Во многих отраслях промышленности используются роботы для точного и быстрого позиционирования деталей. Для обеспечения необходимой подвижности используют механизмы с большим количеством координат. В последнее время широкое распространение получили механизмы параллельной структуры, обладающие высокими динамическими характеристиками, обеспечивающими высокую производительности при компактных размерах механизма. Однако сложная кинематика приводит к возникновению опасных зон, в которых механизм теряет жесткость, что приводит к снижению точности и может привести к браку [1].
Пятизвенный робот — это механизм, преодолевающий силы инерции при разгоне и торможении. Ведущее звено должно быть точным и жестким, каркас должен демпфировать движения во время остановки робота.
Данная работа посвящена моделированию динамики данного типа робота. Звенья представляют собой балки прямоугольного сечения. Приводом данного механизма является шаговый электродвигатель. Общий вид исследуемого механизма представлен на рис. 1.
Проблема опасных положений параллельных механизмов известна давно и широко отражена в литературе [2]. В частности, в работе [3] рассмотрена задача об опасных положениях пятизвенного механизма. Однако в большинстве работ рассматривается квазистатическая задача о перемещении рабочего звена механизма без учета динамических нагрузок и вибраций. В то же время в работе [4] показано, что при наличии внешних источников вибраций, таких как шаговая частота двигателя, могут возникать вынужденные колебания, частота которых зависит от текущей траектории и режимов перемещения механизма. В таком случае существует опасность возникновения резонансов, в которых собственные частоты механизма совпадают с шаговой частотой электродвигателя. Это приводит к потере точности позиционирования и динамической жесткости конструкции. Возникновение таких ситуаций критично и может привести к существенным последствиям.
В этой связи актуальной является разработка методики динамического анализа механизмов параллельной структуры, позволяющей определить собственные частоты колебаний механизма при движении по рабочей зоне.