Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор исследований механизмов особой структуры 8
1.1 Методы синтеза механизмов особой структуры 8
1.2 Классификация механизмов особой структуры 11
1.3 Обзор исследований механизмов особой структуры 13
1.4 Выводы по главе 28
ГЛАВА 2 Разработка теоретических основ синтеза модификаций механизма брикара 30
2.1 Выбор и обоснование метода проверки подвижности механизмов особой структуры 30
2.2 Разработка теоретических основ синтеза модификаций механизма Брикара по взаимному расположению точек пересечения осей шарниров 37
2.3 Метод проверки собираемости модификаций механизма Брикара условием замыкаемости открытой цепи 48
2.4. Условие подвижности собираемых модификаций механизма Брикара 51
2.5 Синтез многозвенных подвижных механизмов методом объединения нескольких базовых механизмов 53
2.6 Выводы по главе 56
ГЛАВА 3 Кинематика механизма брикара и его модификаций 58
3.1 Выбор неподвижных и подвижных систем координат, связанных со звеньями механизма 58
3.2 Матричный способ представления пространственного положения объектов 61
3.3 Определение матриц перехода между шарнирами механизма Брикара 65
3.4 Составление математической модели кинематики характерных точек и звеньев механизма Брикара в общем виде 68
3.5 Анализ влияния соотношения длин звеньев механизма на его кинематические параметры 74
3.6 Решение прямой задачи кинематики для классического механизма Брикара 78
3.7 Проверка полученной математической модели с помощью экспериментальной установки 83
3.8 Выводы по главе 93
ГЛАВА 4 Динамика ведущего звена механизма брикара 96
4.1 Определение уравновешивающего момента методом возможных перемещений 96
4.2 Проверка полученной математической модели в системе компьютерного моделирования 101
4.3 Анализ влияния соотношения длин звеньев механизма Брикара на динамику его ведущего звена 102
4.4 Выводы по главе 103
ГЛАВА 5 Описание новых устройств, построенных на базе механизма брикара и его модификаций 106
5.1 Складывающееся шасси транспортного средства 106
5.2 Складывающаяся каркасная конструкция 109
5.3 Выводы по главе 112
Заключение 114
Список литературы
- Классификация механизмов особой структуры
- Метод проверки собираемости модификаций механизма Брикара условием замыкаемости открытой цепи
- Составление математической модели кинематики характерных точек и звеньев механизма Брикара в общем виде
- Проверка полученной математической модели в системе компьютерного моделирования
Введение к работе
Актуальность темы. Одноподвижные плоские рычажные механизмы
нашли широкое применение в качестве базовых механизмов различных
приборов и устройств. Такие механизмы относительно просты в
изготовлении, надёжны и достаточно хорошо изучены. По мере развития
техники появилась потребность в сложных пространственных траекториях
движения рабочих органов устройств. Существуют два класса механизмов,
обеспечивающих пространственную траекторию движения звеньев:
многоприводные механизмы на основе открытых цепей и одноприводные пространственные механизмы.
Многоприводные механизмы, как правило, универсальны и позволяют
получить практически любую траекторию движения рабочего органа. Однако
наличие нескольких приводов значительно усложняет управление
устройством, так как возникает необходимость организации их синхронной
работы. Большое количество приводов снижает надёжность механизма в
целом. Кроме того, использование открытой цепи ограничивает
максимальный вес рабочего органа устройства.
Одноприводные механизмы проектируются для обеспечения одной
заданной траектории движения звеньев. При этом они обладают большей
надёжностью и просты в управлении. Кроме того, использование закрытых
цепей позволяет увеличить полезную нагрузку механизма. Увеличение
надёжности механизма и снижение его стоимости может быть обеспечено
уменьшением числа звеньев механизма и использованием только
вращательных кинематических пар. Из курса теории механизмов и машин известно, что пространственный рычажный механизм будет иметь единичную степень подвижности при наличии семи звеньев. Однако известны пространственные рычажные механизмы особой структуры, которые являются подвижными при меньшем количестве звеньев.
Особый интерес в этом направлении представляют работы ИМАШ (междисциплинарное взаимодействие кристаллографии и робототехники путём моделирования кристаллических структур с помощью механизмов с избыточными связями) и СПбПУ (особенности геометрии механизма и методика его силового расчёта). Важные свойства шестизвенного механизма Брикара могут быть полезны при создании новых устройств.
Таким образом, исследование механизма Брикара, синтез его новых модификаций и создание новых устройств на базе этих механизмов являются актуальными задачами.
Объектом исследования в данной работе являются новые модификации механизма Брикара, как наиболее интересная часть шестизвенных механизмов особой структуры.
Предметом исследования является геометрический метод синтеза модификаций механизма Брикара, а также анализ их кинематики и динамики.
Целью диссертационной работы является разработка и обоснование
метода геометрического синтеза модификаций механизма Брикара, составление математических моделей кинематики звеньев и характерных точек механизма, а также динамики его ведущего звена.
Основные задачи исследований:
-
Провести аналитический обзор существующих исследований механизмов особой структуры.
-
Разработать метод геометрического синтеза модификаций механизма Брикара, выявить условия их собираемости и подвижности.
-
Составить математическую модель кинематики механизма Брикара и его новых модификаций.
-
Составить математическую модель динамики ведущего звена и исследовать приложенный к нему крутящий момент.
-
Проверить адекватность полученных математических моделей кинематики и динамики исследуемых механизмов.
-
Разработать новые устройства на базе полученных механизмов.
Положения, выносимые на защиту:
-
Метод геометрического синтеза новых модификаций механизма Брикара.
-
Математические модели кинематики звеньев и характерных точек механизма Брикара и результаты их исследования.
-
Математическая модель динамики ведущего звена механизма Брикара и результаты её исследования.
Научная новизна работы:
1. Разработанный метод геометрического синтеза новых модификаций
механизма Брикара, который заключается в:
определении закономерности взаимного расположения точек пересечения осей шарниров механизма;
установлении закономерности ориентации осей шарниров разомкнутой цепи механизма;
получении новых многозвенных подвижных структур путём объединения нескольких механизмов Брикара совмещением их общих звеньев.
-
Математические модели кинематики звеньев и характерных точек механизма Брикара и результаты их исследования.
-
Математическая модель динамики ведущего звена механизма Брикара и результаты её исследования.
Практическую значимость имеют следующие результаты:
-
Классификация механизмов особой структуры в виде интерактивной ассоциативной карты, позволяющей исследователям и инженерам получить доступ к информации об исследованиях каждого из рассматриваемых механизмов.
-
Метод геометрического синтеза новых модификаций механизма Брикара.
-
Новые устройства, разработанные на базе полученных механизмов. Достоверность работы подтверждается сходимостью результатов
исследований, полученных различными способами, действующими моделями новых механизмов, патентными экспертными заключениями.
Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в
работе, доложены и обсуждены на мероприятиях, организованных
международной федерацией теории машин и механизмов в
г. Санкт-Петербург и Измир (Турция), а также доложены на различных
научных конференциях, проводимых в г. Казань и Санкт-Петербург с 2012 по
2017 г. Работа выполнена в рамках государственного задания по проекту
№3480 «Разработка двухподвижных управляемых механизмов с
вращательными парами для мехатронных устройств».
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 работы, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 2 статьи в журналах, индексируемых базой Scopus, 2 статьи в международном журнале «Applied Mechanics and Materials», получено 3 патента, результаты исследований включены в монографию.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, пяти глав, заключения, библиографического списка
использованной литературы, включающего 153 наименования, 6-и
приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунка, 4 таблицы и приложения на 16 страницах.
Классификация механизмов особой структуры
Механизм Беннета лежит в основе большого количества механизмов, полученных, как правило, методом объединения. Голдберг [101] в 1943 году, комбинируя различными способами механизмы Беннетта, получил пятизвенные и шестизвенные механизмы с избыточными связями. Муар [121], используя в качестве основы механизм Беннетта, получил новый подвижный пятизвенный механизм. Несколько иной подход предлагает Бил [82]. Исследователь рассматривает построение механизма Беннетта, используя тор в качестве базовой фигуры для определения положения звеньев. Автор показывает, что пересечение двух торов даёт возможность объединить определяемые ими четырёхзвенные механизмы Беннетта в один новый пятизвенный механизм.
Принципиально иной подход для получения подвижных пятизвенных механизмов предлагают Яруллин и Мингазов [68]. Исследователи используют классический механизм Беннетта, однако не рассматривают стойку механизма как неподвижное звено. Авторы фиксируют шарнир механизма, освобождая при этом стойку механизма. Таким образом, появляется возможность использования двух звеньев в качестве ведущих (рис. 1.9).
Управляя направлением и скоростью вращения каждого из двух ведущих звеньев по отдельности, можно получить различные траектории движения звеньев механизма. Это позволило авторам разработать 3D миксер, позволяющий гибко изменять режимы работы для получения наилучшего результата. Подробное исследование предлагаемого устройства показано в работе [69]. Исследования различных многоподвижных рычажных механизмов также показаны в работах Коловского [36] и Прямицына [50].
На базе механизма Беннетта могут быть построены не только пятизвенные механизмы, но и шестизвенные. В 1967-1968 году Валдрон в статье [139], обобщив известные механизмы особой структуры, нашел ряд новых таких механизмов. Наряду с чисто конструктивным подбором механизмов, исследователь предложил метод получения аналитических условий подвижности механизмов особой структуры [140-144]. Метод основывается на рассмотрении замкнутой кинематической цепи с выделением сферической и поступательной частей движения, из которых получаются необходимые и достаточные условия подвижности. Исследования Валдрона были продолжены Бейкером [73,74], Волхартом [145], Мавроди [119], которые получили различные типы механизмов особой структуры, используя метод объединения нескольких базовых механизмов Беннетта.
Подвижные шестизвенные механизмы рассматриваемой группы также могут быть получены путём объединения пятизвенных механизмов с четырёхзвенным механизмом Беннетта, либо другими пятизвенными механизмами. Так, Ян Чен в работе [91] показывает метод синтеза нового шестизвенного механизма (рис. 1.10), построенного на базе механизма Муара. Используя похожий подход, авторы смогли также получить новые шестизвенные механизмы путём объединения двух механизмов Голдберга [92]. Кроме того, целое семейство новых шестизвенных механизмов, полученных путём объединения нескольких механизмов Голдберга, было предложено в результате совместных исследований Чен и Сонг [132]. Ранее, в 1991 году, идею получения нового шестизвенного механизма путём объединения двух механизмов Голдберга, предложил Волхарт [145], описавший новый шестизвенный механизм (рис. 1.11).
Наиболее современные исследования рассматриваемой группы направлены на построение многозвенных складывающихся структур. В таких механизмах целесообразно использовать только вращательные кинематические пары, так как они просты в управлении и не склонны к заклиниванию. Механизм Беннета имеет только вращательные кинематические пары, поэтому он может являться основой для создания таких многозвенных структур. Кроме того, механизм Беннета имеет простые зависимости между углами поворота звеньев, что упростит задачу расчёта кинематики многозвенной структуры. Одной из ключевых особенностей механизма Беннетта является отсутствие критических положений. Следовательно, многозвенная структура, построенная из механизмов Беннета, будет иметь меньшую вероятность заклинивания. Идея синтеза многозвенных структур объединением базовых механизмов особой структуры показана в монографии Мудрова [47]. Эта же идея интенсивно развивалась исследователем Ян Чен, которая посвятила свою докторскую диссертацию [88] построению многозвенных структур на базе механизма Беннетта. Похожую идею предложил Хонгвей Гу в работе [102], где также приведён анализ складывающихся структур, получаемых путём объединения множества механизмов Беннетта. Исследователи Сонг, Фенг и Чен [135] предложили иной класс многозвенных механизмов, построенных на базе механизма Беннетта. Главная идея их исследования заключается в создании реконфигурируемых механизмов (механизмов переменной структуры). Такие механизмы в определённом положении могут изменять свою структуру и дальнейшую траекторию движения.
Метод проверки собираемости модификаций механизма Брикара условием замыкаемости открытой цепи
Поскольку шестизвенник Брикара является парадоксально подвижным, должны сущевтвовать некоторые дополнительные условия, обеспечивающие его реальную подвижность. Эти условия не учитываются ни в формуле Сомова-Малышева, ни в методе графов. Выявление указанных условий позволит синтезировать новые подвижные модификации механизма Брикара.
Известны три метода проверки подвижности механизма: экспериментальный, теоретический и проверка подвижности с помощью систем компьютерного моделирования. Рассмотрим их применимость к механизмам особой структуры:
1. Экспериментальный метод является наиболее трудоёмким, так как необходимо спроектировать, изготовить, собрать и наладить каждую новую модификацию механизма, которая в конечном итоге может оказаться и вовсе неподвижной. При этом работоспособность или неработоспособность модификации может быть объяснена погрешностями изготовления и сборки.
2. Теоретический метод для проверки подвижности механизмов особой структуры использовать невозможно по причине несоответствия реальной степени подвижности рассматриваемых механизмов значениям, получаемым с использованием существующих теорий.
3. Метод компьютерного моделирования и последующий системный анализ условий, обеспечивающих реальную подвижность механизмов особой структуры, является компромиссным вариантом. С одной стороны, методы компьютерного моделирования могут использовать алгоритмы определения степени подвижности механизмов, отличные от рассмотренных выше, и, с другой стороны, при использовании компьютерного моделирования полностью исключаются ошибки, вызванные неточностью изготовления и сборки.
Рассмотрим алгоритм, позволяющий определить подвижность любого шарнирного механизма, не прибегая ни к формулам Сомова-Малышева, ни к методу графов. При компьютерном моделировании траектория движения механизма определяется совокупностью его положений при различных углах поворота ведущего звена. Механизм подвижен, если для некоторого непрерывного диапазона угла поворота ведущего звена существуют такие положения других звеньев, при которых цепь замыкается. Рассмотрим принцип работы стандартного алгоритма проверки подвижности механизма на примере плоского шарнирного четырёхзвенного механизма (рис. 2.4 а).
Примем звено AB за стойку, а звено BC сделаем ведущим звеном. Как видно из схемы (рис. 2.4 а), в начальном положении механизм замкнут. Поворот ведущего звена на некоторый угол (рис. 2.4 б) приведет к размыканию цепи. Теперь необходимо найти такие положения звеньев CD и DA, при которых механизм вернётся в замкнутое состояние. Причём положения стойки и ведущего звена должны оставаться неизменными (рис. 2.4 г). Задача алгоритма проверки подвижности механизма сводится к поиску таких положений всех звеньев механизма (кроме стойки и ведущего звена), при которых механизм перейдёт в замкнутое состояние. Принцип работы стандартного алгоритма заключается в следующем: необходимо проверить всевозможные положения незафиксированных звеньев и выбрать только те из них, которые обеспечивают замыкание механизма. Данную процедуру следует повторить для каждого угла поворота ведущего звена. Алгоритм имеет большую стоимость (трудоёмкость расчётов), что ограничивает его применение в рамках данного исследования. Для определения работоспособности четырёхзвенного механизма с точностью до одного градуса система должна выполнить 46 656 000 операций. При этом добавление нового звена приводит к росту операций в геометрической прогрессии с коэффициентом 360, а точность в один градус нельзя считать приемлемой для поставленной задачи Нами разработан алгоритм [8], существенно снижающий трудоёмкость расчётов. Суть его заключается в пошаговом приближении механизма к замкнутому состоянию. Рассмотрим работу алгоритма на примере того же плоского шарнирного четырёхзвенного механизма (рис. 2.4 б). На первом шаге определяется положение звена DA, при котором механизм наиболее близок к замкнутому состоянию (рис. 2.4 в). После нахождения оптимального положения звена DA, необходимо определить оптимальное положение звена CD (рис. 2.4 г). Эта операция приблизила цепь к замкнутому положению, но звено DA теперь находится не в самом оптимальном положении. Необходимо снова определить такое положение звена DA, при котором механизм окажется наиболее близок к замкнутому состоянию. То есть повторить первую операцию. Так, циклично находя оптимальные положения для каждого незафиксированного звена, алгоритм приближает механизм к замкнутому состоянию. Предложенный алгоритм был использован для проверки подвижности разрабатываемых шестизвенных механизмов. Для окончательного подтверждения подвижности были изготовлены действующие модели новых синтезированных одноподвижных шестизвенных механизмов особой структуры. Таким образом, для проверки работоспособности синтезируемых механизмов предлагается использовать комбинацию метода компьютерного моделирования и экспериментального подтверждения.
Составление математической модели кинематики характерных точек и звеньев механизма Брикара в общем виде
Рассмотрим классический механизм Брикара. Обозначим звенья механизма (рис. 3.1): AB, BC, CD, DE, EF, FA. Шарниры механизма, соответственно: A, B, C, D, E, F. Длины звеньев попарно равны, а именно: AB=DE=l1, BC=EF=l2, CD=FA=l3.
Для исследования кинематики звеньев механизма, а также его характерных точек, необходимо выбрать системы координат шарниров механизма. Рассмотрим звено AB (рис. 3.2 а) исследуемого механизма.
В центре шарнира A расположим систему координат так, чтобы ось шарнира совпадала с направлением оси ZA этой системы координат. Причём положительное направление оси ZA первого шарнира первого звена выбирается произвольным образом. Ось YA расположим вдоль звена в направлении шарнира B. Ось XA расположим так, чтобы тройка векторов XA, YA и ZA образовывала правую систему координат.
В центре шарнира B расположим систему координат так, чтобы её ось ZB совпадала с осью шарнира B. Положительное направление оси ZB выберем так, чтобы при взгляде на звено B со стороны звена A (вдоль направления сборки механизма), поворот оси ZB происходил по часовой стрелке. Ось YB расположим вдоль звена по направлению сборки (от шарнира A). Ось XB системы координат шарнира B расположим так, чтобы тройка векторов XB, YB и ZB образовывала правую систему координат.
Рассмотрим соединение звеньев AB и BC (рис. 3.2 б). Шарнир B будет иметь две системы координат: X BA B,YBA B,ZBA B – системы координат шарнира B как части звена AB X BB C ,YBB C ,ZBB C – системы координат шарнира B как части звена BC
Системы координат шарнира В расположим так, чтобы выполнялись нижеперечисленные условия. 1. Zf= if при любом значении угла ABC. 2. Ось YB направлена вдоль звена АВ в направлении от звена А. 3. Ось YB направлена вдоль звена ВС в направлении к звену С. 4. YBB = Хвстолько при значении ZABC = 90. Аналогичным образом были определены системы координат оставшихся шарниров механизма. Для исследования кинематики звеньев механизма, имеющего шесть звеньев, необходимо определить 12 систем координат (рис. 3.3).
Исследуем изменение взаимного расположения систем координат при движении механизма. Обозначим аА - угол между осями Y систем координат шарнира А. Аналогично: ав, ас, aD, аЕ, aF- углы между осями Y систем координат шарниров В, С, D, Е, F.
Для дальнейшего исследования необходимо дать определение направления поворота систем координат. Рассмотрим возможные взаимные расположения систем координат при повороте одной из них вокруг оси Z (рис. 3.4 а). Здесь локальная система координат XYZ повёрнута относительно мировой системы координат XYZ на некоторый угол . Во втором случае (рис. 3.4 б) локальная система повёрнута относительно мировой системы координат на тот же угол , но в другом направлении. В данном исследовании используется следующее правило определения направления поворота систем координат: положительное направление поворота локальной систем координат относительно базовой означает, что для совмещения локальной системы координат с базовой, её (локальную систему координат) необходимо повернуть по часовой стрелке, если смотреть со стороны направления совмещенных осей систем координат.
Таким образом, для определения знака поворота системы координат необходимо установить вектор взгляда так, чтобы совмещённые оси (оси Z и Z) были направлены противоположно направлению вектора взгляда. Если для совмещения систем координат локальную систему необходимо повернуть по часовой стрелке, значит поворот был произведён в положительном направлении (+) (рис. 3.4 а). В противном случае поворот считается выполненным в отрицательном направлении (-) (рис. 3.4 б).
В компьютерной графике широко используется матричный метод представления положения объектов в пространстве и применение матричных преобразований для быстрого определения относительного расположения объектов.
Положение любого объекта определяется относительно некоторой единственной мировой системы координат, которая выбирается разработчиком произвольно. Каждый объект имеет собственную, локальную систему координат, жёстко связанную с объектом. Тогда положение объекта в пространстве полностью описывается положением локальной системы координат объекта относительно мировой системы координат.
Положение одной системы координат относительно другой однозначно можно описать с помощью следующих параметров: положение начала локальной системы координат относительно мировой системы координат (смещение), направление вектора X локальной системы координат, направление вектора Y локальной системы координат, и направление вектора Z локальной системы координат (ориентация).
Рассмотрим в качестве примера мировую систему координат XYZ с центром в точке О (рис. 3.5). В мировой системе координат расположен объект, с которым жёстко связана его локальная система координат XYZ с центром в точке О. Положение объекта полностью описывается положением локальной системы координат XYZ относительно мировой системы координат XYZ.
Проверка полученной математической модели в системе компьютерного моделирования
Неэффективное использование энергии двигателем и его нагрев не критичны для проведения экспериментальных исследований. Выбранный шаговый двигатель FL86STH118-6004A позволяет получить достаточный крутящий момент на скоростях, требуемых для проведения экспериментальных исследований. Большой шаг двигателя (1,8 градусов) может быть уменьшен с помощью редуктора, либо специального контроллера управления шаговым двигателем. Пропуск шагов при большой нагрузке на вал двигателя возможно устранить путем использования мощного шагового двигателя и уменьшения скорости вращения вала. Склонность шагового двигателя к резонансу является одной из наиболее критичных проблем, так как это приводит к пилообразному выходному графику (рис. 3.13). Рис. 3.13 Типовые искажения данных акселерометра, обусловленные возмущениями, вызываемыми шаговым двигателем
Обеспечение плавного разгона вала двигателя, плавное увеличение нагрузки на его вал, а также исключение удара вала на первом и последнем шаге являются важными задачами, так как указанные недостатки могут привести к значительному искажению выходных графиков. Искажения такого рода не могут быть устранены только калибровкой датчика (рис. 3.13). Теоретические исследования кинематики механизма Брикара (3.23) показали, что максимальный угол поворота ведущего звена составляет 240 градусов. Следовательно, в целях получения корректных данных возможно увеличение угла поворота ведущего звена со 180 до 240 градусов. При этом первые и последние 30 градусов поворота ведущего звена предназначены для плавного разгона и остановки вала двигателя. С графиков выходных данных показаний акселерометра будут исключены соответствующие области, искажённые разгоном вала и ударом на первом и последнем шаге.
В качестве контроллера шагового двигателя выбрана система SMSD-8.0, произведённая компанией ЗАО «Электропривод». Программируемый блок управления SMSD-8.0 предназначен для управления работой шаговыми двигателями стандарта NEMA с током фазы от 1.5А до 8А. Блок имеет пять режимов работы и обеспечивает высокую точность позиционирования вала двигателя и низкий уровень вибраций вала. Контроллер поддерживает работу как в полношаговом режиме, так и в режиме дробления шагов с коэффициентами 1/2, 1/4, 1/16. Использование дробления шага 1/16 позволяет обеспечить шаг поворота вала двигателя 0,1125 градусов и обеспечить плавное вращение вала, что позволяет провести эксперимент без использования дополнительного редуктора.
Блок имеет пять режимов работы: ручное управление скоростью встроенным потенциометром, управление импульсными сигналами, автономная работа и управление с персонального компьютера в режиме реального времени. Для проведения экспериментальных исследований механизма создана программа, плавно разгоняющая вал двигателя в течение первых 30 градусов его вращения, поддерживающая скорость следующие 180 градусов, и плавно останавливающая вал двигателя в течение последних 30 градусов. Далее контроллер выполняет в реверсном режиме те же инструкции для возврата механизма в исходное положение. Разработанная программа загружается в систему управления двигателем с персонального компьютера в режиме реального времени (рис. 3.14).
Таким образом, использование шагового двигателя FL86STH118-6004A и системы SMSD-8.0 позволяет обеспечить плавное вращение ведущего звена на 180 градусов. При этом не требуется использование дополнительных редукторов и имеется возможность управлять ведущим звеном с персонального компьютера в режиме реального времени.
В качестве акселерометра предлагается использовать датчики MTi, произведённые компанией Xsens Technologies B.V., к настоящему времени являющейся ведущим мировым разработчиком и производителем компактных приборов для измерения параметров пространственного движения на основе инерциальных MEMS датчиков. Используемые в экспериментальном исследовании датчики MTi могут определять угол наклона с точностью 0.2, 0.5 и 1 по осям X, Y, и Z соответственно. Также датчики позволяют получить графики угловых скоростей и ускорений. Рис. 3.14 Программа управления шаговым двигателем В качестве основной технологии изготовления компонентов экспериментальной установки предлагается использовать 3D печать по технологии FDM, позволяющей производить детали сложной формы [52] с минимальными затратами ресурсов.
В настоящее время доступно множество модификаций технологии 3D печати, каждая из которых предлагает использовать свой материал со специфичными характеристиками. Наиболее оптимальным для изготовления экспериментальной установки является АБС пластик.
АБС пластик – акрилонитрилбутадиенстирол, ударопрочная техническая термопластическая смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом. Пропорции могут варьироваться от 15 до 35% акрилонитрила, 5 до 30% бутадиена и 40 до 60% стирола. Производство одного килограмма АБС требует эквивалента примерно 2 килограммов нефти в виде материалов и энергии.