuverability but requires an elaborate control system. The first feedback of the industrial partner was very positive.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono analizę drgań wysięgnika żurawia leśnego wykonaną na podstawie modelu symulacyjnego, opracowanego za pomocą metody elementów skończonych, oraz modelu modalnego, będącego wynikiem analizy modalnej przeprowadzonej na obiekcie rzeczywistym. Badania eksperymentalne przeprowadzono na żurawiu leśnym Hiab Loglift F135 Z79 w warunkach zbliżonych do warunków eksploatacji maszyny. W badaniach wykorzystano aparaturę pomiarową firmy Bruel & Kjaer, która składa się z analizatora drgań, wzmacniacza, wzbudnika drgań i czujników pomiarowych oraz oprogramowania ME scopeves.
EN
In the work the identification of calculation model of the forest crane has been presented. The values of the chosen frequencies obtained from the experiment and theoretical analysis have been compared. On the basis of the presented results the following thesis can be acceptable that the theoretical FEM model represents properly the dynamical properties of the model of a forest crane.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.