Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 119217 10.20295/1815-588X-2026-1-172-179 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Dynamic analysis of a robotic manipulator gripper Динамический анализ захватного устройства робота-манипулятора Опарина Екатерина Владимировна Oparina Ekaterina Vladimirovna sirayaekaterina@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 31 03 2026 31 03 2026 23 1 172 179 26 11 2025 19 01 2026 https://brni.editorum.ru/en/nauka/article/119217/view

Цель: определение и анализ основных передаточных характеристик типовой схемы рычажного механизма захватного устройства робота-манипулятора. Методы: проведен кинематический анализ аналитическим и графоаналитическим методами, а также динамический анализ с использованием принципа возможных скоростей в статическом режиме, составлено общее уравнение динамики механизма в режиме вращения вокруг главной центральной оси инерции. Результаты: установлены зависимости передаточных характеристик механизма от его геометрических параметров и зависимость допустимого угла давления в поступательной кинематической паре механизма от геометрических параметров схемы механизма. Получена зависимость усилия на зажиме захватного устройства от силы на штоке гидроцилиндра. Практическая значимость: результаты кинематического анализа могут быть применены для синтеза более совершенного механизма по условию допустимых углов давления, а также для более углубленного расчета параметров взаимодействия захватного устройства с объектом манипулирования. Результаты силового расчета применимы для расчета параметров силового гидроцилиндра, отвечающего заданной грузоподъемности робота.

Objective: to identify and analyze the main transmission characteristics of a typical linkage mechanism used in the gripper of a robotic manipulator. Methods: the mechanism was investigated kinematically through both analytical and combined graphical-analytical analysis. Its dynamic behaviour was also evaluated under static conditions based on the principle of virtual velocities. In addition, a general equation of the mechanism’s dynamics was derived for motion involving rotation around the principal central axis of inertia. Results: relationships between the mechanism's transmission characteristics and its geometric parameters have been determined. The dependence of the permissible pressure angle in the mechanism's translational kinematic pair on the geometric parameters of the mechanism's configuration has been established. A functional relationship has also been obtained between the gripping force of the gripper and the force exerted on the hydraulic cylinder rod. Practical significance: the results of the kinematic analysis may be applied to synthesize a more advanced mechanism based on the criterion of permissible pressure angles. The findings can likewise support a more precise evaluation of the interaction between the gripper and the object being manipulated. The results of the force calculation are applicable to determining the parameters of the hydraulic power cylinder required to satisfy the robot’s specified load-carrying capacity.

 манипуляционный робот захватное устройство кинематический анализ схват динамический анализ силовое передаточное отношение кинематическое передаточное отношение robotic manipulator gripper kinematic analysis grip dynamic analysis force transmission ratio kinematic transmission ratio

Козырев Ю. Г. Захватные устройства и инструменты промышленных роботов: учеб. пособие. М.: КНОРУС, 2016. 311 с. Kozyrev Yu. G. Zahvatnye ustroystva i instrumenty promyshlennyh robotov: ucheb. posobie. M.: KNORUS, 2016. 311 s. Механика промышленных роботов: учеб. пособие для вузов: в 3 кн. / под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. М.: Высш. шк., 1998. Кн. 1: Расчет и проектирование механизмов / Е. И. Воробьев, О. Д. Егоров, С. А. Попов. 300 с. Mehanika promyshlennyh robotov: ucheb. posobie dlya vuzov: v 3 kn. / pod red. K. V. Frolova, E. I. Vorob'eva. M.: Vyssh. shk., 1998. Kn. 1: Raschet i proektirovanie mehanizmov / E. I. Vorob'ev, O. D. Egorov, S. A. Popov. 300 s. Механика промышленных роботов: учеб. пособие для вузов: в 3 кн. / под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. М.: Высш. шк., 1998. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов / Е. И. Воробьев, О. Д. Егоров, С. А. Попов. 366 с. Mehanika promyshlennyh robotov: ucheb. posobie dlya vuzov: v 3 kn. / pod red. K. V. Frolova, E. I. Vorob'eva. M.: Vyssh. shk., 1998. Kn. 2: Raschet i proektirovanie mehanizmov / E. I. Vorob'ev, O. D. Egorov, S. A. Popov. 366 s. Механика промышленных роботов: учеб. пособие для вузов: в 3 кн. / под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. М.: Высш. шк., 1998. Кн. 3: Расчет и проектирование механизмов / Е. И. Воробьев, О. Д. Егоров, С. А. Попов. 380 с. Mehanika promyshlennyh robotov: ucheb. posobie dlya vuzov: v 3 kn. / pod red. K. V. Frolova, E. I. Vorob'eva. M.: Vyssh. shk., 1998. Kn. 3: Raschet i proektirovanie mehanizmov / E. I. Vorob'ev, O. D. Egorov, S. A. Popov. 380 s. Челпанов И. Б. Устройство промышленных роботов: учеб. для техникумов и колледжей. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Политехника, 2001. 203 с. Chelpanov I. B. Ustroystvo promyshlennyh robotov: ucheb. dlya tehnikumov i kolledzhey. 2-e izd., pererab. i dop. SPb.: Politehnika, 2001. 203 s. Тимофеев Г. А. Теория механизмов и машин: учеб. и практикум для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2025. 432 с. Timofeev G. A. Teoriya mehanizmov i mashin: ucheb. i praktikum dlya vuzov. 4-e izd., pererab. i dop. M.: Yurayt, 2025. 432 s.