Таратарин В.Б., Кузенков В.В., Фурсяк Ф.И. - Лабораторный практикум по теории механизмов и машин, страница 2

Вычертите в журнале структурную схему механизма, используя условные обозначения элементов хинематических схем; отметьте круговой стрелкой входное звено механизма (звено, соединенное с рукояткой модели); обозначьте на схеме звенья (цифрами) и кинематические пары (латинскими буквами). 3. Подсчитайте число звеньев механизма Й и и, число вращательных Ри „постУпательных Рип и цилиндРических Рм кинематических пар.

Определите по формулам (1.1 — 1.3) число подвижностей механизма на плоскости В' и в пространстве В~, число избыточных связей д при И~~=1. Проанализируйте движение звеньев механизма, учитывая, что если звено: образует со стойкой вращательную КП, то оно совершает вращательное движение и все его точки движутся по окружности; образует со стойкой поступательную КП, то оно совершает поступательное движение и все его точки движутся по прямым; не образует КП со стойкой, то оно совершает в общем случае плоское движение и все его точки движутся по некоторым сложным кривым.

Занесите результаты анализа в таблицу журнала. 4. Используя правила и определения, проведите структурный анализ механизма по Ассуру. Проанализируйте первичный механизм и структурные группы, результаты анализа занесите в таблицы журнала. 5. Введите в компьютер программу «1АВ1». Действуя по инструкциям программы, выберите из структурных схем механизмов, предложенных программой, схему заданного Вам механизма. Введите припятью Вами обозначения КП и звеньев, заполните на экране дисплея таблицу по примеру табл.1.3.

После правильного заполнения этой таблицы перейдите к структурному анализу механизма по Ассуру. Для этого по запросу программы, используя номера структурных групп из табл. 1.2, введите в ЭВМ номера групп Ассура, входящих в анализируемый механизм, в порядке их возрастания. Заполните на экране табл. 1,4 для первичного механизма и групп Ассура, После сообщения программы о правильном выполнении всех операций перейдите к п. 6. б.

Сформулируйте выводы по работе, укажите в них класс и порядок проанализированного механизма (по классификации Ассура или Артоболевского), перечислите образующие его группы Ассура, 10 Работа № 12 СТРИСтя НЫЙ И КИНКМАТИЧЕСКИй АНАЛИЗ МАНИПУЛЯТОРОВ Цель работы — проведение структурного анализа и ознакомление с основными свойствами кинематических цепей копирующего манипулятора и промышленных роботов. 12,1. Промышленные роботы н манипуляторы Промышленный робот — программируемая автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах. Миилулятор — совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора действия (манипуляции), аналогичные действиям руки человека.

12.2, Назпаченне н область прнменепня Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача — освобождения человека от работ, связанных с опасностью для здоровья от тяжелого физического труда, а также от простых монотонных операций, не требующих высокой квалификации, Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на базе промышленных роботов, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и единичном производстве. Копирующие манипушпоры, управляемые человеком-оператором, необходимы при выполнении различных работ с радиоактивными материалами.

Кроме того, эти устройства незаменимы при работе в космосе, под водой, в химически активных средах. Таким образом, промышленные роботы и копирующие манипуляторы явюпатся важными составными частями современного промышленного производства. 12.3.

Классификация промышленных роботов Промьгшлеиные роботы классифицируют па следующим признакам: па характеру выполняемых технологических операций (основные, вспомогательные, универсальные операции); по виду производства: роботы, применяемые в литейном, сварочном, кузнечно-прессовом производстве, при механической обработке, сборке, окраске и др.; по системе координат руки манипулятора; роботы с прямоугольной, цилиндрической, сферической, сферической угловой (ангулярной) системами координат и др.; по числу подвижностей манипулятора", по грузоподъемности: роботы сверхлегкие (до 10 Н), легкие (до 100 Н), средние (до 2000 Н), тяжелые (до 10 000 Н), сверхтяжелые (свыше 10 000 Н); по типу силового привода (электромеханический, пневматический, гидравлический„комбинированный привод); по подвижности основания: роботы мобильные, стационарные„ по виду программы: роботы с жесткой программой, перепрограммируемые, адаптивные, с элементами искусственного интеллекта; по характеру программирования: роботы с позиционным, контурным, комбинированным программированием.

1 .. 2.4. Принципиальное устройство промышленнога робота Манипулятор промышленного робота по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена и закрепленного в нем объекта манипулирования в пространстве по заданной траектории и с заданной ориентацией. Для выполнения этого требования основной рычажный механизм манипулятора должен иметь не менее шести подвижностей, причем движение по каждой из них должно быть управляемым.

Промышленный работ с шестью подвижностями является сложной как в изготовлении, так и в эксплуатации автоматической системой„поэтому в реальных конструкциях промышленных роботов часта используют механизмы с числом подвижностей менее шести. Наиболее простые манипуляторы имеют три, реже две, подвижности, Такие манипуляторы значительно дешевле в изготовлении и эксплуатации, но для ннх особым !3 образом должна быть организована рабочая среда.

Это обусловлено заданной ориентацией объектов манипулирования относительно механизма робота. Рассмотрим для примера структурную и функциональную схемы промышленного робота с трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена О и трех подвижных звеньев 1, 2 и 3 (рис.

12,1). Структурная схема механизма этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 (относительное угловое перемещение <р„), звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное перемещение ~,) и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 (относительное линейное перемещение Юп), На конце звена 3 укреплено захватное устройство, или охват, предназначенньгй для захвата и удержания объекта манипулирования при работе манипулятора.

г Устройстве зпв авлещщ Мвоззвзятез няющие и задающие программу движения, которые называют носителями программ. При управлении от ЭВМ такими устройствами могут быть дискеты„диски СП, магнитные ленты и др. Преобразование заданной программы движения в сигналы управления двигателями осуществляется системой управления. Эта система включает ЭВМ с соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые преобразователи и усилители. Система управления, в соответствии с заданной программой, формирует и вьщает на исполнительные устройства приводов (двигатели Д1 — ДЗ) управляющие воздействия иь При необходимости она корректирует этн воздействия по сигналам Жсз которые поступают в нее с датчиков обратной связи, Функциональная схема промышленного робота приведена на рис.

12.2. 15 !4 Ряс. 12.1 Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвнжные кннематические пары (одну вращательную А и две поступательные З и С) и могут обеспечить перемещение объекта в пространстве без управления его ориентацией, Для выполнения каждого из трех относительных движений манипулятор должен быть оснащен приводами, которые состоят из двигателей с редуктором и системы датчиков обратной связи, Так как движение объекта осуществляется по заданному закону, в системе должны быть предусмотрены устройства, сохра- 12.5. Основные понятия и определения. Структура манипуляторов.

Геометре-кинематические характеристики Формула строелия — математическая запись структурной схемы манипулятора, содержащая информацию о числе его подвижностей, виде кинематических пар н их ориентации относительно осей базовой системы координат (системы, связанной с неподвижным звеном). Манипуляторы обеспечивают следующие виды движения: глобальные (для роботов с подвижным основанием) — движения стойки манипулятора, при которых ее перемещения существенно превышают размеры манипулятора„ региональные (транспортные) — движения, обеспечиваемые первыми тремя звеньями манипулятора или его «рукой», при которых перемещения выходного звена сопоставимы с размерами манипулятора; локальные (ориентнрующие) — движения, обеспечиваемые звеньями манипулятора, которые образуют его «кисть», перемещения при этом значительно меньше размеров манипулятора, В соответствии с этой классификацией движений в манипуляторе можно выделить два участка кинематнческой цепи с различными функциями: механизма руки и механизма кисти.