Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 58

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 58)

Замкнутые системы автоматического управления приводами широко применяются в робототехнике и продолжают совершенствоваться в связи с созданием адаптивных и "интеллектуальных'* роботов. 6 рис.7.19. Слоаобы улраеления приеодом промышленного робота: е — ручное улрееленое, б — замкнутое сереоулрееление Использование выходного воздействия в качестве обратной связи можно осуществлять различными способами. В наиболее простом и даже примитивном виде функции обратной связи может выполнять непосредственно человек-оператор, наблюдающий во время работы за движением рабочего органа манипулятора (рис.

7.19,а). Оператор 1, воздействуя на рычаг пульта управления 2 направляет входной сигнал 3 в приводной сервомвханизм робота 4. Преобразованный и усиленный сигнал обеспечивает требуемое движение выходного 286 звена - рабочего органа 5. Наблюдаемое оператором перемещение рабочего органа в виде зрительной обратной связи б позволяет вносить необходимые коррективы в процесс функционирования исполнительного механизма Однако точность и стабильность человеческого глазомера недостаточны, поэтому в более совершенном виде выходное воздействие преобразуют в какую-либо легко измеряемую величину, например, в напряжение электрического тока, путем установки на движущийся элемент выходного звена потенциомвтра (рис.

7.19,5). В этом случае, благодаря преобразованию выходного воздействия в напряжение, оказалось возможныьг вывести человека из контура управления, заменив его устройством программного управления (компьютером) 7. Теперь формируемый компьютером входной сигнал 8 в форме задающего напряжения У, поступает в приводной сервомеханизм 9 модуля движения робота, где формируется усиленное воздействие, обеспечивающее непосредственное перемещение исполнительного органа, в данном случае поворот "руки" 10 на требуемый угол ф. Благодаря установке потенциометра 11, входное движение преобразуется в адекватный сигнал обратной связи 12 в форме электрического напряжения у, поступающего на вход управляющего устройства для сопоставления с задающим напряжением У, и выработки корректирующего управляющего воздействия. В реальных сервосистемах современных роботов величина управляющего сигнала, необходимая для выполнения, например, поворота "руки" робота на угол ф, рассчитывается компьютером, который как бы выносится из контура собственно сервопривода, что делает систему более простой и дешевой.

Сигнал обратной связи также поступает в компьютер, который по его величине может вычислить действительное значение угла поворота '*руки" манипулятора и сравнить с заданной величиной. Таким образом обеспечивается высокая точность управления. Таблица 72 Сравнительная характеристика различных типов оереопрнводов Классификация сервоприводов осуществляется по ряду признаков. По типу исполнительных устройств сервоприводы подразделяются на электрические, гидравлические и пневматические.

Их сравнительные характеристики приведены в табл. 7.2. Поскольку в современных конструкциях гидравлических сервоприводов обычно используются также и электрические, такие сервоприводы часто называют электрогидравлическими. По способу обработки информации различают аналоговые и цифровые сервоприводы в зависимости от того, в аналоговой или цифровой форме осуществляется обработка входных сигналов и управляющей информации. При создании современных наиболее совершенных моделей промышленных роботов предпочтение все чаще отдается электрическим сервосистемам, которые, хотя и уступают гидравлическим по мощности выходного воздействия, но обладают такими важными преимуществами, как простота конструкции, высокая надежность, низкий уровень шума, сравнительно малая стоимость, а также отсутствие загрязнения рабочих помещений.

Исполнительными элементами электрических сервоприводов служат, как правило, электродвигатели постоянного тока, обладающие хорошей управляемостью и позволяющие сравнительно легко достичь высоков'Точности работы сервосистемы. г 3 На рис. 7.20 показана структурная схема электрической серво.

системы управления приводом манипулятора Величина О „ задаваемая на входе в качестве требуемого угла поворота пле~а манипулятора, преобразованная в соответствующев по величине электрическое напряжение У„ измеряемое входным потвнциометром 1, подается в сервоусилитель 2, являющийся внешним контуром двигателя (сервомотора) постоянного тока Усиленный сигнал поступает в сервомотор 3 постоянного тока, формирующий соответствующее выходное механическое воздействие, которое через редуктор 4 поворачивает плечо 5 манипулятора на угол 0 з, близкий по величине к заданному ( О, гв 0,).

Благодаря выходному потенциометру б, в процессе движения выходного звена формируется сигнал обратной связи, поступающий к сервоусилителю в виде электрического напряжения Уз, соответствующего по знаку и величина реальному углу поворота*'плеча" манипулятора О,. Разность напряжений е = У, — У, в 288 усиленном виде подается в обмотки сервомотора, обеспечивая соответствующую корректировку скорости его вращения. Таким образом, текущее значение угла поворота плеча манипулятора О з достаточно быстро становится практически равным целевому значению 0 „ заданному на входе. Исходный сиГнал У, поступает на вход сервопривода от управляющего устройства (компьютера)„ вынесенного непосредственно из контура управления приводом.

Во многих случаях в электрических сервосистемах обратная позиционная связь (например, по углу поворота) подается на вход компьютера, а на сервоусилитель поступает дополнительный сигнал по скорости вращения выходного звена в виде электрического напряжения от тахогенератора, установленного на' выходе. Система с такой двойной обратной связью обеспечивала болве плавное приближение исполнительного звена к заданной позиции, и получила название системы с мягким, или плавным управлением. Вотличие от нее система с одним контуром позиционной обратной связи носит название жесткого управления. 7.8.

Передаточные механизмы Передаточные механизмы приводов роботов служат связующими звеньями между двигателями и исполнительными органами и предназначены для выполнения следующих функций: преобразования вида движения (вращательного — в поступательное и наоборот), согласо.

вания параметров движения (скорости и крутящего момента), а также осей двигателей и исполнительного органа В качестве передаточных механизмов используются самые различные виды передач: винтовые, шариковинтовые и роликовинтовые; реечные, зубчатые и червячные; фрикционные, ременные и тросовые; рычажные и цепные; планетарные и волновыв.

Конкретное назначение передаточных механизмов при различных сочетаниях типов двигателей и видов перемещений исполнительных звеньев показано в табл. 7.3, из которой видно, что в сочетаниях В2 и П1 передаточные механизмы вообще могут отсутствовать, так как двигатели в этих случаях могут непосредственно воздействовать на исполнительные звенья либо сами выполнять их функции. Этот вариант наиболее предпочтителен, хотя не всегда осуществим, поскольку в некоторых случаях по соображениям компоновки, технологичности или удобства обслуживания двигатель не может быть расположен соосно с исполнительным звеном, а потому для согласования осей необходимо применение тех или иных передач, используемых также для согласования скоростей и силовых характеристик.

Сочетания В1 и П2 требуют использования передач для преобразования вида движения (поступательного во вращательное и наоборот). В сочетаниях 83 и ПЭ необходимы передачи с большими передаточными числами, для тб соитии Робототехники 289 чего используют, как правило, различные редукторы - зубчатые, червячные, планетарные или волновые, которые для преобразование вида движения (ПЗ) могут сочетаться с зубчатой реечной или винтовой (шариковинтовой, роликовинтовой) передачами. Таблица 7.3 Назначение передаточных механизмов в ПР Вид перемещения исполнительного звена Тип двигателя вращательное (В) поступательное(П) Поступательные линейные(гидро.

и пневмоцилиндры, линейные электро- двигатели) передачи для преобразо- передачи отсутствуют или вания поступательного имеются для согласования движения во вращатель- осей двигателя и исполниное тельного звена Вращательные низнооборотные (поворотные гидро- и пневмо- цилиндры) передачи для преобразо- вания вращательного движения в поступатель- ное передачи отсутствуют или имеются для согласования осей двигателя и исполнительного звена передачи для преобразо- вания вращательного движения в поступатель- ное с большими переда- точными числами Вращательные высокооборотные (гидро- и пневмо- моторы, электро- двигатели) передачи с большим передмоч ным числом для согласования скоростей и крутящих моментов двигателя и исполнительного звена (7,1) ( = ыд/ы или = М/(Мдц ), (7.2) где ид - угловая скорость вращения вала двигателя, с '; ы — угловая скорость вращения исполнительного звена, с '; М - момент на исполнительном звене, Н м; М, — номинальный момент на валу двигателя; Н м; )) - КПД передаточного механизма; для преобразования вращательного движения двигателя в поступательное исполнительного звена (ПЗ) ), м т 290 Важнейшей характеристикой передаточного механизма является его передаточное отношение, исчисляемое как отношение скоростей движения ведущего звена (вала, штока и т.п.) к ведомому.

Выражения для передаточных отношений модулей движения роботов имеют различный вид в зависимости от сочетаний преобразуемых движений: для согласования параметров вращательного движения двигателя во вращательное движение исполнительного звена (ВЗ) (7.З) ) = ыд/у, или (7.4) ; = Р/(Мдц), где у - линейная скорость перемещения исполнительного звена, м с "; Р— сила на исполнительном звене, Н; для согласования параметров поступательного движения двигателя в поступательное исполнительного звена (П1) ( и уд/)/, (7.5) или ) = Р/(Рдц), (7.6) -э.

Характеристики

Список файлов книги