3 точностной расчет (Проектирование роботов)

§ 2.3. Точностиый расчет модулейКак и при расчете всего манипулятора, при точностном расчете модуля степени подвижности определяютпогрешности модуля по заданным погрешностям функционирования его конструктивных элементов и выбираюттребования к этим элементам, обеспечивающие заданную точность модуля.По степени стабильности погрешности роботов подразделяют на систематические, случайные динамическиеи статические.Источниками систематических погрешностей являются:погрешности размеров основных конструктивных элементов, вызванные неточностью их изготовления,износом и статическими деформациями под действием сил веса собственных конструкций и постояннойсоставляющей усилия привода;постоянные составляющие погрешностей датчиков положения, в том числе погрешности нулевых значений;погрешности функционирования системы управления, вызванные старением ее элементов иприближенностью расчетов.Влияние систематических погрешностей на качество роботизируемого процесса зависит от методовпрограммирования.

При программировании методом обучения робот в режиме ручного управления выводится втребуемые положения, показания его датчиков запоминаются и впоследствии отрабатываются автоматическойсистемой управления. Таким образом, большинство систематических погрешностей оказываются учтенными.Метод аналитического программирования заключается в расчете и запоминании необходимых сигналовуправления. Здесь систематические погрешности непосредственно влияют на погрешность положения рабочегооргана относительно внешнего оборудования или обрабатываемого изделия. На часть таких погрешностей можновводить поправки, полученные аттестационными испытаниями робота.В отличие от систематических случайные погрешности влияют на качество выполнения роботомпроизводственных задач при любых методах программирования. Случайные динамические погрешности, преждевсего вибрации, могут вызываться:силами инерции, возникающими при свободном перемещении манипулятора;силой взаимодействия робота с внешней средой в процессе захватывания и отпускания объектаманипулирования, различных стадий сопрягающих движений, создания технологических усилий и т.

п.;переменными составляющими усилия привода, в том числе пульсациями давления питания (в роботах сгидро- или пневмо-приводом);неустойчивостью работы привода и системы управления робота;вибрациями основания робота, вызываемыми внешними источниками (например, сотрясения от срабатываниятяжелого неуравновешенного кузнечно-прессового оборудования).Часть вибраций со временем затухает, поэтому их влияние на точность позиционирования можно снизитьвыжиданием в течение некоторого периода времени т перед заключительным сопрягающим движением. Врезультате амплитуда вибрационных перемещений 6т рабочего органа робота в тот момент времени т, когдапроизводится контроль погрешности позиционирования,  e h  0 ,где h — коэффициент демпфирования;0— амплитуда вибраций в начальный момент времени(2.8) 0,например после окончания срабатывания степеней подвижности—основногоисточника возмущений.Амплитуда  фактически описывает составляющую погрешности робота от вибраций.На стадии проектирования в качестве оценки сверху 6о можно использовать максимальную деформациюманипулятора под действием сил инерции.

Тогда связь допустимой погрешности модуля (An1] от вибраций имаксимальной допустимой деформацией [  0 ] этого модуля подобно (2.8) примет вид| 1n | e h [ 0 ](2.9)Введем коэффициент, равный отношению времени затухания т к полному времени срабатыванияманипулятора T , т. е. k3   / T . Из (2.9) найдем максимальную допустимую деформацию модуля поддействием сил инерции:(2.10)Случайныестатические погрешности постоянны для каждого срабатывания робота и соответственноостаются неизменными при его остановке. Поэтому их следует измерять после затухания случайныхдинамических погрешностей.

Источники случайных статических погрешностей:переменная составляющая статических деформаций манипулятора, вызванная разбросом массы объектаманипулирования низкочастотными колебаниями давления питания и соответственно усилия привода,нестабильностью температуры;зазоры в кинематических парах и передачах;случайная (медленно меняющаяся) составляющая погрешности привода и системы управления;постоянная самопроизвольная разрегулировка робота, например, ослабление крепления, смещение упорови т. п.Переменная составляющая массы объекта манипулирования m0 может возникнуть при нестабильностиразмеров однотипных обрабатываемых изделий (особенно заготовок) или разности масс разнотипных изделий вусловиях гибкого производства.

Если специфика технологического процесса требует совпадения с высокойточностью точки позиционирования робота с изделием и без него (например, при загрузке и разгрузкеоборудования), то в качестве массы Д/По нужно принять полную массу обрабатываемой детали.Изменение температуры манипулятора вызывается прежде всего нагретыми заготовками и излучениемтеплоты от печей при горячей штамповке, термообработке, сушке и т.

п. Другими источниками теплотыявляются работа сил трения в кинематических парах робота, потери энергии в приводах, прежде всего втормозных устройствах и дроссельных регуляторах скорости. В результате перепады температурыманипулятора могут достигать нескольких десятков градусов. Они приводят к линейному расширениюэлементов конструкции манипулятора. Так, при длине руки робота L==2 м и изменении температурыД<=30° схват сместится на величину   0,66 мм Подобные погрешности могут возрасти в несколько разпри разности температуры соседних элементов конструкции, несущих руку робота.Температура существенно влияет:на параметры датчиков положения и элементы системы управления (например, нестабильностьтемпературы резистивных датчиков может привести к погрешностям позиционирования, достигающимнескольких мм);на процессы срабатывания степеней подвижности манипулятора (изменяется плотность и вязкостьмасла и, следовательно, характеристики дроссельного регулирования скорости);на силы сопротивления в кинематических парах (температурные деформации приводят к искажениюформ и размеров конструкций).Уменьшить влияние нестабильности температуры робота на его точность можно за счет прогрева нарабочих режимах перед настройкой или началом выполнения производственных операций, за счет вводатеплоизоляции при интенсивных потоках теплоты от печей (или горячих объектов манипулирования) итермостабилизации в приводах.Зазоры в кинематических парах прежде всего выбираются весом и силами привода.

Однако из-за тренияможет оставаться некоторая зона нечувствительности порядка 0,1—0,3 полного зазора. При повторныхсрабатываниях робота возможны погрешности, вызванные отклонениями формы и размеров дорожек, атакже тел качения подшипников, направляющих и их опор..