Аналіз кінематики і побудова робочої зона маніпулятора

Дослідження залежності моменту інерції від зміни конфігурації маніпулятора. Побудова діаграм циклу руху ланок. Розрахунок навантажувальних діаграм ланок. Вибір комплектних електроприводів серії ЕПБ-2. Синтез параметрів СУЕП для 1-ї ланки маніпулятора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

Аналіз кінематики і побудова робочої зона маніпулятора



Зміст

Вступ

1.Аналіз кінематики ПР і побудова діаграм циклу руху ланок

1.1 Побудови робочої зони

1.2 Дослідження залежності моменту інерції від зміни конфігурації манипулятора

1.3 Побудова діаграм циклу руху ланок

2.Вивід рівнянь узагальнених сил

2.1 Загальні положення

2.2 Розрахунок кінетичної енергії вантажу

2.3 Розрахунок кінетичної енергії ліктя

2.4 Розрахунок кінетичної енергії плеча маніпулятора

2.5 Расчет кінетичної енергії двигуна ліктя

2.6 Расчет потенційної енергії вантажу

2.7 Розрахунок потенційної енергії ліктя

2.8 Розрахунок потенційної енергії плеча

2.9 Розрахунок потенційної енергії двигуна ліктя

2.10 Рівняння узагальнених сил

3. Вибір двигунів ланок маніпулятора

3.1 Розрахунок і побудова навантажувальних діаграм ланок

3.2 Представницький вибір двигунів ланок

4.Вибір комплектних електроприводів ланок

4.1 Визначення основних параметрів СУЕП

4.2 Вибір комплектних електроприводів серії ЕПБ-2

4.3 Синтез параметрів СУЕП для 1-ї ланки маніпулятора

4.4 Синтез параметрів СУЕП для 2-ї ланки маніпулятора

4.4 Моделювання СУЕП

5. Економіка

5.1 Техніко-економічне обгрунтування розробки системи керування електроприводом робота-маніпулятора

5.2 Оцінка науково-технічної ефективності результатів технічних і наукових мероприятий

5.3 Соціально-економічна ефективність впровадження науково-технічних розробок

5.4 Аналіз ринку

5.5 Розрахунок собівартості і визначення ціни реалізації розробленого поводу

5.6 Механізм ціноутворення

5.7 Визначення ефективності виробництва

Висновок

Список використаної літератури

кінематика маніпулятор ланка



Введення

Поява механічних маніпуляторів, а потім систем числового про-грамного управління (ЧПУ) привело до створення промислових роботів - програмованих маніпуляторів, призначених для різноманітних технологічних операцій.

Перші промислові роботи почали створювати в середині 50-х років XX століття в США. У 1954 році американський інженер Дж. Девол запатентував спосіб управління вантажно-розвантажувальним маніпулятором за допомогою змінних перфокарт, тобто отримав патент на робот промислового призначення. Разом з Д. Енгельберга в 1956 р. він організував першу в світі компанію з випуску промислових роботів. Її назва «Unimation» (Юнімейшн) є скороченням терміну «Universal Automation» (універсальна автоматика).

У 1959 році фірма «Консолидейтед Корпорейшн» (США) опублікувала опис маніпулятора з ЧПУ, а в 1960-1961 рр.. в американській пресі з'явилися перші повідомлення про маніпуляторах «Transferrobot» і «Eleximan», призначених для автоматизації складальних робіт. У 1962 році в США були створені перші в світі промислові роботи «Юнімейт» фірми "Юнімейшн Інкорпорейд" і «Версатран» фірми «АМФ Версатран». Їх схожість з людиною обмежувалося наявністю маніпулятора, який віддалено нагадує людську руку. Деякі з них працюють до цих пір, перевищивши 100 тисяч годин робочого ресурсу.

Промисловий робот «Юнімейт» мав 5 ступенів рухливості з гідро-приводом і двухпальцевое захватне пристрій з пневмоприводом. Пере-міщення об'єктів масою до 12 кг здійснювалося з точністю 1,25 мм. В якості системи управління використовувався программоносітель у вигляді ку-лачкового барабана з кроковим двигуном, розрахований на 200 команд управління, і кодові датчики положення. У режимі навчання оператор задавав послідовність точок, через які повинні пройти ланки маніпулятора протягом робочого циклу. Робот запам'ятовував координати точок і міг автоматично переміщатися від однієї точки до іншої в заданій послідовності, багато разів повторюючи робочий цикл. На операції розвантаження машини для лиття під тиском «Юнімейт» працював з продуктивністю 135 деталей за годину при шлюбі 2%, тоді як продуктивність ручного розвантаження становила 108 деталей за годину при шлюбі до 20%.

Промисловий робот «Версатран», який мав три ступені рухливості і керування від магнітної стрічки, міг у обпалювальне печі завантажувати і розвантажувати до 1200 розпечених цеглин на годину. У той час співвідношення витрат на електроніку і механіку у вартості робота становило 75% і 25%, тому багато завдання управління вирішувалися за рахунок механіки; зараз же це співвідношення змінилося на протилежне, причому вартість електроніки продовжує знижуватися.

Пропонуються незвичайні кінематичні схеми маніпуляторів. Швидко розвиваються технологічні роботи, що виконують такі операції, як високошвидкісні різання, фарбування, зварювання. Поява в 70-х рр.. мікропроцесорних систем управління і заміна спеціалізованих пристроїв керування на програмовані контролери дозволили знизити вартість роботів в три рази, зробивши рентабельним їх масове впровадження в промисловості. Цьому сприяли об'єктивні передумови розвитку промислового виробництва.

Різні аспекти застосування промислових роботів розглядаються, як правило, в рамках типових проектів промислового виробництва: виходячи з наявних вимог, вибирається оптимальний варіант, в якому конкретизований необхідний для даної задачі тип роботів, їх кількість, а також вирішуються питання інфраструктури харчування (силові підводки, подача охолоджуючої рідини - у разі використання рідинного охолодження елементів оснащення) та інтеграції у виробничий процес (забезпечення заготовками / напівфабрикатами і повернення готового продукту в автоматичну лінію для передачі наступній технологічної операції).

Промислові роботи у виробничому процесі здатні виконувати основні і допоміжні технологічні операції.

До основних технологічних операцій належать операції безпосереднього виконання формоутворення, зміни лінійних розмірів заготовки та ін

До допоміжних технологічним операціям ставляться транспортні операції в тому числі операції з завантаження та вивантаження технологічного обладнання.

Серед найпоширеніших дій, виконуваних промисловими роботами, можна назвати наступні:

завантаження / розвантаження технологічних машин, верстатів;

маніпулювання деталями (наприклад: укладання, сортування, транспортування і орієнтація);

переміщення деталей і заготовок від верстата до верстата або від верстата до систе-мам змінних піддонів;

зварювання швів і точкове зварювання;

збірка механічних і електричних деталей;

збірка електронних деталей;

фарбування;

укладка кабелю;

виконання операцій різання з рухом інструменту по складній траєкторії та ін

Сучасні роботи функціонують на основі принципів зворотного зв'язку, підлеглого управління та ієрархічності системи управління роботом.

Ієрархія системи управління роботом передбачає розподіл системи управління на горизонтальні шари, керуючі загальним поведінкою робота, розрахунком необхідної траєкторії руху маніпулятора, поведінкою окремих його приводів, і шари, які безпосередньо здійснюють управління двигунами приводів.

Підпорядковане управління служить для побудови системи управління приводом. Якщо необхідно побудувати систему управління приводом по положенню (наприклад, по куту повороту ланки маніпулятора), то система управління замикається зворотним зв'язком по положенню, а всередині системи управління за положенням функціонує система управління за швидкістю зі своєю зворотним зв'язком за швидкістю, усередині якої існує контур управління по струму зі своєю зворотним зв'язком.

Сучасний робот оснащений не тільки зворотними зв'язками по положенню, швидкості і прискорень ланок. При захопленні деталей робот повинен знати, чи вдало він захопив деталь. Якщо деталь крихка або її поверхня має високу ступінь чистоти, будуються складні системи із зворотним зв'язком по зусиллю, дозволяють роботові схоплювати деталь, не пошкоджуючи її поверхню і не руйнуючи її.

Управління роботом здійснюватися системою управління промисловим підприємством (ERP-системою), согласующими дії робота з готовністю заготовок і верстатів з числовим програмним управлінням до виконання технологічних операцій.

Таким чином, ПР - це автоматична машина, що складається з механізму, інформаційно-вимірювальної, керуючої і виконавчої систем і призначена для виконання механічних дій у виробничому процесі. Маніпулятором промислового робота прийнято називати пристрій, що складається з, приводів і робочого органу (наприклад, захоплень) і призначене для імітації робочих функцій руки людини.

Економічно вигідне використання промислових роботів спільно з іншими засобами автоматизації виробництва (автоматичні лінії, дільниці та комплекси). Застосування автоматичних маніпуляторів - промислових роботів - дозволяє замінити людину, зайнятого фізичною працею. Вони застосовуються в першу чергу для автоматизації зміни деталей та інструменту.

Як...