Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Кинематическое движение

Министерство образования Российской Федерации

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

Задание на курсовую работу

Кинематическое движение

Исходные данные: По заданным уравнениям s1=s1(t), φ1=φ1(t), φ2=φ2(t) составляют уравнения движения точки М в неподвижной декартовой прямоугольной системе координат Охуz. Механизм робота изображен в положении, соответствующем некоторому моменту времени t.

Перечень подлежащих разработке вопросов:

а) раскрыть вопрос Промышленных роботов и манипуляторов;

б) составить уравнения движения схвата в избранной системе координат;

в) определить проекции скорости на оси координат и скорость схвата по модулю и направлению;

г) построить график траектории движения материальной точки;

д) разработать программу в Delphi по вышеперечисленным

вопросам.

Дата выдачи задания «___»______________200__г.

Руководитель Шерстобитова В.Н.

Исполнитель

студент группы 07 АТПиП Зобков О.С.

Звонарев С.В.

Срок защиты работы «___»______________200__г.

Аннотация

Пояснительная записка содержит 18 страниц, в том числе 6 рисунков, 4 источника, 1 приложение.

К пояснительной записке прилагается диск CD-R с выполненной программой, программным кодом и пояснительной запиской в электронном виде и роликом показывающим наглядно в трехмерном пространстве работу промышленного манипулятора.

Программа «Кинематическая задача» – проект представляет собой программу демонстрации расчета основных параметров кинематического движения и графического отображения траектории движения материальной точки. Программа предназначена для демонстрации знаний и умений, полученных в курсе изучения программирования и основ алгоритмизации.

Содержание

1 Назначение и область применения…………………………………………………...5

2 Кинематическая задача………………………………………………………………...5

2.1 Постановка задачи…………………………………………………………………...5

2.2 Применение уравнений кинематического движения для решения кинематической задачи ………………………………………………………………………………6

3 Описание программы..……………………………………………………………….11

3.1 Общие сведения…….………………………………………………………………11

3.2 Функциональное назначение.……………………………………………………...11

3.3 Описание логической структуры………………………………………………….11

3.4 Используемые технические средства……………………………………………..12

3.5 Вызов и загрузка……………………………………………………………………12

3.6 Входные данные………………………………………………………………….....12

3.7 Выходные данные…………………………………………………………………..12

4 Руководство программиста…………………………………………………………..14

5 Руководство оператора……………………………………………………………….15

Список использованных источников………………………………………………….18

Приложение А…………………………………………………………………………..19

1 Назначение и область применения

Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением.

Манипулятор - совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора действия (манипуляции), аналогичные действиям руки человека

Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства.

Важная социальная задача - освобождение человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом.

Промышленные роботы решают задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве.

Данные, полученные в результате решения кинематической задачи , позволяют определить основные параметры кинематического движения (траекторию и, максимальный градус поворота и так далее) и представляют ценность для людей науки и конструкторов роботов.

2 Кинематическая задача

2.1 Постановка задачи

По заданным уравнениям s1=s1(t), φ1=φ1(t), φ2=φ2(t) составляют уравнения движения точки М в неподвижной декартовой прямоугольной системе координат Охуz. Механизм робота изображен в положении, соответствующем некоторому моменту времени t.

Будем решать задачу перевода сложной системы из одного положения в другое, не рассматривая оптимальность траектории с точки зрения минимальных временных затрат, так как этот вопрос выходит за рамки кинематики.

В наиболее общем виде задача ставится следующим образом. Выбирается неподвижная система координат Oxyz, связанная, например, со станиной сборочного оборудования. Подвижная система координат O1x1y1z1 связана с сопрягаемой деталью. Положение детали, переносимой схватом, относительно неподвижной системы координат Oxyz будет полностью определено, если относительно этой системы координат задано положение подвижной, жестко связанной с деталью, системы координат O1x1y1z1.

2.2 Применение уравнений кинематического движения для решения кинематической задачи

Дано:

Начальные уравнения s1=s1(t), φ1=φ1(t), φ2=φ2(t) движения точки М в системе координат Охуz

Найти:

проекции ускорения схвата на оси координат и ускорение схвата по модулю и направлению.

Решение:

Для облегчения решения поставленной задачи механизм робота разделяем на устройство перемещения манипулятора, состоящее, например, из звеньев 2, 4, 3, 5, и манипулятор, собранный из звеньев 6, 7. Это позволяет считать, что переносное движение задается движением устройства перемещения манипулятора, а относительное движение – движением манипулятора относительно устройства перемещения (рисунок 1).

Вводится подвижная система координат O1x1y1z1(рисунок 2).

Составим уравнение скорость точки М определяем на основании теоремы о сложении скоростей при сложном движении точки:

(1)

Переносную скорость точки М находим по формулам плоского движения как скорость точки тела, состоящего из элементов 3, 5, 6, 7:

(2)

Относительная скорость:

(3)

Таким образом получаем следующие проекции вектора абсолютной скорости на координатные оси O1x1y1z1:

(4)

(5)

(6)

Тогда:

(7)

Ускорение точки М находим по теореме о сложении ускорений при сложном движении точки:

(8)

Переносное ускорение находим по формулам для плоскопараллельного движения тела, состоящего из элементов 3, 5, 6, 7:

. (9)

Определяем относительное ускорение:

(10)

Ускорение Кориолиса находим по формуле:

(11)

Определяем проекции абсолютного ускорения на оси координат O1x1y1z1:

(12)

(13)

(14)

(15)

3 Описание программы

3.1 Общие сведения

Программа «Кинематическое движение» предназначена для определения основных параметров кинематического движения (траекторию и, максимальный градус поворота и так далее). Данная программа обладает удобным в применении интерфейсом, не требующим глубоких познаний принципов работы с ЭВМ. Программа разработана на языке программирования Delphi 7.

Delphi – это мощная объектно-ориентированная система программирования, предназначенная для создания простых и удобных в эксплуатации приложений Windows различной степени сложности и назначения.

Технические требования к компьютеру: процессор 333 МГц и выше; оперативная память 32 Мбайт; 600 Кбайт свободного места на жестком диске.

3.2 Функциональное назначение

Программа предназначена для демонстрации умений, закрепления основ и углубления знаний, приемов программирования полученных в курсе изучения программирования и основ алгоритмизации на алгоритмическом языке высокого уровня.

3.3 Описание логической структуры

Алгоритм программы представлен на рисунке 4. В зависимости от введенных данных, программа производит необходимые расчеты и выполняет анимированное построение графика.

В данной программе используется множество различных функций, например: для преобразования данных строкового типа в вещественный и наоборот - StrToFloat и FloatToStr; возведение числа в квадрат – sqr; абсолютная величина от числа- abs; округление чисел – round и тому подобное.

В программе так же используются различные компоненты, такие как: label – этот компонент позволяет выводить на форму программы данные строкового типа; edit – используется для введения с клавиатуры необходимых данных строкового типа, которые впоследствии преобразуются в тип данных необходимый для корректной работы программы; button – используется для запуска процедур; combobox – позволяет выбрать необходимые свойства из предложенного списка.

Программа состоит из нескольких процедур. Основными процедурами являются: процедура нажатия кнопки «Рассчитать» и процедура нажатия кнопки «Построить график». Первая процедура позволяет произвести необходимые расчеты, вывести результаты на форму, а так же простроить график. Вторая процедура служит для отображения на форме осей координат и обновления графика, в случае необходимости.

Построение графика осуществляется с помощью свойства формы TDB Chart, которое позволяет отображать на форме различную графическую информацию.

3.4 Используемые технические средства

3.5 Вызов и загрузка

Вызов программы осуществляется путем запуска файла «Кинематическая задача.exe».

3.6 Входные данные

Входные данные: начальная скорость материальной точки, угол наклона к горизонту, коэффициент сопротивления воздуха, некоторый момент времени.

3.7 Выходные данные

Выходные данные: дальность полета и максимальная высота подъема материальной точки, время полета и время подъема на максимальную высоту, координаты точки в данный момент времени.

4 Руководство программиста

Программа предназначена для определения параметров кинематического движения и получения навыков работы с графикой и использованием возможностей языка программирования Delphi 7.

Для работы данной программы подойдет любая операционная система Windows. Технические требования к компьютеру: процессор 333 МГц и выше; оперативная память 32 Мбайт; 600 Кбайт свободного места на жестком диске.

Вызов программы осуществляется путем запуска файла «кинематическая задача.exe».

Листинг программы приведен в приложении А.

5 Руководство оператора

Назначение данной программы расчет основных параметров кинематического движения , графическое отображение траектории движения материальной точки. Программа «Кинематическое движение» является единым исполняемым модулем и не требует установки дополнительных программных средств.

Вызов программы осуществляется путем запуска файла «Кинематическая задача.exe», в результате чего на экране появляется окно (рисунок 4), в котором содержится краткое описание порядка действий пользователя при работе с программой.

Рисунок 5 – Окно работы с программой

В данном окне пользователь вводит данные и выбирает необходимые условия.

Затем необходимо нажать кнопку «Рассчитать». В окне появятся вычисленные максимальная скорость и ускорение точки М в м/с (рисунок 5).

Далее пользователь должен нажать кнопку «График», в следствие чего на главном окне программы будет отображен график (рисунок 6).

Список использованных источников

1 Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике [Текст] : учеб. пособие для вузов / под ред. А. А. Яблонского. - М. : Высш. шк., 1985. - 368 с.

2 Бать, М. И. Курс теоретической механики [Текст] : учебник для вузов / М. И. Бать, Г. Ю. Джанелидзе, А. С. Кельзон. - М. : Наука, 1991. – 640 с. – ISBN 5-02-014451-7.

3 Фаронов, В. В. Delphi. Программирование на языке высокого уровня [Текст] : учебник для вузов / В. В. Фаронов . - CПб. : Питер, 2003. - 640 с. –ISBN 5-8046-0008-7.

4 Хомоненко, А. Д. Delphi 7 [Текст] / под общ. ред. А. Д. Хомоненко. – СПб. : БХВ-Петербург, 2008. – 1216 с. – ISBN 978-5-94157-267-0.

Приложение А

Листинг программы

TForm1 = class(TForm)

Label1: TLabel;

LabeledEdit1: TLabeledEdit;

LabeledEdit2: TLabeledEdit;

LabeledEdit3: TLabeledEdit;

LabeledEdit4: TLabeledEdit;

Button1: TButton;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Image1: TImage;

Button2: TButton;

DBChart1: TDBChart;

Series1: TLineSeries;

Button3: TButton;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

procedure Button3Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

Var

A,Ax,Ay,Az,b,c,t,S,f1,f11,f12,d,S1,S2,

n,f2,f21,f22,Vx,Vy,Vz,V: real;

begin

n:=strtofloat(LabeledEdit1.Text);

b:=strtofloat(LabeledEdit2.Text);

c:=strtofloat(LabeledEdit3.Text);

t:=strtofloat(LabeledEdit4.Text);

S:=2*sin(pi*t/8); f1:=0.3*sqr(t); f2:=3/4*sin(pi*t/12);

d:= b+n*cos(f2);

S1:=2*pi/8*cos(pi*t/8); S2:=-((pi/4)*(pi/8)*sin(pi*t/8));

f11:=2*0.3*t; f12:=2*0.3;

f21:=(pi/12)*3/4*cos(pi*t/12); f22:=-((pi/12)*(pi/12)*sin(pi*t/12));

Vx:=S1*cos(f1)-f21*n*sin(f2); Vy:=-S1*sin(f1)+d*f11; Vz:=n*cos(f2)*f21;

V:=Sqrt(Sqr(Vx)+Sqr(Vy)+Sqr(Vz));

V:=int(V);

Ax:=S2*cos(f1)-d*sqr(f11)*(sqr(f21)*cos(f2)+f22*sin(f2))*n;

Ay:=-S2*sin(f1)+d*f12-2*f11*f21*n*sin(f2);

Az:=(f22*cos(f2)-sqr(f21)*sin(f2))*n;

A:=Sqrt(sqr(Ax)+sqr(Ay)+sqr(Az));

A:=int(A);

Label2.Caption:='Скорость точки М равна '+floattostr(V)+' м/с';

Label3.Caption:='Ускорение точки М равно '+floattostr(a)+' м/с*с';

Label4.Caption:=floattostr(Vx);

Label5.Caption:=floattostr(Vy);

Label6.Caption:=floattostr(Vz);

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

begin

Image1.Picture.LoadFromFile('Схема.bmp');

end;

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

Var

i, t, n, c, b:integer;

begin

n:=strtoint(LabeledEdit1.Text);

b:=strtoint(LabeledEdit2.Text);

c:=strtoint(LabeledEdit3.Text);

t:=strtoint(LabeledEdit4.Text);

for i:=0 to t do

DBChart1.Series[0].AddXY(0.02*b*i, 2*sin(0.02*(c+n)*i/8), '', clRed);

end;

end.

Кинематическое движение 📙 Курсовая → 🆔 102710