Исследование влияния длины промежуточного магнитопровода на характеристики магнитного захвата для робототехнических комплексов горнодобывающей промышленности
Аннотация
Проведен анализ существующих систем механических захватов различных принципов работы и сред эксплуатации, в конструкции которых используются как магнитомягкие, так и магнитотвердые материалы. Показаны характеристики существующих прототипов и приведены результаты собственных исследований. В статье представлено исследование влияния длины промежуточного магнитопровода на характеристики магнитного захвата, принцип действия которого основан на управлении полем постоянного магнита. Основанный на данном принципе действия захват не требует постоянных расходов энергии на поддержание как включенного, так и выключенного состояний. Приведено описание конструкции магнитного захвата и конструкции испытательного стенда, а также результаты серии экспериментов по определению силы расцепления захвата при различных длинах магнитопровода во включенном и выключенном состояниях с последующей статистической обработкой данных. Выявлены интервалы диапазонов, в которых с наибольшей вероятностью будет находиться значение силы расцепления захвата для различных длин промежуточного магнитопровода. Определен характер распределения случайной величины, которой является сила расцепления захвата. Построены зависимости силы расцепления захвата от длины промежуточного магнитопровода для каждого из состояний захвата. Установлено, что уменьшение длины промежуточного магнитопровода, является причиной снижения силы сцепления захвата. Построены графики зависимости силы расцепления захвата с использованием мод рядов значений силы для наглядного отображения результатов экспериментов. Максимальная сила сцепления магнитного захвата – 9,5 кг – достигнута при длине промежуточного магнитопровода 50 мм, минимальная при длине 25 мм – 5,6 кг.
Литература
- Likhterman V.A., Shiryaev R.E., Sandler R.A., Tsypin E.F., Assanovich K.S., Kozin V.Z. Ability to automate the process of sorting sponge titanium. Zapiski Gornogo instituta. 1978. Vol. 78, p. 111-113 (in Russian).
- Maksarov V.V., Olt Yu. Dynamic stabilization of machining process based on local metastability in controlled robotic systems of CNC machines. Zapiski Gornogo instituta. 2017. Vol. 226, p. 446-451. DOI: 10.25515/PMI.2017.4.446
- Cunha M.P., Foelen Y., van Raak R.J.H. and others. An Untethered Magnetic- and Light-Responsive Rotary Gripper: Shedding Light on Photoresponsive Liquid Crystal Actuators. Advanced Optical Materials. 2019. Vol. 7. DOI: 10.1002/adom.201801643
- Chen C., Chung T. A novel thermomagnetic gripper: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG). 11-15 May 2015. Beijing, China. 2015. DOI: 10.1109/INTMAG.2015.7157658
- Pavliuk N.A., Krestovnikov K.D., Pykhov D.E., Budkov V.U. Design and Operation Principles of the Magnetomechanical Connector of the Module of the Mobile Autonomous Reconfigurable System: Interactive Collaborative Robotics: Third International Conference. Leipzig, Germany, 2018. Proceedings, p. 202-212. DOI: 10.1007/978-3-319-99582-3_21
- Peidró A., Tavakoli M., Marín J.M., Reinoso Ó. Design of compact switchable magnetic grippers for the HyReCRo structure-climbing robot. Mechatronics. 2019. Vol. 59, p. 199-212.
- Fiaz U.A., Abdelkader M., Shamma J.S. An Intelligent Gripper Design for Autonomous Aerial Transport with Passive Magnetic Grasping and Dual-Impulsive Release: IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. 9-12 July 2018. Auckland, New Zeland. 2018, p. 1027-1032. DOI: 10.1109/AJM.2018.8452383
- Chavez Vega J., Kaufhold T., Böhm V. et al. Field-induced plasticity of magneto-sensitive elastomers in context with soft robotic gripper applications. PAMM. 2017. Vol. 17. N 1, p. 23-26. DOI: 10.1002/pamm.201710007
- Kwok S.W., Morin S.A., Mosadegh B. et al. Magnetic assembly of soft robots with hard components. Advanced Functional Materials. 2014. Vol. 24. N 15, p. 2180-2187. DOI: 10.1002/adfm.201303047
- Naimzad A., Ghodsi M., Hojjat Y., Maddah A. MREs development and its application on miniature gripper. Proceeding of International Conference on Advanced Materials Engineering. 2011. Vol. 15, p. 75-80.
- Okatani Y., Nishida T., Tadakuma K. Development of universal robot gripper using MRα fluid: Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems (SCIS) and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (ISIS).
- -6 December 2014. Kitakyushu, Japan. 2014, p. 231-235. DOI: 10.1109/SCIS-ISIS.2014.7044707
- Pavliuk N.A., Krestovnikov K.D., Pykhov D.E. Mobile Autonomous Reconfigurable System. Problemele Energeticii Regionale. 2018. Vol. 1, p. 125-135. DOI: 10.5281/zenodo.1217296
- Pukelsheim F. The three sigma rule. The American Statistician. 1994. Vol. 48. Iss. 2, p. 88-91.
- Tai K., El-Sayed A.-R., Shahriari M., Biglarbegian M., Mahmud S. State of the art robotic grippers and applications. Robotics. 2016. Vol. 5. N 11. DOI: 10.3390/robotics5020011
- Sturges H. The choice of a class-interval. Journal of the American Statistical Association. Vol. 21. N 153, p. 65-66.
- Furuya Y., Okazaki T., Wuttig M. et al. Thermo- and Magneto-elastic Metalic Actuator/Sensor Materials). Materials Technology. 2004. № 19 (2), p. 101-108. DOI: 10.1080/10667857.2004.11753072
- Xu J., Kong Y., Zhu Z. Nonlinear dynamic characteristics of MSMA gripper. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 2016. Vol. 52. N 3-4, p. 959-966. DOI: 10.3233/JAE-162046