X
Механика для роботов, сборка и проектирование
Механика, изоскелеты для роботов
Механика для роботов не менее важна, чем электронная начинка. Не редко недостатки электронной схемы и программы могут быть решены грамотной механикой, правда стоит заметить, что и наоборот получается чаще. Но почему?
Все дело в том, что стать грамотным механиком намного сложнее, области знаний в которых следует разбираться довольно обширны и разнообразны.
Есть определение механики: наука, рассматривающая взаимодействие и перемещение/движение материальных тел. Трактовка довольно краткая, но за этой фразой скрывается целый пласт, знание которого позволяет инженеру стать почти богом проектирования новых механизмов.
Существует множество областей тесно связанных с основным понятием «Механика». Рассмотрим, в каких областях потребуются знания, заложенные в этом понятии:
Теоретическая механика - наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел. Разделы теоретической механики:
- Механика движения небесных тел (небесная) - раздел астрономии, изучающий движения небесных тел и космических объектов.
- Нелинейная динамика - изучает свойства нелинейных динамических систем. Для описания систем используются нелинейные модели, дискретные отображения, дифференциальные уравнения. Нелинейная динамика состоит из разделов: теория устойчивости, теория динамического хаоса, эргодическая теория, теория интегрируемых систем.
- Неголономная механика изучает системы, на которые наложены: геометрические и кинематические связи. Механика движения неголономных систем рассчитывается при помощи уравнений Чаплыгина, Аппеля, Маджи или уравнений полученных из вариационных принципов.
- Теория гироскопов. Теория устройств позволяющих определить и компенсировать отклонения положения тех в определенном пространстве, при наличии заданного (нулевого) положения.
- Теория колебаний, изучает колебания различной природы с применением дифференциального исчисления.
- Теория устойчивости (и катастроф) - изучает закономерности поведения систем при наличии внешних, как правило, непостоянных, воздействий. Теория катастроф, это математическая теория, которая исследует бифуркации дифференциальных уравнений (динамических систем) и особенности гладких отображений.
-------------------------------------
Механика сплошных сред – включает в себя физику сплошных сред и физику конденсированного состояния, рассматривает движения газообразных, жидких и деформируемых твёрдых тел, а также силовым взаимодействиям в них.
- Гидростатика - рассматривает равновесие жидкостей, в том числе, при наличии поля тяжести.
- Гидродинамика – занимается исследование и расчетами движения идеальных и реальных жидкостей и газов.
- Аэромеханика - рассматривает вопросы движения и равновесия газообразных сред и механических воздействий на взаимодействующие со средами твёрдые тела. В аэромеханику входит: аэродинамика, аэростатика. Газовая динамика (аэродинамика) описывает законы движения газообразной среды и движение твёрдых тел в газообразной среде.
- Теория упругости – занимается исследованием деформаций упругих твёрдых тел, и влиянием упругости на поведение исследуемых объектов при статических и динамических воздействиях.
- Теория пластичности – изучает возникающие напряжения и смещения в деформируемом теле после прохождения порога (предела) упругости. Связанное понятие - теория вязкопластичности.
- Наследственная механика - рассматривает процессы, проходящие в механической системе, в контексте влияния истории действий (событий) в системе. Для расчетов применяются интегральные уравнения, дробные дифференциальные уравнения. Применяется для вязкоупругих сред и материалов.
- Механика разрушения - закономерности разрушающих воздействий в механической системе (трещины и их изменение во времени). Применяются расчеты из теории упругости, теории пластичности, материаловедения.
- Механика композитов исследует поведение разнородных (композитных) материалов в части прочности, жесткости, упругости …
- Реология – изучает деформации и текучесть веществ.
-----------------------------
Статистическая механика использует теорию вероятностей при прогнозировании поведения или состояния механических систем.
Вычислительная механика использует компьютерное моделирование для расчета поведения механических систем.
---------------------------------
Специальные дисциплины в механике
При решении прикладных задач требуются базовые знания в следующих дисциплинах:
- Теория механизмов и машин, теоритическая механика применительно к вопросам исследования, построения механизмов, их кинематики и динамики.
- Сопротивление материалов - механика деформации твёрдого тела, применяется при инженерных расчетах прочности конструкций с учетом требуемых показателей надежности и пр.
- Строительная механика – изучает прочность, жёсткость и устойчивость применительно к строительству зданий и сооружений (конструкций).
- Гидравлика – прикладная дисциплина применяющая законы гидродинамик к реальным механическим объектам, служит для решения прикладных (реальных) задач при разработке машин и механизмов (инженерной практики).
- Механика грунтов – изучает особенности взаимодействия грунтов с основаниями зданий и сооружений, а также в дорожном строительстве (строительная дисциплина).
--------------------------------------
Программное обеспечение для 3D-моделирования, позволит максимально эффективно решать вопросы механики при разработке роботов, а также будет полезно для решения других инженерных задач.
Рассматриваются вопросы разработки и конструирования механики применяемой в роботах...