УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
Рис. 1. Структурная схема промышленного робота
Система управления (СУ) предназначена для программирования, сохранения управляющей программы, её воспроизведения и отработки. В зависимости от решаемых задач состав СУ может изменяться. В общем виде СУ имеет следующую структуру (табл. 1):
Управление роботом осуществляется на основании программы его работы. Управляющая программа – последовательность простых инструкций, выполненных на некотором формальном языке, исполнение которых приводит к решению поставленной задачи. В общем виде для функционирования ПР необходима информация о последовательности и времени выполнения шагов программы и отдельных управляющих команд, о пространственном положении отдельных звеньев. Эта информация, зафиксированная тем или иным способом, является управляющей программой. Фиксация может быть произведена с помощью механических аналогов (упоров, копиров) и различных коммутаторов (штеккерных панелей, барабанов), так и на быстросменных носителях (перфолентах, магнитных лентах, дисках). В качестве устройств ввода управляющей программы применяют контактные и бесконтактные считывающие устройства, магнитные накопители, пульты управления и обучения. Информационная система (ИС) обеспечивает сбор, первичную обработку и передачу в систему управления данных о функционировании узлов и механизмов ПР и о состоянии внешней среды. ИС по функциональному назначению можно разделить на три подсистемы: 1. восприятия и переработки информации о внешней среде; 2. внутренней информации о состоянии узлов, механизмов и систем ПР; 3. обеспечения техники безопасности. Подсистема внешней информации определяет функциональные возможности ПР и степень сложности решаемых им задач. В зависимости от способа взаимодействия с объектами внешней среды она может быть разделена на дистанционную (визуальную, локационную) и контактную (осязания). Подсистема внутренней информации может содержать различные устройства: · оценки положения и скорости движения звеньев; · аварийной блокировки, предотвращающей поломки механической системы ПР и взаимодействующего с ним оборудования при появлении случайных сбоев; · диагностики и прогнозирования ресурса ПР, предназначенные для определения причин отказов, сокращения времени восстановления работоспособности. Информационное обеспечение работы ПР складывается из трёх последовательных фаз: 1. захват объекта манипулирования (ОМ); 2. его перемещение в пространстве; 3. “терминала”. Последняя фаза может преследовать три основные цели: · достижение конечного положения и ориентация ОМ относительно других объектов в рабочем пространстве; · обеспечение на конечном звене ПР усилий или моментов, достаточных для выполнения производственных операций; · получение надёжного контакта ОМ либо конечного звена ПР с какими-либо объектами внешней среды. Каждой из этих фаз требуется различное информационное обеспечение. Фазы захвата объекта и терминала могут осуществляться под контролем подсистем внешней и внутренней информации. Фаза транспортирования требует в основном использования устройств оценки положения и скорости перемещений звеньев, а также устройств аварийной блокировки. Механическая система (МС) – обеспечивает выполнение двигательных функций и реализацию технологического назначения ПР (манипулятор). МС представляет собой пространственный механизм с разомкнутой кинематической цепью. Конструктивно состоит из следующих основных узлов: несущих конструкций, приводов, передаточных механизмов, исполнительных механизмов и захватных устройств (рис. 2).
Рис. 2. Структурная схема МС: 1 – путепровод; 2 – основание; 3 – корпус; 4 – рука; 5 – захватное устройство; X – направление движения руки вдоль продольной оси; Y – направление движения корпуса по путепроводу; Z – направление движения руки вверх-вниз; jxy – угол поворота корпуса вдоль вертикальной оси; jzx – угол поворота руки в вертикальной плоскости; jyz – угол поворота захватного устройства вокруг оси x; d - направление движения захвата (зажима) детали
Исполнительный механизм ПР – совокупность подвижно соединённых звеньев МС, предназначенных для воздействия на ОМ или обрабатываемую среду. Исполнительный механизм, осуществляющий транспортирующие и ориентирующие движения, называют рукой ПР. Захватное устройство (ЗУ) – узел механической системы ПР, обеспечивающий захват и удержание в определённом положении ОМ. Как правило, ПР комплектуют набором типовых (для данной модели) захватных устройств, которые можно менять в зависимости от требований конкретного рабочего задания. Степень подвижности ПР определяется степенью подвижности его кинематических пар. Кинематическая пара – это подвижное соединение двух звеньев. Звено – это одна деталь или совокупность нескольких неподвижно соединённых между собой, совершающих вполне определённые по отношению к другим звеньям движения. Основные типы кинематических пар и их условные обозначения представлены в табл. 2.
В большинстве конструкций ПР применяются кинематические пары пятого класса, обеспечивающие одну степень свободы в относительном движении каждого из двух подвижно соединённых звеньев. Число степеней подвижности определяют по формуле Сомова-Малышева: W=6n-5p5-4p4-3p32p2-p1,
где n – число подвижных звеньев кинематической цепи; p1, p2, p3, p4, p5 – число кинематических пар 1, 2 и т.д. классов. Для кинематической цепи, образованной только парами пятого класса:
W=6n-5p5.
Движения робота подразделяют на: глобальные – перемещения на расстояния, превышающие размеры самого робота; региональные – перемещения ЗУ в различные зоны рабочего пространства, определяемого размерами звеньев руки; локальные – перемещения ЗУ, соизмеримые с его размерами. Для осуществления ЗУ объёмного движения необходимо выполнение следующих условий: 1. наличие двух вращательных пар, оси которых не параллельны; 2. наличие двух вращательных пар с параллельными осями и поступательной пары, ось которой перпендикулярна осям вращательных пар; 3. наличие двух поступательных пар с непараллельными осями и вращательной, ось которой не перпендикулярна к плоскости осей поступательных пар, или поступательной пары, ось которой не перпендикулярна той же плоскости.
СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
Система координат ПР определяет кинематику основных движений и форму рабочей зоны. Системы координат делят на прямоугольные и криволинейные. В прямоугольной системе координат (плоской или пространственной) объект манипулирования помещается в точку пространства P путем прямолинейных перемещений по взаимно перпендикулярным осям.
1. Плоская прямоугольная система координат: 2. Прямоугольная пространственная система координат: Рабочее пространство имеет форму прямоугольника или параллелепипеда. В криволинейной системе координат наиболее распространены координаты: 1. Плоские полярные: Перемещение объекта происходит в одной координатной плоскости в направлении радиус-вектора R и угла j. Рабочее пространство имеет форму круга. 2. Цилиндрические полярные
Объект перемещается в основной координатной плоскости в направлениях r и j, а также по нормали z. Рабочее пространство – цилиндр, или, в общем случае – цилиндрический сегмент.
3. Сферические полярные: Перемещение ОМ осуществляется за счет линейного движения руки на величину r и ее угловых перемещений j и q в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Рабочее пространство – сферический сегмент. 4. Ангулярная (угловая) плоская: XY ОМ перемещается благодаря относительным поворотам звеньев руки, имеющих постоянную длину. Рабочее пространство – круг (кольцо). 5. Ангулярная цилиндрическая: Характеризуется дополнительным смещением относительно основной координатной плоскости в направлении перпендикулярной к ней координаты (оси) z. Рабочее пространство – цилиндрическое. 6. Ангулярная сферическая: Перемещение ОМ в пространстве происходит только за счет относительных угловых поворотов звеньев руки, при этом хотя бы одно звено имеет возможность поворота на углы j и q в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Рабочее пространство – шар (шаровой сегмент).
Тема 3
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2379)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |