Ishning tasnifi

Ishning maqsadi strukturaviy tahlilni amalga oshirish va nusxa ko'chirish manipulyatori va sanoat robotlarining kinematik zanjirlarining asosiy xususiyatlari bilan tanishishdir.

1. Sanoat robotlari va manipulyatorlari.

Ishlab chiqarish jarayonlarida asosiy va yordamchi operatsiyalarni amalga oshirishda insonni almashtirish uchun mo'ljallangan, manipulyator va uning harakatini boshqarish dasturiy ta'minot qurilmasidan tashkil topgan sanoat robot programlanadigan avtomatik mashina. Manipulyator-inson qo'li harakatlariga o'xshash programlanadigan avtomatik qurilma yoki inson-operator harakati (manipulyatsiyasi) nazorati ostida amalga oshiriladigan fazoviy vosita mexanizmi va aktuatorlar tizimi to'plami.

2. Maqsad va dastur doirasi.

Sanoat robotlari sanoat ishlab chiqarish jarayonida asosiy va yordamchi texnologik operatsiyalarni amalga oshirishda insonni almashtirish uchun mo'ljallangan. Shu bilan birga, muhim ijtimoiy vazifa - insonni sog'liq uchun xavf-xatar yoki og'ir jismoniy mehnat bilan bog'liq ishlardan, shuningdek, yuqori malakaga ega bo'lmagan oddiy monoton operatsiyalardan ozod qilishdir. Sanoat robotlari asosida yaratilgan moslashuvchan avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish kichik va birlik ishlab chiqarishda keng mahsulot nomenklaturasi bo'lgan korxonalarda avtomatlashtirish muammolarini hal qilishga imkon beradi. Inson-operator tomonidan boshqariladigan manipulyatorlarni nusxalash radioaktiv materiallar bilan turli ishlarni bajarishda zarurdir. Bundan tashqari, ushbu qurilmalar kosmosda, suv ostida, kimyoviy faol muhitda ishlashda ajralmas hisoblanadi. Shunday qilib, sanoat robotlari va nusxa ko'chirish manipulyatorlari zamonaviy sanoat ishlab chiqarishining muhim tarkibiy qismlari hisoblanadi.

3. Sanoat robotlarini tasniflash.

Sanoat robotlari quyidagi xususiyatlarga ko'ra tasniflanadi:

o amalga oshirilgan texnologik operatsiyalarning tabiati bo'yicha: asosiy, yordamchi, universal;

o ishlab chiqarish turiga ko'ra: quyma, payvandlash, zarb-press, ishlov berish, montaj qilish, bo'yash, transport-ombor;

u manipulyatorning qo'l koordinatalari tizimiga ko'ra: to'rtburchak, silindrsimon, sferik, sferik burchak( yakka), boshqalar;

o manipulyatorning harakatchanligi soni bo'yicha;

o yuk hajmi: Ultra yengil (10 N gacha), engil (100 N gacha), o'rta (2000 H gacha), og'ir (10000 H gacha), og'ir (10000 H dan ortiq);

o quvvat haydovchi turi bo'yicha: elektromexanik, pnevmatik, gidravlik, estrodiol;

o harakatchanlik asosida: mobil, statsionar;

o dastur ko'rinishida: qattiq dastur bilan, qayta programlanadigan, moslashuvchan, sun'iy aql elementlari bilan;

o dasturlash xarakteriga ko'ra: pozitsion, kontur, estrodiol.

4.Sanoat robotining asosiy qurilmasi.

Sanoat robotining manipulyatori o'zining funktsional maqsadi bilan chiqish liniyasining harakatini va kosmosda belgilangan traektoriya va belgilangan yo'nalish bo'yicha unga biriktirilgan manipulyatsiya ob'ektini ta'minlashi kerak. Ushbu talabni to'liq bajarish uchun manipulyatorning asosiy vosita mexanizmi kamida oltita harakatga ega bo'lishi kerak va ularning har biri uchun harakat nazorat qilinishi kerak. Oltita harakatlanuvchi sanoat roboti murakkab avtomatik tizimdir. Ushbu tizim ishlab chiqarish va foydalanishda murakkab. Shuning uchun, sanoat robotlarining haqiqiy dizaynlarida ko'pincha oltitadan kam harakatlanuvchi mexanizmlar qo'llaniladi. Eng oddiy manipulyatorlar uchta, kamida ikkita harakatga ega. Bunday manipulyatorlarni ishlab chiqarish va ishlatishda ancha arzon, ammo ish muhitini tashkil qilish uchun o'ziga xos talablar mavjud. Ushbu talablar robotning mexanizmiga nisbatan manipulyatsiya ob'ektlarining belgilangan yo'nalishini o'z ichiga oladi. Shuning uchun uskunalar kerakli yo'nalishga ega bo'lgan bunday robotga nisbatan joylashtirilishi kerak.

Misol uchun, uch tomonlama manipulyatorli sanoat robotining strukturaviy va funktsional diagrammasini ko'rib chiqing. Manipulyator qo'lining asosiy mexanizmi 0 va uchta harakatlanuvchi bog'lanishdan iborat 1,2 va 3 (shakl.12.1). Ushbu manipulyator mexanizmining strukturaviy sxemasi silindrsimon koordinata tizimiga mos keladi. Ushbu tizimda 1 aloqasi 0 (j 10 nisbiy burchak harakati) ga nisbatan aylanishi mumkin, 2 liniyasi 1 (s 21 nisbiy chiziqli harakati) ga nisbatan vertikal ravishda harakat qiladi va 3 liniyasi 2 (s 32 nisbiy chiziqli harakati) ga nisbatan gorizontal tekislikda harakat qiladi. 3 ulanishining oxirida manipulyator ishlayotgan paytda manipulyatsiya ob'ektini ushlab turish va ushlab turish uchun mo'ljallangan tutqich yoki ushlagich kuchaytirildi. Manipulyatorning asosiy qo'l mexanizmining bog'lanishlari bir-biriga uchta bitta harakatlanuvchi kinematik juftlarni (bir aylanish A va ikkita Translasyonel B va C) hosil qiladi va ob'ektning yo'nalishini nazorat qilmasdan kosmosda harakatlanishini ta'minlashi mumkin. Uchta nisbiy harakatlarning har birini bajarish uchun manipulyator reduktorli dvigatellar va teskari sensor tizimidan iborat drayvlar bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Ob'ektning harakati ma'lum bir harakat qonuniga muvofiq amalga oshirilganligi sababli, tizimda dastur tashuvchisi deb ataladigan harakat dasturini saqlaydigan va o'rnatadigan qurilmalar bo'lishi kerak. Bunday qurilmalar kompyuterdan boshqarilganda floppi, CD disklari, magnit chiziqlar va boshqalar bo'lishi mumkin.belgilangan harakat dasturini vosita nazorat qilish signallariga aylantirish nazorat tizimi tomonidan amalga oshiriladi. Ushbu tizim tegishli dasturiy ta'minot, raqamli-analog konvertorlar va kuchaytirgichlar bilan kompyuterlarni o'z ichiga oladi. Nazorat qilish tizimi, belgilangan dasturga muvofiq, u i ta'sirini nazorat qiluvchi aktuatorlarni (motorlarni) ishlab chiqaradi va ishlab chiqaradi . Agar kerak bo'lsa , u bu ta'sirlarni D xi signallariga moslashtiradi, bu unga hisobot sensorlaridan keladi. Sanoat robotining funktsional sxemasi shakl. 12.2.

5. Asosiy tushunchalar va ta'riflar. Manipulyatorlarning tuzilishi. Geometrik-kinematik xususiyatlar.

Strukturaviy formula-manipulyatorning strukturaviy sxemasining matematik rekordidir, uning harakatchanligi, kinematik juftlarning shakli va ularning asosiy koordinata tizimining o'qlari (sobit bog'lanish bilan bog'liq tizim) bo'yicha yo'nalishini o'z ichiga oladi.

Manipulyator tomonidan taqdim etilgan harakatlar quyidagilarga bo'linadi:

• global (harakatlanuvchi tayanchli robotlar uchun) - mexanizmning kattaligidan sezilarli darajada yuqori bo'lgan manipulyator Rafining harakati;

* mintaqaviy (transport) - manipulyatorning dastlabki uchta aloqasi yoki uning "qo'li" tomonidan taqdim etilgan harakatlar, uning kattaligi mexanizmning o'lchamiga mos keladi;

* mahalliy (yo'naltiruvchi) - uning "cho'tkasi" ni tashkil etuvchi manipulyatorning aloqalari bilan ta'minlangan harakatlar, ularning qiymati mexanizmning kattaligidan ancha kichikdir.

Harakatlarning ushbu tasnifiga muvofiq, manipulyatorda turli funktsiyalarga ega bo'lgan kinematik zanjirning ikkita qismini ajratish mumkin: qo'l mexanizmi va qo'l mexanizmi. "Qo'l" ostida manipulyatorning bir qismi tushuniladi, bu esa m – schvat-m nuqtasi markazini ( sxemaning mintaqaviy harakatlarini) ko'chirishni ta'minlaydi – "cho'tka" ostida-kavramaning yo'nalishini (mahalliy kavrama harakatlarini) ta'minlaydigan ulanishlar va juftliklar.

Mexanizmning strukturaviy diagrammasi uning grafik tasviri bo'lib, unda stend, harakatlanuvchi bog'lanishlar, kinematik juftliklar va ularning o'zaro joylashuvi ko'rsatilgan. Diagramma elementlarining grafik tasviri qabul qilingan ramzlarni hisobga olgan holda amalga oshiriladi. 12.1-jadvalda kinematik juftlarning ramzlari ko'rsatilgan. Kinematik zanjir-kinematik juftlarni tashkil etuvchi aloqa tizimi. Har bir bog'ning ikkita kinematik juftlikdan ko'p bo'lmagan zanjiri oddiy deb ataladi. Ochiq-oydin, bunday kinematik zanjir deb ataladi, unda faqat bitta kinematik juftlikdagi ulanishlar mavjud

Одноподвижная вращательная	Одноподвижная поступательная	Двухподвижная цилиндрическая
Двухподвижная сферическая	Трехподвижная сферическая	Трехподвижная плоская

Antropomorfik manipulyatorning strukturaviy diagrammasini, ya'ni birinchi yondashuvda inson qo'li mexanizmiga mos keladigan sxemani ko'rib chiqing (shakl.12.3). Ushbu mexanizm uchta harakatlanuvchi aloqa va uchta kinematik juftlikdan iborat: ikkita uch sferik A3sf va C3sf va bitta harakatlanuvchi aylanish B1v .

Manipulyatorning kinematik juftlari quyidagilar bilan tavsiflanadi: KP nomi yoki nomi - lotin alifbosining katta harfidir (A,B,C va boshqalar); juftlikni tashkil etuvchi ulanishlar (0, 1 / 2 va boshqalar); juftlikdagi aloqalarning nisbiy harakati ( bir juft juftlikda - aylanish,oldinga va vida); KP harakatchanligi (1 dan 3gacha bo'lgan pastki juftliklar uchun, 4 dan 5gacha bo'lgan yuqori juftliklar uchun); KP o'qining asosiy yoki mahalliy koordinata tizimining

Manipulyatorning ish maydoni-uning bog'lanishlari uchun ko'plab mumkin bo'lgan pozitsiyalarni o'rab turgan sirtlar bilan chegaralangan makonning bir qismi. Manipulyatorning xizmat ko'rsatish zonasi manipulyatorni ushlab turish markazining ko'plab pozitsiyalariga mos keladigan makonning bir qismidir. Xizmat ko'rsatish zonasi manipulyatorning muhim xususiyati hisoblanadi. Manipulyator qo'lining tuzilishi va koordinatalari tizimi, shuningdek, KPDAGI ulanishlarning nisbiy harakatlarini o'z ichiga olgan konstruktiv cheklovlar bilan belgilanadi.

Manipulyatorning harakatlanishi W-mustaqil umumlashtirilgan koordinatalar soni kosmosdagi devorlarning holatini aniq belgilaydi.

yoki yopiq kinematik zanjirlar uchun.

Hiyla-nayrang ob'ektida m nuqtasini ko'rib chiqing, bu esa tortishish markaziga to'g'ri keladi. 0x0y0z0 sobit (asosiy) koordinata tizimidagi ob'ektning pozitsiyasi m nuqtasining radius vektori va bu nuqtada boshlangan yagona vektorning yo'nalishi bilan aniqlanadi. Matematikada kosmosdagi nuqta pozitsiyasi uchta koordinata tizimidan birida o'rnatiladi:

o xM, yM, zM koordinatalari bilan to'rtburchak Dekart;

o rsM, j m, ZM koordinatalari bilan silindrsimon;

o RM, j m, q m koordinatalari bilan sferik.

Kosmosdagi ob'ektning yo'nalishi a , b va g burchaklari bilan belgilanadi, bu yo'nalish vektori asosiy koordinata tizimining o'qlari bilan hosil bo'ladi. Shakl bo'yicha. .5 manipulatsiya ob'ektining koordinatalari bilan aylanadigan kinematik juftliklar bilan oltita harakatlanuvchi manipulyator sxemasi berilgan.

Manipulyator mexanizmining tizimli sintezida quyidagilarni hisobga olish kerak:

o manipulyatorlarning kinematik juftlari motorlar va tormoz qurilmalarini o'z ichiga olgan drayvlar bilan ta'minlanadi, shuning uchun manipulyatorlarning sxemalari odatda bitta harakatlanuvchi kinematik juftlarni ishlatadi: aylanish yoki Translasyonel;

* manipulyatorning SWAT-ning ma'lum bir harakatchanligini emas, balki xizmat ko'rsatish zonasining kerakli shaklini, shuningdek, uning harakatlarini dasturlashning soddaligi va qulayligini ta'minlaydigan kinematik juftlar o'qlarining yo'nalishini ham ta'minlash kerak;

* kinematik juftlarni yo'naltirishni tanlayotganda, aktuatorlarning joylashuvini (harakatlanuvchi bog'lanishlar asosida yoki asosida), shuningdek, bog'larning og'irlik kuchlarini muvozanatlash usulini hisobga olish kerak.

Agar dastlabki uchta kinematik juftning o'qlarini koordinatalar o'qlaridan birining oqlari bo'ylab yo'naltirsangiz, kosmosdagi kavramani ko'chirish mumkin. Shu bilan birga, koordinata tizimini tanlash manipulyator qo'lining turini va uning xizmat ko'rsatish zonasining turini belgilaydi. GOST 25685-83 bo'yicha 12.2-jadvalda keltirilgan manipulyatorning qo'llari uchun koordinata tizimlarining turlari aniqlanadi. Bu erda koordinata tizimlariga mos keladigan mexanizmlarning strukturaviy sxemalari misollari keltirilgan. Manipulyatorlarda ishlatiladigan cho'tka mexanizmlarining strukturaviy sxemalari 12.3-jadvalda keltirilgan. Qo'lning ma'lum bir mexanizmining chiqish qo'ng'irog'iga biriktirilganda, haqiqiy sanoat robotlarida ishlatiladigan manipulyatorlarning ma'lum tizimli sxemalarini olish mumkin.

Manipulyatorning tuzilishi haydovchilarning joylashuvi bilan ham belgilanadi. Agar drayvlar to'g'ridan-to'g'ri kinematik juftlarga joylashtirilsa, manipulyatorning harakatlanuvchi bog'lanishlari massasiga aktuatorlarning massasi qo'shiladi. Drayvlardagi umumiy yuk va ularning kuchi ortadi va manipulyator massasining foydali yukga nisbati (manipulyatsiya ob'ektining maksimal massasi) kamayadi. Shuning uchun, eng qudratli va katta massaga ega bo'lgan robot g'ildiraklarini loyihalashda robotning tagiga yaqinroq bo'lishga intiladi. Drayvdan ohangga harakatni o'tkazish uchun qo'shimcha kinematik zanjirlar ishlatiladi. Keling, Asea manipulyatorining qo'l sxemasini ko'rib chiqaylik (shakl.12.6). Yagona koordinata tizimi bilan uch bosqichli mexanizmga qo'shiladi:

u 2 havolasini haydash uchun-4,5 va 2 havolalari tomonidan yaratilgan eng oddiy tebranish mexanizmi;

o 3 havolasini haydash uchun - aylanish mexanizmidan (6,7 va 8 havolalari) va to'rtta zanjirning menteşe (8,9,2 va 3 havolalari) iborat zanjir.

Shunday qilib, qo'l mexanizmida qo'lning kinematik zanjiri (1,2 va 3 birliklari) va aktuatorlarning kinematik zanjirlari aniqlanishi mumkin. Drayvlarni joylashtirish printsipidan foydalanadigan manipulyatorlar yanada murakkab mexanizmlarga ega. Biroq, ulanishlar va kinematik juftliklar sonining ko'payishi massa va inertiya momentlarining pasayishi, manipulyatorning harakatlanuvchi aloqalari bilan qoplanadi. Bundan tashqari, yopiq kinematik zanjirlar mexanizmning aniqligi va qat'iyligini oshiradi. Umuman olganda, aktuatorlarning kombinatsiyalashgan joylashtirish tamoyillaridan foydalanadigan manipulyatorlar (aktuatorlarning bir qismi, harakatlanuvchi bog'lanishlarning bir qismi) yaxshi energiya va dinamik xususiyatlarga ega, shuningdek yuqori aniqlikka ega.

Manipulyatorning "qo'llari" koordinata tizimlari.

Ko'rib chiqilgan manipulyatorlarning kinematik sxemalarida aloqa og'irliklari aktuatorlarga qo'shimcha yuk olib keladi. SKILAM kompaniyasi sancio robotini ishlab chiqdi ( rasm. 12.7) bu erda drayvlar va bog'lanishlarning og'irliklari kinematik juftlar tomonidan qabul qilinadi va motorlar vaqtida faqat ishqalanish kuchlari orqali ta'sirlanadi. Mexanizmning bunday tizimli sxemasi kinematik juftlarning hajmini oshirishni talab qildi, ammo umuman olganda, energiya va dinamik ko'rsatkichlar bo'yicha sezilarli daromad olindi.

Manipulyatorlarning muhim xususiyati mexanizmlarning tuzilishi bo'yicha ma'ruzada aytib o'tilganidek, ish jarayonida mexanizm tuzilmasini o'zgartirishdir. Robotning siklogrammasi yoki ish dasturiga muvofiq, ba'zi kinematik juftliklarda tormoz qurilmalari mavjud. Shu bilan birga, mexanizmning ikkita aloqasi bir-biriga qattiq bog'langan bo'lib, bitta bog'ni hosil qiladi. Mexanizmning strukturaviy sxemasidan bitta kinematik bug ' va bitta aloqa chiqarib tashlanadi, mexanizm sxemasining harakatchanligi soni kamayadi (odatda birlik).

Mexanizmning tuzilishi, shuningdek, operatsiya jarayonida (masalan, yig'ish yoki payvandlash paytida) manipulyatsiya ob'ekti bilan o'ralgan narsalar bilan aloqa qilganda, ular bilan kinematik juftlarni hosil qiladigan holatlarda ham o'zgaradi. Mexanizmning kinematik zanjiri yopiladi va harakat miqdori kamayadi. Bunday holda, zanjirda ortiqcha aloqalar bo'lishi mumkin. Sanoat robotining ishlashini dasturlashda manipulyatorlarning bu strukturaviy xususiyatlari e'tiborga olinishi kerak.

1. Laboratoriya ishlarining vazifalari .

Ko'rib chiqilayotgan manipulyatorlar uchun mexanizmni tizimli va kinematik tahlil qilish quyidagi ishlarni bajaradi:

* xyz koordinata tizimini tanlang; bug ' o'qlari ushbu tizimning oqlari bo'ylab yo'naltirilgan manipulyatorning strukturaviy diagrammasini tuzing; unda ulanishlar - raqamlar va kinematik juftlarni - lotin harflari bilan belgilang (KP indekslari bilan belgilanganidek, juftlikning harakatchanligi va turini ko'rsating – aylanish-1V, Translasyonel-1P, sferik-3sf, silindrsimon-2C);

* diagrammada KP (lineer harakatlar-x, y ,z, burchak-j , q, y) ;

* mexanizm tuzilishining formulasini tuzish va yozish;

* manipulyatorning "qo'li" va "cho'tkasi" ni tashkil etuvchi ulanishlarni aniqlang;

* manipulyatorning "qo'llari" koordinatalari tizimini aniqlang;

* bir yo'nalishli kinematik juftlar sonini (umumiy va harakatlanuvchi), bitta harakatlanuvchi kinematik juftlar sonini (Translasyonel va aylanish);

* mexanizmning harakatchanligi va manevrlik sonini, mexanizmdagi ortiqcha ulanishlar sonini hisoblang;

* mexanizmning kinematik juftlari uchun KP hosil qiluvchi bog'lanishlarni, KPDA nisbiy harakatni, KP harakatchanligini va KP o'qining koordinatalar tizimining o'qlariga nisbatan yo'nalishini aniqlang.