Введение в робототехнику. Цикловое управление манипуляторами и технологическим оборудованием, страница 16

После определения усилий в приводах, обобщенных скоростей и ускорений можно определить абсолютные ускорения центров масс звеньев и угловые скорости и ускорения, главные векторы и главные моменты сил в их центрах масс. Последние могут быть использованы для прочностных расчетов.

Очевидно, что все эти расчеты могут быть проведены лишь при наличии геометрических и инерционных параметров манипуляторов, которые в начальной стадии проектирования неизвестны и выбираются на основе опыта инженера и опыта проектирования аналогичных узлов машин и систем.

Таким образом, процесс конструирования носит итерационный характер: вначале конструктор на основе технических требований выбирает кинематическую схему и некоторые геометрические параметры манипулятора, далее, решая обратные задачи, определяет требования к приводам и системе управления, выбирает или конструирует приводы и весь исполнительный механизм.

Затем, решая задачу о движении манипулятора (прямую) под действием заданных сил, конструктор убеждается в выполнении технических требований или принимает решение об изменении конструкции манипулятора или системы управления.

Следует указать, что результаты решения обратных о положениях и скоростях составляют основу построения кинематических алгоритмов управления: позиционных и алгоритмов управления по вектору скорости. Позиционные алгоритмы управления строятся с целью приведения схвата робота в заданное положение на основе его кинематической схемы. Алгоритмы управления по вектору строятся с целью сообщения схвату робота заданных векторов линейной и угловой скоростей также на основе его кинематической схемы.

Динамические алгоритмы управления учитывают динамические свойства систем и строятся на основе решения обратных задач динамики манипуляционных роботов с учетом устойчивости системы.

ЭЛЕМЕНТЫ И ПРИВОДЫ РОБОТОВ И МАНИПУЛЯТОРОВ.

Схваты.

Для ориентации рабочего органа, крепящегося к последнему звену в кинематической цепи манипулятора, используются конструкции, аналогичные по своим манипуляционным возможностям кисти руки человека.

Подпись: Рис. 16. Типовая кисть универсального промышленного робота и основные ее перемещения:
1—качание; 2 — «рыскание», поворот в гори¬зонтальной плоскости; 3— вращение (ротация).
   

При­мер такой конструкции приведен на рис. 16.

Мы уже говорили, что манипулятор предназначен для перемещения рабочего органа, являющегося частью исполнительной системы робота. Что при этом понима­лось под рабочим органом?

Рабочий орган — это технологическая оснастка, с по­мощью которой выполняются технологические операции. Какая именно оснастка, зависит от тех операций, для выполнения которых предназначен робот. Для свароч­ного робота рабочим органом является сварочная голов­ка, для окрасочного — краскопульт, для операций пере­мещения деталей в пространстве—схваты и т. п.

Технологические возможности робота при манипули­ровании предметами производства (деталями, заготов­ками и т. д.) во многом зависят от конструктивных особенностей охвата. Разнообразие технологических операций, на которых используются роботы, обусловило огромное разнообразие типов и конструкций схватов. По способу захвата объектов при манипулировании схваты подразделяются на механические, вакуумные, электромеханические, электромагнитные и др.

На рис. 17, а представлен вакуумный схват для больших листов (которые трудно брать руками). Он имеет преимущество перед аналогичным магнитным, так как может брать и немагнитные листы, например, стекло. На рис. 17, б—простая вакуумная присоска (чашка). Она незаменима при переноске хрупких, но тяжелых изделий, например кинескопов телевизоров. Разработаны специальные телескопические руки с подачей вакуума. На рис. 17, в—кольцо с надувным внутренним элементом. С его помощью удобно брать цилиндрические емкости с упругими или мягкими стенками, которые можно повредить механическим клещевым схватом. Достоинство его в том, что удерживание происходит по всей длине окружности. Альтернативный схват, но с надувным элементом снаружи очень удобен для взятия емкостей изнутри (иногда хрустальную вазу просто нельзя взять иначе).

Подпись: Рис. 17. Примеры некоторых вакуумных схватов.
 

Привод