Записка (Проект №1-8 - Транспортная платформа робота вертикального перемещения на базе пневмопривода)

___________________________________________________________________________МГТУ им. Н. Э. Баумана

СОДЕРЖАНИЕ

1.Задание…………………………………………………………………………………………………………..2

2.Выбор схемы компановки……………………………………………………………………………...3

3.Расчет на грузоподъемность робота………………………………………………………………5

4.Выбор пневмоприводов…………………………………………………………………………………9

5.Организация управления………………………………………………………………………………10

6.Схема работы…………………………………………………………………………………………………10

7.Заключение……………………………………………………………………………………………………11

8.Список использованной литературы…………………………………………………………….13

9.Приложения……………………………………………………………………………………………………14.

1,Задание.

Проект №1-8: Транспортная платформа робота вертикального перемещения на базе пневмопривода.

Задачи :

-компоновка устройства;

-проведение необходимых устройств.

Характеристики:

-Г/п робота -20 кг;

-размеры 500х300х200 (ориентировочно).

2.Выбор схемы компановки.

Для создания данной платформы необходимо выбрать определенную схему работы. Есть стандартные схемы конструкция и компановки платформы. Рассмотрим их в общих чертах.

Для технологических операций, требующих реализации сканирующих траекто­рий движения ТРВП, например для инспекции поверхности, оптимальной является структура системы приводов технологического робота вертикального перемещения с перпендикулярным расположением транспортных приводов, осуществляющих горизонтальное и вертикальное перемещение робота. Один из вариантов указанной структуры показан на рис. 2.9.

Рис. 2.9 Сканирующая схема привода робота

Привод 4 реализует вертикальное перемещение робота с помощью захватов 2, а привод 5 - горизонтальное перемещение с помощью захватов 3. Перпендикуляр­ное расположение транспортных приводов дает возможность организовать любую желаемую комбинацию вертикальных и горизонтальных участков движения плат­формы 1 без использования узла поворота, что повышает быстродействие системы в целом и снижает вес конструкции. При использовании пневмоприводов в данной структуре достигается дополнительная жесткость конструкции, что позволяет вы­полнять силовые технологических операции.

Дальнейшее развитие рассмотренной структуры производится за счет развязки одного из приводов от платформы (рис. 2.10). Такая развязка добавляет возмож­ность диагонального движения платформы робота в любом направлении [152].

Транспортный модуль робота имеет внешнюю и внутреннюю группу педипуляторов с вакуумными захватами (ВЗ). Два горизонтальных пневматических цилинд­ра установлены на платформе. Внешняя группа педипуляторов установлена на штоке вертикальных транспортных цилиндров с помощью внешних цилиндров подъема-опускания ВЗ. Внутренняя группа педипуляторов соединена с платформой с помощью внутренних цилиндров подъема-опускания ВЗ. Корпуса вертикальных транспортных цилиндров соединены со штоками горизонтальных транспортных цилиндров. Данная схема представляет собой конструкцию с непосредственным соединением вертикальных и горизонтальных транспортных цилиндров, позво­ляющую выполнять двухкоординатное движение без узла поворота и использовать, учитывая жесткость полученной конструкции, цилиндры с корпусами из пластико­вых материалов. В результате вес робота становится минимальным, что дает воз­можность применять его, например, для чистки стекол.

Рис. 2.10 Диагональная схема привода робота

1 -платформа, 2,3 - педипуляторы. 4,5 - транспортные приводы, 6 - шток, 7,8 - приводы педипуляторов, 9 - силовая рама, 10 - направляющие, 11 - технологический блок.

Так же существуют конструкции и с узлом поворота.

Для повышения мобильности движения робота используется специальная схема привода педипуляторов, приведенная на рис. 2.11.

Структура робота в этом случае состоит из платформы 1 (рис. 2.11), по краям которой установлены цилиндры 2 и 3, штоки которых связаны со стойками ходо­вых опор с захватами 4, а торцы - с направляющими 5. Цилиндры 6 и 7 связаны между собой консолью 8, по центру которой закреплен узел поворота 9. Входное звено узла 9 связано с центром платформы 1. Длина цилиндров 6 и 7 выполнена с возможностью разворота между цилиндрами 2 и 3 относительно центра платфор­мы 1. Цилиндры 6 и 7 на концах штоков имеют стойки с захватами 10, а на торцах - направляющие 11.

Рис. 2.11 Робот повышенной мобильности (вид спереди)

Поворот робота осуществляется при поднятых захватах 10 и зафиксированных захватах 4 разворотом пневмоцилиндров 6 и 7 на требуемый угол узлом поворота 9. Затем описанным выше способом фиксируются захваты 10 и поднимаются за­хваты 4, и узел поворота 9 разворачивает платформу 1 с пневмоцилиндрами 2 и 3 по новому направлению движения, совмещая оси всех цилиндров. Таким образом достигается повышенная мобильность робота, а также уменьшение его веса и стоимости из-за исключения пневмоцилиндров подъема-опускания и необходимых для их управления электропневмоклапанов.

Из предложенных конструкций мной выбрана конструкция с поворотным модулем. Эта платформа будет повышенной мобильности. Его грузоподъемность составляет 20кг. Ход платформы будем выбирать из диапазона 150-250 мм. Более точный ход будет определен выбранным нами пневмоцилиндром из стандартного каталога Pnewmax. Pnewmax является одним из передовых производителей пневматики. Фирма занимает широкую нишу в производстве и продаже пневматического оборудования. Именно высокое качество и большой ассортимент продукции позволяет подобрать необходимые части для компановки данной транспортной платформы. Рабочее давление в пневмосети будет 6 бар. Для удобства конструкции необходимо чтобы все соеденительные отверстия для магистрали были одинакового размера.

3.Расчет на грузоподъемность робота.

Определим грузоподъемность робота при следующих геометрических параметрах робота: 1 - длина педипулятора, a=|AD|=0,5м; Ь=|АВ|=0,3м; г=0,05м; η=0,05 м - расстояние от центра масс до плоскости крепления педипуляторов к корпусу робота. Атмосферное давление P принято равным 1.015∙10⁵ Па (760 мм рт. ст.), а коэффициент трения f - равным 0,5, что соответствует трению резины о бетон­ную поверхность. Действующие на захваты силы (1.2) равны:

(1.47)

Подсчитаем предельную массу робота при которой он еще останется на вертикальной стене. Пусть . Тогда . Так же для простоты примем что никаких внешних сил, кроме веса к роботу не прикладывает­ся, а сам робот ориентирован таким образом, что ускорение силы тяжести g на­правлено вдоль стороны ВС параллельно оси х. В этом случае выполня­ются упрощающие предположения о симметричном распределении внешней на­грузки. Проведем сначала расчеты по схеме, использующей абсолютную жесткую модель. Начало системы координат поместим в центр прямоугольника, образован­ного точками контакта центров стоп с плоскостью Оху. Координаты х_i, y_i (i = 1, 2, 3, 4) центров захватов и компоненты главного вектора и главного момента актив­ных сил равны:

(1.48)

Уравнения для определения нормальных реакций имеют вид:

(1.49)

Из (1.49) вытекает, что

(1.50)

Координаты (1.6) точки К равны

(1.51)

Первое условие в рассматриваемом случае, очевидно, выполнено, а второе выражается неравенством х*<а/2. С учетом (1.47), (1.51) по­лучим

(1.52)

Функция Q(x, у) равна

(1.53)

Вычислим точную верхнюю грань функции (1.48). Из (1.48) и по­следнего равенства (1.50) вытекает

Отсюда и из (1.53) следует, что

(1.54)

С другой стороны, переходя в (1.53) к пределу при у—> получим, что в (1.54) при этом достигается равенство. Поэтому с учетом первого равенства (1.49) имеем

(1.55)

Запишем условие непроскальзывания (1.10) в виде mg/(4 )<f и преобразуем его при помощи формулы (1.47)

(1.56)

Условия гарантированного равновесия в рассматриваемом случае выражаются неравенствами (1.52), (1.56). Поскольку т₀>т., то грузоподъемность робота опре­деляется величиной т*.

Вычислим теперь предельно допустимую массу для различных соотношений продольных и крутильных жесткостей. При переходе к «плоской» модели следует положить F_a^(I) = F_a⁽²⁾ = 2Ф, где Ф вычислено по формуле (1.47), M*=-mg(l+ Т] ). Расчеты проведем по формулам (1.42)-(1.46) для случаев А-Е . А. Из условия (1.42) вытекают неравенства

Из вытекает что и следовательно .

Условие надежного контакта будет выглядеть как: