Воробьёв В.И., Бабич А.В., Жуков К.П., Попов С.А., Семин Ю.И. - Механика промышленных роботов, страница 16

новок. Выбор структурной схемы и компоновки модульного робота является одним из основных этапов его формирования. Как правило, система модулей позволяет сформировать несколько компоновок, решающих задачу обслуживания станков заданного ГПМ. Однако с точки зрения производительности, качества выполнения работ, сборки и наладки ГПМ зти компоновки будут далеко не равноценны. Чтобы сравнить компоновки модульного робота, необ. ходимо определить критерии, харахтеризующие качество функционирования робота с выбранной компоновкой в дан.

ном ГПМ. Такими критериями могут быть цикл робота в данном ГПМ, точность позиционирования, энергетические затраты на выполнение движений, масса компоновки и эко номические показатели. Очевидно, что на первом этапе построения модульного робота невозможно использовать все эти критерии. 104 В связи с этим проектирование модульного промышленного ро о бота будем рассматривать как нскоторый итеративныи п роцесс, содержащий различные этапы; построение системы аг агрегатов и модулей, структурный и кинематическнй ана нализ и синтез компоновки из модулей и агрегатов, динами ческий синтез компоновок, выбор компоновок по эко кономическнм показателям, Этап, связанный с проведением хинематнческих и геометр! ических расчетов и выбором структуры модульного робота, будем называть этапом структурного и кинематического синтеза.

Схема структурного и кинематического синтеза модульного промышленного робота из набора модулей по условию максимального быстродействия представлена на рнс. 2.17. В блоке 1 выбирается число модулей в данной системе с учетом возможности их стыковки друг с другом. В блоке 2 решаются обратные задачи о положениях для всех компоновок модульного робота. Решение этих задач приведено в кн. 1. В блоке 5 решаются задачи об абсолютных положениях звеньев в процессе позиционирования по отношению к неподвижным элементам станка и робота и о положениях подвижных элементов робота друг опюсительно друга. Эту задачу будем называть прямой задачей о положениях манипулятора. В этом случае заданными будем считать обобщенные координаты, найденные при решении обратной задачи о положениях.

В блоке 7 рассчитываются линейная и угловая ошибки модульного робота в конфигурации, соответствующей положениям объекта манипулирования на оборудовании. Вычисленные линейная и угловая ошибки робота в рабочих положениях сравниваются с допустимыми значениями, задаваемыми исходя из требуемой точности позиционирования. При кинематическом синтезе компоновки принимается, что скорость по обобщенным координатам робота постоянна н задана как техническая характеристика модуля. Поэтому в блоке 9 время перехода вычисляется между каждой на~альной и конечной точками и найденные значения времени суммируются. Следует, однако, заметить, что вопрос о пер ходах между начальными и конечными точками ~~ляется достаточно сложным, так как возможны различные траектории перехода. Методы решения таких задач изложены в кн 1, 105 Набор конпонобок нет Удодлетбороет ? Г ДЯ гсь пг 6 нбт Удоблетборпет.

Проберка конпонодко на точность б Удодлетборяет. НдТ и перебор окончен ? Удоблетборпет. НбТ < кч=д 7=0 г"= 1,7 !2 ДЯ Побор отобранных кокпонобок Кч гб Окончателыгыи быбор конпонобки Рис. 2.17 г"= -0,1 уп- 0 гы=г,б Ряс. 2.18 107 106 Форниробание набора киненатическии структур Проберка коппонобки но доститимость заданного пололсенип объекта нанипулиробанип Проберка конпонобки на отсутппбое попадания д препптстбие Расчет бьттродейопбип робота и проберка конпонодки на быстродедопбие Окончательная компоновка выбирается по наиболее важ ному для данного процесса критерию или по несколькиМ критериям.

Такими критериями для роботов являются точ' ность и (или) быстродействие. Пример выбора компоновки промышленного робота мо„,. ульного типа по условиям точности н быстродействия. Необходимо выбрать компоновку модульного робота РПМ-25 по условию точности и быстродействия для обслуживания участка из трех станков (рис. 2.18). Расчет точности лозггчиогсирооания и преиени обслужиеания для робота кологонооки № 1 (рис. 2.19,а).

Запишем координаты охвата. , =К Рг ='У+й+лг Р„. у,„= й згп рг - -$4Ь+ па ага рг,. Выражения для опгибок позиционирования запишем в приращениях обобщенных координат: дх = (г )г + лг з!п сдгдсдг + соз грг — - — — гххз,' г г 3 <у~~г + г ь ДУ=Ф+пггсоз Ргбдг+згп Рг=-" бнз; ?г+ г Координаты точки загрузки на станке № 1 следующие: х., = О; у„= 1,8 м; г„= 1,7 м Из условия совпадения поло- Го 0 0 = 1,66 мм. 7595 = х 7 Рис. 2.19 109 108 жения схвата робота с положением этой точки станка полу чим систему уравнений )уй+язсоя8р3=0;)8=0,5м; Ф+ ягяпОр, = 1,8; яг = 1,7. Решая данную систему уравнений, находим значения обобщенных координат: гр5 =90'; я,=1,8 м Подставляя найденные значения обобщенных координат в полученные ра нее выражения лля ошибок позиционирования и принимая ошибки выдвижения и поворота из технических характе.

ристик модуля, получим погрешности позиционировагп8я схвата робота по каждой из осей: дх = — ')7" +язягпгрг о895+соя593 ° 7 г г яз +аз Г05 1,8 10 ' 90' 5,2 10 9 1,8 10з 90' ОЯ= — 1,35 . 0,5 + 1,8 10 яз 83-ЗУ3 +Д о, 09,+ 00, Оь1Дг+ г 052+ 1,82 10зсоя90' 72 ° 10 4+ 13 10з 90 ' 08-077 05' 18'.10' О 8,-08 Модуль максимальной ошибки позиционирования Координаты точки загрузки на станке % 2 следующие: х =1,8 соя30'=1,56 м; у =1,8 соя120'= — 0,9 м; г =1,95 м. Из условия х,„= х, у,„= у„, г,.„= г„запишем систему уравнений: ~4'+язсоя8р3=1,56 м; ~' 3 )32+гэга)п8р, = — 0,9 м; г = яг = 1 95 м. Из указанной системы уравнений находим значения обобщенных координат и время перемещения: 8рг — — — 30'; яз —— = 1,8 м; ЛОрг = 60'; 25я = 0; Ля = 0,25; 13 = 3,2 с; гг — — 2,0 с; гз = О.

Подставим найденные значения обобщенных координат в выражения для ошибок. С учетом ошибок выдвижения н поворота получим погрешности по каждой нз осей: ** — 1 05 -':18 -1О 1 7 — 30'772 10 1 3. 105 5-3ОУ ' ' ОО-131 05' 1.8'-10' ОУ=ЩЪ5 918 10 7 — 30772 18 9 1 3. 10з + ЯОп(-30') 0,8 = 1,5 мм; О 5г+ 1 32 105 г2г = Дяг = 074 мм, Модуль ошибки позиционирования 00,-~Ы ЬЕ+~'ю ~ 151 015'404'-203 Координаты точки станка № 3: х„= — 1,3 соз 45' = = — 0,92 м; у„= — 1,3 Бш 45' = -0„92 м; 2„= Бг = 1,5 м. И условия совпадения положения схвата робота с положением этой точки станка получим систему уравнений: 'р'й'+ Бз'соырг = -0,92 м; ')/йг + Бз Б!и 875 = — 0,92 м; Б, =1,5 м. Решая данную систему уравнений, находим значения обобщенных координат и время перемещения: 5р'=225', Б,= =1,2 м; Б, =1,3 м; д»гр1 =255', г(зг =0,75 м; Лзз —— 0,5 м; Лгг =4,6 с; 6!2 = 3,0 с; д522 = 3,5 с.

Подставим найленные значения обобщенных координат в выражения для ошибок. С учетом погрешностей выдвижения и поворота получим погрешности по каждой из осей: Ь вЂ” 705 713 Ю ' 225'7210 4 13 102 225' ' 0,5=015 05' 13'.10' 03 = 170 5 + 1 2' . Ю' 225' . 7 2 . 10 4 1 3 102 1 225' 0,8= — 1,19 мм; 05'+ 13' 1О' Ь*-Ю 0,4 Модуль ошибки М. - 570*5+ 034+ ь 0 * = = 1,38 мм.

Средняя ошибка позиционирования при обслуживании участка роботом данной компоновки з 45р, =',7 4гр,/3= (1,6+203+1,38)/3=1,67 мм. 1 Полное время обслуживания участка — 7„8 с. Расчет точности позиционирования для робота камна нивки № 2 (рис.

2.19,6). Запишем координаты охвата робота: Х,„= Б,; У,„= Бг, г,„= Бз. Значения ошибок позиционирования по обобщенным координатам берем из технических характеристик состав. 11О ляю щнх модулей: Лх= ЛБЬ =04 мм; Ау= 2)вг =0,8 мм; ьг= 45Б =0,8 мм. Таким образом получаем, что молуль ,пибки позиционирования робота компоновки № 2 не зависит от положения станка и равен ЬР= д г+~йу'+6"= 5"~+А~:+ЛБ~ О 42 + О 82 + О 82 О 89 мм. Средняя ошибка Лр,в»ю 0,89 мм. Робот компоновхи № 2 не может реализовать обслуживание данного участка ввиду выхола необходимых точех позиционирования за зону обслуживания. Расчет точности позиционирования для робота компоновки № 3 (рис.

2.19,в). Запишем координаты охвата: х»» [!г соь Ьрг + 12 соз (972 + 832)] СОБ Ц35, У» = [12 сов 1Р г + !з сов (472 + 1Р з)] Бш 872,' 20» = )51 + ! Бгп 872 + !З [Бгп (5!32 + Ц30)]. Выражения для ошибок позиционирования запигпем в приращениях обобщенных координат: Б1П ЬР!Л РЬ [!2 СОБ ЬР2 + !3 СОБ (5Р2 + 5РЗ)] + 4 соз'Р1 [ !гзгп 4Р2515рг !Б зги(5рг+ грз)(415рг+ 215РБ)]' Ьу = СОБ 5!325)35Р1 [!2 СОБ 872 + !з СОБ(5рг + 835)] + +Бгп 5Р1[ !гзгп Ч7265рг !ззгп(832 + 932)ФЬРЗ+ бгрз)]' 212 = !2 сов 932 415Р 2 + !з соз (Ьрг + ЦЗ з) (днРг + 05рз). Координаты рабочей точки на станке № 1: х„= 0; у,„= =1,7 м; г„= 1,7 м.