4.4. Система автоматического управления поворотом рабочего органа промышленного робота

(последняя цифра зачетной книжки «4»)

Промышленный робот - это автоматическое устройство, которое имеет принципиальную универсальность (многофункциональность) относительно механических действий и алгоритмов взаимодействия с внешней средой, вплоть до проявления искусственного интеллекта.

Робот функционирует без непосредственного участия человека и - в зависимости от выполняемых функций - должен обеспечивать точность, быстродействие и оперативную переналадку, необходимые гибкому производству, поэтому основным видом приводов исполнительных механизмов промышленных роботов являются замкнутые гидравлические, электромеханические или электрогидравлические системы с управлением от ЧПУ. При оценке качества привода также необходимо учитывать требования, предъявляемые к приводам вспомогательных движений металлообрабатывающего оборудования.

САУ (рис. 4.4) поворотом рабочего органа 1 робота (например, сварочного робота) состоит из гидравлического двигателя 2, гидравлического усилителя 3 и электрической части. Функции гидравлического усилителя 3 выполняет четырехкромочный золотник, с плунжером которого взаимодействует зубчатое колесо 4, зацепляющееся с шестерней 5 гидравлического двигателя 2. Управляемый электродвигатель 6 выполняет функции задающего устройства и питается от усилителя 7, вал которого связан с винтом, который составляет с зубчатым колесом 4 винтовую пару. В САУ входит также преобразователь (измерительный прибор) угла 8 и сравнивающее устройство 9.

Рис. 4.4. САУ поворотом рабочего органа робота

При работе САУ на вход сравнивающего устройства 9 поступает сигнал в виде напряжения U₃, вырабатываемого устройством управления по команде от ЭВМ. Сравнивающее устройство 9 вырабатывает сигнал погрешности δU = U₃- U_О, где U₀ - напряжение преобразователя угла 8, пропорциональное фактическому углу поворота рабочего органа 1. Сигнал погрешности через усилитель 7 вызовет вращение двигателя 6. В исходном состоянии гидравлический усилитель 3 находится в нейтральном положении и гидравлический двигатель 2 не вращается.

Поворот исходного вала двигателя 6 вызывает смещение зубчатого колеса 4 в вертикальном направлении, поскольку она связана с шестерней 5, которая в этот момент времени неподвижна. Зубчатое колесо 4 перемещает плунжер золотника 3 из нейтрального положения. Гидравлический двигатель 2 начинает поворачиваться, вращая рабочий орган 7, шестерню 5 и вал преобразователя угла 8. Поворот шестерни 5 вызовет вращение зубчатого колеса 4 и перемещение ее вместе с подпружиненным плунжером золотника 3 по винту двигателя 6 в сторону восстановления равновесия. Так действует местная обратная связь, организованная зацеплением зубчатых колес 5 и 4.

Поворот преобразователя угла 8 вызовет изменение напряжения UО, так что погрешность на выходе сравнивающего устройства уменьшается. Так функционирует главная обратная связь всей системы. Рабочий орган 1 будет поворачиваться до тех пор, пока не займет угловое положение, соответствующее заданному.

В табл. 4.4 представлены исходные данные для проведения расчетов «САУ робота».

Таблица 4.4

Исходные данные

Первая цифра	Параметры элементов САУ
	Усилитель	Двигатель					Гидроусилитель
	kУ.	kД, рад/с·В			TД, с		kТ, мм2/с		ТГ, с
1	2	3			4		5		6
1	20	2,2			0,020		9∙106		0,02
2	30	4,0			0,030		8∙106		0,01
3	100	3,6			0,015		1∙106		0,01
4	50	1,2			0,045		2∙106		0,03
5	200	2,5			0,030		3∙106		0,04
6	40	2,0			0,018		5∙106		0,05
7	120	3,5			0,040		1∙107		0,03
8	180	1,2			0,035		4∙10б		0,04
Продолжение табл. 4.4
1	2	3			4		5		6
9	290	0,8			0,025		6∙106		0,01
0	95	0,6			0,010		7∙106		0,02
Первая цифра	Параметры элементов САУ
	Гидродвигатель			Измеритель угла		Шаг винтовой пары		Зубчатые колеса
	kГ.Д, об/мм3		TГ.Д, с	kИ.У, В/рад		hВ.П, мм		Z5		Z4
1	2∙10-5		0,050	2,5		2,0		60		20
2	1 10-5		0,065	1,2		2,5		30		60
3	9∙10-5		0,105	3,4		3,0		40		40
4	8∙10-6*		0,085	5,6		3,5		20		60
5	5∙10-6		0,090	7,5		1,5		50		30
6	3∙10-6		0,110	1,0		2,0		60		20
7	5∙10-5		0,040	2,5		2,2		70		10
8	7∙10-5		0,035	3,5		3,4		20		60
9	6∙10-5		0,025	6,4		4,0		40		40
0	4∙10-6		0,070	3,0		4,4		30		50
Примечание. Для всех вариантов взять коэффициент передачи редуктора от гидродвигателя к рабочему органу 0,25, от рабочего органа к измерительному прибору угла - 4.