Расчёт параметров роботокомплексов

Расчёт параметров роботокомплексов. Учебное пособие

Авторы: Никифоров И. К., Никифоров С. О., Рабданова Н. М.

Улан-Удэ, ВСГТУ, 1998, 100 с.

 

В учебном пособии излагаются основы формирования роботокомплексов (РТК) повышенного быстродействия. Даны примеры расчёта и проектирования РТК.

Книга предназначена для студентов вузов, аспирантов, а также может быть полезна преподавателям, специалистам по робототехнике и автоматизации производства.

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Восточно-Сибирского государственного технологического университета.

Оглавление

Введение

Глава 1. Общие сведения о манипуляционных роботах и циклоидальные манипуляторы

    1.1.  Основные понятия и определения в робототехнике

    1.2.  Способы реализации устройств для перемещения объектов

    1.3.  Механизмы манипуляторов с двигателями работающими без реверсирования

    1.4.   Механизмы манипуляторов, обеспечивающие требуемые движения при постоянно работающем двигателем

    1.5.  Циклоидальные и близкие к ним механизмы манипуляторов

    1.6.  Циклоидальные механизмы манипуляторов. Технические решения

Глава 2. Расчет параметров РТК с быстродействующими роторными циклоидальными манипуляторами

    2.1.  Компоновочные структуры циклоидальных манипуляторов и топология траекторий схвата

    2.2.  Кинематические свойства циклоидальных манипуляторов

    2.3.  Применение теории графов при описании циклоидальных манипуляторов

    2.4.  Матрично-кодовый метод

    2.5.  Характеристика быстродействия и регулирования времен «выстоя» циклоидальных манипуляторов

    2.6. Формирование технологического процесса с быстродействующими циклоидальными роторными манипуляторами

Список рекомендуемой литературы

Приложение 1

Приложение 2

Оглавление

Предисловие, краткое описание

Промышленная робототехника является одним из мощных технических средств, способных решать многие задачи автоматизации технологических процессов. Роботизация оказывает значительное влияние- на интенсификацию и ритмичность технологических процессов, повышение производительности труда и т.д. При этом робототехнику используют в первую очередь для значительного улучшения условий и охраны труда, для автоматизации тяжелых и монотонных ручных работ, которые выполняются часто во вредных для здоровья и опасных для жизни условиях.

Современные промышленные роботы (ПР) представляют собой сложные системы из разнообразных функциональных подсистем: механической цепи, привода и управления, очувствления. Все подсистемы, функционируя внутри одной робототехнической системы, в совокупности определяют ее эксплуатационные характеристики (быстродействие, точность, энергорасход, стоимость и т.д.), при этом имеет место их взаимовлияние друг на друга.

По материалам Японской ассоциации промышленной робототехники из выделенных 23 основных направлений перспективных исследований по  робототехнике (Промышленные роботы: Внедрение и эффективность. Перевод с японского Асаи К., Кигами С, Кодзима Т. и др. — М., Мир, 1987, 384 с) в результате опроса фирм по степени важности отведены следующие места:

1. Повышение быстродействия ПР;

2. Повышение точности позиционирования;

3. Уменьшение габаритов роботов;

4. Методы управления от ЭВМ;

5. Снижение стоимости и т. д.

Отсюда следуют приоритеты научно-проектных изысканий новых средств робототехники.

К современным ПР предъявляется комплекс жёстких и во многом противоречивых требований. Требуется высокое быстродействие при заданной плавности движения, высокая точность отработки программных движений, минимальные масса и габаритные размеры исполнительных механизмов. Для повышения точности при действии нагрузки приходится увеличивать жесткость звеньев и элементов соединений, что приводит к увеличению масс, однако для повышения быстродействия желательно уменьшать массы и моменты инерции подвижных частей.

Утяжеление конструкций ПР приводит к ухудшению их характеристик, снижению собственных частот. В результате снижается производительность сборочных и транспортных операций. Опыт роботостроения показывает — упругая податливость элементов ПР и инерционные свойства руки остаются важнейшим фактором. Целенаправленные изменения некоторых параметров могут существенно улучшать динамические свойства ПР, т.е. можно говорить о выборе оптимальных жёсткостей основных конструктивных элементов и динамических режимов руки ПР.

Для этого необходимы соответствующие методики и специализированные программные средства, учитывающие особенности кинематических схем и узлов конструкций ПР. Существует только общие качественные рекомендации о целесообразности увеличения жесткостей, уменьшения масс и моментов инерции, улучшения динамических показателей ПР с точки зрения ослабления влияния инерционных характеристик на быстродействие и точность ПР.

Одним из важнейших требовании, предъявляемых к ПР, является полное использование — производительности обслуживаемого оборудования, которое на многих производственных участках и, в первую очередь на сборке, ограничивается скоростью работы ПР. Таким образом, даже незначительнее повышение быстродействия ПР может существенно сказаться на росте производительности всего производственного участка. Именно поэтому созданием высокопроизводительных ПР сейчас занимаются практически все ведущие фирмы-изготовители робототехники Японии, США, ФРГ и других стран. Подавляющее большинство высокоскоростных ПР имеют многозвенные кинематические схемы с вертикальными осями вращения (типа «Скара» и т. п.).

Появление, совершенствование и широкое применение новых системных компонентов — микропроцессоров и БИ-Сов явилось основой автоматизированных систем сбора, обработки и управления данными, например, в системах управления (СУ) ПР, датчиках и т.д. В силу их небольшой стоимости, малых габаритно-весовых характеристик и достаточно большой вычислительной мощности появились компактные системы контроля, диагностики и управления ПР. Однако у современных СУ ПР на их базе наблюдается избыток вычислительных мощностей, что особенно характерно для ПР. обладающих большим числом степеней свободы, сложной СУ (как правило, контурной) и чаще всего предназначенных для выполнения сварочных, окрасочных и других подобных технологических операций, связанных с высокой точностью позиционирования и малыми динамическими нагрузками на исполнительный орган ПР.

Таким образом, у серийных ПР — дорогостоящая СУ, включающая в состав микро-ЭВМ и высокоточные датчики для внутренней обратной связи (очувствления или ориентации во внешней среде).

ПР с позиционным управлением являются сравнительно дешевыми и не имеют столь мощную СУ. Однако в обоих случаях у таких типов ПР быстродействие в среднем составляет 15—20 циклов в минуту, что существенно снижает технико-экономические показатели применяемых ПР.

В этом смысле представляет интерес применение принципов роторной техники при создании ПР. Это отнесется, в первую очередь, к циклоидальным (ротационным) быстродействующим Манипуляторам. В настоящее время не существует теоретически обоснованной методики выбора основных конструктивно-компоновочных параметров быстродействующих   циклоидальных манипуляторов (БЦМ).

В настоящем учебном пособии объектов рассмотрения является роботокомплекс (РТК). Вначале даются общие сведения о манипуляционных работах, затем выделяется особый класс манипуляционных систем — БЦМ. Дается пример расчета РТК на основе БЦМ Кроме того приводятся примеры реальных проработок РТК, использованных в промышленности.

Скачать книгу:
Расчёт параметров роботокомплексов — Никифоров И. К. Никифоров С. О. Рабданова Н. М.