Linear positioner based on pneumatic muscle



Cite item

Full Text

Abstract

The main goal of the work is to investigate the technical possibilities of creating a linear positioner on the basis of pneumatic muscle with acceptable characteristics for positioning. The experimental study of the power characteristics of the pneumatic muscle of the MAS 10-300 series of “FESTO” company is carried out. The physical essence of the cylindrical membrane operation is considered, on the basis of which the pneumatic muscle is constructed and a method for calculating the parameters of the positioning spring has been developed. It is shown that if the positional component is present in the load of pneumatic muscle then its rigidity (the dependence of the force on displacement) allows solving the task of positioning by controlling the pressure in the internal cavity of pneumatic muscle. If there is no positional component in the load or it is too small, then a positioning spring is needed to solve the positioning problem. Methods for determining the parameters of the positioning spring for positioners created on the basis of MAS pneumatic muscles of “FESTO” company are given. It has been established that the pneumatic muscle, which is used as a linear pneumatic motor, generates a pulling force which, with zero reduction of the pneumatic muscle, is 12 ... 14 times greater than the force developed on the return stroke by a pneumatic cylinder of equal working area of the piston and the specific force (force referred to the mass of the pneumatic motor) of pneumatic muscle is 100 times larger. This makes it possible to use pneumatic muscle as a loading device for brake, clamping and tensioning devices of transport systems and mobile units. To use the positioner in the tracking position control system, it must be provided with an analog feedback sensor. The static characteristic of the created physical layout of the positioner, obtained experimentally, has a quasilinear section in the range of the control pressure change of 2.5 ... 5 bar and agrees well with the calculation results. The nature of the transient process with respect to the input effect makes it possible to treat the positioner as an aperiodic link of the first order with a time constant T = 2 ... 5 s. As an example, the possibility of using a positioner in solving problems related to the need to stabilize a cargo platform in a horizontal position, in the case of a shift of the center of gravity of the cargo relative to the vertical axis of the platform, was investigated. The results of the work can be used and implemented in solving problems of linear and angular positioning of the load in flexible production systems, in executive devices of industrial robots, etc.

About the authors

K. D Efremova

Bauman MSTU

Email: efremova.k.d@gmail.com
Ph.D.

V. N Pil'gunov

Bauman MSTU

Email: vnp41@yandex
Ph.D.

References

  1. Алыков А.Н., Драницкий И.О., Усачев К.А. Пневматические мускулы и их применение в робототехнических системах. Эл. журнал «Молодежный научно-технический вестник», № 10, 2015.
  2. Шихирин В.Н., Ионова В.Ф. Эластичные механизмы и конструкции: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. 286 с.
  3. ТРИЗ - анализ направлений проектирования искусственных мускулов. Available at: htpp://2015.ru/pdf/kopp Beliaev Schukin.pdf.
  4. Pneumatic Artificial Muscle: actuators for robotic and automation. Available at: http://lucy.vub.ae/be/publications/ Daerden Lefeber EJMEE.pdf.
  5. A. Ianci, V. Filip. Experimental studies regarding the behavior of a mechanical system with pneumatic muscle driven by compressed air //The scientific Bulletin of Valahia University. «Materials and Mechanics», 2011, № 6. pp. 160-167.
  6. Челпанов И.Б., Ле Дык Тхинь. Пневмодвигатели на основе армированных упругих оболочек. Журнал «Вакуумная техника и технология», Т. 12, № 4. С. 205-210.
  7. Колесникова Е. Г., Савинская Е.А., Умнов В.И. Гибкие приводы в робототехнике. Эл. журнал «Механика и машиностроение», №1, 2012. Available at: http://mvestnic.istu.irk.ru/?ru/journals/2012/01.
  8. Хессе С. Пневмомускул за работой. Пер. на русский язык, ООО «Фесто - РФ», 2003. Изд-во ЛОГОС. 2004. 140 с.
  9. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Пневмомускул: физика, характеристики, применение. Эл. журнал «Гидравлика» №3, 2017. http://hydrojournal.ru/it…teristiki-primenenie
  10. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Технические средства пневмоавтоматики: пневмомускул // Машиностроение и компьютерные технологии. 2017, № 10. С. 36-56. http://technomagelpub.ru.
  11. Каталог продукции фирмы «FESTO». Режим доступа: http://festo.promsis
  12. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. Т. 3, под ред. И.Н. Жестковой. М: Машиностроение, 2001. 864 с.
  13. Лощицкий П.А., Шеховцева Е.Е. Перспективы применения силовых оболочковых элементов в манипуляционных системах. Научно-технический журнал «Робототехника и техническая кибернетика», № 4(5), 2014. С. 68-72.
  14. Ле Дык Тхинь. Промышленные роботы с новыми типами пневмоприводов и вакуумными устройствами. Автореферат дисс. на соискание ученой степени к.т.н. СПбГПУ, 2003.
  15. T. Szepe, J. Sarosi. Model Based Open Looped Position Control of PAM Actuator// 8th IEEE International Symposium on Intelligent Systems and Informatics. Subotica, Serbia, 10-11 September. 2010. P. 607-609.
  16. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Гидропневматическая подвеска стабилизированной по горизонту грузовой платформы. Эл. научно-технический журнал «Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация», № 5, октябрь 2015. doi: 10.7463/aplts. 0515.0821039. http://maplantsjournal.ru.
  17. Занозин С.Г., Маслов А.З., Сорокин В.Н. и др. "Механические мышцы MATIS как базовый элемент пропорциональной приводной техники". Научно-практический журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины». 2007, № 6. С. 30-34.

Copyright (c) 2018 Efremova K.D., Pil'gunov V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies