[Dobermann 1]

Вроде бы недавно подозрительно похожая задача обсуждалась.

Сегодняшние микромеханические инклинометры имеют на один-два порядка лучшую точность, чем вы обозначили.

Вопрос еще в том, в каких углах работает ваш манипулятор.

Наверняка такое решение рассматривалось и почему-то не подошло. Хотелось бы услышать соображения.

 

UPD: Кажется, в том обсуждении проблема была с азимутальным углом.

Но с такой кинематической схемой будет происходить не вращение по азимуту (вокруг одной оси), а вращение манипулятора вокруг двух осей.

Поэтому такой подход, на мой взгляд, вполне может подойти. Имеется в виду измерение углов с помощью MEMS-датчиков.

Два угла (зенитный и азимутальный) извлекаются уже математикой.

 

UPD2: Тут еще вылезает проблема динамического режима. Тоже зависит от конкретных требований к манипулятору. Время переходного процесса, перерегулирование и т.д.

 

UPD3: И кстати, почему так пугают люфты. Их можно учесть, списать, провести калибровку, тарировку и вообще попробовать всячески с ними побороться.

Есть разные люфтовыбирающие конструкции, привод можно доработать.

 

 

Вполне может быть, что обсуждалась, я реально уже замучился с ней)))

Манипулятор имеет 3 степени свободы, 3я степень - вращение вокруг собственной оси, что ставит крест на использовании инклинометров. Если бы не было этого вращения, то математика для извлечения углов простейшая.

[x736C 0]

Манипулятор имеет 3 степени свободы, 3я степень - вращение вокруг собственной оси

Вероятно, до конца не врубаюсь, но..

Вращение вокруг собственной оси — это именно то, что наполняет идею смыслом.

Манипулятор совершает повороты вокруг шарнирной опоры по трем углам.

Два угла — зенитный и азимутальный. С зенитным углом все просто, отбрасываем.

Вращение по азимуту сопровождается разворотом манипулятора вокруг собственной продольной оси, которое назовем креном.

Вроде бы при шарнирной опоре это должно быть именно так.

А если это так, то азимутальный угол можно вычислить через крен.

Иначе говоря, если при задании вращения манипулятора по азимуту верхние точки крепления приводов меняют свою высоту относительно основания, то угол, имхо, можно вычислить с помощью датчиков углов.

Другое дело, что этот крен зависит от разнесенности точек крепления приводов и шарнирной опоры манипулятора и может быть очень мал. Просто не хватит разрешающей способности, чтобы вычислить азимутальный угол с точностью 0.1 град.

Изменено 13 сентября, 2017 пользователем x736C

[Dobermann 1]

 

 

[x736C 0]

Классная гифка. для понимания очень нехватало. А можно попросить такую же, но во фронтальной проекции?

 

Кстати говоря, по сравнению с предыдущими изображениями вы сдвинули верхние точки крепления актуаторов.

Если не сложно, верните обратно для гифки.

Изменено 13 сентября, 2017 пользователем x736C

[x736C 0]

Кстати еще один неочевидный момент. Реальное движение будет отличаться от этой модели, которая не учитывает перекашивающий момент от сил, создаваемых актуаторами.

[Dobermann 1]

Кстати еще один неочевидный момент. Реальное движение будет отличаться от этой модели, которая не учитывает перекашивающий момент от сил, создаваемых актуаторами.

 

модель немного изменилась, сейчас выложу динамику в разных ракурсах. От ширины плеча динамика движения практически не меняется. Реальное движение отличается, но не значительно.

 

 

[x736C 0]

Плоскость кронштейна, к которому крепятся актуаторы, наклоняется по двум осям, лежащим в плоскости горизонта. Эти два угла однозначно определяют положение манипулятора. Если бы не одно «но» — люфты в конструкции, приводящие к неопределенному крену манипулятора. Возможно, это не позволит точно определить действительное положение манипулятора. Надо лучше моделировать или делать реальный прототип для проверки.

[Dobermann 1]

Плоскость кронштейна, к которому крепятся актуаторы, наклоняется по двум осям, лежащим в плоскости горизонта. Эти два угла однозначно определяют положение манипулятора. Если бы не одно «но» — люфты в конструкции, приводящие к неопределенному крену манипулятора. Возможно, это не позволит точно определить действительное положение манипулятора. Надо лучше моделировать или делать реальный прототип для проверки.

в модели люфтов нет. и прототип реальный сделан.

[x736C 0]

в модели люфтов нет. и прототип реальный сделан.

Тогда мои утверждения можно пронаблюдать на реальном прототипе.

Скорее всего вы это много раз делали ранее и знаете, почему я ошибаюсь.

Но мне на модели видится и представляется именно так.

 

По одной из осей наклоны очень небольшие. 0,1 град получить вряд ли получится.

Хотя современные инклинометры до 0,01-0,001 град.

А если придумать лазерную систему?

 

 

С радио я бы рекомендовал даже не связываться. Здесть это не прокатит имхо.

[Dobermann 1]

на первых рисунках изображена система датчиков, измеряя расстояния можно высчитывать зенитный и азимутальный углы. И я даже прототип подобной системы сделал, но точность определения расстояния невелика. Оптику использовать не представляется возможным из-за запыления-задымления среды, и самое главное - излучатели перемещаются относительно приемных сенсоров.

[rudy_b 1]

Несколько странная конструкция. Чем защищена ваша палка от поворота вокруг своей оси? Только подшипниками крепления тяг к ней? Но это весьма слабое ограничение, их люфт при повороте велик.

 

Простое решение - это натянутые тросики с измерением их расхода, но это, скорее всего, не пройдет.

Инклинометры, вероятно, самое правильное решение, а уж точность - какая получится.

 

Есть еще вариант - протянуть палку насквозь опоры и, на обратной стороне, собрать измеритель положения ее конца в закрытой коробке - хоть радио, хоть емкостной, хоть индуктивный. Даже оптика подойдет - коробка закрыта и пыли не будет, а паразитные параметры будут жестко фиксированы и могут быть прокалиброваны. Точность - люфт подшипника ее крепления, но он может быть тоже измерен.

[x736C 0]

на первых рисунках изображена система датчиков, измеряя расстояния можно высчитывать зенитный и азимутальный углы. И я даже прототип подобной системы сделал, но точность определения расстояния невелика.

Что из себя представляют датчики? Сейчас есть инклинометры с разрешением менее 0.0015 град. Расстояние так точно измерить, чтобы получить такое разрешение, проблематично. Тем более без оптики.

 

Оптику использовать не представляется возможным из-за запыления-задымления среды, и самое главное - излучатели перемещаются относительно приемных сенсоров.

Я бы все-таки попробовал оценить такой вариант. Но расположил бы датчики по-другому.

Но не знаю, насколько это запыление-задымление критично.

 

Несколько странная конструкция. Чем защищена ваша палка от поворота вокруг своей оси? Только подшипниками крепления тяг к ней? Но это весьма слабое ограничение, их люфт при повороте велик.

 

Инклинометры, вероятно, самое правильное решение, а уж точность - какая получится.

Как раз именно этот люфт в креплениях актуаторов, который предполагает поворота вокруг свой оси, он осложняет использование инклинометра.

Тут надо прототипировать.

 

Простое решение - это натянутые тросики с измерением их расхода, но это, скорее всего, не пройдет.

 

Есть еще вариант - протянуть палку насквозь опоры и, на обратной стороне, собрать измеритель положения ее конца в закрытой коробке - хоть радио, хоть емкостной, хоть индуктивный. Даже оптика подойдет - коробка закрыта и пыли не будет, а паразитные параметры будут жестко фиксированы и могут быть прокалиброваны. Точность - люфт подшипника ее крепления, но он может быть тоже измерен.

А вот эти решения выглядят очень интересными.

В последнем случае как вариант может быть луч лазера. Но вангую, что последнее не подойдет по причине требования, указанного автором. «Заменять шаровую опору нельзя». Скорее всего, в качестве шаровой опоры выступает покупное изделие.

 

Тросики делают конструкцию нечувствительной к люфтам приводов и сводят её к двум оптическим энкодерам. Тут как раз относительная точность может быть на высоте. Размещаться должны параллельно актуаторам.

Использовал в одном проекте японскую синтетическую леску из рыболовного магазина. Чудесная вещь, не знающая сноса. Очень тонкая, практически не тянется и держит 9 кг усилия. Хотя решение с леской содержит свои подводные камни.

Изменено 13 сентября, 2017 пользователем x736C

[Dobermann 1]

Доброе утро.

 

Датчики измеряют расстояние между своими центрами, на основе измерения градиентов магнитного поля, точность около 1мм, но этой точности мало.

Расположение датчиков обусловлено мат аппаратом.

Насчет странности конструкции, что дали, с тем и работаю)))

Самопроизвольного проворота "палки" быть не может, разве только в рамках люфтов в шарнирах.

[megajohn 3]

Посмотрите т.н. триангуляционные датчики положения. Для них в диапазоне до метра точность 0,1 мм обычное дело, думаю и до 0,01 мм найдутся.

 

вопросик, вот есть такой датчик GP2Y0A21YK0F,

и в ДШ написано

distance detection because of adopting the triangulation method.

но не указана точность измерения. Случаем не знаете, какую ожидать точность ?