Кинематические схемы промышленных роботов

Виды и сферы применения промышленных роботов, характеристика их рабочей зоны и основные особенности. Технические данные и кинематические схемы роботов, работающих в разных системах координат. Расчет максимального ускорения, массы и инерции звеньев.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет при ЦНИИ робототехники и технической кибернетики

Кафедра «Интегрированные компьютерные технологии

в промышленности»

Отчет

по дисциплине: Проектирование сложных систем

Тема: «Кинематические схемы промышленных роботов»

Выполнил:

Студент группы 4174/10

Е.В. Моренков

Проверил:

д.т.н., профессор Голландцев Ю.А.

Санкт-Петербург 2011

Типы промышленных роботов

1. Промышленный робот прямоугольной системы координат - ПР-ПСК.

ПР применяются при автоматизации технологических процессов сборки изделий точной механики и радиоэлектроники. Грузоподъемность ПР не превышает 5 кг. Зона обслуживания ПР-ПСК невелика. Точность позиционирования зависит от жесткости кинематической схемы, которая обратно пропорциональна диапазону перемещения по каждой координате. Рабочая зона - параллелепипед.

2. Промышленный робот цилиндрической системы координат- ПР-ЦСК.

Это семейство роботов ранее было широко распространено благодаря простоте вычислений, что позволяло использовать не очень производительную вычислительную технику, и большой рабочей зоне. Однако в настоящее время оно уступает свои позиции роботам, работающим в угловой системе координат. Рабочая зона данных роботов - цилиндр с исключенной внутренней частью («мертвая зона»).

3. Промышленный робот сферической системы координат - ПР-ССК.

ПР имеет две вращательные степени подвижности и одну поступательную. Вращение осуществляется в горизонтальной и вертикальных плоскостях, а поступательное движение в вертикальной плоскости. Обычное место их применения - обслуживание горячештамповочных прессов, токарных станков, и разнообразных печей. Большинство роботов данной кинематической схемы построено с использованием гидропривода. Рабочая зона - сферическая поверхность.

4. Промышленный робот угловой системы координат - ПР-УСК.

Данное семейство является наиболее распространенным в наше время. Кинематическая схема таких роботов копирует человеческую руку. Их отличает большая грузоподъемность, гибкость и малые размеры «мертвой зоны». Основным недостатком является сложность вычислений в данной системе координат из-за большого взаимного влияния звеньев друг на друга, что требует больших вычислительных мощностей. Рабочая зона таких роботов в большинстве случаев - сфера.

5 Промышленный робот смешанной системы координат - ПР-СмССК

Данное семейство широко представлено в производстве, связанном со сборкой разнообразных механизмов, электронной промышленности и подобных. Основная особенность данных роботов - высокая точность позиционирования при высоком быстродействии, низкая грузоподъемность, минимальные собственные размеры и большая рабочая зона. В большинстве случаев рабочая зона таких роботов - цилиндр.

Промышленный робот, работающий в прямоугольной системе координат

Datron IR 0300

Рисунок 1. - Внешний вид ПР Datron IR0300

Таблица 1. - Технические характеристки ПР Datron IR0300

Размеры стола (W x D x H)	560 x 240 x 650 мм
Длина перемещений 1-го звена 2-го звена 3-го звена	0.56 м 0.985 м 0.89 м
Скорость перемещения звеньев	до 0.9 м/с вдоль оси/
Погрешность	±50 мм
Управление	Цифровой сервопривод
Максимальный вес	5 кг
Вес 70 кг

Рисунок 2. - Кинематическая схема ПР

Для приведения реальной кинематической схемы робота к расчетной, исключаем из рассмотрения перемещения, связанные с ориентирующими движениями захвата, т.е. замораживаем угловые перемещения.

Прямые уравнения кинематики для точки полюса ПР-ПСК:

обратные уравнения кинематики для точки полюса ПР:

Радиус-вектор, описывающий перемещение точки полюса ПР относительно начала координат:

.

Модуль скорости точки полюса ПР:

.

Модуль ускорения точки полюса ПР:

.

Проведем расчет ускорений по формулам:

,

где q_imax и q_imin - максимальное и минимальное значение координаты q, - максимальная скорость звена.

Таблица 2. - Расчёт максимального ускорения звеньев ПР-ПСК

	Управляемые параметры
	, м	0.01	0.05	0.1
	, м	0.561	0.99	0.99
, м/с	0.9	0.8	0.6
	0.7	0.8	0.2
, м/с2	2.45	1.135	0.674

Будем считать, что звенья представляют собой толстостенный полый цилиндр. Материал сталь (d_ст=7800 кг/м³)

Тогда:

.

кг,

,

,

,

,

,

кг,

кг,

кг.

Таблица 3. - Расчёт масс звеньев ПР-ПСК

№ звена	li, м	rб, м	rм, м	Кз	Rэ, м	m, кг
1	0.57	0.07	0.01	0.3	0.038	14.703
2	1	0.05	0.01	0.5	0.022	11.762
3	1	0.05	0.01	0.5	0.024	20.057
Масса основания	24.5
	71.02

Рассчитаем моменты инерции звеньев

1-е звено.

 кг*м².

2-е звено.

кг*м².

3-е звено.

кг*м².

Уравнения динамики:

Промышленный робот, работающий в цилиндрической системе координат

Робот Seiko RT 3200

Технические характеристики

Грузоподъемность, кг………5

Число степеней свободы…….4

...