Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 56
Текст из файла (страница 56)
По принципу действия шаговый двигатель относится к двигателям синхронного типа: в нем существует связь между сигналом питанил и положением ротора Благодаря периодическим переключениям обмоток статора, его магнитодвижущее поле, поворачиваясь на определенный угол (шаг), производит поворот на такой же определенный угол ротора двигателя, представляющего собой постоянный магнит либо переменное магнитное сопротивление. Таким образом можно заставить вращаться вал с высокой скоростью, в любой момент зная его положение. В сложных моделях выходной вал может поворачиваться и фиксироваться в любом из двухсот различных угловых положений за оборот, т. е. менее двух градусов за шаг.
Это делает шаговые двигатели идеальными для обучения роботов. К недостаткам щаговых электродвигателей относятся неустойчивость вращения при ускорении и торможении, высокая стоимость и малая мощность Для тяжелых промышленных роботов шаговые двигатели пока слишком дороги и маломощны, даже самые большие имеют мощность менее 1 л.
с., поэтому шаговые двигатели требуют значительного совершенствования, чтобы конкурировать с двигателями постоянного тока Весьма перспективны для применения в конструкцилх роботов линейные электродвигатели, которые в отличие от традиционных электромоторов создают непосредственно линейное движение. Они могут рассматриваться как двигатели переменного тока, у которых "разрезали" а затем "развернули" на плоскости статорную сторону. Управляя полярностью обмотки, можно заставить сердечник скользить вдоль пути с высоким качеством управления. Линейные двигатели не требуют ни подшипников, ни передаточных механизмов, что является их важным преимуществом. Кроме того, они обладают высокими динамическими характеристиками, очень быстро набирают ускорение и могут передвигаться со скоростью около 1 м/с. Однако линейные электродвигатели промышленного применения, которые могли бы использоваться в приводах роботов, пока не выпускаются.
Благодаря особенностям некоторых электродвигателей (например, щаговых), в роботах могут применяться как замкнутый следяющий, так и разомкнутый эпектроприводы. Структурная схема взаимодействия составных частей замкнутого автоматизированного электропривода робота показана на рис. 7.14,а, где можно выделить три основные составные части: механическую (МЧ), включающую манипуляционную систему (МС) с рабочим органом (РО) и передаточный механизм (ПМ), предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу манипулятора, а также изменения вида и параметров (скорости и момента) движения; ) сэ 1 О. 1 ! — ) ) 1 1 1Д Д Г 1 эъ ! 1 СЭ 1 1 Ф Ъ.
Ф Ф Ф Ф х Ф Ф Ф Ф Ф Ф О ж ФФ Ф Ф Ф ь. Ф Ф. Ф ой Ф. Ф. ь.' й ~Ю электродвигательное устройство (ЭД), предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую и представленное на схеме двумя элементами — электромеханическим преобразователем (ЭМП), преобразующим электрическую мощность в механическую и выходным звеном двигателя (ВД) (якорем, ротором, штоком и др.), непосредственно отдающим механическую энергию; систему программного управления (СПУ), состоящую из силовой преобразовательной части (П), управляющего устройства (Уу), задающего устройства (ЗУ) и датчиков обратной связи — электрических (ДОС Э) и механических (ДОС М! и ДОС М2).
Преобразователь предназначен для питания электродвигателя и формирования управляющих сигналов, а также для преобразования рода тока, напряжения или частоты либо изменения иных параметров электрической энергии, подводимой к двигателю. Управляющее устройство получает командные сигналы от задающего устройства, а информацию о текущем состоянии электропривода робота, его исполнительного органа и технологического процесса — от датчиков обратных связей. С их помощью параметры тока, напряжения, мощности двигателя (или иных электрических характеристик), а также скоростей движения, моментов и усилий, положений рабочего органа преобразуются в пропорциональные электрические сигналы, поступающие в управляющее устройство системы программного управления.
В нем текущее состояние электропривода, рабочего органа и технологического процесса, выполняемого роботом, сравнивается в заданным, и при наличии рассогласования вырабатывается управляющий сигнал, воздействующий через преобразователь на зпектропривод в направлении устранения возникшего рассогласования с требуемыми точностью и быстродействием. Широкое применение в промышленных роботах в последние годы получил разомкнутый дискретный электропривод с различными типами шагоеых электродвигателей.
В структурной схеме разомкнутого электропривода (рис. 7Л4,б) можно выделить три основные составные части: механическую (МЧ), включающую в себя манипуляционную систему (МС) с рабочим органом (РО) и передаточный механизм (ПМ), предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу манипулятора, а также изменения вида и параметров (скорости и момента) движения; когда мощность электродвигателя недостаточна, в механическую часть привода вводят дополнительно гидроусилитель моментов - такая схема относится уже к электрогидравлической; электродвигательное устройство (ЭД), предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую и представленное на схеме двумя элементами — электромеханическим преобразователем (ЭМП), преобразующим электрическую мощность в механическую, и выходным звеном шагового электродвигателя, его 2?9 Рис.
7.% Схема ги Рис 7.15 гг ротором (РШД), непосредственно отдающим механическую энергию; систему программного управления (СПУ), состоящую из электронного коммутатора (ЭК), преобразующего входной сигнал в соответствующее по числу фаз напряжение, и усилителя мощности (У)Л), обеспечивающего соответствующий ток по фазе. Такой привод не имеет датчиков обратных связей, что значительно упрощает его структуру и снижает стоимость. Шаг двигателя может быть выбран по условиям требуемой точности произвольно малым, что позволяет воспроизводить все виды механического движения, доступные непрерывным системам приводов. Таким образом, этот привод может быть определен как синхронно-импульсный следящий, сочетающий в себе возможности глубокого частотного регулирования угловой скорости (до О) с возможностями числового задания пути.
7.6. Комбинированные и иные приводы Стремление к использованию преимуществ различных видов приводов с объединением их в единой системе, а также попытка компенсировать присущие им недостатки привели к разработке и применению в роботах комбинированных приводов.
Чаще всего сочетают пневматический с гидравлическим приводы, а также электрический с гидравлическим. Комбинированный пневмогидравлический привод модуля движения "руки" робота, показанный на рис. 7.15, обеспечивая функционирование модуля на основе дешевого пневмопривода, позволяет в то же время осуществлять коррекцию скорости выходного исполнительного звена и его конечного положения с помощьщ параллельно подключенного гидроцилиндра Таким образом привод приобретает признаки следящего. Воздух поступает под давлением через пневмораспределитель 1 в одну из полостей рабочего пневмоцилиндра 2, обеспечивая перемещение штока 3 с рабочим органом 4. Поскольку шток пневмоцилиндра связан перемычкой 5 со штоком 5 корректирующего гидро.
цилиндра 7, то скорость исполнительного звена определяется настройкой дросселей В гидроцилиндра, регулирующих перетекание рабочей жидкости через его полости. При этом обратные клапаны 9 обеспечивают беспрепятственный доступ рабочей жидкости в обе полости гидроцилиндра Для компенсации разности объемов полостей гидро- цилиндра и подпитки гидросистемы в случае утечек масла предусмотрен пневмогидравлический аккумулятор 10. Гидрораспределитель 11 может выполнять роль гидрозамка, фиксирующего положение рабочего органа при остановке. Если в этой схеме применить дроссели с пропорциональным электрическим управлением, то при наличии обратной связи по положению такой привод можно использовать в промышленных роботах с позиционным управлением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
