Проектирование манипулятора промышленного робота
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ра.
Для реализации поступательного движения применяется конструкция, изображенная на рис. 2.
Рис. 2 Привод поступательного перемещения
Обычно конструктивные элементы принимают значения , . Диаметр цилиндра выбирается из диапазона . В данном случае l - заданное перемещение, поэтому размеры k, h, L, D рассчитываются индивидуально для каждого привода.
Рассчитаем размеры привода 1-го звена (ПX):
м
м
м
Длина цилиндра:
м
Диаметр цилиндра:
Выбираем = 0,05 м
Рассчитаем размеры привода 3-го звена (Пz):
м
м
м
Длина цилиндра:
м
Диаметр цилиндра:
= 0,1 м
Для реализации вращательного движения применяется конструкция, изображенная на рис. 3.
Рис. 3 Поворотный привод
Рассчитаем размеры поворотного привода 2-го звена (Вy):
Величина хода поршня:
,
где d выбирается из диапазона 0,2 D < d < 0,5 D.
Выбираем d= 0,05 м.
Величина хода поршня:
м
Длина цилиндра:
,
где м, как у первого привода.
Длина цилиндра:
м
Диаметр цилиндра для выбранного d= 0,05 м:
м
Длина нулевого звена манипулятора, связывающего основание с первым приводом, берется в данном случае произвольно, и равна 0,225 м
Размер рабочего органа также выбраны произвольно;высота равна 0,25 м а длина 0,5 м (рис.4).
Рис. 4. Рабочий орган манипулятора
Рабочая зона, соответствующая параметрам разрабатываемого манипулятора, представлена на рис. 5
Рис. 5. Рабочая зона манипулятора
4.Упрощенная конструкция манипулятора со связанными системами координат
Для манипулятора робота, состоящего из совокупности звеньев, требуется определить его пространственную конфигурацию с учетом положения всех звеньев. Конфигурация может быть определена путем последовательного описания взаимного расположения соседних звеньев манипулятора. Для этого строятся системы координат связанные с каждым звеном манипулятора. Правила Денавита-Хартенберга предписывают следующую последовательность построения связанных систем координат:
ось zi направлена вдоль оси i+1 сочленения;
ось xi перпендикулярна осям zi и zi-1 и направлена от оси zi-1;
ось yi дополняет оси xi и zi до правосторонней прямоугольной системы координат;
Упрощенная конструкция манипулятора со связанными системами координат, построенными по правилам Денавита-Хартенберга, рис. 6
Рис. 6. Системы координат, связанные со звеньями манипулятора
Система (xб,yб,zб) - базовая система координат;
(x0,y0,z0) система координат связанная с 0-ым звеном
(x1,y1,z1) система координат связанная с 1-ым звеном
(x2,y2,z2) система координат связанная со 2-вым звеном
(xро,yро,zро) система координат связанная с рабочим органом.
5.Уравнения кинематики манипулятора
Используя полученные геометрические параметры приводов манипулятора, измеряются линейные величины между смежными связанными системами координат и определяются требуемые повороты систем координат. На основании этих данных устанавливаются значения элементарных матриц поворота и сдвига, для нахождения однородной результирующей матрицы.
Уравнение кинематики манипулятора:
Определим однородные матрицы преобразования для каждой точки позиционирования рабочего органа:
1-я точка позиционирования
Рис. 7 Системы координат, связанные со звеньями манипулятора для 1-ой точки позиционирования
управление манипулятор робот сверление
=
=
2-я точка позиционирования
Рис. 8. Системы координат, связанные со звеньями манипулятора для 2-й точки позиционирования
=
=
-я точка позиционирования
Рис. 9. Системы координат, связанные со звеньями манипулятора для 3-й точки позиционирования
=
=
6.Принципиальная электрическая схема устройства управления
Перемещение звена манипулятора осуществляется от точки к точке при помощи двигателя. Одним из типов двигателей, используемых в манипуляторах, является шаговый двигатель. Шаговые двигатели управляются дискретно подаваемыми импульсами постоянного тока. Они различаются по числу фаз (обмоток). Конструктивно двигатель состоит из нескольких обмоток (статор), окружающих постоянные магниты, которые прикреплены к валу (ротор). При включении тока в одной из катушек, ротор стремится занять положение, когда магнитный поток замкнут, т.е. зубцы ротора будут находиться напротив тех полюсов, на которых находится запитанная обмотка. Если затем выключить эту обмотку и включить следующую, то ротор поменяет положение, снова замкнув своими зубцами магнитный поток. Таким образом, чтобы осуществить непрерывное вращение, нужно включать фазы последовательно.
Для реализации описанной выше последовательности движений звеньев манипулятора в соответствии с технологическо