МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Кафедра «Автоматизированные системы управления»

Курсовая работа

По дисциплине «Основы теории управления»

Тема: «Управление захватом робота»

Работу выполнили:

Студенты группы 3АСУ2

Мухортов А. А.

Чепуренко А. В.

Работу принял:

Ярцев М.И.

МОСКВА 2012г.

Оглавление

Задание

Введение

Основные понятия.

Робот — автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях, при относительной недоступности объекта, необходимости выполнять большое количество идентичных операций с высокой точностью или для другого использования.

Промышленный робот — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которое применяется для перемещения объектов в пространстве и для выполнения различных производственных процессов.

Промышленные роботы являются важными компонентами автоматизированных гибких производственных систем (ГПС), которые позволяют увеличить производительность труда.

Манипулятор — это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.Манипуляторы включают в себя подвижные звенья двух типов:

звенья, обеспечивающие поступательные движения;

звенья, обеспечивающие угловые перемещения.

Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота.Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический привод. Манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочные клещи, отвёртка и т. д.

В большенстве случаев частью манипуляторов являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека — захват осуществляется с помощью механических «пальцев». Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской. Для захвата же множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.

Принципы управления.

Современные роботы функционируют на основе принципов обратной связи, подчинённого управления и иерархичности системы управления роботом.

Иерархия системы управления роботом подразумевает деление системы управления на горизонтальные слои, управляющие общим поведением робота, расчётом необходимой траектории движения манипулятора, поведением отдельных его приводов, и слои, непосредственно осуществляющие управление двигателями приводов.

Подчинённое управление cлужит для построения системы управления приводом. Если необходимо построить систему управления приводом по положению (например, по углу поворота звена манипулятора), то cистема управления замыкается обратной связью по положению, а внутри системы управления по положению функционирует система управления по скорости со своей обратной связью по скорости, внутри которой существует контур управления по току со своей обратной связью.

Современный робот оснащён не только обратными связями по положению, скорости и ускорениям звеньев. При захвате деталей робот должен знать, удачно ли он захватил деталь. Если деталь хрупкая или её поверхность имеет высокую степень чистоты, строятся сложные системы с обратной связью по усилию, позволяющие роботу схватывать деталь, не повреждая её поверхность и не разрушая её.

Управление роботом может осуществляться как человеком-оператором, так и системой управления промышленным предприятием (ERP-системой), согласующими действия робота с готовностью заготовок и станков с числовым программным управлением к выполнению технологических операций.

При расчете захватного устройства и конструировании учитывают форму детали или рабочего инструмента (определяющую конструкцию губок), ее свойства (хрупкость, чистоту поверхности и т.д.), условия протекания технологического процесса (повышенную температуру, взрывоопасность, агрессивность среды) и особенности применяемой технологической оснастки. Отсюда понятно многообразие конструкций существующих захватов (рис 1).

Рис. 1 Схемы типовых захватных устройств.

а – трёхсегментный захват для объектов сферической формы

б – захват для протяжённых деталей

в – внутренний захват для специальных деталей

г – электромагнитный захват

д – захват с вакуумной присоской

е – пневматический пальцевой захват

ж – кольцевой захват с возможностью изменения диаметра от давления

з – трёхпальцевой захват с приводом на пальцы и сенсорными устройствами

и – специальный вакуумный захват

Особенностью взаимодействия захвата, детали и оснастки, отражающей специфику работы робота, является необходимость компенсации неточностей их взаимного положения. Остановимся подробнее на рассмотрении этой особенности. Пусть требуется взять деталь, жестко закрепленную в оснастке. Рука выходит в такую позицию, при которой деталь оказывается между раскрытыми губками захвата. В случае идеального взаимного положения детали и захвата при срабатывании последнего деталь испытывает только усилие зажима.

В действительности из-за неточности выполнения региональных и ориентирующих движений, приводящей к погрешности расположения детали относительно губок захвата, при срабатывании последнего возникают нежелательные, а иногда и опасные, нагрузки, воспринимаемые элементами робота, деталью и оснасткой (рис 2). Наиболее просто снизить эти нагрузки и компенсировать погрешности положения руки можно путем введения в ее конструкцию податливых элементов. Можно сделать податливыми звенья кинематической цепи руки или привода, но тогда податливость, приведенная к захвату, будет меняться в зависимости от положения руки. Поэтому элементы захвата обычно выполняют податливыми.

При взаимодействии захвата с объектом произвольной формы, закрепленным в неподвижной оснастке, требуется обеспечить податливости по шести направлениям: вдоль трех взаимно перпендикулярных осей и вокруг них. Однако число податливых направлений может быть уменьшено благодаря особенностям формы детали и губок, условиям закрепления детали и подвижности элементов оснастки.

Рис. 2 Взаимное расположение захвата и его детали

а – идеальное

б – вызывающие дополнительный момент М