Геометрические характеристики и технические показатели пр

2.1. Геометрические характеристики м промышленных роботов

К геометрическим характеристикам промышленных роботов относят: рабочее пространство, рабочую зону, зону обслуживания, маневренность, угол и коэффициент сервиса и т.п.

Рабочее пространство - множество точек, с которыми может совпадать хотя бы одна точка исполнительного устройства промышленного робота.

Рабочая зона - подмножество точек рабочего пространства, с которыми может совпадать конечная точка исполнительного устройства при его функционировании.

Зона обслуживания - часть рабочей зоны, в которой рабочий орган исполнительного устройства выполняет заданные функции.

Маневренность - способность групп звеньев исполнительного механизма ПР поворачиваться вокруг одной или скольких осей, проходящих через центры сферических кине­тических пар при фиксированном положении рабочего органа и заданном направлении его подхода к выбранной точке зоны обслуживания (рис.2.1).

Маневренность равная единице означает групповую по­движность звеньев 1 и 2 вокруг одной оси АС, проходящей че­рез центры сферических пар А и С и обеспечивает подход рабочего органа к точке Е в заданном направлении N-N при любом положении группы звеньев 1 и 2, полученном в результате их поворота вокруг оси АС. Два таких положе­ния звеньев АВ'С и АВ"С показаны на рис.2.1 пунктирными линиями.

М аневренность равная m означает по­движность групп звеньев исполнительного механизма вокруг m осей, проходящих через центры сферических кинематических пар, и обеспечивает подход рабочего органа к заданной точке в выбранном направлении при любом положении этих групп.

КИНЕМАТИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

3.1. Системы координат промышленных роботов

В зависимости от типа кинематической схемы исполнительного механизма промышленного робота движения рабочего органа осуществляются в различных системах координат: прямоугольной (Декартовой), полярной и ангулярной (угловой). Система координатных перемещений определяет кинематику транспортирующих движений исполнительного устройства ПР 1 форму его рабочей зоны.

Прямоугольная (Декартова) система координат. Прямо­угольную систему координат делят на два вида:

1. Прямоугольная плоская - характеризуется перемещением рабочего органа по двум взаимноперпендикулярным осям X и У (рис. 3.1, а). На рис. 3.1, б показана рабочая зона с которой может совпадать рабочий орган исполнительного устройства при его функционировании.

2. Прямоугольная пространственная - характеризуется перемещением рабочего органа по трем взаимноперпендикулярным осям X, У, Z. На рис. 3.2, а показана структурная схема исполнительного механизма промышленного робота "Versaweld" (Англия) и его рабочая зона (рис.3.2, б).

Полярная система координат. Она бывает трех видов:

1. Полярная плоская - характеризуется радиус-вектором , изменяющимся в зависимости от линейного перемещения S рабочего органа вдоль одной оси Х и углового перемещения вокруг другой взаимноперпендикулярной оси У. Структурная схема исполнительного механизма промышленного робота и его рабочая зона изображены на рис. 3.3, а, б соответственно.

2. Полярная цилиндрическая - характеризуется радиус-вектором , изменяющимся в зависимости от линейных перемещений S₁ и S₃ рабочего органа вдоль двух взаимноперпендикулярных осей У и Z, и углового перемещения φ₂ вокруг одной из указанных осей, например Z. Структурная схема исполнительных механизмов промышленных роботов "ПР-10И" и "МП-9С" приведена на рис.3.4, а, а их рабочая зона - на рис.3.4, б

3. Полярная сферическая - характеризуется радиус-вектором , изменяющимся в зависимости от линейного перемещения S₃ рабочего органа вдоль одной оси Y и угловых перемещений φ₁ и φ₂ вокруг двух других взаимноперпендикулярных осей Х и Z На рис. 3.5, а показана структурная схема промышленного робота "Unimate" (США), а на рис.3.5,6 - его рабочая зона.

Ангулярная (угловая) система координат. Она может

быть трех видов:

1. Ангулярная плоская - характеризуется радиус-вектором , изменяющимся в зависимости от относительных угловых перемещений φ звеньев исполнительного механизма в одной координатной плоскости. Структурная схема исполни­тельного механизма промышленного робота и его рабочая зона приведены на рис.3.6, а, б соответственно.

2. Ангулярная цилиндрическая - характеризуется радиус-вектором , изменяющимся в зависимости от относительных угловых перемещений φ звеньев исполнительного механизма в одной координатной плоскости и их линейного перемещения S вдоль оси, перпендикулярной рассматриваемой координатной плоскости (плоскости вращения звеньев). Структурная схема исполнительного механизма промышленного робота "SСАRА" изображена на рис.3.7, а, а его рабочая зона - на рис.3.7, б.

Ангулярная сферическая - характеризуется радиус- вектором , изменяющимся в зависимости от относительных угловых перемещений φ звеньев исполнительного механизма в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. На рис 3.8, а приведена структурная схема исполнительного механизма промышленных роботов " РМ -01" (РФ), 'ТОМА" (Финляндия), а на рис. 3.8, б - их рабочая зона.

ПРИВОДЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Привод промышленного робота включает в себя двигатель, систему управления, передаточные механизмы, тормозные устройства, датчики обратной связи и коммуникации, необходимые для передачи энергии к приводам и для передачи сигналов управления и обратной связи.

В зависимости от используемого вида энергии приводы подразделяют на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

Выбор типа привода зависит от функционального назначения промышленного робота. Основными факторами, определяющими выбор типа привода являются: назначение и условия эксплуатации промышленного робота, грузоподъемность и требуемые динамические характеристики конструкции, вид системы управления.

К приводу любого вида предъявляют общие требования:

минимальные габаритные размеры и высокие энергетические показатели, обеспечивающие большое значение отношения выходной мощности к массе; возможность работы в режиме автоматического управления и регулирования, обеспечивающем оптимальные законы разгона и торможения при минимальном времени переходных процессов; быстродействие – осуществление движений исполнительных механизмов с высокими скоростями и малой погрешностью позиционирования; малая масса элементов привода при высоком коэффициенте полезного действия (КПД) всей конструкции; надежность и долговечность элементов конструкции; удобство монтажа, ремонта, обслуживания и переналадки, бесшумность.