Е-Публикации
Технически университет - София

Абстракт: В статията е разработен механо-математичен модел на хоризонтално надлъжно движение на роботизиран строителен манипулатор (РМС) със свободно окачен товар и с твърдо закрепен товар. Реалната механична конструкция с разпределени маси е приведена към динамичният модел с дискретни маси. За извеждането на диференциалните уравнения на движението на РСМ се използват уравненията на Лагранж от втори род, чрез които числено се изследва поведението на динамичната система при различни закони на задвижване. Моделът с твърдо закрепен товар е използван за моделиране на аварийна ситуация - удар в буфер. Математическите модели са линеаризирани. Направени са експериментални изследвания на машина със сродна кинематична структура. Синтезиран е алгоритъм на система за интегрално управление. Получените резултати показват, че използването на системата за управление позволява да се влияе благоприятно на параметрите на цялата система, чрез постигане на предварително зададени кинематични характеристики на дв

Библиография

1. [Biagiotti и др. 2008] Biagiotti L., Melchiorri C. Trajectory planning of automatic machines and robots. Springer, 2008.
2. [BR] http://www.builtrobotics.com/ (Посетен на 06.02.2022)
3. [BT] https://www.branch.technology/, посетен на 16.07.2020.
4. [Budny и др. 2003] Budny, E.; Chlosta, M.; Gutkowski, W. Load-independent control of a hydraulic excavator. Automation in Construction. 12, 3(2003), pp. 245–254. DOI: 10.1016/S0926-5805(02)00088-2
5. [Devesse 2012] W. Devesse, Slew Control Methods for Tower Cranes, MS Thesis, KTH Industrial Engineering and Management Machine Design, Stockholm, Sweden, 2012.
6. [Hadrian] https://www.fbr.com.au/ (Посетен на 06.02.2022)
7. [Hajdu 2016] Hajdu S. Mast Vibration Reduction of Single-mast Stacker Cranes via Modern Control Methods. Phd thesis, Budapest University of Technology and Economics, Budapest, 2016
8. [IronBot] https://www.acrbots.com/ironbot (Посетен на 06.02.2022)
9. [Koivo и др. 1996] Koivo A. J., Thoma M., Kocaoglan E., Andrade-Cetto J., Modeling and control of excavator dynamics during digging operation, J. Aerosp. Eng. 9, pp. 10–18, 1996
10. [Mitrev и др. 2022] Mitrev R, Panov V, Ivanova M. Trajectory planning of a robotic construction manipulator motion based on a fifth-degree polynomial with preassigned maximum velocity and acceleration. InAmerican Institute of Physics Conference Series 2022 Oct (Vol. 2557, No. 1, p. 040004).
11. [Ogata 2010] Ogata K. Modern Control Engineering. Fifth Еdition. Prentice Hall, 2010.
12. [Panov и др. 2022] Panov V, Ivanova M, Mitrev R. Mathematical modeling of the longitudinal motion of a robotic construction manipulator with a freely suspended payload. InAmerican Institute of Physics Conference Series 2022 Oct (Vol. 2557, No. 1, p. 040003).
13. [Sciavicco и др. 2000] Sciavicco L., Siciliano B., Modelling and Control of Robot Manipulators Second Edition, Springer-Verlag, London, 2000, ISBN 978-1-85233-221-1\
14. [Simon и др. 1994] Simon C., Blume L. Mathematics for economists. W.W.Norton&Company, New York, 1994.
15. [Takahashi и др. 2004] Takahashi M. , Kinoshita S., Kato H., Kawasaki Y., Iwai Z., Positioning control of a stacker crane using a robust simple adaptive control method, IFAC Proceedings Volumes 37, pp.161–166 , 2004.
16. [Tewari и др. 2002] Tewari A. Modern Control Design with Matlab and Simulink. John Willey and Sons, 2002
17. [TyBot] https://www.acrbots.com/tybot (Посетен на 06.02.2022)
18. [Zang и др. 2013] Zhang J., Khoshnevis B., Optimal machine operation planning for construction by Contour Crafting, Automation in Construction, Volume 29,pp.50-67,2013.
19. [Александров 1985] Александров М. Подъемно-транспортные машины. Москва, Высшая школа, 1985.
20. [Бидерман 1972] Бидерман В. Прикладная теория механических колебаний. Москва, Высшая школа, 1972.
21. [Булгаков и др. 2012] Булгаков А., Воробьев В. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление. Москва, Солон-прес, 2012.
22. [Вершинский и др. 1984] Вершинский А.В, Гохберг М.М, Семенов В.П. Строительная механика и металлические конструкции. Ленинград, Машиностроение, 1984г.
23. [Иванова 2023] М. Иванова, Изследване на линейно движение на роботизиран строителен манипулатор, дисертация за придобиване на ОНС „доктор“, Технически университет – София, 2023
24. [Иванова и др. 2021] Иванова М., Панов В, Митрев Р. “Аналитично и числено изследване на линеаризиран математически модел на надлъжното движение на роботизиран строителен манипулатор„ публикация в Механика на Машините, Списание на Национален комитет по теория на механизмите и машините, книга 125, 2021, ISSN 0861-9727, стр. 83-89
25. [Иванова и др. 2022] Иванова М., Митрев Р., Панов В., Синтез на система за автоматично управление на хоризонталното праволинейно движение на роботизиран строителен манипулатор, Българско списание за инженерно проектиране, Issue 44, стр. 101-108, 2021/11, Машиностроителен факултет, Технически Университет- София, ISSN 1313-7530
26. [Иванова и др. 2023] Иванова М., Панов В., Митрев Р. “Mатематическo моделиране на роботизиран строителен манипулатор” Механика на Машините, Списание на Национален комитет по теория на механизмите и машините, книга 129, 2023, ISSN 0861-9727, стр. 21-29
27. [Калинков 2011] Калинков С. Изследване на електронни системи за трансманипулатори. Дисертация за присъждане на образователна и научна степен доктор. ТУ-София, 2011.
28. [Калинков и др. 2009] Калинков С., Митрев Р., Ружеков Г. Симулационно моделиране и изследване на трансманипулатор с управляемо задвижване. Механика на машините, бр. 82, година XVII, книга 5, 2009, стр. 71-78.
29. [Кръстева и др. 2008] Кръстева А., Калинков С., Ружеков Г., Митрев Р. Автоматизирани складови и обработващи системи. Разработване на модели на механичната и електронната системи. Отчет по договор Договор № 4122М-03/2007. НИС при ТУ-София, 2008.
30. [Лобов 1987] Лобов Н. Динамика грузоподъемных кранов. Машиностроение, Москва, 1987.
31. [Митрев 2008] Митрев Р. Подход за редукция на система с разпределена маса към система с една степен на свобода при запазване на енергeтичната и масовата еквивалентност. сп. Механика на машините, 2008, бр.78, стр.30-35.
32. [Митрев 2021] Митрев, Р., Приложение на вероятностно-статистически методи за анализ и синтез на строителни, минни и подемно-транспортни машини и системи. Издателство Пропелер, София 2021, ISBN978-954-392-669-5
33. [Митрев и др. 2008] Митрев Р., Калинков С., Ружеков Г. Механо-математично моделиране на хоризонталното движение на трансманипулатор с неуправляемо задвижване. Българско списание за инженерно проектиране, бр. 1, декември 2008
34. [Митрев и др. 2018] Митрев Р., Иванова М., Иванов И. Линеаризиран математичен модел на строителен манипулатор извършващ хоризонтално праволинейно движение. CAx technologies, Издателство на Технически университет – София, стр. 33 – 42, брой 6, декември 2018 г
35. [Митрев и др. 2021] Р. Митрев, В. Панов, М. Иванова “Математическо моделиране на надлъжното движение на роботизиран строителен манипулатор„ публикация в Механика на Машините, Списание на Национален комитет по теория на механизмите и машините, книга 125, 2021, ISSN 0861-9727, стр. 67-74
36. [Митрев и др. 2022] Митрев Р., Иванова М., Панов В., Моделиране и изследване на удар в буфер на роботизиран строителен манипулатор, Българско списание за инженерно проектиране, Issue 44, стр. 19-27, 2021/11, Машиностроителен факултет, Техничести Университет- София, ISSN 1313-7530
37. [Петков и др. 1974а] Петков Г., Хлебаров Ж., Проданов М., Караиванов П., Христов Х. Динамика на трансманипулатори. Методика за основни пресмятания. Договор N 445/72г. НИС-ВМЕИ "Ленин"., София, 1974.
38. [Петков и др. 1974б] Петков Г., Хлебаров Ж., Проданов М., Караиванов П., Христов Х. Динамика на щабел-кранове. Методика за основни пресмятания.Договор N 455/72г. НИС-ВМЕИ "Ленин"., София, 1974.
39. [Петров 2014] Петров П. Управление на движенията в мехатроннисистеми. Пропелер, София, 2014.
40. [Тимошенко и др. 1985] Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. Москва, Машиностроение, 1985.
41. [Ценов и др. 1981] Ценов И., Петков П. Матрични методи за анализ и синтез на линейни системи за автоматично управление. Техника, София, 1981.

Издание

Abstract: The study develops a mathematical model of the longitudinal motion of a robotic construction manipulator (RCM). A dynamic models of a manipulator with a freely suspended and fixed load has been developed. The real-world system with distributed mass has idealized and presented as consisting of discrete mass. For the derivation of the differential equations of motion of the RCM, the Lagrange equations of the second kind are used, by means of which a numerical study of the dynamic system behavior under different driving motor laws of motion. It has been developed a trajectory with preassigned maximum velocity and acceleration and with intermediate section with uniform motion. The model of a manipulator with a fixed load has been used for representation of the impact in a buffer stop. Two cases have been analyzed – the motor of the machine runs and the motor is switched off at the impact. The mathematical models are linearized. Have been determined the eigenfrequencies and the eigenvector

References

1. [Biagiotti и др. 2008] Biagiotti L., Melchiorri C. Trajectory planning of automatic machines and robots. Springer, 2008.
2. [BR] http://www.builtrobotics.com/ (Посетен на 06.02.2022)
3. [BT] https://www.branch.technology/, посетен на 16.07.2020.
4. [Budny и др. 2003] Budny, E.; Chlosta, M.; Gutkowski, W. Load-independent control of a hydraulic excavator. Automation in Construction. 12, 3(2003), pp. 245–254. DOI: 10.1016/S0926-5805(02)00088-2
5. [Devesse 2012] W. Devesse, Slew Control Methods for Tower Cranes, MS Thesis, KTH Industrial Engineering and Management Machine Design, Stockholm, Sweden, 2012.
6. [Hadrian] https://www.fbr.com.au/ (Посетен на 06.02.2022)
7. [Hajdu 2016] Hajdu S. Mast Vibration Reduction of Single-mast Stacker Cranes via Modern Control Methods. Phd thesis, Budapest University of Technology and Economics, Budapest, 2016
8. [IronBot] https://www.acrbots.com/ironbot (Посетен на 06.02.2022)
9. [Koivo и др. 1996] Koivo A. J., Thoma M., Kocaoglan E., Andrade-Cetto J., Modeling and control of excavator dynamics during digging operation, J. Aerosp. Eng. 9, pp. 10–18, 1996
10. [Mitrev и др. 2022] Mitrev R, Panov V, Ivanova M. Trajectory planning of a robotic construction manipulator motion based on a fifth-degree polynomial with preassigned maximum velocity and acceleration. InAmerican Institute of Physics Conference Series 2022 Oct (Vol. 2557, No. 1, p. 040004).
11. [Ogata 2010] Ogata K. Modern Control Engineering. Fifth Еdition. Prentice Hall, 2010.
12. [Panov и др. 2022] Panov V, Ivanova M, Mitrev R. Mathematical modeling of the longitudinal motion of a robotic construction manipulator with a freely suspended payload. InAmerican Institute of Physics Conference Series 2022 Oct (Vol. 2557, No. 1, p. 040003).
13. [Sciavicco и др. 2000] Sciavicco L., Siciliano B., Modelling and Control of Robot Manipulators Second Edition, Springer-Verlag, London, 2000, ISBN 978-1-85233-221-1\
14. [Simon и др. 1994] Simon C., Blume L. Mathematics for economists. W.W.Norton&Company, New York, 1994.
15. [Takahashi и др. 2004] Takahashi M. , Kinoshita S., Kato H., Kawasaki Y., Iwai Z., Positioning control of a stacker crane using a robust simple adaptive control method, IFAC Proceedings Volumes 37, pp.161–166 , 2004.
16. [Tewari и др. 2002] Tewari A. Modern Control Design with Matlab and Simulink. John Willey and Sons, 2002
17. [TyBot] https://www.acrbots.com/tybot (Посетен на 06.02.2022)
18. [Zang и др. 2013] Zhang J., Khoshnevis B., Optimal machine operation planning for construction by Contour Crafting, Automation in Construction, Volume 29,pp.50-67,2013.
19. [Александров 1985] Александров М. Подъемно-транспортные машины. Москва, Высшая школа, 1985.
20. [Бидерман 1972] Бидерман В. Прикладная теория механических колебаний. Москва, Высшая школа, 1972.
21. [Булгаков и др. 2012] Булгаков А., Воробьев В. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление. Москва, Солон-прес, 2012.
22. [Вершинский и др. 1984] Вершинский А.В, Гохберг М.М, Семенов В.П. Строительная механика и металлические конструкции. Ленинград, Машиностроение, 1984г.
23. [Иванова 2023] М. Иванова, Изследване на линейно движение на роботизиран строителен манипулатор, дисертация за придобиване на ОНС „доктор“, Технически университет – София, 2023
24. [Иванова и др. 2021] Иванова М., Панов В, Митрев Р. “Аналитично и числено изследване на линеаризиран математически модел на надлъжното движение на роботизиран строителен манипулатор„ публикация в Механика на Машините, Списание на Национален комитет по теория на механизмите и машините, книга 125, 2021, ISSN 0861-9727, стр. 83-89
25. [Иванова и др. 2022] Иванова М., Митрев Р., Панов В., Синтез на система за автоматично управление на хоризонталното праволинейно движение на роботизиран строителен манипулатор, Българско списание за инженерно проектиране, Issue 44, стр. 101-108, 2021/11, Машиностроителен факултет, Технически Университет- София, ISSN 1313-7530
26. [Иванова и др. 2023] Иванова М., Панов В., Митрев Р. “Mатематическo моделиране на роботизиран строителен манипулатор” Механика на Машините, Списание на Национален комитет по теория на механизмите и машините, книга 129, 2023, ISSN 0861-9727, стр. 21-29
27. [Калинков 2011] Калинков С. Изследване на електронни системи за трансманипулатори. Дисертация за присъждане на образователна и научна степен доктор. ТУ-София, 2011.
28. [Калинков и др. 2009] Калинков С., Митрев Р., Ружеков Г. Симулационно моделиране и изследване на трансманипулатор с управляемо задвижване. Механика на машините, бр. 82, година XVII, книга 5, 2009, стр. 71-78.
29. [Кръстева и др. 2008] Кръстева А., Калинков С., Ружеков Г., Митрев Р. Автоматизирани складови и обработващи системи. Разработване на модели на механичната и електронната системи. Отчет по договор Договор № 4122М-03/2007. НИС при ТУ-София, 2008.
30. [Лобов 1987] Лобов Н. Динамика грузоподъемных кранов. Машиностроение, Москва, 1987.
31. [Митрев 2008] Митрев Р. Подход за редукция на система с разпределена маса към система с една степен на свобода при запазване на енергeтичната и масовата еквивалентност. сп. Механика на машините, 2008, бр.78, стр.30-35.
32. [Митрев 2021] Митрев, Р., Приложение на вероятностно-статистически методи за анализ и синтез на строителни, минни и подемно-транспортни машини и системи. Издателство Пропелер, София 2021, ISBN978-954-392-669-5
33. [Митрев и др. 2008] Митрев Р., Калинков С., Ружеков Г. Механо-математично моделиране на хоризонталното движение на трансманипулатор с неуправляемо задвижване. Българско списание за инженерно проектиране, бр. 1, декември 2008
34. [Митрев и др. 2018] Митрев Р., Иванова М., Иванов И. Линеаризиран математичен модел на строителен манипулатор извършващ хоризонтално праволинейно движение. CAx technologies, Издателство на Технически университет – София, стр. 33 – 42, брой 6, декември 2018 г
35. [Митрев и др. 2021] Р. Митрев, В. Панов, М. Иванова “Математическо моделиране на надлъжното движение на роботизиран строителен манипулатор„ публикация в Механика на Машините, Списание на Национален комитет по теория на механизмите и машините, книга 125, 2021, ISSN 0861-9727, стр. 67-74
36. [Митрев и др. 2022] Митрев Р., Иванова М., Панов В., Моделиране и изследване на удар в буфер на роботизиран строителен манипулатор, Българско списание за инженерно проектиране, Issue 44, стр. 19-27, 2021/11, Машиностроителен факултет, Техничести Университет- София, ISSN 1313-7530
37. [Петков и др. 1974а] Петков Г., Хлебаров Ж., Проданов М., Караиванов П., Христов Х. Динамика на трансманипулатори. Методика за основни пресмятания. Договор N 445/72г. НИС-ВМЕИ "Ленин"., София, 1974.
38. [Петков и др. 1974б] Петков Г., Хлебаров Ж., Проданов М., Караиванов П., Христов Х. Динамика на щабел-кранове. Методика за основни пресмятания.Договор N 455/72г. НИС-ВМЕИ "Ленин"., София, 1974.
39. [Петров 2014] Петров П. Управление на движенията в мехатроннисистеми. Пропелер, София, 2014.
40. [Тимошенко и др. 1985] Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. Москва, Машиностроение, 1985.
41. [Ценов и др. 1981] Ценов И., Петков П. Матрични методи за анализ и синтез на линейни системи за автоматично управление. Техника, София, 1981.

Issue