Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 54
Текст из файла (страница 54)
При необходимости получения нескольких точек позиционирования применяют специальные схемы пневмодвигателей (рис 7.2). Например, используют совмещенный пневмоцилиндр (рис. 72,а), в котором корпус 1 за счет действия левого цилиндра 2 при закрепленном штоке 3 может переместиться на некоторую фиксированную величину х , а 1' выходнои шток 4 за счет работы правого цилиндра 5 — на величину х г ° 264 В В рис?3. Схема пневматического привода модуля движения "руки" промышленного робота ЫП-В В общем виде пневматический привод включает в себя пневмодвигатель, распределительную, регулирующую и вспомогательную аппаратуру. Его устройство рассмотрим на примере отечественного промышленного робота КбП-В, принципиальная схема привода движения 265 7.4.
Гидравлический лривод 267 "руки" которого показана на рис. 7.3. Пневмолривод состоит из силового (УС) и тормозного (УТ) устройста Силовое устройство содержит силовой элемент - пнввмоцилиндр 1, разделенный рабочим поршнем 2 на две рабочие полости — поршневую 3 и штоковую 4, шток 5, соединенный с захватным устройством 8 и угольником 7, взаимодействующим с тормозным устройством и датчиком обратной связи 8. Тормозное устройство содержит лневмоцилиндр 9, аналогичный лневмоцилиндру силового устройства, отличающийся тем, что шток лневмоцилиндра контактирует с угольником посредством фрикционной колодки 10.
Снабжение воздухом лневмоцилиндров осуществляется через распределители 11, имеющие усилители 12 воспринимающие и преобразующие сигналы, поступающие от устройства управления (уу). Пневмолривод работает следующим образом. При подаче воздуха ло впускной магистрали через распределители силового устройства в поршневую полость лневмоцилиндра перемещается рабочий поршень со штоком, захватным устройством и угольником с определенной средней скоростью.
Позиционирование поршня осуществляется лротиводавлением, т.а подачей воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра лри переключении позиции распределителя, при этом скорость поршня снижается и составляет 3 — 10 % от ее максимального значения (ползучая скорость). Непосредственное удержание поршня с захватным устройством в точка позиционирования осуществляется тормозным устройством путем подачи воздуха в поршневую полость тормозного цилиндра„ лри этом поршень со штоком, перемещаясь, воздействует через фрикционные колодки на поверхность угольника, останавливая его. Вследствие сжимаемости воздуха обеспечить строго заданный закон торможения и гарантировать остановку поршня точно в заданном положении практически невозможно, поэтому для повышения точности позиционирования применены механические упоры, а для смягчения остановки — гидравлические демлферы (на схеме не показаны).
Энергоносителем в этом приводе служит жидкость, посредством которой обеспечиваются передача энергии и ее преобразование в механическую энергию выходных звеньев гидродвигателей, приводящих в движение исполнительные звенья манипулятора. Гидюлривод работает лри давлениях рабочей жидкости в системе до 20 МПа, его применяют в роботах с грузоподъемностью более 20 кг и выполняют в виде следящего привода с позиционной или контурной системами управления. В качестве рабочих жидкостей используются минеральные масла, которые, помимо основного назначения, обеспечивают смазку движущкхся элементов гидрисистемы. В случаях, представляющих особую ложарооласность, в качестве рабочей 266 идкости используют невоспламеняемые смеси, например, двух- омный спирт с водой.
При повышенных рабочих температурах, например, в металлургических цехах, применяют сложные эфиры фосфорной или кремниевой кислот. Благодаря таким важным лрвимуществам, как высокая удельная мощность лри малых удельных массе и обьеме, высокий КПД, надежность, простота автоматизации управления и удобство реализации следящего привода, гидролривод нашел широкое применение в робототехнике. К гидролриводу роботов предъявляют специфические требования: а) малые вес и габаритные размеры для удобства размещения непосредственно на движущихся звеньях манипулятора, б) ограничение длины трубопровода гидросистемы для повышения быстродействия, в) отсутствие внутренних и наружных утечек жидкости, которые могут привести к снижению эффективности управления приводом, г) исключение опасности нарушения герметичности соединений и шлангов, находящихся лод высоким давлением рабочей жидкости и перемещающихся вместе с подвижными звеньями или самим роботом.
В целом гидролривод состоит из насосной станции, гидродвигателя, аккумуляторов, регулирующей, распределительной и вспомогательной аппаратуры. По виду движения выходного звена различают гидро- приводы поступательного и вращательного движения. В первом случае используют гидроцилиндры, имеющие преимущество непосредственной передачи поступательного движения на исполнительное звено манипулятора, а также обладающие малой инерционностью, что обеспечивает высокие динамические характеристики.
Во втором случае применяют гидромоторы, отличающиеся большим отношением крутящего момента на выходном валу к моменту инерции ротора, что позволяет получить весьма малое время реверса, высокое быстродействие и малое запаздывание лри обработке командного сигнала Риа 74. Гидрввпочвской цилиндр: в — двухстороннего двйствоя, б -одностороннего двосгвип плуижврный Гидравлические цилиндры (рис. 74) являются аналогами лневмоцилиндров, хотя значительно меньше их по размерам и массе лри равной мощности, и конструктивно выполняются в виде гидро- цилиндров двухстороннего (рис. 7.4,а) или одностороннего действия (рис. 7.4б). Последние обычно имеют ллунжерную конструкцию с одной камерой, а обратный ход плунжвра обеспечивается дополнительной внешней силой, например пружиной.
Для получения вращательного движения с неограниченным ло углу вращением используют аксиально-поршневые, радиально- поршневые, шестеренчатые и лопастные гидромоторы, которые являются обратимыми, т.е. могут функционировать и в качестве насоса (мотор-насосы). Схема одного их них — гидравлического лопастного мотор-насоса — показана на рис. 7.5. В этой конструкции внутри цилиндрического корпуса 1 эксцентрично рамещен ротор 2, в пазах которого установлен ряд подпружиненных лопастей 3, образующих камеру 4 переменного сечения.
Рабочая жидкость, поступающая во входное отверстие 5, не в состоянии пройти через минимальное сечение камеры, где ротор вплотную подходит к поверхности корпуса, и устремляется к выходному отверстию 5 через большее сечение камеры, воздействует на лопасти и вращает ротор. Однако во многих случаях в модулях движения требуется воащение с ограниченной амплитудой, поэтому широкое применение для гидроприводов роботов получили неполноповоротные гидродвигатепи. При этом используются два конструктивных типа гидродвигателей углового перемещенил: 1) гидроцилиндры с преобразованием посту- 2 пательного движения во вращательное с помощью различных устрой у "ств, ) непапноповоротные лопастные гидроцилиндры.
В гидродвигателях первого типа используются различные устройства длл преобразования движения — зубчато-реечные механизмы, 266 аналогичные рассмотренному выше поворотному пневм ц и н моци индру (рис. 7.1), кривошипные, рычажные. Предпочтительны для применения в приводах модулей движения роботов, благодаря высокой удельной мощности и непосредственному воздействию на сочленения, ги1цэодвигатепи второго типа — неполноповоротные лопастные (рис.
7.6), именуемые гидроквадрантами (или квадрантами). Вал 1 гидро- двигателя с лопастью 2 поворачивается в корпусе 3 в ту ипи иную сторону при поступлении рабочей жидкости под давлением от распре. делитепьного устройства 4 в соответствующую полость. Угол поворота вала ограничен размерами неподвижной пластины — перегородки 5. Хотя инерционность и силы трения в таких устройствах намного меньше, чем у гидроцилиндров с преобразованием движения, гидро- квадранты более сложны в изготовленни, особенно из-за трудностей надежной герметизации.
Гидросистемы в зависимости от построения могут быть с открытой (жидкость поступает в бак) и закрытой (жидкость поступает во всасывающую линию) циркуляцией. Применение гидропривода с конкретным типом циркуляции жидкости зависит от температурных условий работы. Более благоприятный температурный режим обеспечивает открытая циркуляция. В зависимости от способа управления гидравлические приводы могут быть двух видов — с дроссельным и обьемным управлением. В гидроприводах дроссельного управления интенсивность потока рабочей жидкости, а следовательно, положения и скорости силовых элементов гидродвигателей регулируются дроссепьными зопотниковыми устройствами путем изменения проходных сечений.
Такой способ управления более прост и дешев по сравнению с обьемным, однако имеет пониженный КПД, худшие энергетические и нагрузочные характеристики. В свою очередь, дроссельные гидро- приводы могут выполняться с гидронасосами постоянной и переменнои подач. Гидронасос постоянной подачи значительно дешевле, чем пере. менной, но энергетические показатели такого управления существенно хуже из-за непроизводительных перекачек жидкости под рабочим давлением независимо от режимов работы манипулятора. Дроссельный гидропривод переменной подачи, несмотря на большую стоимость, более экономичен, обладает лучшими энергетическими характеристиками. Поэтому гидроприводы дроссельного управления с гидронасосом постоянной подачи применяются в роботах меньшей грузоподъемности (десятки килограммов), а с гидронасосом переменной подачи — главным образом для тяжелых и сверхтяжепых роботов (сотни килограммов).
Схема гидравлического привода дроссельного управления с гидронасосом переменной подачи показана на рис. 7.7. Рабочая жидкость из бака 1 через заборный фильтр 2 поступает в магистраль 3 с помощью гидронасоса переменной подачи 4, приводимого во вра- щение от электродвигателя 5 и оборудованного регулятором подачи 6. Далее рабочая жидкость проходит фильтр тонкой очистки,7 и пневмогидравлический аккумулятор 8, необходимый для стабилизации давления в нагнетающей магистрали при резких изменениях потребности, и поступает в золотниковые дроссельные распределители 9, непосредственно управляющие функционированием гидромотора 10 или силового гидроципиндра 11 посредством открытия-закрытия соответствующих каналов и изменения проходных сечений распределителя, 8 9 7.7 д 9 10 11 7,2 Рос.78.'Схеме годропроеоде объемного упрееленоя 270 объемного управления интенсивность В гид оприводах о потока рабочей жидкости регулируется с помощью изменения подачи и веления, дпя чего самим насосом по соответствующим командам у ра вами.
П и объемном насос оборудуется специальными устройств . р правлении достигаются более высокие энергетич еские и наг озочные ру У характеристики гидроприводов, но стоимость его значительно выше, бе словной перспективности обьемного управления, особенно и при езус для тяжелых и сверхтяжелых роботов, применяются та др рп аления показана Схема гидравлического привода обьемного управ и на рис. 7.8, Рабочая жидкость из закрытого гидробака 1 насосом постоянной подпитки 2 через фильтр 3 закачивается в магистраль низкого давления 4, подпитывающую всю гидросистему через кла- паны 5.Реверсивный насос 6 объемного регулирования, приводимый мик п иводом во вращение электродвигателем 7, управляется ми ро р дроссельного регу и л егулирования 8 со своим золотниковым рапредели- телем 9. Таким образом, подача насоса в магистраль высокого давления н 10 для приведения в действие гидроцилиндра 11 или гидро- а 12 регулируется специальным микроприводом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
