Понятие объекта регулирования в СС. Характеристика моментов, действующих на объект регулирования, страница 4

Характерной особенностью развития следящих электроприводов роботов является реализация входящих в них блоков управления на микропроцессорах и аппаратурная и частично функциональная интеграция этих блоков с аппаратурными модулями более высокого уровня управления.

Так в последние годы в мире появилось около 50 моделей электромеханических роботов, блоки управления приводов которых реализованы на микропроцессорах. Это семейство роботов "ПУМА", роботы "КРИВЕТ-5", "МАКЕР" (США), "РОБЕЛ РИ-65", "СКИЛАРМ", "ПУЙЯ" (Япония), "ПРАГМА А-3000", "ЕОО", "Ф-ВЧ-М-100/1", "ФЕЧИНЕ" (Италия), роботы серии "ПРЭМ" с устройством управления "ЕСМ-04" (СССР) и т. д. Эти роботы предназначены, как правило, для выполнения основных технологических операций, таких как сборка, сварка, и имеют позиционное и контурное управление.

Достоинством электромеханических ПР являются более высокая экономичность по сравнению с другими типами ПР, удобство и простота сборки из-за отсутствия гидро- и пневмоприводов, удобство эксплуатации, хорошие динамические и регулировочные свойства, простота подвода и аккумулирования электроэнергии, что позволяет создавать компактные подвижные роботы. Такие качества ЭП, как равномерность вращения и высокий крутящий момент на максимальной скорости, высокая надежность, низкие уровни шумов и вибрации, доступность электроэнергии еще более подчеркивают перспективность использования электродвигателей в качестве исполнительных устройств ПР.

Основным недостатком электромеханических ПР является низкая удельная мощность [Вт/кг], применяемых в них исполнительных электродвигателей при требуемых мощностях свыше 500-600Вт[4]. Это обстоятельство определяет возрастание общих весовых и габаритных характеристик ПР и ограничение их грузоподъемности в основном на уровне 30-50кг. Наличие щеток и коллектора в двигателях постоянного тока, зависимость скорости выходного звена от нагрузки, необходимость дополнительной кинематической цепи между ЭД и рабочим органом все еще ограничивают их применение в ИУ ПР.

Общие требования к электроприводу ПР. Основные принципы построения ЭП для управления степенями подвижности ПР традиционно заимствованы из электропривода станков с ЧПУ. Специфические особенности ПР представляют к электроприводу более жесткие требования. Связано это с тем, что автоматические манипуляторы (АМ) предназначены прежде всего для замены мускульной силы человека и не должны уступать ему как по продолжительности, так и по качеству выполнения производственных операций. Кроме общих требований к приводу в части быстродействия, точности, адаптации к изменению параметров, высокой удельной мощности, диапазона регулирования скорости, линейности и стабильности статических характеристик и т. п. ЭП должен обеспечивать большой ресурс при минимальном ремонтообеспечении, надежную фиксацию АМ в режиме позиционирования и при аварийном отключении.

Электроприводы манипулятора должны обеспечивать максимальное ускорение разгона и торможения схвата манипулятора до ε=10м/с². Данное значение ускорения лимитируется возможностями механической передачи и определяет регулировку токоограничения[2]. Для обеспечения достаточной динамической точности привода его добротность по скорости должна быть не менее 200.

Для обеспечения долговечности механических передач манипулятора, исключения механических резонансов, затягивающих процессы позиционирования, и для сохранения точностных характеристик привода необходимо ограничивать значение производной ускорения .

Существенной специфической особенностью, присущей роботам - манипуляторам, является наличие переменного момента инерции нагрузки и переменного статического момента на валу двигателей исполнительных приводов. Это связано с переменной массой перемещаемых грузов, зависимостью момента инерции от формы переносимых предметов, с изменением взаимного положения кинематических звеньев в пространстве. В общем случае приведенный момент инерции исполнительного привода равен , где J_дв - собственный момент инерции ИД с редуктором; J_н - приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки; J_кин - приведенный к валу двигателя момент инерции кинематических звеньев, следующих за данным звеном.