Механическая система пр и манипулятора как объекта управления. Особенности динамики

Общие понятия дисциплины. Классификация роботов-манипуляторов

Робот – автоматическое устройство с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека при выполнении работ в опасных или вредных условиях при плохой доступности объекта и в др. подобных случаях.

Основные особенности:

1. Антропоморфизм;

2. Универсальность;

3. Наличие элементов интеллекта;

4. Наличие памяти;

5. Способность обучаться;

6. Способность ориентироваться в окружающей среде.

Робототехника – наука, занимающаяся разработкой автоматизированных механических систем.

Манипулятор – сложный механизм, предназначенный для управления положением предметов в пространстве.

Робот-манипулятор – комплексное механизированное устройство, предназначенное для замещения человеческих рук в трудовой деятельности.

Основные сферы применения ПР:

1. Сварка;

2. Погрузка-разгрузка;

3. Окраска;

4. Работа на линейном производстве.

 

 

Автоматические – работают самостоятельно, необходимо лишь задать параметры.

Программные – работают по жестко заданной программе.

Адаптивные – имеют сенсорные устройства, благодаря чему способны выполнять операции с не полностью определенной или частично изменяющейся обстановкой, адаптируются к ней.

Интеллектуальные – благодаря наличию искусственного интеллекта способны распознавать обстановку, воссоздавать модель окружающей среды, самообучаться.

Биотехнические – в их работе постоянно участвует оператор, который задает требуемое перемещение.

Интерактивные – оператор в работе учувствует лишь частично, периодически задавая определенные параметры с помощью интерфейсного модуля.

Механическая система пр и манипулятора как объекта управления. Особенности динамики

Как правило каждая степень подвижности робота имеет отдельный привод. Общая структура привода РМ имеет вид: ИЭ – источник энергии; Д –двигатель; ПМ –передаточный механизм. Как правило используют следующие виды механических передач:

1. Редуктор (цилиндрическая, коническая, червяк и т.д.);

2. Ременная передача;

3. Цепная передача.

Для преобразования вращательного движения в поступательное применяються:

1. Зубчатое колесо – рейка;

2. Червяк – зубчатая рейка;

3. Винт – гайка.

Эти механизмы характеризуются радиусом приведения: . В некоторых ПМ радиус приведения является величиной переменной зависящей от угла поворота: кривошипно-шатунные, кулисные.

Основные требования к приводам ПР и М:

1. Обеспечение заданной точности;

2. Устойчивая работа в широком диапазоне изменения параметром системы;

3. Высокое быстродействие при изменяющейся нагрузке и инерционности;

4. Высокая надежность и долговечность;

5. Высокий .

В зависимости от вида ИЭ выделяют след виды приводов:

1. Пневмопривод:

+ Невысокая стоимость:

+ Конструктивная простота;

+ Высокая надежность;

+ Пожаробезопасность;

+ Экологическая чистота;

- Низкое быстродействие;

- Малый кпд;

- Малое развиваемое усилие;

Основное применение – привода схватов ПР.

2. Гидропривод:

+ Большое развиваемое усилие.

+ Возможность обеспечения поступательного движения без импольз. ПМ;

+ Возможность создания следящей системы высокой точности;

- Высокий уровень шума;

- Невысокий кпд, особенно при использовании нерегулируемых насосов;

- Пожароопасность;

- Ограниченное расстояние для передачи энергии;

- Возможность загрязнения окружающей среды.

3. Электропривод: Уступает в плане инерционности РО, в остальном имеет преимущества по отношению к гидро- и пневмоприводам. ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ

Как правило приводы РМ работают в режиме постоянных пусков, торможения, реверсов. Причем с достаточно большой частотой.

Поэтому в таких системах переходные процессы занимают большую часть времени.

Манипулятор представляет собой несколько приводов с достаточно сложной механической частью. Для упрощения расчетов часто пренебрегают связями между звеньями, а каждое отдельное звено рассматривают по отдельности, как одно- или многомассовую систему с упругостями, вязким трением, люфтами.