The object of research, development or design (in Russian) : Манипулятор, компенсирующий отклонения строительного 3D-принтера на базе автобетононасоса и позиционирующего печатающую головку

The object of research, development or design (in Kazakh) : Автобетонсорғы негізіндегі құрылыс 3Д принтерінің ауытқуларын компенсациялайтын және баспа бастиекті позициялайтын манипулятор

Aim of work (in Russian) : Целью работы - является исследование и разработка манипулятора, компенсирующего паразитное отклонение стрелы автобетононасоса, используемого в качестве манипулятора строительного 3D принтера и позиционирование печатающую головку в пространстве для печати стен сложной формы и специального сопла.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты – құрылыс 3Д принтерінің манипуляторы ретінде пайдаланатын автобетонсорғы буындарының паразиттік ауытқуларын компенсациялайтын сонымен қатар күрделі пішінді қабырғаларды баспалау үшін баспа бастиекті кеңістікте позициялайтын манипуляторды және арнайы шүмекті зерттеп жобалау.

Методы исследования (на русском) : Кері кинематикалық есеп нақты формада шешілді, яғни Клавель дельта роботының қозғалмалы платформасының орналасуы берілген жағдайдағы роботтың аяқтарының конфигурацияларын анықтайтын кіріс және шығыс бұрыштар анықталды. Тура кинематикалық есепті шешу кезінде қозғалтқыштардың орналасу бұрыштарын беру арқылы қозғалмалы платформаның орналасуы анықталды. Тура және кері есептердің шешімдері салыстырылып дұрыстығы тексерілді.

Методы исследования (на казахском) : Решение обратной задачи кинематики дельта-робота Клавеля было получена в явной форме, то есть были определены значения входных и выходных углов вращательных и универсальных шарниров, для определенного положения подвижной платформы, которые определяют конфигурацию ног параллельного манипулятора. При решении прямой задачи кинематики были определены положения подвижной платформы, для заданных значений углов поворотов активных вращательных кинематических пар. Корректность решений прямой и обратной задач кинематики были проверены на основе их сравнения.

Obtained results and novelty (in Russian) : 1. Результат: Литературный обзор последовательных, параллельных и гибридных манипуляторов с возможностью компенсации и позиционирования. Манипуляторы сортировались по кинематической схеме, рабочей зоне и соединениям звеньев. По результатам сортировки был выбран дельта-робот Клавеля. Новизна: выбран манипулятор с высокой грузоподъемностью и простой конструкцией, имеющий три перемещающие степени свободы. 2. Результат: Определена оптимальная структурная схема дельты выбранного манипулятором с возможностью компенсации и позиционирования, и спроектирована 3D модель в программе Solid Works. Новизна: 3D-модель дельта-робота Clavel, разработанная с учетом его конструктивных особенностей. 3. Результат: В программе MatLab определены положения подвижной платформы (прямая кинематика); углы входных звньев (обратная кинематика); их численные результаты. Новизна: Определены положения мобильной платформы с учетом геометрических ограничений многозвенной трубы для подачи бетона. 4. Результат: Рабочая зона дельта определена в программе MatLab. Определена сингулярная конфигурация: когда нижние ноги (пассивные звеня) параллельны друг к другу, установлено, что сингулярная конфигурация присутствует, то есть движущаяся платформа не контролируется. Определены оптимальные параметры конструкции дельта-робота Clavel: ra – 182,5; rb – 105; L1 – 740; L2 – 440; theta1 – 0; theta2 – 120; theta3 – 240. Новизна: Определена рабочая зона манипулятора с учетом сингулярной конфигурации.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. Нәтиже: Компенсациялау және позициялау мүмкіндігі бар сериялық, параллельді және гибридті құрылымды манипуляторларға әдеби шолу нәтижесі. Манипуляторлар кинематикалық схемасы, жұмыс аймағы және буындарының байланыстары бойынша сортталды. Сортталу нәтижесі - Клавельдің дельта роботы (дельта). Жаңалығы: 3 қозғалмалы еркіндік дәрежесін қамтамассыз ететін, жүк көтергіштігі жоғары және констукциясы оңай манипулятор. 2. Нәтиже: Компенсациялау және позициялау мүмкіндігі бар манипулятор болып таңдалған дельтаның оптимальді құрылымдық схемасы және Solid Works бағдарламасында 3Д моделі. Жаңалығы: Конструктивті ерекшеліктері ескеріліп жобаланған дельтаның 3Д моделі. 3. Нәтиже: MatLab бағдарламасында жылжымалы платформаларының позициялары (тікелей кинематика), кіріс буындарының бұрыштары (кері кинематика); олардың сандық нәтижелері. Жаңалығы: Бетон ағатын көп буынды құбырдың геометриялық шектеулері ескеріліп қозғалмалы платформаның анықталған позициялары. 4. Нәтиже: MatLab бағдарламасында анықталған дельтаның жұмыс аймағы. Сингулярлық конфигурациясы: төменгі аяғы (пассивті буын) бір-біріне параллель болғанда сингулярлық конфигурация болатыны анықталды. Клавель дельта роботының конструкциясының оңтайлы параметрлері анықталды: ra – 182,5; rb – 105; L1 – 740; L2 – 440; theta1 – 0; theta2 – 120; theta3 – 240. Жаңалығы: Сингулярлық конфигурациясы ескерілген манипулятордың жұмыс аймағы анықталды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Компенсирующий механизм, позволяет адаптировать существующие строительные техники, такие как автобетанасосы, для строительной 3Д печати. Что позволяет минимальными изменениями и затратами получить готовый строительный 3Д принтер из строительной техники имеющейся на рынке. Таким образом существенно удешевляет внедрения аддитивной технологии для строительства.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Компенсациялау механизмі қолданыстағы құрылыс техникаларын, мысалы, автобетонсорғыларын құрылыстағы 3D басып шығаруға бейімдеуге мүмкіндік береді. Бұл нарықта қолжетімді құрылыс техникасына ең аз өзгерістер және шығындармен дайын құрылыс 3D принтерін алуға мүмкіндік береді. Осылайша, құрылысқа аддитивті технологияны енгізу құнын айтарлықтай төмендетеді.

Level of implementation (in Russian) : Жобаның қазіргі кезеңінде тек теориялық зерттеулер жүргізілуде, әлі енгізуге дайын емес.

Level of implementation (in Kazakh) : На текущем этапе проекта проводятся только теоретические исследования, они еще не готовы к внедрению.

Efficiency (in Russian) : Эффективность манипулятора, компенсирующего отклонения строительного 3D-принтера на базе автобетононасоса и позиционирующего печатающую головку: - экономичность: компенсирующий механизм, позволяет адаптировать существующие строительные техники, такие как автобетанасосы, для строительной 3Д печати.Таким образом, стоимость 3D-принтера значительно снижается. - экологический: по сравнению с традиционными методами аддитивное производство сокращает отходы бетона и, соответственно, снижается вредное воздействие на окружающую среду.

Efficiency (in Kazakh) : Автобетонсорғы негізіндегі құрылыс 3Д принтерінің ауытқуларын компенсациялайтын және баспа бастиекті позициялайтын манипулятордың тиімділігі: - экономикалық: нарықта қолжетімді құрылыс техникасына ең аз өзгерістер және шығындармен дайын құрылыс 3D принтерін алуға мүмкіндік береді. Осылайша, құрылыс 3Д принтерінің құнын айтарлықтай төмендетеді. - экологиялық: дәстүрлі әдістермен салыстырғанда аддитивті өндіріс бетон қалдығын азайтады, сәйкесінше қоршаған ортаға зиянды әсер азаяды.

Field of application (in Russian) : Область применения - манипулятора, компенсирующий отклонения строительного 3D-принтера на базе автобетононасоса и позиционирующего печатающую головку является строительная отрасль.

Field of application (in Kazakh) : Автобетонсорғы негізіндегі құрылыс 3Д принтерінің ауытқуларын компенсациялайтын және баспа бастиекті позициялайтын манипулятордың қолдану аймағы - құрылыс саласы.