МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»
Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники
Реферат на тему:
Шагающие опорные модули
Выполнил:
Проверил:
Магнитогорск, 2020
Содержание
1.Введение 3
2.Неподвижные (стационарные) опорный модули и особенности их реализации. 4
2.1 Типы роботов 6
3.Подвижные опорные модули транспортного типа. Особенности выбора подвижных опорных модулей. 9
4.Шагающие опорные модули. 15
Список использованных источников 22
-
Введение
Мехатронный модуль (ММ) [1] — функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу.
К элементам различной физической природы относятся:
— механические (преобразователи движения, трансмиссии, звенья);
— гидравлические (гидрораспределители, клапаны, дроссели);
— пневматические (пневмораспределители, клапаны, дроссели);
— электротехнические (двигатели, тормоза, электроуправляемые муфты);
— гидротехнические (насосы, гидродвигатели, гидромуфты, гидротрансформаторы, гидроаккумуляторы);
— пневмотехнические (насосы, компрессоры, пневмодвигатели, пневмоаккумуляторы);
— электронные (электронные блоки и микропроцессоры);
— информационные (датчики перемещения, линейной и угловой скорости, усилия, момента, температуры, давления и пр.).
Преобразователь движения — механическое устройство, которое реализует заданное управляемое движение и взаимодействует с внешними объектами. В приводных ММ с этой целью применяются одно- и многоступенчатые передачи вращательного (редукторы, мультипликаторы) и поступательного движения, а также вариаторы различных конструкций.
Мехатронный модуль движения (ММД) — конструктивно и функционально самостоятельный узел, включающий в себя механическую (гидравлическую, пневматическую), электротехническую (гидротехническую, пневмотехническую) и информационную части, который можно использовать индивидуально и в различных комбинациях с другими модулями.
По уровню мобильности роботов разделяют на следующие классы:
- Стационарные роботы – это те самые манипуляторы, которые все привыкли видеть, например, на автомобильных заводах, т.е. роботы, которые смонтированы в фундамент, к несущим стенам или потолку по отношению к обслуживаемому оборудованию. Чаще используются на производстве где рутинная или тяжелая работа позволяет повысить эффективность и скорость производства продукции. Это сварщики, сборщики, упаковщики, подъёмники и др.
- Мобильные роботы – автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами.
-
Неподвижные (стационарные) опорный модули и особенности их реализации.
Сегодня промышленные роботы используются не только в автомобильной промышленности, но и при сборке электроники, и в пищевом производстве. Роботы успешно используются для решения многих задач: сварка, покраска, сборка. Для того чтобы наилучшим способом адаптироваться к каждому типу задачи — промышленные роботы бывают различных типов, различных конструкций и с разными функциями. [2]
Для создания полноценного робота требуется большое количество компонентов. “Мозгом” практически каждого робота является микроконтроллер или же их совокупность, где каждый отвечает за определённые функции. С одной стороны, использование нескольких микроконтроллеров усложняет конструкцию, но с другой — позволяет добиться большей надёжности системы в целом и продолжительности её работы благодаря возможности отключения некоторых узлов, а также управляющих ими контроллеров в случае их ненадобности в данный момент. Ключевыми аспектами при выборе микроконтроллера являются: разрядность, количество цифровых и аналоговых входов и выходов, размер флэш-памяти, количество оперативной памяти, тактовая частота, наличие таймеров и других периферийных устройств. Важным критерием для мобильных роботов являются рабочее напряжение и энергопотребление. Приводы относятся к важнейшим компонентам практически любых роботов, позволяя им совершать движения и перемещаться в пространстве, в некоторых случаях приводы можно сравнить с мышцами живого организма. Одним из самых простых решений является использование электрического сервопривода, представляющего собой электродвигатель с установленным редуктором и датчиком положения вала, благодаря которому и производится точное перемещение привода. Частым решением так же является использование в качестве привода шагового двигателя: в нём так же используется электродвигатель, но без использования датчика положения вала, так как управление углом вращения происходит благодаря контроллеру, которому заранее известен угол отклонения вала. Альтернативой двигателям постоянного тока являются пьезодвигатели, использующие для вращения ротора вибрацию пьезоэлектрических ножек на ультразвуковой частоте.
Очень похожими на настоящие мышцы выглядят пневмоприводы, работающие по весьма простой технологии: в специальную оболочку, способную увеличивать свой объём только с уменьшением длины и увеличением толщины, под давлением закачивается газ, благодаря чему и происходит сокращение. Трансформация энергии газа под давлением так же возможна и во вращение: по примеру пневмопистолетов. Кроме того, часто вместо газа используются и жидкости под давлением — это так называемые гидроприводы. Чаще всего они применяются в производственных манипуляторах. Главным аспектом при проектировании робота является обеспечение его электропитанием. Для стационарных роботов это обстоятельство не является критичным, но для мобильных, а тем более для автономных роботов задача обеспечения энергией при их проектировании выходит на первый план. Основными критериями являются напряжение и максимально возможная сила тока, которую может дать его источник. В случае с мобильными роботами — это длительность автономной работы и возможность подзарядки. [3]
Несмотря на большое разнообразие, решаемых роботом, задач, и вариаций конструкции, выделяют 6 основных типов роботов. Разница заключается в типе соединения и механической конструкции.
Существуют различные способы структуризации промышленных роботов: по размеру, нагрузке, сфере применения.
У роботов могут быть и вращательные и линейные оси. Количество соединений в роботе является количеством осей или степеней свободы. Количество и типы соединений звеньев робота будет основным фактором, позволяющим определить тип робота.
Можно найти много схожего в строении суставов робота и человека. Чаще всего двигатели вращают суставы робота, подобно как мышцы вращают запястье человек или сгибают руку в локте. Но есть и то, что у человека нет – это линейные соединения звеньев робота, позволяющие выдвигать вперёд/назад или верх/вниз сустав робота.
У каждого промышленного робота есть инструмент, который, как правило, крепится на запястье – это может быть сварочная горелка или захват. Для перемещения инструмента требуется как минимум три сустава, чтобы двигаться по трем осям координат. Для ориентирования сустава с инструментом, потребуется ещё 3 оси.