МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»

Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники

Отчет на тему:

Системы управления электроприводами в робототехнике

Выполнил:

Проверил:

Магнитогорск, 2020

Содержание

1.Введение 3

2.Описание робота–манипулятора Manus 8

Список использованных источников 11

1. Введение

На действующих производственных предприятиях огромными темпами набирает популярность применение автоматизированных решений, при которых технологический процесс может осуществляться без участия человека. При таком решении качество выполняемых работ заметно повысится, а также не будет отличаться качество производимой продукции от партии к партии и человеческий фактор сведется к минимуму, так как на весь производственный участок будет требоваться лишь один оператор, который следит за исправностью работы производственных роботов. [2]

В современности промышленные робот–манипулятор представляют собой механизм, схожий с человеческой рукой – стандартный антропоморфный робот–манипулятор. Данный вид робота пользуется наибольшим спросом. Любой промышленный робот–манипулятор представляет собой универсальный механизм, зачастую, имеющий несколько степеней свобод (осей подвижности). Наиболее распространенными являются дистанционно управляемые «механические руки», которые устанавливаются на неподвижном или подвижном основании. Однако специфика различных применений промышленных роботов заставляет изготовителей разрабатывать специализированных роботов под конкретные задачи.

Рисунок 1 – Промышленный манипулятор производства ABB.

В состав робота–манипулятора входит механическая часть (включающая звенья манипулятора) и система управления приводами этой механической части. Кроме того, на манипулятор могут быть добавлены средства очувствления (формирующие в совокупности информационно–сенсорную систему), от которых сигналы поступают к системе управления роботом–манипулятором.

Для приведения звеньев манипулятора и устройства схвата в движение используют электрические, гидравлические или пневматические приводы. Гидравлические приводы предпочтительны в случаях, когда надо обеспечить значительную величину развиваемых усилий или высокое быстродействие; обычно такими приводами снабжаются крупные роботы большой грузоподъёмности. Электрические приводы не обладают столь же большой силой или быстродействием, но позволяют добиться лучших точностных характеристик. Наконец, пневматические приводы обычно применяют для небольших по размерам роботов, выполняющих простые и быстрые циклические операции. По имеющимся оценкам, примерно в 50 % современных промышленных роботах используется электрический привод, в 30 % — гидравлический и в 20 % — пневматический.

Современный автоматизированный электропривод (АЭП) – сложная система автоматического управления (САУ), которая может входить в состав более сложной САУ.

Эти системы должны собирать информацию о ходе технологического процесса, обработать ее на основании заданного алгоритма, вырабатывать и выдавать управляющие воздействия на устройство, обеспечивающее целесообразный ход технологического процесса.

Интенсификация технологического прогресса в различных отраслях промышленности связана с усложняющейся технологией производства, с повышением требований к качеству продукции при более сложных процессах технического изготовления, что привело к большому количеству разнообразных систем управления электроприводами. В связи с этим возникает необходимость их классификации, позволяющая более рациональное их изучение.

Системы управления различают по назначению: поддержания постоянства регулируемой переменной, системы программного управления и следящие системы. Эта классификация относится к замкнутым системам. Она не включает в себя простейших систем и не учитывает систем, обеспечивающих оптимизацию, самонастройку и комплексную автоматизацию.

Системы управления различают по роду аппаратуры: релейно-контакторные, с электромашинными усилителями, с магнитными усилителями, с электронными и полупроводниковыми преобразователями. Это не всегда удобно, т.к. современные системы, имеющие аппаратуру, могут строиться по одинаковым принципам и будут меняться при переходе от одного класса систем к другому.[1]

Рисунок 2 – Интерфейсы компьютерной системы робота.

В промышленных роботах применяются системы программного управления различных видов. В крупном плане они делятся на цикловые, позиционные и контурные. Но каждая из них имеет ряд разновидностей в зависимости от характера обслуживаемой технологической операции, кинематической структуры робота, типа приводов. [4]

Цикловые системы программного управления обеспечивают движение звеньев манипулятора от упора до упора по каждой степени подвижности, а также задают последовательность движений по программе и длительность остановок на позициях. Положение упоров вначале регулируется и затем жестко устанавливается для каждой выполняемой роботом технологической операции. Иногда вместо упоров устанавливают датчики положения, но они играют ту же роль фиксирования крайних точек, необходимых для данной операции перемещений по каждой степени подвижности.

В цикловых системах роботы снабжаются быстродействующими пневматическими приводами. Управление ими осуществляется с использованием электроники, релейно-контактной аппаратуры либо пневмоники (струйной техники). Последняя применяется особенно во взрывоопасных ситуациях, где нежелательна электрическая аппаратура, а также в высокотемпературных и других особых случаях, неблагоприятно действующих на электронику.

Таким образом, цикловая система управления является существенно дискретной с достаточно простой логикой функционирования. Поэтому система отличается сравнительно небольшой емкостью программоносителя, простыми алгоритмами управления (реализации заданной циклограммы движения манипулятора) и небольшими габаритами и стоимостью.

Позиционные системы программного управления промышленных роботов отличаются тем, что вместо ограниченного числа позиций цикловой системы управления (начальные и концевые точки) здесь вводится множество промежуточных точек позиционирования. Движение производится с малой дискретностью от точки к точке. Поэтому в таких системах возможно осуществление не только простейших элементов перемещения и взятия предмета, но и более сложных. В позиционных системах полнее обеспечивается программирование по текущим координатам движения манипулятора. Здесь применяются как замкнутые системы управления с датчиками обратной связи по положению, так и разомкнутые - с шаговыми приводами.

Предусматриваются три режима управления: режим обучения робота, ручной режим и автоматический - основной рабочий режим действий робота в технологическом процессе.

Позиционная система управления роботом может содержать библиотеку заранее подготовленных подпрограмм для отдельных частей функционирования робота. Тогда упрощается и сокращается во времени обучение робота при переналадке его на выполнение другого технологического процесса на том же участке. Кроме того, такие подпрограммы могут дополнительно подключаться для контрольных операций, сортировки изделий, обеспечения работы участка при появлении отдельных неисправностей и т. д.

Контурные системы программного управления промышленными роботами отличаются наличием следящих систем управления приводами с замкнутым контуром и с непрерывным управлением движением концевой точки (схвата или инструмента) манипулятора по траектории. Такие движения требуются, например, при дуговой сварке, нанесении лакокрасочных покрытий на сложные поверхности и т. п. Желательно также применять такие работы на сборочных и некоторых других операциях. Контурное управление осуществляется одним из двух основных способов: непрерывной записью информации о траекториях или дискретной записью по опорным (узловым) точкам с расчетом непрерывной траектории по ним с помощью интерполяции. В последнее время чаще применяется второй способ, как более удобный при использовании цифровых управляющих ЭВМ и микропроцессорных устройств.