Реферати українською » Информатика, программирование » Основні особливості робототехнічних систем


Реферат Основні особливості робототехнічних систем

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Основні особливості робототехнічних систем


1. Основні визначення, структура і класифікація ПР

Для відтворення рухових функцій людини під час праці створено маніпулятори –многозвенние механізми з керованими приводами кожному ланці.Манипулятори поділяються на біотехнічні і автоматичні. Біотехнічні маніпулятори управляються оператором дистанційного чи внаслідок переміщення робочого органу маніпулятора.

У автоматичних маніпуляторах робочі функції виконуються й без участі людини.

Промисловий робот – це автоматичний маніпулятор промислового застосування, має систему програмного управління, що забезпечує швидкупереналадку до виконання завдань, різняться послідовністю і характером маніпуляційних дій.

Уроботизированних технологічних комплексах ПР виконують функції сприйняття довкілля, прийняття прийняття рішень та виконання маніпуляційних дій.

>Манипулятори ПР характеризуються вантажністю, обсягом робочої зони, числом ланок, похибкою позиціонування, системою координат, конструктивною йкомпоновочной схемою, типом системи управління.

Перші промислові роботи з'явилися торік у США порівняно недавно, в 1962 р. Це був роботи типів ">Версатран", ">Юнимейт", "Універсал", "Циклон", оснащені пристроями ЧПУ позиційного типу. Перші ПР булиманипуляционними і використовувалися обслуговування пресів, штампів, нагрівальних печей чи іншого технологічного обладнання цехах з шкідливими умовами праці. Найбільшого поширення набула отрималиманипуляционние роботи вантажністю до 20 кг зцикловимдвухпозиционним управлінням.

Планування обробки інформації дійманипуляционного робота – одне з найважливіших шляхів, який підвищує ефективності роботи всієї системи управлінняманипуляционного робота. Воно включає визначення послідовності етапів з перетворенням моделі довкілля робота, забезпеченнямультипроцессорного режиму обробки даних, планування послідовності опитування системочувствления як до початку виконання роботом технологічних операцій, і у ході виконання із зазначенням пріоритету кожної з операцій.

Великі функціональні можливості забезпечує мікропроцесорний пристрій числового програмного управління (>УЧПУ) ">Сфера-36". Його структура містить центральний процесор (ЦП) і модулі мікропроцесорів управління приводами (МПП). До складу МПП входятьрепрограммируемая стала пам'ять (>РПЗУ). Модуль зв'язку (МС) служить обмінюватись даними між системної магістраллю (>СМГ) центрального процесора іСМГ модулів мікропроцесорів приводів. Обмін ввозяться режимі прямого доступу до пам'яті (>ПДП).

З центральним процесором черезСМГ пов'язані запам'ятовуючий пристрій (ЗУ), модуль введення аналогових сигналів (>МАВ), модуль вводу-виводу (>МВВ) дискретних сигналів і пристрій послідовного обміну (>УПО). Код із виходу МПП подається на модуль управління приводом (>МУП), який управляєширотно-импульсним регулятором напруги.

УМУП формується код переміщення з імпульсного фотоелектричного датчика становища ДП Абсолютні значення становища ланки маніпулятора отримуємо не вдомапотенциометрического датчикаДП2. Програма користування створюється, редагується, простежується і запускається.


2.Кинематические схеми ПР

Маніпулятор промислового робота ємногозвенним механізмом з послідовним з'єднанням ланок і розімкнутоїкинематической ланцюгом.Кинематическая схема маніпулятора є з'єднання ланок, визначальних основні рухусхвата робота у робітничій зоні, і описується у системі координат (СК), осі якої доцільно поєднати з основними напрямками основних переміщеньсхвата, оскільки це спрощує математичне опис рухів маніпулятора. Найпоширеніші просторові маніпулятори, працюють у сферичної, циліндричною,декартовой чиангулярной системах координат. Набагато рідше використовуються плоскі маніпулятори.Ангулярная система координат характеризується тим, що переміщення об'єкта маніпулювання забезпечується узгодженим взаємним поворотом ланок ПР, мають постійну довжину. Цю систему координат була дуже зручною для виробничих роботів. Роботи, використовуютьангулярную СК, називаються антропоморфними ПР. Вони більш компактні проти традиційними конструкціями маніпуляторів, що є комбінацієювращательних і поступальних кінематичних пар. Ланки маніпулятора з'єднуються кінематичними парами п'ятого класу, тобто. кожне ланка може мати не лише одну ступінь рухливості щодо попереднього ланки, отже можливе обертальне, або поступальний рух наступного ланки щодо попереднього.

Властивості й характеристики ПР значною мірою визначаютьсякинематической схемою, основна функція якої в підводісхвата в задану точку простору з певною орієнтацією. З виконання цієї основний функції, залежної своєю чергою від технологічного процесу, їх необхідно виконувати кінематичні схеми конкретних ПР. З іншого боку, кінематичні схеми ПР мають забезпечувати наскільки можна не залежне керівництво всіма координатами, допускати за необхідності певну маневреність, відповідати типу застосовуваного приведення й утворювати з нею органічне єдність. На малюнку 1 зображено кінематична схема маніпулятора з датчиком системисиломоментногоочувствления.

Малюнок 1 -Кинематический схема маніпулятора з датчикомСМО

>Кинематическая схема маніпулятора залежить від вимог технологічного процесу, своєю чергою, впливає побудова багатовимірної системи взаємозалежних стежать приводів, виявляє міру взаємовпливу ланок маніпулятора і обсяг інформації, пов'язані з перетворенням координат при управлінні ПР.

>Напольние роботи з що стосується висувний рукою працюють у сферичної і циліндричною СК. Універсалістські роботи з цим конструктивної схемою працюють у сферичної системі координат. До роботам цієї групи і перший промисловий робот ">Юнимейт". Також, існують промислові роботи ">Пума", призначені до виконання швидких складальних операцій на приладобудівної та електронної промисловості.


3.Кинематический аналіз маніпулятора робота

Метою кінематичного аналізу є визначення становища, швидкості і прискорення довільній точки ланки виконавчого механізму (найчастішесхвата) у різних системах координат. У механіці розрізняють пряму і зворотний завдання. За позитивного рішення прямий завдання визначається становищесхвата щодо нерухомій системи координат при відомому взаємній розташуванні ланок. Зворотний завдання частіше буває важче.

Для аналітичного описи виконавчої системи промислового робота (маніпулятора) можна скористатися різними методами (методиКалицина,Кислицина та інших.). Останнім часом найчастіше на вирішення таких завдань застосовується метод, заснований на матричному перетворення однорідних координат.

У ПР переважно використовуються кінематичні пари V класу, допускають відносне рух лише з однієї координаті. Рідше використовуються пари IV класу, допускають відносне рух щодо двом координатам. Наприклад, простешарнирное поєднання двох ланок утворює пару V класу, акарданное з'єднання – пару IV класу.

Важливою характеристикою ПР є робоча зона, під якої розуміють обсяг, обмежений поверхнею, що є геометричне місце точок можливих кінцевих положеньсхвата. Іноді використовують поняття сервісного простору (зони обслуговування) як частини робочої зони, у будь-якій точці якоїсхват то, можливо орієнтований заданим чином.

Для переміщення об'єкта маніпулювання (>схвата) до будь-якої точки простору необхідно певне число ступенів рухливості. Перед проектувальниками ПР виникає запитання, скільки ступенів рухливості повинен мати проектований ПР.

Вплинув на властивості й можливості ПР надає вибір компонування транспортуючих координат. Нині в робототехніці як транспортуючих найширше використовуються кінематичні ланцюга, працюють у прямокутної, циліндричною і сферичної системах координат.

4. Особливості використання ПР в складальних процесах

Трудомісткість складальних процесів загалом машинобудуванню становить 25 %, а окремих галузях приладобудування – 60% і від; у своїй частка автоматичної складання вбирається у відповідно 7 і 18 % загальної трудомісткості складальних робіт.

З використанням ПР виявляється економічно виправданою складання виробів, мають значно меншу серійність, причому кількість комплектуючих деталей перестав бутилимитирующим, бо вона то, можливо враховано обсягом пам'яті системи програмного управління роботом і набором зміннихзахватних пристроїв під номенклатуру комплектуючих складальне з'єднання деталей.

З огляду на, що складальні процеси у вигляді їх різноманіття жорстких вимог, що висуваються до якості проведення, найскладнішими, починати їхроботизацию доцільно зі складання простих вузлів і виконувати поетапно. Так, на перших етапах рекомендується використовувати ПР на операціях установки базової деталі на технологічну позицію чи конвеєр автоматичної лінії зняття з неї зібраного сполуки.

Вихідними для проектування технологічного процесуроботизированной складання на чинному виробництві є: креслення вироби з кресленнями всіх назв елементів; маса кафе і габаритні розміри вироби; технічні умови на виготовлення і прийомку вироби; умови праці в складанні і характеристика робочих рухів та зняття функційоператора-сборщика; докладний діючийтехпроцесс із зазначенням трудомісткості; наявність виробничих площ.

Основою проектування складальногоРТК є технологічна схема складання, який означає послідовність і структуру процесу. З технологічної схеми і політичного аналізу робочих рухівоператора-сборщика попередньо вибирають модель ПР і розробляютьциклограмму рухів по вузловим точкам цієї схеми.

Наступний етап проектування складальногоРТК – оснащення роботизованого складального комплексу, що визначається функціональними можливостями ПР, обмеженими жорсткими межамиобслуживаемой робочої зони, кількістю і виглядом ступенів рухливості, похибками повторюваності рухів, відсутністю, здебільшого, коштів сприйняття зовнішнього середовища й інформації про внутрішній стані елементів ПР та інших. Розширення техноло-гічних можливостей ПР досягається із розробкою та виготовленням спеціальної складальної оснастки: падаючі і відводять устрою, технологічні модулі локальних переміщень.

Особливого значення під час створення складальнихроботизированних технологій набуває вибір методів компенсації неточностей взаємної орієнтації деталей за її складанні ПР. Вирізняють такі напрями забезпечення сполучень деталей прироботизированной складанні:

1) застосування методу розрахунку розмірних ланцюгів у системі "робот – пристосування – деталь". У цьому пряма складання здійснюється з компенсацією допустимих неточностей позиціонування з допомогоюфасок,ловителей,заходних конусів;

2) розширення функціональних можливостей робота, вкладених у збільшення можливості поєднання деталей. У цьому складання складає підставі інформації про характер взаємодіїсопрягаемих деталей;

3) створення автономних систем пошуку задовільного взаємного розташуваннясопрягаемих деталей. І тут завдання вирішується під час використання складальних головок у складі ПР чиРТК, здійснюють взаємні спрямовані скануючі руху пошуку для елементів складання. Для першого напрями найпоширеніші способи складання представлені малюнку 3. Також є способи складання з допомогою адаптивних систем, представлені малюнку 2.

Малюнок 2 – Схеми складання з допомогою розмірних ланцюгів: а – з жорстким базуванням; б – знежестким базуванням (для об'єктів ізфасками); в – зловителями

Малюнок 3 – Схеми складання з допомогою адаптивних систем: а – з тактильної інформацією; б – з зоровою інформацією; в – з повторними спробами сполучень


5. Прикладробототехнической системи длямногооперационной складання

Можливість виконання складної послідовності складальних операцій із допомогою універсальних маніпуляторів, наділених найпростішими датчиками, при управлінні відмини-ЭВМ, які забезпечують програмну адаптацію складального процесу досягнення значно більшої точності поєднання деталей проти точністю принеадаптивном управлінні, покажемо з прикладу автоматичної складальної системи (АСР).

Технічну основу систему становлять два електромеханічних маніпулятораУЭМ-2, кожен із яких має шість ступенів рухливості (і сьому у захопленні).Манипулятори під'єднані домини-ЭВММ-6000. Свідчення потенціометричних датчиків становища ступенів рухливості маніпуляторів уводять у ЕОМ через10-разрядний аналого-цифровий перетворювач. Контур управління двигунами маніпуляторів замикається через ЕОМ, що з частотою близько тридцяти гц змінює через спеціальний інтерфейс параметри управління двигунами.

>Захвати робота оснащені датчиками, забезпечують силовеочувствление. З іншого боку, до роботу то, можливо приєднана система технічного зору.

Планування складання проводиться на трьох рівнях. І тому становлять:

- план складання загалом, у якому задається послідовність виконання складальних операцій, і навіть реакція на не так виконані операції;

- план кожної складальної операції, де вказують послідовність рухів маніпуляторів, необхідні здійснення операції, описуються умови, і під час яких можна переходити від однієї руху до іншого. До того ж, у плані операції вказується реакція на не так виконані руху.

Програму всіх рухів, вказаних у планах складальних операцій. Руху може бути задано, зокрема, шляхом "хореографічного" програмування, тобто. шляхом послідовного виведення маніпуляторів (вручну чи з допомогою спеціального виносного пульта) у ті становища, якими мають проходити.

Програма автоматичної складання структурно і двох процесів. Перший процес – основний – це стежить система. Цей процес відбувається запускається по перериванню від таймера із частотою близько тридцяти гц та здійснює опитування показань датчиків, контролю над станом пристроїв видає на двигуни управління, необхідних відстежування заданого програмного руху. Другий процес – фоновий. Він використовує час, залишається від першого процесу. У процесі відбувається перегляд плану складання і планів складальних операцій, підготовка до виконання необхідних рухів, запуск їх у виконання переважно процесі, і навіть перевірка виконання умов, визначальних перехід від однієї руху до іншого.

Найважливіші принципи організації автоматичної складання виникли наступних положеннях. Для точного позиціонування деталей служать упори, як яких використовують і держава самасопрягаемие деталі. У процесі складання деталі, встановлені за і перших кроків, можуть бути упорами, направляючими рух деталі, яка встановлюється на (>i+1)-м кроці. У першому кроці складання можна використовувати упори складального пристосування, наприклад, куток або стінка. З другого краю кроці підставу служить упором за умови встановлення, наприклад, осі зубчастого колеса в отвір підстави.

Назвемо піддатливістю властивість маніпулятора змінювати свою конфігурацію як завдяки зусиллям двигунів, а й під впливом зовнішніх впливів. Протилежне властивість назвемо жорсткістю. Податливість дозволяє вживати досить грубі (спрощені) програмні руху при переміщенні предметів, обмежених зв'язками, знижує вимогу до точності управління. Податливість, зокрема, забезпечує можливість точного позиціонування деталей поупорам за наявності похибок у виконанні маніпуляційних рухів.

Податливість системи забезпечувалася конструкцією пальців захоплення правої руки, допускає пружні переміщення вздовж своєї подовжньої осі. З іншого боку, вона забезпечувалася з допомогою пружності гумових накладок, передбачені внутрішніх сторони пальців захоплень обох рук, і навіть з допомогою проміжків в зчленуваннях ланок маніпуляторів та його пружності.

Однією з головних завдань, розв'язуваних датчикамиочувствления робота, є виявлення моменту виходу об'єкта на упор.

На захопленні правої руки складального робота встановлено датчики виміру лінійних переміщеньподпружиненних пальців. Це дозволяє вимірювати зусилля, діючі вздовж подовжньої осі пальців. Пальці захоплення лівої руки обладнанітактильними датчиками,обнаруживающими, що захоплення стиснув предмет. Вихід на упор може статися виявлено виходячи з показань потенціометричних датчиків становища ланок маніпуляторів. Якщо показання якого або датчика не змінюється з часом, але в відповідний двигун видається певне управління, це обставина можна інтерпретувати як об'єкта на упор. Отже, робот, оснащений лише датчиками становища ланок маніпулятора, перебувають у достатньоочувствленним і здатним на адаптивне поведінка за наявності розвиненого управління.

Неточності маніпулятора компенсувалися спеціальними пошуковими рухами, котрі представляють собою коливання захоплення з малої амплітудою (1 – 2 див) на околиці цільової точки.

При установці осі зубчастого колеса в отвір захоплення з затиснутої деталлю виводиться в околиця отвори й починає здійснювати невеликі коливальні руху, одночасно злегка притискаючи торець осі зубчастого колеса до підстави. Якщо похибка виведення в околиця отвори дуже велика, то завдяки таким пошукових рухам вісь зубчастого

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація