Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 55
Текст из файла (страница 55)
р д хр мотора ме ных пе тельны !е клапаны 13 служат дпя предотвращения чрез р ре.Вс емеги огрузок гидр и ос стемы в магистрали высокого давления. х др тель с обьемным регулированием каждый гидродвигат привода с о ь м ы ей системой, вкпю- (11 ипи 12) оборудуется собственной регулирующеи сист м ", чающей гидронасос с переменным потоко , у р м, п авляемый микролем, что ополнитепьно приводом со своим зопотниковым распределите , ч д усложняет и удорожает такой гидропривод. Уст ойство и принцип работы гидропривода непосредственно в системе промышленного робота рассмотрен 'а р р строист н п име е модуля поступательного движения (рис.
7,9). Рабочая жидкость из гидробака 1 через фильтр 2 с пощощью насоса 4, постоянной подачи 3, приводимого во вращение электродвигателем по ается в напорную магистраль 5, где установлен пневмогидро- подается в напорную м г аккумулятор 6, необходимый для стабилизации да и авления и подпитки е п и падении давления, контролируемого манометром 7. системы при Элект огидравлическое распределительное устроист у телем 9 обеспечивает направление рабочей жидкости в соответст- вующие о п лости 1 или П гидродвигатепя (гидроципиндра или гидро- мотора) 10, выходное звено которого !шток или вал) 11 вы 1 выполняет б , пере ещая исполнительное звено манипулятора с рабочим о ганом 12 Управление скоростью рабочего органа осущ с ествпяется органом . р с помощью регулируемого дросселя 13 путем изм ем изменения количества жидкости, ко ти, проходящей через гидродвигатель в единицу времени.
П и нескольких модулей движения от однои гидрост ц ри питании н с ля п е п еж ения ля е оссель устанавливается на каждом модуле. Для реду р д от ч езме ных давлений в магистрали установлен пред о- системы от чрезм рн ч жи кость об атно в хр ит ранительный клапан 14, перепускающий рабочую жидкость р 271 7.5. Электрический привод ьз в О а ЙВ ао $ с о $ о о 1 с о о о Ф о о о Ф Фо Ф! Д ю Х Ф оо ~~ оа с о ~ о бак В гидросистеме предусмотрен специальный кран 15, позволяющий при необходимости остановить работу привода.
Для торможения, учитывал свойство малой сжимаемости жидкостей, используется гидравлическая фиксация гидродвигателей, дпЫ точного позиционирования — различного вида упоры и гидравлические демпфирующие устройства. Энергоносителем в этом приводе является электрический ток, посредством которого обеспечиваются передача энергии и ее преобразование в механическую энергию выходного звена эпектродвигатепя, передающего движение через те ияи иные передаточные механизмы исполнительным звеньям манипулятора Электропривод применяют в роботах с широким диапазоном грузоподьемностей — от долей до сотен килограммов — и выполняют обычно в виде следящего привода с позиционной или контурной системами управления. Доступность энергоносителя, легкость регупирования, высокие надежность и КПД, а также простота обслуживания делают его наиболее перспективным для широкого использования особенно в промышленных роботах.
По уровню автоматизации различают эпектроприводы: неавтоматизированный с ручным управлением, автоматизированный с автоматическим регулированием параметров, автоматический, управляемый попностью от автоматического устройства. В роботах применяются автоматизированный и автоматический эпектроприводы. По степени управляемости эпектроприводы делятся на а) нерегулируемый, обеспечивающий движение рабочего органа робота с одной рабочей скоростью, б) регулируемый, позволяющий изменять скорость рабочего органа и параметры привода под воздействием управляющего устройства, в) программно-управляемый, выполняющий действия в соответствии с заданной программой, г) следящий, автоматически отрабатывающий перемещение рабочего органа с определенной точностью в соответствии с сигналами обратных связей по положению звеньев манипуяятора, д) адаптивный, автоматически избиРающий структуру или параметры системы управления при изменении усяовий работы робота с целью обеспечения оптимального режима.
К электроприводам роботов предьявляют специфические требования: 1) жесткие механические характеристики электродвигатепей в связи с работой эпектропривода в условиях резко изменяющихся моментов инерции звеньев манипулятора при работе робота, 2) повышенную точность отработки сигналов и наличие средств бпокировок в связи с опасностью движущихся звеньев манипулятора для людей и оборудования, находящихся в рабочей зоне, при возникновении 273 неисправностей в срабатывании электропривода, 3) повышенную электрозащищенность роботов, особенно подвижных.
Многообразие производственных процессов требует различных видов и характеров движения рабочих органов ПР, а следовательно, и электропривода, который может обеспечивать вращательное и поступательное однонаправлеНное и реверсивное движения. Вращательное движение осуществляется электродвигателями различных исполнений, поступательное — использованием электродвигателей вращательного движения совместно с передаточными механизмами, либо специальных электродвигателей поступательного движения (линейных, магнитогидродинамических и пр.). Первый коммерческий промышленный робот с электроприводом был создан и применен, лишь в 19?4 г.
шведской корпорацией "АЗЕЯ", при этом были использованы электродвигатели постоянного тока, главным образом, из-за возможности удобного и легкого управления ими с помощью сравнительно простой электроники. В роботах нашли применение в основном следующие конструктивные разновидности электроприводов: с двигателями постоянного тока с аналоговым или цифровым управлением, с асинхронными двигателями как нерегулируемыми 1с цикловым управлением), так и регулируемыми с частотным управлением, с шаговыми электродвигателями. В настоящее время в электроприводах роботов используются преимущественно электродвигатели постоянного тока, благодаря их хорошей управляемости и возможности построения следящего привода Как известно, двигатель постоянного тока состоит из неподвижного статора с постоянным магнитом и обмоткой, по которой протекает ток возбуждения ), называемый индуктивным, и вращающегося якоря с обмотками, по которым протекает ток )н, создающий основное магнитное поле.
Выводы от обмоток якоря присоединены к расположенному на валу якоря коллектору. Взаимдействие магнитных полей полюсов статора и обмоток якоря при их своевременном переключении с помощью коллекторных щеток обеспечивает постоянно направленный вращающий момент. Управление скоростью осуществляется изменением подаваемого на обмотки напряжения: чем оно выше, тем быстрее вращается якорь. Аналогично крутящий момент зависит от изменения величины тока, поэтому требуемое для работы манипулятора регулирование скоростей движений и моментов в широком диапазоне осуществляется достаточно просто путем изменения напряжения якоря ))н или тока возбУждениЯ )э.
Изменение напРавлениЯ вРаЩениЯ пРоизвоДитсЯ сменой полюсов посредством переключений. Электромагнитное возбуждение может быть независимым, параллельным, последовательным или смешанным. Схема и механические характеристики электродвигателя с независимым возбуждением и управлением по напряжению якоря показаны на рис. 7.10, а электродвигателя с независимым возбуждением и 274 Ф управлением по току возбуждения — на рис. 7.11. Механические характеристики электродвигателей (рис.
7.10,6 и 7.11,б) позволяют судить. о возможностях изменения частоты вращения двигателя ы и момента Мд в зависимости от управляющих величин — напряжения в цепи якоря О„и тока в обмотке возбуждения )я. Скорость вращения электродвигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 7.12) регулируется путем изменения напряжения в цепи якоря Ся при постоянном потоке возбуждения Фэ. Двигатели с возбуждением от постоянных магнитов наиболее перспективны в робототехнике, поскольку обладают меньшей инерционностью и более высоким КПД, а применение полых или дисковых якорей позволяет еще более снизить их инерционность и повысить быстродействие.
цггеааэг 1 а Ягя Рис 7.70. Схема (а) и механические характеристики 7б) электродеогатеян настоянного тока с упраеяеноем ла напряжению янарн Хэ = сааэг и>я гон Ягд бв, Яг )в У 7)в Рис 7.11. Схема )в) и механические характеристики 7б) электродвигателя постоянного тана с уарвепеноем ла тону еаэбужденон Рис 7.12 Схема эяентрадгогвтеян лаатаяннага така а еаэбужденивм ат постоянных магнитов Эч '"г 27$ Совершенствование методов управления скоростью и реверсом электродвигателей постоянного тока привело к широкому использованию в последние годы тиристорного управления с помощью вентильных (тиристорных) преобразователей, имеющего преимущество перед другими способами управления.
Использование тиристоров— управляемых полупроводниковых диодов — позволило создать бесконтактные (бесколлекторные) электродвигатели постоянного тока Асинхронные двигатели переменного тока, двухфазные и трехфазные, получили очень широкое применение в промышленности, благодаря многим преимуществам: простоте и надежности из-за отсутствия коллектора, низкой стоимости, значительно меньшим массе и габаритным размерам по сравнению с двигателями постоянного тока.
Применение их в робототехнике, хотя и перспективно, но пока сдерживается из-за трудностей управления ими в широком диапазоне скоростей. Рис. 7. 13 Статор двухфазного асинхронного двигателя (рис.'7.13) имеет две обмотки — возбуждения (ОВ) и управления (ОУ), питаемые переменным током с напряжениями 0 и У, сдвинутыми по фазе на л/2. у' В результате создается вращающееся магнитное поле, почти с той же скоростью увлекающее за собой ротор, оснащенный короткозамкнутой либо фазной обмоткой. В таком двигателе изменение напряжения не влияет на скорость вращения, а наиболее простым способом ее регулирования является изменение частоты переменного тока Изменение направления вращения двигателя можно получить путем сдвига по фазе на я напряжения обмотки возбуждения. Изменение частоты переменного тока для асинхронного двигателя до недавнего времени было затруднено.
Однако благодаря развитию современных электронных устройств, способных оперировать с достаточно высокими мощностями> появилась возможность легко генерировать меняющиеся частоты, соответствующие требуемым скоростям. Такие электродвигатели уже выпускаются, а японская фирма "Ео)йзо Рапис" уже использует их в конструкциях серийно выпускаемых промышленных роботов. Шаговые электродвигатели очень удобны для применения в приводах роботов, поскольку не требуют датчиков обратной связи для регулирования положений звеньев. Такие двигатели позволяют с высокой точностью преобразовывать цифровые электрические 276 сигналы непосредственно в дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
