Основы робототехники

Основы робототехники

Расчёт промышленных роботов-манипуляторов - это сложная техническая задача, требующая хорошего владения математическим аппаратом, теоретической механикой и аналогичных предметов.

Как показывает практика, первоначальный расчет никогда не воплощается в жизнь. Разработка робота начинается в проектировочном отделе и заканчивается на производственной площадке, где в конструкцию вносятся уточнения и изменения. Но вне зависимости от количества внесенных поправок первоначальная механика робота остается неизменной.

Что рассчитывается

Первоначальному расчету подлежат такие величины как угловое и линейное перемещение отдельных кинематических пар друг относительно друга. При расчете кинематических пар поступательного движения во внимание берется их линейное перемещение, выражаемое в метрах. Линейное поступательное движение может быть горизонтальным, или вертикальным.

При расчете кинематических пар вращения учитывается относительное угловое перемещение, или, проще говоря, угол поворота, выраженный в радианах. Совокупность максимальных значений перемещений определяет площадь рабочей зоны будущего аппарата.

На этом же этапе рассчитывается количество степеней подвижности робота. Считается, что для выполнения задачи любой сложности достаточно 6 степеней, однако, на практике нашли применения манипуляторы с меньшим количеством, как правило, тремя, реже двумя, степенями свободы. Дело в том, что технически реализовать 6 подвижностей довольно сложно - такие механизм стоят весьма дорого, обладают низкой ремонтопригодностью, их эксплуатация так же обходится недешево.

От количества степеней подвижности зависит сложность траектории движения рабочего органа, чем их больше, тем по более сложным маршрутам может двигаться кисть манипулятора. Простейшие роботы, состоящие всего из двух кинематических пар поступательного движения, могут использоваться только для подъема или опускания заготовки.

Большое внимание при расчете промышленного робота-манипулятора уделяется тем нагрузкам, которые будут испытывать его приводы. Во-первых, ускорение, что особенно важное, если станина механизма планируется подвижной. Во-вторых, грузоподъемность всего аппарата. Здесь нужно учитывать не только вес поднимаемых предметов, но и длину вылета стрелы, следовательно, и момент. Причем рассчитывать приходится не только абсолютные величины, но и относительные, приходящиеся на каждое звено.

В-третьих, относительные и абсолютные погрешности позиционирования объекта при его захвате, а также неточности в ориентации самого рабочего органа манипулятора. Современные требования к точности обработки заготовки довольно жесткие. Зачастую нужно обеспечить точность не менее 0,05 мм. Поэтому предварительный расчет робота манипулятора - это фактически основа его будущей работоспособности.

Существует два варианта размещения приводов - непосредственно в кинематической паре и на станине манипулятора. В первом случае проектировщик должен учитывать вес самих приводов, суммируя их с весом подвижных звеньев.

Это объективно повышает требования к конструкции на предмет механических свойств. По этой причине мощные, и, следовательно, тяжелые приводы необходимо стремиться разместить как можно ближе к станине, обеспечив передачу движения через дополнительную кинематическую цепь.

Последнюю так же предстоит рассчитать. Аппараты с дополнительными кинематическими цепями имеют более сложную конструкцию, но зато меньше весят сами и в них отмечаются меньшие моменты инерции.

Удается сократить и число подвижных звеньев самого манипулятора. Повышается точность позиционирования рабочего органа и жесткость всей конструкции. Наиболее, оптимальным решением является комбинированная компоновка, когда часть приводов размещается у основания робота, а часть непосредственно в кинематических парах.

В случае модификации уже существующего робота нет необходимости в проведении полного комплекса расчетных работ. Обычно требуется рассчитать заново общую нагрузку, а также нагрузки, возникающие в новом звене и звеньях, смежных с ним.

О чем нужно помнить

При выполнении проектировочных работ н стоит забывать и о нескольких важных особенностях подобных механизмов. Нужно обеспечить высокую ремонтопригодность аппарата. Желательно использовать только унифицированные детали и агрегаты, если не удается подобрать необходимый стандартизованный агрегат, то его нужно собрать из унифицированных деталей. Это упрощает и удешевляет производство механизма, а так же повышает его ремонтопригодность.

Современный робот манипулятор-рука собирается по модульной схеме. При этом каждый модуль может проектироваться и производиться независимо от других. Проектировщик должен учесть эту особенность производства. Избежать ее фактически невозможно, т.к. модульный принцип решает множество серьезных проблем - приводит к высокой степени унификации, повышает ремонтопригодность, делая ремонт дешевым и простым мероприятием, облегчает модернизацию аппарата.

Следует учитывать, что со временем точность манипулятора уменьшается, что вызвано силами трения и разбалансировкой аппарата. Еще на этапе проектирования следует учесть этот факт и заложить в конструкцию систему компенсации отклонений.

Источник: Роботы-манипуляторы.рф

главная » форум » новости компаний » добавить » ответить » Основы робототехники

Основы робототехники

Помощник посетителя

Реклама на сайте

Пополнили содержимое

Реклама на сайте