Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 52
Текст из файла (страница 52)
По типу управления приводы могут быть разомкнутыми с позиционированием по упорам, разомкнутыми с цифровым управлением и применением в качестве двигателей шаговых электромоторов или составных цилиндров (позиционеров), замкнутыми или следящими с обратными связями по положению и некоторым другим параметрам (по скорости, силе и др.). Следяющие приводы на базе гидравлического и электрического приводов нашли широкое применение в роботах и являются наиболее перспективными. По способу использования поступающей и отводимой энергии от механической системы различают активный и пассивный приводы.
В активном приводе используются активные силы, создаваемые двигателем, в пассивном — тормозные силы, отбирвемые от механической системы. Преимущественное применение в роботах нашли активные приводы. 72. Основы выбора привода В общем виде привод состоит из преобразователя энергии в виде энергоустановки, тех или иных двигателей и передаточных механизмов (передач). Элементы привода в составе манипулятора могут быть охвачены как внутренними, так и внешними обратными связями, прй наличии которых привод становится следящим, что позволяет строить робот с элементами адаптации.
Привод в значительной степени определяет структуру, параметры и технологические возможности манипулятора и робота в целом. Основными параметрами привода являются: мощность, скорость и быстродействие, точность отработки командного сигнала Для выбора того или иного привода при проектировании наиболее существенны следующие классификационные признаки: вид энергоносителя, вид исполнительных двигателей, способ управления, способ использования энергии, поступающей и отводимой от механической системы. По виду энергоносителя различают пневматический, гидравлический, электрический приводы и их комбинации.
Ныне примерно 40 % роботов мирового парка выполнены с пневматическими приводами, почти столько же — с гидравлическими, и лишь около 20 % — с электрическими, при этом доля последних постоянно возрастает. По виду исполнительных двигателей приводы могут быть с двигателями поступательного прямолинейного перемещения 256 Выбор того или иного вида привода обусловлен функциональным назначением робота, предъявляемыми к нему технологическими требованиями, особенностями производства и условиями эксплуатации, а также стоимостью, сложностью обслуживания, эксплуатационными расходами, наличием тех или иных комплектующих изделий и их качеством. Выбор привода должен осуществляться совместно с опре.
делением типа и структуры системы управления. Первоочередным вопросом, решаемым при проектировании или использовании робота, является выбор того или иного типа привода по виду энергоносителя. Пневматический привод характеризуется конструктивной простотой и дешевизной, особенно при наличии централизованной сети сжатого воздуха, высокой скоростью перемещений, простотой обслуживания, высокой надежностью и пожаробезопасностью.
К его недостаткам следует отнести: трудность реализации следящего привода и невозможность точного позиционирования из-за высокой сжимаемости энергоносителя (отсюда — использование пневмопривода почти исключительно в промышленных роботах с цикловым програьь мным управлением и позиционированием по упорам), значительные размеры исполнительных двигателей из-за ограниченного давления энергоносителя (не более 0,6 МПа), необходимость в специальных тормозных устройствах для остановки исполнительных органов в заданных точках с доступными ускорениями, пониженный КПД (0,15 — 0,20). 9 Ос»ее» аоаосасеиииеи В качестве двигателей в пневматических приводах используют силовые пневмоцилиндры с возвратно. поступательным движением штока, поворотные и ротационные пневмомоторы. Наиболее распространены пневмоцилиндры, которые могут непосредственно соединятьоя со звеньями манипулятора без помощи передаточных механизмов, что упрощает механическую систему робота Промышленные роботы с пневматическими приводами, оборудованные цикловой системой программного управления, имеют небольшие (до 20-30 кг) грузоподъемности, высокие (до 2 м/с) скорости движения звеньев и могут эксплуатироваться в тяжелых условиях окружающей шведы (при высокой запыленности и загазованности, пожаро- и взрывоопасности и т.д.).
Наиболее целесообразно применение пневмопривода в промышленных роботах при потребляемой мощности 80 — 800 Вт. Гидравлический привод отличают компактность и быстродействие, малая масса исполнительных двигателей, жесткие статические и высокие динамические характеристики, простота настройки точных значений скоростей звеньев и надежности их фиксации в текущих положениях, неограниченные мощность и грузоподьемность. Благодаря высоким точностным качествам, гидропривод обеспечивает сложные технологические движения, необходимые, например, при контурной сварке и сборке.
По сравнению с пневматическим гидро- привод имеет более высокий КПД (при дроссельной схеме регулирования 0,3, при объемной схеме 0,6-07). К недостаткам гидропривода относятся: 1) необходимость в собственных энергоустановках для преобразования энергии (гидростанциях); 2) стравнительно малая скорость передачи гидравлического импульса при большой длине трубопроводов (более 2 м), снижающая быстфодействие; 3) зависимость расхода рабочей жидкости от влияния внешних условий окружающей среды (в первую очередь, температуры), что приводит к колебаниям скорости звеньев манипуляционного механизма; 4) конструктивная сложность и высокие требования к исполнению элементов гидросистемы (регулирующей аппаратуры, гидропереключателей, стабилизирующих и дифференцирующих устройств, обеспечивающих автоматическое регулирование), что снижает надежность и долговечность гидроприводов; 5) меньшая, чем у электро- привода, гибкость проводки; б) более высокие трудоемкость и стоимость изготовления и обслуживания трубопроводов; 7) возможность утечек рабочей жидкости, что повышает пожаро- и взрывоопасность, ухудшает условия эксплуатации; 8) повышенные требования к обслуживанию при эксплуатации.
В качестве двигателей в гидравлических приводах используют силовые гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением штока, моментные гидроцилиндры и гидромоторы, осуществляющие непрерывное вращение. Как и в пневматических приводах, силовые гидроцилиндры и низкооборотные двигатели можно непосредственно соединять со звеньями манипулятора без помощи передач, что значительна упрощает механическую систему.
Гидравлический привод применяется в роботах преимущественно с позиционной и контурной системами управления и выполняется в виде следжцего привода. Гидравлические приводы работают при больших давлениях в системе (до 20 МПа) и используются с грузоподъемностью до 20 кг и выше. В работах меньшей грузоподъемности они применяются вместо пневматических, если требуется следящий привод. Электрический привод отличается доступностью энергоносителя, легкостью регулирования, простотой монтажа и наладки, а также обслуживания при эксплуатации, достаточно высокими показателями надежности, высоким КПД и низким уровнем шума при работе. К недостаткам электропривода относятся; сравнительно высокие обороты электродвигателей, что требует применения сложных передаточных механизмов; инерционность, вызывающая необходимость введения устройств фиксации положений звеньев типа фрикционных тормозов либо самотормозящих передач; меньшие скорости звеньев по сравнению с пневматическим приводом; недостаточно высокие показатели удельной мощности.
В качестве двигателей в электрических приводах используют, как правило, электродвигатели тока с независимым или последовательным возбуждением, а также двигатели переменного тока — в основном асинхронные двухфазные и шаговые электродвигатели различных типов. Электропривод требует применения тех или иных передаточных механизмов для передачи и согласования скоростей движения и силовых характеристик валов электродвигателей и звеньев манипулятора Благодаря разработке в последние годы перспективных электродвигателей с улучшенными параметрами и характеристиками (электродвигателей с плоскими и гладкими роторами„ позволяющих повышать быстродействие и уменьшать инерционность; малоинерционных высокомоментных электродвигателед, значительно повышающих показатели удельной мощности; линейных и др.), все заметнее ощущается тенденция к более широкому применению электрических приводов в промышленных роботах, особенно предназначенных для таких сложных технологических процессов, как контурная сварка и сборка.
Комбинированный привод пока применяется ограниченно, что объясняется усложнением конструкции и обслуживания робота, а также снижением надежности его работы. Наиболее часто применяемой комбинацией силовых приводов является сочетание пневматического и гидравлического приводоа Одно из существенных его достоинств — возможность регулирования стабильной скорости в диапазоне менее 0,1м/с и более 1м/с.
Сравнительные характеристики приводов роботов приведены в табл. 7.1. з* с ф 63 63 С о В а у о ц Б х а Сс о с о х у х - й о с х Э Г х л х О" а ф а и Б а 3 Э а О х Ф х Х 'О 3. Х а х э хса сх с х о ~а Ф а с Х Уц(Х у й х. 3 3- О Х (3 Щ хБ» а о ф Э Х О. э с,с ЭБс т х й х у эха айу х (3 х О э" се х, й' Б я Бос а(их оас с О.Ф й й х Бо л и а о 3 3- х х а а элй С3- а эху ай о сБО О й (Ос О О. й а О- а с ос х у Ои о о и ай ц Ю с лса х хо ца(.
у э йе~ й с хха уф!3 фйх о 3 о" .. о 'хи „с а ха х ц О3 йф слс й э э с„ оох* 63 х й а.О.Э Басс э с оех ОБха йоса аофф 3 ЯЭСЮ Х(3с $о щ х сйох хасса ахц а э их хи ссй ифй ассах 63 о а „о х х а а О Б х ха а х с с 36 р 3 (3 ю х у 30 х ( (с (6 Б х л х ой с ..щ с" а х й о у а О л а (~ а сБх эсц О у х О суй.„хаас а $ у х" (с с О а х Э ф хфааасЕ у х 3. С а ц Х й Х ~ ф 3 аЗсцооа йхСУхц.р Сц О х с х уйх айс р э ц хо иэ О (О х О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
