Исследование промышленного робота

Министерство образования и науки РФ

Волжский университет имени В.Н. Татищева (Институт)

Кафедра: «Управление качеством в образовательных и производственных системах»

Расчётно-графическая работа

по дисциплине

Основы мехатронных систем

Тема:

Исследование промышленного робота

Выполнил: Гладько А.С.

Группа: ИМ-313

Проверил: Горшков Б.М.

Тольятти, 2008

Содержание

Исходные данные на расчётно-графическую работу

Введение

. Структурная схема механизма в пространстве

2. Описание механизма

. Определение уравнений движения

. Определение уравнений проекций скорости

. Определение уравнений проекций ускорения

. Расчёты параметров робота

7. Определение времени цикла

. Расчет и построение зависимости перемещений, скорости, ускорения точки С от времени для одного цикла

9. Определение и построение зоны обслуживания робота

Выводы

Список используемых источников

ЗАДАНИЕ НА РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ

S₁=1,4-sin

f₁=

f₂=

L₂=0,5

L₃=0,18

ВВЕДЕНИЕ

Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенное для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах.

Манипулятор - совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляет под управлением программного автоматического устройства или человека-оператора манипуляции которого аналогичны действиям руки человека.

Назначение и область применения:

Промышленный робот (ПР) предназначен для замены человека в процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача - освобождение человека от работ связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных операций, которые не требуют высокой квалификации.

Гибкие автоматизированные производства созданные на базе ПР позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве.

Манипулятор ПР по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена, закрепленного в нем объекта, манипулирования в пространстве, по заданной траектории и с заданной ориентацией.

1. Структурная схема механизма в пространстве

Изображение механизма робота-манипулятора в пространстве строится под углом φ=10°

Определение масштаба построения структурной схемы

м/мм (1)

. Описание механизма

Механизм имеет 3 подвижных звена (n=3); 1 поступательную и 2 вращательные кинематические пары 5 класса. [3, с.134]

В этой системе звено 2 может поступательно перемещаться и вращаться относительно звена 0, его параметры S₁ и f₁. Звено 3 может вращаться относительно звена 2, параметр вращения - f₂.

Определение числа степеней свободы

W=6´n-5´p₅; (2)

W=6´3-5´3=3

Определение маневренности [3, c.140…143]

Маневренность манипулятора определяется как число степеней свободы механизма при неподвижном, фиксированном положении схвата.

Маневренность: m=0

3. Определение уравнений движения

Для проведения кинематического исследования необходимо ввести систему координат OXYZ, чтобы выразить положение точки С схвата.

4. Определение уравнений проекций скорости

5. Определение уравнений проекций ускорения

робот движение скорость обслуживание

6. Расчёты параметров робота

Определение производных

Определение производных второго порядка

Определение проекций скоростей

Определение проекций ускорений

7. Определение времени цикла

Время на поворот вокруг оси Z, с

 с

Время вертикального движения, с

, с

Время на поворот вокруг оси Y, с

 с

Время цикла:

Время цикла определяется как наименьшее общее кратное всех найденных выше времен.

T_ц=96 с

. Расчет и построение зависимости перемещений, скорости, ускорения точки С от времени для одного цикла

Скорость есть первая производная от каждого уравнения системы, определяющей положение точки C в пространстве в произвольный момент времени

, ,  [2.4 стр.165]

Общая скорость точки C определяется из уравнения:

 [2.5 стр.165]

Ускорение есть вторая производная от каждого уравнения системы, определяющей положение точки C в пространстве в произвольный момент времени

, ,  [2.6 стр.165]

Общее ускорение точки C определяется из уравнения:

 [2.7 стр.165]

9. Определение и построение зоны обслуживания робота

Вращение вокруг оси Z

j₁=π´t/16, рад

j_1min=0

j_1max=18,85

Вращение вокруг оси Y

f₂=

j_2min=0

j_2max=75,398

Вертикальное перемещение

S₁=1,4-sin-0,5+0,18´cos(π´t/16)

S_1min=0,4_1max=2,4

_min=L₂-L₃=0,32_max=L₂+L₃=0,68_min=S_min-L₃=0,22_max=S_max+L₃=2,58

Выводы:

Данный манипулятор предназначен для промышленного производства и имеет 3 кинематические пары и не является сложным как в эксплуатации, так и в изготовлении. Оборудование вокруг такого манипулятора должно располагаться с требуемой ориентацией.

Незамкнутая кинематическая цепь манипулятора позволяет схвату занимать различные положения в некотором объеме.

Область движения схвата по вертикали составляет 2,5м, а по горизонтали 0,6м, что является приемлемым для промышленного производства.

Зона обслуживания манипулятора

Список используемых источников

1. Подураев. Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение: Учеб. пособие.- М.: Машиностроение., 2006.- 256 с.

2.       Механика промышленных роботов: Учеб. Пособие для вузов: В 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн.2: расчет и проектирование механизмов / Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. - : Высш.шк.,///1988.-367 с.

.        «Основы робототехники» под редакцией К.Д. Никитина. - Томск МГП, «Раско» 1993.

.        ГОСТ 2.105-95 «Общие требования к текстовым документам».