СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 6
1.1 Цель курсовой работы 6
1.2 Технические характеристики системы регулирования 6
1.3 Функциональная схема 6
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 9
2.1 Выбор микропроцессора 9
2.2 Выбор захвата робота 9
2.3 Выбор гидропривода 11
2.4 Выбор редуктора 15
2.5 Выбор двигателя 18
2.6 Выбор датчика давления 20
2.7 Выбор датчика линейного перемещения 23
2.8 Выбор операционного усилителя 24
3 ДЕЛЕНИЕ ЛСУ НА ИЗМЕНЯЕМУЮ И НЕИЗМЕНЯЕМУЮ ЧАСТИ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ 25
4 ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ИХ АНАЛИЗ 29
4.1 Построение АЧХ 29
4.2 Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ непрерывной системы 31
4.3 Построение переходной характеристики 31
4.4 Определение устойчивости дискретной системы 33
5 ПОСТРОЕНИЕ ЖЕЛАЕМЫХ ЛАЧХ И ЛФЧХ. АНАЛИЗ ЖЕЛАЕМОЙ 35
ЛФЧХ
5.1 Построение ЖЛАЧХ 35
5.2 Построение ЛАЧХ корректирующего устройства 36
6 СИНТЕЗ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 38
6.1 Синтез параллельного корректирующего устройства 38
6.2 Синтез программного корректирующего устройства 41
6.3 Выбор корректирующего устройства 43
Заключение 44
Приложение 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47
ВВЕДЕНИЕ
Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Сущуствует несколько разновидностей роботов и для каждого из них имеется своё определение. Чаще всего говорят о трёх поколениях роботов : промышленных роботах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интелектом или как говорили раньше – интегральных роботах .
Серийное изготовление промышленных роботов в стране начато в конце шестидесятых годов. Их выпуск, как у нас, так и за рубежом постоянно наращивается.
Непрерывно расширяются области применения роботов. Их используют для перемещения деталей и заготовок, для установки заготовок на станках и снятия готовых деталей. Широкие и перспективные области применения – технологические процессы, неблагоприятные для здоровья человека: окраска, сварка, литье и др. Кроме того, роботы просто необходимо применять в тех областях, где присутствие человека ненужно или даже вредно (например, сборка микропроцессоров и других комплектующих персональных компьютеров). С повышением точности позиционирования осваивается использование роботов для процессов сборки, для механической обработки деталей. Например, роботы серии D-1000 фирмы Elac Ingenieurtechnic отличаются высокой жесткостью и возможностью воспринимать внешние нагрузки, фиксируя положения осей после позиционирования с помощью механических тормозов. Это позволяет использовать роботы со сверлильными и фрезерными устройствами.
Применение современных промышленных роботов увеличивает производительность оборудования и выпуск продукции, улучшает качество продукции, заменяет человека на монотонных и тяжелых работах, помогает экономить материалы и энергию. Кроме того, они обладают достаточной гибкостью, чтобы использовать их при выпуске продукции средними и малыми партиями, т. е. в той области, где традиционные средства автоматизации неприменимы. Мелкосерийная продукция имеет большой рынок. Исследования показывают, что подавляющее большинство деталей, закупаемых даже военными организациями, были выпущены партиями менее 100 штук, а в Великобритании согласно проведенным оценкам примерно 75 % всех металлических деталей выпускалось партиями менее 50 штук.
Роботы еще не обладают многими важнейшими качествами, присущими человеку, например не способны к разумному реагированию на непредвиденную обстановку и изменение рабочей среды, к самообучению на основе собственного опыта, использованию тонкой координации системы «рука — глаз». Роботы с захватами или подобные им применяются для выполнения манипуляционных операций, например при удалении заусенцев, литье, очистке слитков, ковке, термообработке, точном литье, обслуживании станков на погрузке-разгрузке, формовке, упаковке, размещении деталей в палеты и складировании.
В роботах грузоподъемностью до 20 кг расширяется применение электропривода, преимущества которого по сравнению с гидроприводом следующие: отсутствие утечек масла, малое подготовительное время (не нужен разогрев масла до рабочей температуры для точных работ), простота изготовления. Пневмопривод применяют главным образом в роботах, в которых перемещения рабочих органов задаются жесткими, в большинстве случаев переналаживаемыми упорами (цикловая система управления).
В роботах значительной грузоподъемности преимущественно применяют гидропривод.
Конструктивные тенденции роботов: развитие модульных конструкций как роботов в целом, так и их сборочных единиц; расширение применения электромеханических роботов с волновыми передачами, обеспечение выборки зазоров.
1 Техническое задание
1.1 Цель курсовой работы
Целью данной курсовой работы является разработка САУ захватом руки робота манипулятора. Данный элемент робота должен обеспечивать возможность захвата и удержания объектов. Кроме того, система должна отвечать всем заданным в техническом задании параметрам, обеспечивая достаточное быстродействие, а самое главное – точность регулирования.
1.2 Технические характеристики системы регулирования
Грузоподъемность легкие (до 100Н)
Тип системы цифровая
Частота
опроса датчиков 1000
Скорость обработки сигнала 35
Ускорение обработки сигнала 40
Максимальная ошибка регулирования 0.3
Тип силового привода гидравлический
Точность позиционирования средняя (0,1мм<∆rM<1мм)
Быстродействие малое (VМ<0.5м/с)
Время регулирование не более 10 секунд
Перерегулирование 0%
Колебательность 0
Рабочий диапазон температур -15… +35
1.3 Функциональная схема.
Работа САУ захватом руки робота манипулятора, основана на формировании сигнала усилия захвата, за счет получения результатов измерения давления и получения линейного положения.
Задатчик, который входит в состав ЭВМ, содержит в себе, согласованные с датчиком давления ДД, значения токов. Оператор может выбрать материал, из которого изготовлена деталь, подлежащая захвату и таким образом сформировать на выходе задатчика значение тока, соответствующее по величине максимально-допустимому значению давления на этот объект. Это значение поступает на сравнивающее устройство ВУ (часть ЭВМ), которое формирует результат сравнения максимального давления и текущего. Важным моментом здесь является то, что недопустимо выпадения объекта из захвата, т.е. давление, оказываемое на объект должно быть достаточным.
Результат сравнения поступает на второй сравнивающий элемент, для которого входной сигнал должен быть согласован с выходным сигналом первого УС. Этот элемент сравнения формирует отклонение линейного положения редуктора от заданного.
Результат сравнения величин токов на усилитель У. Заведомо ясно, что величина напряжения и тока, а, в конечном счете, мощность будет недостаточна для двигателя, являющегося частью ИМ.
Для того чтобы связать частоту вращения двигателя ДПТ, с перемещением, требуемым для штока гидропривода ГП, потребуется редуктор Р. Редуктор должен преобразовать вращательное движение в поступательное.
Для более точного и качественного управления двигателем, можно поставить в цепь датчик линейного перемещения, который будет снимать показания о текущем положении элемента редуктора.
Собственно гидропривод ГП и является ИМ, так как именно он воздействует, за счет использования внешнего давления, на захват ЗАХ.
На захвате располагается ДД, который служит для получения величины текущего давления на объект.
Давление, воздействующее на объект, поступает в виде вольтамперной величины в цепь ООС.
Система должна согласовываться со схемой (рис. 1).
З – задатчик, ВУ – вычислительное устройство, У – усилитель,
ДПТ – двигатель постоянного тока, Р – редуктор, ГП – гидропривод,
ЗАХ – захват, ДД – датчик давления, ДЛ – датчик линейного
перемещения.
Рисунок 1 – Функциональная схема САУ захватом руки робота
манипулятора