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 8

2.1 Выбор микропроцессора 8

2.2 Выбор гидропривода 8

2.3 Выбор редуктора 12

2.4 Выбор двигателя 13

2.5 Выбор датчика угла поворота 15

2.6 Выбор датчика линейного перемещения 16

2.7 Выбор усилителя 17

4 ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ИХ АНАЛИЗ 19

4.1 Построение ЛАЧХ непрерывной системы 19

4.2 Построение переходной характеристики 20

5 ПОСТРОЕНИЕ ЖЕЛАЕМОЙ ЛАЧХ. 21

5.1 Построение ЖЛАЧХ 21

5.2 Построение ЛАЧХ корректирующего устройства 22

5.3 Построение скорректированной переходной характеристики 23

Заключение 25

ВВЕДЕНИЕ

Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Существует 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 интеллектом 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 пакеты 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 поворотом руки робота манипулятора. 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, Н 100;

- 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, мм 0.1;

- быстродействие, м/с 0.5;

- время регулирование, с не более 10;

- перерегулирование, % 0;

- колебательность 0;

- рабочий диапазон температур, ⁰С -15… +35;

1.3 Функциональная схема.

Работа САУ поворотом руки робота манипулятора основана на формировании сигнала усилия поворота за счет получения результатов измерения давления и углового положения.

Задатчик, который входит в состав ЭВМ, содержит в себе команды управления поворотом руки и обеспечивает поступление этих сигналов на сравнивающее устройство ВУ (часть ЭВМ). ВУ формирует результат сравнения требуемого угла поворота и текущего.

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 пере-мещением, 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 руку робота.

Система должна согласовываться со схемой (рисунок 1).

ЭВМ

I_PУ

P

P_ГП

I_dP

I_У

ω_ДВ

l

I_dl

У

ДПТ

Р

ГП

РМ

З

ВУ1

ВУ2

ДЛ

l

I_l

P

I_P

ДД

З – задатчик, ВУ – вычислительное устройство, У – усилитель,

ДПТ – двигатель постоянного тока, Р – редуктор, ГП – гидропривод,

РМ – рука-манипулятор, ДД – датчик давления, ДЛ – датчик линейного перемещения.

Рисунок 1 – Функциональная схема САУ поворотом руки робота-манипулятора

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Выбор микропроцессора

Одним из главнейших устройств в любой САУ можно считать устройство сравнения, от точности проведенной им операции будет зависеть, на сколько точным окажется управление. Таким образом, следует достаточно тщательно подойти к выбору этого элемента. Исходя из требуемых технических характеристик и экономической эффективности выбираем процессор Siemens 80C31.

2.1.1 Технические характеристики микропроцессора.

- макс. тактовая частота, МГц 33;

- ROM/ EPROM, Кбайт 4;

- RAM, байт 128;

- количество счетчиков 2;

- число линий ввода/вывода 32;

- последовательные каналы UART;

- напряжение питания, В 2.7...5.5;

- рабочий интервал температур, ^оС - 55...+125;

2.1.2 Расчет передаточной функции микропроцессора. Передаточная функция цифрового устройства микропроцессор является стандартной W(p)=1.