Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Учебное пособие
.pdf
181
структуры положен расчет основных характеристик роботов по
имеющимся исходным данным роботизируемого химикотехнологического процесса и компоновочной схеме РТК. После
того, как все характерные параметры рассчитаны по ним
подбирается конкретный тип ПР из справочников или каталогов.
Структура выбора ПР состоит в следующем: все
показатели робота разделены на две группы. К первой группе
относятся – структурно-геометрические параметры, а ко второй –
основные технические характеристики. К структурногеометрическим параметрам ПР можно отнести:
- количество степеней подвижности;
- вид степеней подвижности и расположение их
относительно друг друга;
- вид рабочей зоны;
- характерные габаритные размеры;
- величина перемещения манипулятора по степеням
подвижности;
- способ установки;
- тип крепления;
- наибольший вылет руки;
- число точек позиционирования;
- минимальное число программируемых координат.
К основным техническим характеристикам ПР можно
отнести:
- характер выполняемых операций;
- степень специализации;
- мобильность;
- быстродействие;
- цикловая производительность;
- номинальная грузоподъемность;
- тип привода
- точность позиционирования;
- тип захватного устройства;
- тип управления;
- исполнение.
182
Заметим, что часть показателей ПР - рассчитывается, а
другая из них – выбирается из классификаций с учетом
роботизируемого химико-технологического процесса и
структуры РТК.
Структурно-кинематические параметры
Количество степеней подвижности ПР, их вид и
конфигурация рабочей зоны взаимосвязаны, т.е. зная вид и
количество степеней подвижности робота можно однозначно
сказать о конфигурации его рабочей зоны . Количество степеней
подвижности ПР и их вид выбираются в зависимости от
необходимых манипуляционных движений рабочего органа в
РТК. Так для загрузки изделий, например головок сыра в
парафинер (рис. 35) ПР должен обладать следующими
переносными степенями подвижности: возвратнопоступательными относительно оси “X” и “Z” (Пx, Пz) и
вращательной вокруг оси “Z” (Вz). Для загрузки изделий
например в ванну гальванопокрытия (рис. 36) ПР должен
обладать только возвратно- поступательными переносными
степенями подвижности относительно оси “X” и “Z” (Пx, Пz).
Поэтому выбрав количество степеней подвижности ПР, мы
автоматически подобрали их вид. Причем, если необходимо
ориентировать предмет производства во времени и пространстве
требуется введение ориентирующих степеней подвижности.
Например, (рис. 35) требуется ориентация изделия относительно
парафинера таким образом, чтобы головка сыра опускалась в
последний торцевой частью вниз, а на принимающий
транспортер подавалась с прежней ориентацией. Для этого
необходимо ввести ориентирующую степень подвижности –
вращательную относительно горизонтальной оси “X” (В
0
).
х
183
Рис. 35. Компоновочные схемы загрузки изделий в парафине:
1 – ПР4; 2 - технологическое оборудование; 3 - подающий и 4 -
принимающий транспортеры
Заметим, переносные и ориентирующие степени
подвижности ПР могут быть, как вращательными, так и
возвратно-поступательными. При необходимости выполнения
рабочим органом ПР сложных пространственных движений,
например, нанесение рисунков на торт, целесообразно выбирать
робот обладающий только вращательными степенями
подвижности, как переносными, так и ориентирующими. Зная
количество, вид и расположение степеней подвижности робота
относительно друг друга можно точно определить конфигурацию
его рабочей зоны. Причем, вид рабочей зоны ПР определяют
184
только переносные его степени подвижности. На рис. 35 ПР
имеет рабочую зону в виде части полого цилиндра, на рис. 36 –
прямоугольника.
Рис. 36. Компоновочные схемы загрузки изделий в ванну для
нанесения покрытий химическим путем: 1 – ПР; 2 - технологическое
оборудование; 3 - подающий и 4 - принимающий транспортеры
После предварительного определения вида рабочей зоны
робота необходимо оценить возможность функционирования в
ней манипулятора ПР. Достаточно часто при роботизации
действующего процесса (операции) кроме оборудования
входящего в состав РТК внутри последнего могут находиться
разнообразные устройства, механизмы, а также строительные
конструкции (например, колонны) препятствующие
перемещению манипулятора. Поэтому использование ПР с
выбранными степенями подвижности может быть невозможным.
С целью предотвращения описанного недоразумения необходимо
185
заменить модель ПР таким образом, чтобы его рабочая зона
имела вид фигуры (например сложной сферы), внутри которой
манипулятор робота имел бы возможность обходить препятствия.
Наиболее распространенной моделью робота, имеющего рабочую
зону в виде сложной фигуры, является ПР работающий в
ангулярной системе координат. Данные роботы имеют несколько
шарниров на руке манипулятора, т.е. его рука представляет собой
многозвенный шарнирный механизм.
Роботы, работающие в сферических или угловых системах
координат являются более универсальными, чем работающие в
цилиндрических или декартовых, при этом их стоимость, как
правило, значительно выше и возникают сложности в процессе
перепрограммирования, например, в режиме обучения.
После описанной выше корректировки ПР по степеням
подвижности (если она была необходима) требуется оценить
величину перемещения манипулятора робота по каждой степени
подвижности, т.е. выбрать “ход манипулятора”. Величина
перемещения по каждой степени подвижности ПР
рассчитывается на основании требуемых объектом роботизации
манипуляционных движений и основных компоновочных
размеров РТК. При этом необходимо учитывать габаритные
размеры манипулятора робота, способ его установки и
крепления, а также тип подачи изделия под захват. Кроме того,
целесообразнее обладать информацией о способе подачи
(удаления) полуфабрикатов, заготовок, готовых изделий на
технологическое оборудование и РТК.
На рис. 37 показан схематично ПР с характерными
размерами. Так, например, при расчете максимально возвратнопоступательного вертикального перемещения захватного
устройства манипулятора необходимо учитывать величины Пz и
В, горизонтального перемещения – R и Пx , вращательного А и
Вz. Характерные размеры (B, A, R) робота могут оказать
значительное влияние на выбираемую величину хода
манипулятора по степеням его подвижности. Особое внимание
при выборе модели ПР и размещения его в РТК следует уделять
186
на способ установки и крепления. Заметим, что последние
характеристики ПР вытекают из структурной компоновки РТК и
оказывают первостепенное значение на выбор степеней
подвижности манипулятора.
Рис. 37. Схема ПР с габаритными размерами и степенями
подвижности
После выбора максимальных линейных и угловых
перемещений ПР необходимо округлить до ближайшего значения
размерного ряда (ГОСТ 26050-89): линейные перемещения – 12,
20, 32, 50, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000,
1250, 1400, 1600, 1800, 2000 мм.; угловые перемещения – 15, 30,
45, 60, 90, 120, 180, 210, 240, 270, 300, 340, 360, 400 ° . Затем, если
это необходимо, требуется скорректировать характерные размеры
РТК, под выбранные перемещения по степеням подвижности ПР.
Корректировка реализуется перемещением или оборудования или
робота, относительно друг друга.
187
Число точек позиционирования по переносным степеням
подвижности оценивается для каждой из них в зависимости от
количества устройств (механизмов) и оборудования
функционально взаимосвязанных с ПР. Так для степени –
подвижности Вz (рис. 35) требуется три точки
позиционирования: на позиции базирования транспортеров 3 и 4,
а также на технологическом оборудовании 2 (парафинер). Для
степени подвижности Пz - четыре, если транспортеры 3,4,
парафинер 2 и самая верхняя точка манипулятора находятся на
разном уровне от земли. По степени подвижности Пx всего две
(рука робота задвинута и максимально выдвинута), если
расстояние неизменное от центра вертикальной оси ПР, до центра
позиций разгрузки, загрузки транспортеров 3, 4 и места
опускания головок сыра в парафинер 2.
Число точек позиционирования для ориентирующих
степеней подвижности ПР рассчитывается по каждой из них в
отдельности. Основанием для определения их количества
является информация о типе изделия и способе подачи под
захват, схемах загрузки устройств (механизмов), оборудования и
т.п., а также о способах удаления предмета производства с них и
в целом с РТК. Кроме того, на количество точек
позиционирования оказывает первостепенное значение характер
выполнения основных технологических операций. Эти вопросы
рассматриваются индивидуально для каждого химикотехнологического процесса (операции) подлежащих роботизации.
Минимальное количество программируемых координат
целесообразнее всего подбирать таким образом, чтобы оно не
было меньше количества степеней подвижности ПР, включая как
переносные, так и ориентирующие. При этом, если робот
мобильный, то по глобальным степеням подвижности точек
позиционирования должно быть бесконечное множество. То есть
существует возможность остановить робот в любой промежуток
времени и в любом месте рабочего пространства. Последнее в
полной мере относится и к ПР имеющим манипуляторы,
представляющие собой многозвенный шарнирный механизм, а
188
также к большинству вращательных ориентирующих степеней
ПР
,
N
Ц
ПР
Пр
Ц
ПР
Т
Ц PX XX
Т=t+t,
PX
t
XX
t
подвижности. Другими словами угол поворота шарнира
манипулятора (или ориентирующей степени подвижности) может
быть любым в рамках максимально возможного по техническим
характеристикам. ПР обладающие способностью
программирования практически любого (по величине)
перемещения по степеням подвижности являются наиболее
универсальными.
Основные технические характеристики ПР
Характеристики ПР такие как, характер выполняемых
операций, степень специализации, мобильность и исполнение,
как правило не рассчитываются, а выбираются согласно условиям
функционирования робота. Все представленные характеристики
достаточно полно описаны в классификации ПР.
Цикловую производительность робота можно рассчитать
из выражения:
Ц
ПрТ=
ПР
Ц
где
– циклическая производительность ПР; N – количество
изделий переносимых роботом за один цикл,
его цикла определяемое:
ПР
где
- время рабочего хода ПР;
хода; nр– количество временных интервалов, характеризующих
рабочий ход робота, mx – количество временных интервалов,
характеризующих его холостой ход.
рх
nm
åå
nm
11
– общее время
(1)
- время его холостого
189
Для нормального функционирования РТК необходимо выполнить
£
£
.
рх
n +m
сравнительный анализ циклов работы как ПР, так и смежного
технологического оборудования. При этом оценивается и
выбирается базовое оборудование (устройство, механизм) к
производительности которого осуществляется привязка времени
рабочего цикла ПР. Так, например, на рис. 38 показан РТК
загрузки коробок с пищевым продуктом на самоходные тележки,
где базовым оборудованием является подающий транспортер 3.
ПР должен успевать за подающим транспортером , по которому
непрерывно поступают на позицию 4 коробки с продукцией.
Если производительность (скорость подачи) транспортера равна
один короб за 7 с, тогда общее время цикла ПР (Т
превышать данное значение, т. е. Т
Ц
7, а в общем случае
ПР
Ц
) не должно
ПР
можно записать:
Ц
Т
Ц ОБ
где Т
Причем несоответстви е временных интервалов не должно
превышать 10 %, т.е. Т
чем на 10 %.
После выбора Т
Ц ОБ
ПР
Т
, (2)
- общее время цикла технологического оборудования.
Ц
должно быть меньше Т
ПР
Ц
записывают цикл ПР, исходя из
ПР
Ц ОБ
не более,
выражения (1) и рассчитывают среднее время цикла (tСР),
максимально допустимое для одного временного интервала
(tn, tm) по зависимости:
Ц
Т
t=
СР
ПР
,
190
Рис. 38. РТК загрузки самоходных тележек: 1 – ПР; 2 - коробки с
СР
max
t
СР
max
t
СР
ПР
v
пищевым продуктом; 3 - подающий транспортер; 4 - позиция для
базирования коробок; 5 - самоходная тележка
Зная среднее время цикла и максимальный ход
манипулятора для линейных и угловых перемещений
рассчитывают среднее быстродействие ПР.
Для линейного перемещения:
П
СР
V=
ПР
max
где П
манипулятора по любой степени подвижности ПР;
СР
V
– максимальное возвратно-поступательное перемещение
– средняя линейная скорость перемещения манипулятора.
ПР
,
Для углового перемещения:
B
СР
где B
v=
ПР
max
– максимальное вращательное перемещение
,
манипулятора по любой степени подвижности ПР;
угловая скорость перемещения манипулятора.
- средняя
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]