Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 307 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Продолжение табл. 5

1 2 3

1 - воспринима-

Сопротивления, на базе реостатного потенциометра

Сопротивления, на базе тензобалки

Силомоментные датчики

а. Крестообразные 1 - диафрагма

ющий элемент; 2 - обмотка потенциометра; 3 - движок потенциометра;

4 - пружина

1 - тензобалка 2 - электротен-

зометры

2 - тензорезисторы 3 - упругий элемент 4 - фланец для крепления инструмента 5 - фланцы для крепления к руке ПР

Чем сильнее действует сила F, тем больше перемещается элемент 1, тем больше увеличивается (уменьшается) сопротивление потенциометра

При приложении силы F происходит деформация балки 1, что фиксир уется электротензометрами сопротивления. Чем больше величина F, тем больше изменяяется сопротивление

Направление действия изгибающей силы и ее величина фиксир уется тензодатчиками По показаниям последних оценивается величина и направления крутящего момента

Продолжение табл. 5

1 2 3

1 - крепление к

б.Консольный

в. Кольцевой 1 - внешнее

Датчики проскальзывания

руке ПР; 2 - бруски жесткости; 3 - упругий элемент; 4 - тензодатчик; 5 - рабочий

элемент ЗУ

кольцо; 2 - внутреннее кольцо; 3 - элементы крепления колец между собой; 4 - упругие элементы; 5 - тензорезисторы

Направление действия изгибающей силы и ее величина фиксир уется тензодатчиками. По показаниям последних оценивается величина и направления крутящего момента Направление действия изгибающей силы и ее величина фиксир уется тензодатчиками. По показаниям последних оценивается величина и направления крутящего момента

Механические

1-фиксирующая шестеренка

2-ролик; 3-зубчатое

зацепление

α = f(F); β = f(α). Величина β – фиксир уется

Продолжение табл. 5

1 2 3

Магнитные а

1 - ролик; 2 - магнит; 3 - магнитная

головка.

α = f(F). Угол α фиксируется при помощи магнитной головки, при прохождении около них магнита

б.

Электромеханические

1 - ролик; 2 - магнит; 3 - геркон.

1 - шар; 2 - корпус; 3 - токо-

проводящий слой; 4 - контакты (по длине окружности в 16 местах)

α = f(F). Угол α фиксируется при помощи геркона, при прохождении около них магнита

Перемещение шара приводит к движению диска и замыканию соответствующего контакта

Продолжение табл. 5

1 2 3

Электромагнитные а.

б.

1 - воспринимающий элемент; 2 - катушка соленоида; 3 - якорь соленоида; 4 - возвратная пружина; 5-резиновый демпфер; 6 - изоляционный корпус; 7 - электропроводящая крышка;

8 - выводы

1 -масляный демпфер; 2 - катушка

индуктивности;

3 - магнит; 4 - контакт; 5 - шарик; 6 - эластич-

ный демпфер; 7 - подвижный магнитопровод

При отсутствии перемещения детали соленоид не включен, воспринимающи й элемент выдвинут и концом соприкасается с деталью. При перемещении он изгибается до соприкосновения с крышкой, что вызывает появление выходного импульса, приводящего к срабатыванию на короткое время соленоида

Движущийся предмет взаимодействует с шариком и перемещает магнитопровод, который замыкает цепь и притягивается

электромагнитом

Продолжение табл. 5

1 2 3

1 - демпфер;

Пьезорезисторные а. Игольчатые

б. Сердечниковые

в. Колпачковые 1 - крышка

2 - упр угая резина; 3 - датчик давления;

4 - игла; 5 - палец

1-сапфировый сердечник; 2- пьезокера-

мический датчик; 3-резиновый амортизатор; 4-металлический амортизатор; 5-электропровод; 6-корпус

(воспринимаю щий элемент усилие F); 2 - чувствительный элемент (тензодатчик); 3- пластичный демпфер; 4 - корпус датчика

Смещение иглы, возникающее при перемещении предмета, регистрируется датчиком давления

Перемещение предмета заставляет вибрировать сердечник и на выходе пьезоэлектрика появляется электрический сигнал

Действие силы F перемещает колпачек, который воздействует на датчик и возникает сигнал

Продолжение табл. 5

1 2 3

Тензометрические а. Кулачковый

б. Шариковый

Локационные

1 - тензодатчики;

2 - корпус; 3 - упр угая перегородка; 4 - упор; 5 - восприни-

мающий кулачок

1 - чувствительные элементы; 2 - тензометрические балки;

3 - основание; 4 - шарик

1 - лампа; 2 - диафрагма; 3 - приемный фотоэлемент; 4 - резиновый ролик; 5 - пальцы З.У. L=f(α); α=f(F)

Изгиб воспринимающего элемента, при перемещении предмета, вызывает изгиб тензометрической балки

Перемещение предмета в любом направлении вызывает изгиб тензометрических балок с чувствительным и элементами

Вращение ролика, вследствие перемещения предмета, приводит к перекрытию диафрагмой луча света

Матричные

1 - пальцы; 2 - мягкий наполнитель; 3 - предмет; 4 - датчики

давления

Изменение состояния отдельных датчиков характеризует наличие перемещения предмета

Окончание табл. 5

1 2 3

Типа «Кошачьих усов» 1 - фольгиро-

ванная пластина; 2 – эластичная трубка; 3 - медная пластина; 4- металлический ус; 5 - отверстие

Есть касание уса стенок отверстия корпуса –1; нет – 0 – так организуется двоичный код

При зажимании объекта контакты-выступы вдавливаются в слой электропроводящей резины, меняя ее электрическое сопротивление, что ведет к формированию сигнала.

Геркон представляет собой стеклянный баллон с запаянными в нем электроконтактами. В результате прохождения магнита (постоянного или электромагнита) около геркона происходит намагничивание его контактов, притягивание их друг к другу и замыкание цепи. Иногда геркон устанавливается внутри корпуса датчика, выполненного, например, из резины, на наружной поверхности которого имеются шипы, а на внутреннюю прикреплен магнит. При взаимодействии с объектом происходит деформация (смятие) резинового корпуса, магнит приближается к баллону геркона, намагничивает контакты, которые замыкаются (табл. 5).

Все выше представленные сенсоры подтверждают, например, захват объекта манипулирования, однако определение положения объекта в ЗУ, распознавание его формы вызывают большие сложности. Для достижения поставленной цели используют группу датчиков, размещенных на одной подложке. Данные типы рецепторов получили название матричные, причем положение каждого элементарного анализатора определяется номером строки и столбца, на пересечении которых он находится. Характерные конструкции механических анализаторов представлены в табл. 5.

Основной проблемой создания матричных датчиков является обеспечение как можно большей плотности размещения элементарных анализаторов на неизменной площади. При повышении плотности размещения увеличивается разрешающая способность матрицы, улучшая функциональные возможности ПР. Достаточно часто в качестве элементарных сенсоров матрицы используются емкостные датчики, обладающие незначительными размерами и обеспечивающие относительно высокую плотность размещения. В таких датчиках, состояние рецептора определяется не наличием или отсутствием контакта двух контакторов как у механических, а степенью погружения штыря (электрода).

Однако такой способ требует большого количества цепей для измерения емкости, т.е. приводит к удорожанию матрицы.

Несколько большей размещающей способностью обладают матрицы на основе электропроводящей резины, функционирующие без контактных штырей. Конструктивно на отдельных участках внешней поверхности (контактирующей с объектом манипулирования) выполнены выступы (шипы) со слоем более эластичной электропроводящей резины.

В результате захвата объекта происходит сжатие шипа и слоя электропроводящей резины, что приводит к уменьшению соприкосновения данного слоя – это и фиксируется. Причем с увеличением давления на сенсор, т. е. фактически – силы сжатия ЗУ, сопротивление слоя электропроводящей резины снижается. Поэтому представленный вид матриц наряду с вышеперечисленными функциями регулирует силу сжатия. Хотя чувствительные матрицы и могут выполняться из некоторого множества индивидуальных датчиков, разрешающая способность их ограничена. Кроме того, увеличение количества датчиков ведет к конструктивному усложнению матрицы, что вызывает определенные сложности в обслуживании и проведении ремонтных работ, а также приводит к значительному ее удорожанию.

В настоящее время все большую популярность для определения усилия сжатия завоевывают пьезоэлектрические

сенсоры, разновидностью которых являются датчики типа «искусственная кожа» (табл. 5).

Данные анализаторы представляют собой матрицу датчиков, использующих в работе разнообразные физикохимические свойства материалов. В частности, давление объекта манипулирования приводит к деформации элементов сенсора и падения в них электрического сопротивления. Последнее преобразуется в электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна силе, действующей на датчик.

Рассмотрим основные методы создания и характерные конструктивные особенности сенсоров типа «искусственная кожа». Они выполнены в виде слоеного пирога, состоящего из ряда параллельно расположенных слоев различных материалов. Первый (нижний) слой выполнен из изолирующего материала и непосредственно крепится к рабочему элементу ЗУ. Следующий представляет собой электропроводник, который может иметь вид плоской пластины (лист фольги); параллельно расположенных тонких круглых и D-образных плоских электродов; стеклокерамической печатной платы с расположенными на ней прямоугольными плоскими электродами; активных контуров, выполненных на базе СБИС, между которыми установлена пара длинных узких электродов и т. п. Третий слой выполнен из эластичного материала (например, пенопластов, смол, пластмасс, резины, каучука и т. п.), по всему объему армированного графитовыми или кремниевыми волокнами, металлом, частицами электропроводящего вещества. Описанный материал получил название пъезорезисторного, характерным представителем которого является поливинилидефлюорид (PVF2).

По мере наращивания усилия сжатия увеличивается количество контактируемых волокон (частиц), повышается число электропроводящих путей, ведущих к падению электрического сопротивления представленного материала. Последнее фиксируется периферийными устройствами систем очувствления ПР или элементами предыдущего слоя. Характеристики данных слоев в основном и определяют показатели датчиков типа

«искусственная кожа». Следующий слой является, так же как и второй, электропроводником, выполненным, как правило, из листового токопроводящего материала или электродов, расположенных параллельно друг другу. Последний слой (пятый) представляет собой изолирующее эластичное покрытие, непосредственно вступающее в контакт с объектом манипулирования. В общем случае способ определения величины давления по изменению сопротивления электропроводящего слоя (электропроводящей резины, барочувствительных пластмасс) заключается в следующем: между электродами (например, вторым и четвертым слоем датчика типа «искусственная кожа») размещен эластичный токопроводящий слой. Если к ним приложить напряжение, то между электродами потечет ток I

при

сопротивлении слоя R0.Сжатие слоя на величину h1 ведет к уменьшению его сопротивления, принимающего значение R (R1<R0) и, следовательно, величина тока увеличивается до значения I1 (I1>I0). Дальнейшее сжатие слоя на величину h (где h2> h1) ведет к последующему уменьшению сопротивления и увеличению тока, соответственно принимающих значения R2 (R2 < R1) и I2 (I2 > I1) и т. п.

Изменение электрического сопротивления слоя в зависимости от величины нагрузки осуществляется по экспоненциальному закону. Значительно реже датчики давления с применением барочувствительной проводящей резины используются для изменения местоположения центра тяжести объекта. Координаты точки приложения усилия и его величина определяется в результате сравнения выходных сигналов, снимаемых с электродов по четырем противоположным направлениям.

Кроме вышепредставленных сенсоров, для изменения усилия ЗУ используется пропорциональные датчики, которые чаще всего объединены в матрицы. Наиболее распространение получили датчики на основе электропроводящих полимеров (табл. 5), принцип работы которых аналогичен сенсорам, описанным выше; реостатных потенциометров, где величина прикладываемой силы пропорциональна величине перемещения движка реостата, приводящего к изменению его сопротивления;

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 307 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]