Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
81
Рис. 15. Внешний вид и степени подвижности манипулятора
«PUMA – 560»: 1 – основание; 2 – колонна; 3 – плечо; 4 - верхняя часть
руки (плечо); 5 – предплечье; 6 – кисть; 7 - кожух
Верхняя часть руки 4 и предплечье 5 крепятся и
перемещаются относительно друг друга при помощи локтевого
сустава. Кисть 6 робота обладает тремя вращательными
степенями подвижности относительно трех осей, расположенных
перпендикулярно между собой. В нижней части колонны 2
смонтировано устройство 7 для подсоединения кабелей от
системы управления. Каждое звено манипулятора
присоединяется к другому в суставах напоминающих по своей
сути и частично конструкции плеча и локоть человека. Через
центр суставов проходят оси координат, относительно которых
вращаются звенья манипулятора (рис. 15).
82
Ось 1-гo сустава перпендикулярна плоскости основания и
±
совпадает с осью симметрии колонны, ось 2-го сустава
перпендикулярна оси 1-го сустава и совпадает с осевой линией
плеча. Оси 3-го, 2-го и 5-го суставов параллельны. Ось 4-го
сустава перпендикулярна оси 3-го сустава, a ось 6-го сустава
перпендикулярна оси последнего и совпадает с осевой линией
монтажного фланца (механического интерфейса).
Звенья 2, 3, 4, 5 (рис. 15) манипулятора имеют
монококовую конструкцию, т.е. они пустотелые, а их наружные
пластины (кожух) несут часть нагрузки, тем самым
обеспечивается максимальная прочность при минимальной
массе. Внутри этих звеньев располагаются электродвигатели
постоянного тока с защитными тормозами и измерительными
преобразователями, а также система механических передач.
Каждое звено манипулятора приводится в движение своим
двигателем и зубчатым редуктором.
Основные технические характеристики ПР РМ – 01
Номинальная грузоподъемность ……………………. 5 кг
Тип привода ………………………………………….. Электромеханический
(двигатели постоянного
тока с защитными
тормозами)
Точность позиционирования ………………………... Средняя
Погрешность позиционирования ……………………
мм
1,0
Количество степеней подвижности ………………… 6 (вращательные)
Система координат …………………………………... сферическая
Средняя скорость перемещения
рабочего органа (суммарное быстродействие):
- по свободной не прямолинейной траектории ……. Не более 1,0 м/с
- по прямолинейной траектории …………………… Не более 0,5 м/с
Вид адаптации ………………………………………... На статическое усилее
(давление)
(не более 60 Н)
83
Захватное устройство ………………………………... Схват
механический
Привод захватного устройства ……………………… пневматический
Параметры степеней подвижности …………………. Величина
переме-
щения
(град)
- первый сустав (Bz) – колонка …………………….. 320 1,4
- второй сустав (Bx) – плечё ………………………... 266 0,9
- третий сустав (B’x) – локоть ……………………… 284 2,1
- четвёртый сустав (By) – кисть ……………………. 280 4,0
- пятый сустав (B’’x) – кисть ………………………... 200 4,2
- шестой сустав (B’z) – кисть ………………………. 520 4,0
Исполнение …………………………………………... пожаробезопасное
Масса манипулятора “Pu ma” ……………………….. 53 кг
Масса системы управления …………………………. 280 кг
Принцип работы системы управления ……………... двухуровневая
микропроцессорное
Язык программирования …………………………….. ARPS
Метод программирования …………………………… обучение,
аналитическое
программирование
Устройства программирования …………………….. пульт ручного уп-
равления, клавиату-
ра в совакупности с
дисплеем
Устройства ввода информации ……………………... пульт ручного уп-
равления, клавиату-
ра
Ёмкость памяти:
- оперативного запоминающего устройства …… ….. 12+1 Кслов
- перепрограммированного запоминающего
устройства ………… …………………… ……………. 16+4 Кслов
- емкость внешней памяти на гибких магнитных
дисках (одна дискета) ……………………………….. 34 Кслов
Число каналов связи с внешним периферийным
оборудованием:
- на вход ………………………………………………. 32
- на выход …………………………………………….. 32
Скорость
перемещения
(град/с)
84
Число степеней подвижности
управление которыми возможно одновременно ….. 6
Типы измерительных преобразователей
перемещений …… …………………………… ………. потенциометричес-
кие, фотоэлектри-
ческие
Время хранения информации в оперативно
запоминающем устройстве при отключении
напряжения питающей сети ………………………… не менее 120 ч.
Габаритные размеры СУ:
- ширина ………………………………………………. 605 мм
- длина (глубина) …………………………………….. 665 мм
- высота ……………………………………………….. 1870 мм
Потребляемая мощность …………………………….. не более 1200 Вт
В процессе работы ПР РМ-01 необходимо знать положение
манипулятора (в любой момент времени). Исходной точкой
отсчета для определения данного положений является базовое
(абсолютное) расположение манипулятора, которое достигается
при калибровке робота. Поэтому операция калибровки должна
производиться каждый раз после включения питания робота. Она
осуществляется в автоматическом режиме с помощью
потенциометров, которые используются и для грубого
определения места положения сустава, а соответственно - звена.
Для более точного определения места положения звена, а также
контроля скорости его перемещения на валу каждого
электродвигателя установлены потенциометры и импульсный
фотоэлектрический датчик. Вращение его вала осуществляется от
вала электродвигателя через скользящую муфту. Сигналы от
датчиков индицируют как положение звеньев, так и их скорость
перемещения.
Таким образов, осуществляется работа следящих приводов
постоянного тока. Кроме всего прочего, серводвигатели
манипулятора оснащены электромагнитными тормозам, которые
выключаются, как только снимется напряжение питания с
двигателей. При этом манипулятор блокируется
(останавливается) в том положений, в котором он находится в
момент отключения напряжения. Тем самым обеспечивается
85
безопасность работы и исключается нанесение травм. Для
техобслуживания и ремонта тормоза могут быть выключены
(разблокированы) и манипулятор можно двигать вручную. После
разблокировки тормозов, под действием силу тяжести
манипулятор складывается и, если не поддерживать его звенья,
может сломаться. Поэтому необходимо организовать подставки
под суставы или каким-либо другим способом обеспечить
поддержание звеньев.
Манипулятор «PUMA» сопряжен с системой управления
двумя кабелями 7, разъемы которых устанавливаются в
устройстве 3 (рис. 16). По одному кабелю подается питание
серводвигателям, по другому передаются сигналы от
потенциометров и датчиков системе управления.
Движение манипулятора по степеням подвижности
осуществляется следующим образом: вращение вокруг колонны
(1-я степень подвижности Bz) происходит от двигателя,
находящегося вне колонны в нижней ее части. На валу двигателя
имеется цилиндрическое зубчатое колесо, которое через систему
зубчатых передач совершает вращательное движение на
цилиндре зубчатого венца. Он соединен со стволом колонны и
вращает ее. Вращение в плечевом суставе (2-я степень
подвижности Bx) осуществляется от двигателя и зубчатых
передач, расположенных в задней части верхней руки (между
плечом и локтем). Передача двухступенчатая. На валу двигателя
установлено коническое зубчатое колесо, осуществляющее
вращение ведущей шестерни на промежуточном валу. В
противоположном конце вала находится цилиндрическое
зубчатое колесо и вращающейся зубчатый венец, жестко
скрепленный с верхней частью руки. Вращение локтевого сустава
(3-я степень подвижности В’x) происходит от двигателя
расположенного рядом с двигателем плечевого сустава. Передача
также двухступенчатая. Вал двигателя соединен с ведущим валом
через упругую муфту. Ведущий вал с коническим зубчатым
колесом вращает ведущую шестерню и промежуточный вал.
86
Рис. 16. Лабораторная установка к работам 6, 7: 1 – манипулятор
«PUMA-560»; 2 – основание (постамент) для крепления манипулятора;
3 – система управления ПР РМ – О1; 4 – позиция для выполнения
операций; 5 – устройство загрузки деталей (изделий); 6 – система
воздухоподготовки; 7 – соединительные кабели (провода)
На его противоположном конце располагается
цилиндрическое зубчатое колесо, которое вращает зубчатый
венец, жестко закрепленный с предплечьем.
Таким образом, предплечье вращается вокруг локтя.
Вращение кисти (Вy, В”x, В'z) осуществляется от трех
двигателей, расположенных в предплечье у локтя
(в выступающей части). Передача вращательного движения от
двигателей на зубчатые колеса кисти происходит через промежуточные валы, проходящие вдоль предплечья. С обеих сторон
валов расположены упругие муфты. Вращение кисти, по трем
ориентирующим степеням подвижности выполняется за счет
перемещения зубчатого венца, под действием двух пар
цилиндрических колёс с прямым зубом (4-я степень
подвижности); через одну пару цилиндрических и конических
87
зубчатых колес (5-я степень подвижности); через две пары
конических зубчатых колес (6-я степень подвижности).
ПР PМ-01 может быть снабжен разнообразными
захватными устройствами и технологическим инструментом или
приспособлениями, что значительно расширяет его
функциональные возможности при роботизации химикотехнологических процессов. На лабораторной установке
манипулятор “PUMA-560” оснащен механическим схватом,
перемещения губок («пальцев») которого осуществляется под
действием пневмоцилиндра двойного действия и рычажной
передачи. Сжатый воздух к пневмоцилиндру подаётся от
компрессора через систему воздухоподготовки, которая
производит пневмотранспортировку машинного масла к
трущимся частям манипулятора.
Крепление манипулятора “PUMA-560" возможно как
потолочное (подвесное), так и напольное, причем колонна
должна быть в вертикальном положении. Возможность
многовариантного крепления манипулятора свидетельствует об
определенном уровне универсальности робота, а также о
способности к разнообразным компоновочным схемам
роботизированных участков, что играет первостепенную роль
при их создании.
Для более качественного программирования и обеспечения
значительной легкости данного процесса манипулятор имеет две
системы координат, относительно которых он совершает
перемещение. Системы координат представлены на рис. 15, где x,
y, z - основная, а x1, y1, z1 - система координат инструмента.
Основная система координат имеет три взаимно
перпендикулярные оси с точкой отсчета, расположенной на оси
симметрии плеча манипулятора. Основная система координат
выбрана относительно земли, поэтому при перемещении
манипулятора остается неподвижной. Данную систему координат
удобно использовать при обучении робота с пульта ручного
управления. Нажимая клавиши последнего, перемещают
механический интерфейс, фланец кисти манипулятора,
88
относительно координат x, y, z, при этом контролировать
движение суставов не обязательно. Суставы перемещаются
самостоятельно так, чтобы обеспечить требуемое движение
механическому интерфейсу, т.е. фактически захватному
устройству робота «PUMA–56 0».
Система координат инструмента также состоит из трех
перпендикулярных осей, но начало координат расположено в
центре фланца и является подвижным, осуществляющим
перемещение совместно с манипулятором. Положительный
эффект достигается, как и в первом случае, за счет
автоматического движения суставов манипулятора для
достижения требуемого перемещения механического интерфейса.
Наиболее эффективно движение последнего (относительно
системы координат инструмента) осуществляется также в режиме
обучения с пульта ручного управления. Перемещение фланца
кисти манипулятора как по координатам x, y, z, так и по x1, y1, z1,
выполняется прямолинейно вдоль осей. Кроме того, движение
манипулятора вдоль описанных выше осей координат может
осуществляться и при аналитическом программировании на
языке ARPS. Использование при программировании
(аналитическом или в режиме обучения) двух систем координат
значительно упрощает процесс составления траектории движения
рабочего органа манипулятора для выполнения конкретного
химико-технологического процесса.
Устройство управления “Сфера-36" представляет собой
многопроцессорную двухуровневую систему, построенную по
иерархическому принципу. Логический аппарат верхнего уровня
управления состоит из ряда модулей: центрального процессора
(МУП), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ),
постоянного запоминающего устройства (ПЗУ),
последовательного интерфейса (МПИ), аналогового ввода
(МАВ), ввода - вывода (МВВ), связи (МС). Логический аппарат
нижнего уровня управления включает шесть комплектов
следящих модулей процессора привода (МПП) и управления
89
приводом (МУП). Конструктивно логические аппараты двух
уровней размещены в блоке модулей (БМ).
Верхний уровень управления предназначен для решения
следующих задач:
- расчета алгоритмов планирования траектории движения схвата
манипулятора «PUMA» и формирования программ движения
каждого его звена;
- логической обработки информации о состоянии периферийного
оборудования, функционально совмещенного с роботом в
Робототехнологический комплекс, и синхронизации их
совместной работы;
- обеспечения диалогового режима работы оператора системы
управления посредством монитора (видеотерминала ВТУ);
- обмена информацией с внешней ЭВМ более высокого уровня
управления робототехнологическим комплексом;
- записи-чтения, долговременного хранение программ
пользователя посредством накопителя на гибких магнитных
дисках (НГМД);
- обеспечения режима ручного управления манипулятором
посредством пульта ручного управления (ПРУ);
- диагностики работы системы управления;
- калибровки месторасположения звеньев манипулятора.
Нижний уровень управления предназначен для решения
задачи регулирования параметров движения звеньев
манипулятора. К ним можно отнести скорость перемещения и их
точное месторасположение. Кроме того, представленный уровень
управления осуществляет сравнение фактического и
программного движения манипулятора. Управляющая часть
следящих электроприводов размещена в системе управления и
содержит, кроме логического аппарата управления нижнего
уровня, шесть модулей широко импульсных преобразователей
(ШИП). Последние формируют мощные сигналы для
непосредственного управления следящих электродвигателей
90
манипулятора и расположены в блоке питания (БП) системы
управления «Сфера–36».
Основные модули системы управления выполняют
следующие функции:
- модуль центрального процессора вычисляет траекторию
манипулятора, предусмотренную программой. Длина
управляемого слова МУП составляет 16 бит;
- модуль оперативного запоминающего устройства предназначен
для записывания программы, имеет резервное аккумуляторное
питание, поэтому сохраняет записанную программу в течение
120 ч как минимум;
- модуль последовательного интерфейса необходим для связи
МУП, ОЗУ, ПЗУ, МАВ с НГМД, дисплеем, пультом ручного
управления и внешней ЭВМ;
- модуль параллельного интерфейса предназначен для связи
модулей, описанных в МПИ с модулями входа-выхода (MBВ),
необходимых для совместного функционирования
периферийного оборудования;
- модуль связи организует взаимосвязь МУП, ОЗУ, ПЗУ, МАВ с
модулями процессора и управлением приводами;
- модуль управления приводами организует взаимосвязь
сигналов от звена манипулятора со схемой управления
усилителем мощности. Для каждого звена имеется свой ШИП.
Кроме основных модулей, в СУ можно выделить еще две
системы: ввода информации оператором и световой индикации.
Первая включает пульт ручного управления (ПРУ), клавиатуру
(КЛ), накопитель на гибких магнитных дисках (HГМД), панель
управления (ПУ), вторая – дисплей (ВТУ), лампочки,
светодиоды, индикаторы. Они расположены на ПРУ, ПУ, НГМД,
KЛ и значительно облегчают работу оператору.
Конструктивно системы управления "Сфера-36" выполнена
в виде стойки шкафа с двумя открывающимися дверьми
(передней и задней). На рис. 17 показано расположение всех
модулей устройства управления. На задней двери шкафа
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]