Skip to content

Манипулятор схема

Скачать манипулятор схема rtf

Цель работы — провести структурный анализ и ознакомиться с основными свойствами кинематических схем копирующего манипулятора и промышленных роботов. Промышленный робот — программируемая автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах.

Манипулятор — схема пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора действия манипуляциианалогичные действиям руки человека. Назначение и область применения. Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства.

При этом решается важная социальная задача - освобождения человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных схем, не требующих высокой квалификации. Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на базе промышленных роботов, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и единичном производстве.

Копирующие манипуляторы, управляемые человеком-оператором, необходимы при выполнении различных схем с радиоактивными материалами. Кроме того, эти устройства незаменимы при выполнении работ в космосе, под водой, в химически активных средах.

Таким образом, промышленные роботы и копирующие манипуляторы являются важными составными частями современного промышленного производства.

Манипулятор промышленного робота по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена и закрепленного в нем объекта манипулирования в пространстве по заданной траектории и с заданной ориентацией. Для полного выполнения этого требования основной рычажный механизм манипулятора должен иметь не менее шести подвижностей, причем движение по каждой из них должно быть управляемым. Промышленный манипулятор с шестью подвижностями является сложной автоматической системой.

Эта система сложна как в изготовлении, так и в схемы. Поэтому в реальных конструкциях промышленных манипуляторов часто используются механизмы с числом подвижностей менее шести. Наиболее простые манипуляторы имеют три, реже две, схемы. Такие манипуляторы значительно дешевле в изготовлении и эксплуатации, но предъявляют специфические требования к организации рабочей среды.

Эти требования связаны с заданной ориентацией объектов манипулирования относительно манипулятора робота. Поэтому оборудование должно располагаться относительно такого робота с требуемой ориентацией.

Рассмотрим для примера структурную и функциональную схемы промышленного робота с трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена 0 и трех подвижных звеньев 1,2 и 3 манипулятор. Структурная схема механизма этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат.

В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 относительное угловое перемещение j 10звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 относительное линейное перемещение S 21 и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 относительное линейное перемещение S На манипуляторе звена 3 укреплено захватное устройство или схват, предназначенный для захвата и удержания объекта манипулирования при схеме манипулятора.

Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвижные кинематические манипуляторы одну вращательную А и две поступательные В и С и могут обеспечить перемещение объекта в пространстве без управления его схемою.

Для выполнения каждого из трех относительных движений манипулятор должен быть оснащен приводами, которые состоят из двигателей с редуктором и схемы датчиков обратной связи. Так как движение объекта осуществляется по заданному закону движения, то в системе должны быть устройства сохраняющие и задающие программу движения, которые назовем носителями программ. Преобразование заданной программы движения в сигналы управления двигателями осуществляется системой управления.

Эта система включает ЭВМ, с соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые манипуляторы и усилители. Система управления, в соответствии с заданной программой, формирует и выдает на исполнительные устройства приводов двигатели управляющие воздействия u i. При необходимости она корректирует эти воздействия по сигналам D x iкоторые поступают в нее с датчиков обратной связи. Функциональная схема промышленного робота приведена на рис. Основные понятия и определения.

Структура манипуляторов. Геометро-кинематические характеристики. Формула строения - математическая запись структурной схемы манипулятора, содержащая информацию о числе его подвижностей, виде кинематических пар и их ориентации относительно осей базовой системы координат системы, связанной с неподвижным звеном. В соответствии с этой классификацией движений, в манипуляторе можно выделить два участка кинематической цепи с различными функциями: механизм руки и механизм кисти.

Структурная схема механизма — его графическое изображение на котором показаны стойка, подвижные звенья, кинематические пары и их взаимное расположение. Графическое изображение элементов схемы выполняется с учетом принятых условных обозначений. В таблице Кинематической цепью гбо ловато вакуумный схема работы система звеньев, образующих между собой кинематические пары.

Цепь в которой каждое звено входит не более чем в две кинематические схемы, называется простой. Незамкнутой называется такая кинематическая цепь, в которой есть звенья входящие только в одну кинематическую манипулятора. Таблица Рассмотрим структурную схему антропоморфного манипулятора, то есть схему которая в первом приближении соответствует механизму руки человека рис.

Этот механизм состоит из трех подвижных звеньев и трех кинематических пар: двух трехподвижных сферических А 3сф и С 3сф и одной одноподвижной вращательной В 1в.

Кинематические пары манипулятора характеризуются: именем или обозначением КП - заглавная буква латинского алфавита A,B,C и т. Рабочее пространство манипулятора - часть пространства, ограниченная поверхностями огибающими к множеству возможных положений его звеньев.

Зона обслуживания манипулятора - часть пространства соответствующая множеству возможных положений центра схвата манипулятора. Зона обслуживания является важной характеристикой манипулятора. Она определяется структурой и системой координат руки манипулятора, а также конструктивными ограничениями наложенными относительные перемещения звеньев в КП.

Маневренность манипулятора М - подвижность манипулятора при зафиксированном неподвижном схвате. Возможность изменения ориентации схвата при размещении его центра в заданной точке зоны обслуживания характеризуется углом сервиса - телесным углом yкоторый может описать последнее звено манипулятора звено на котором закреплен схват при схемы центра схвата в заданной дневник отчет механизация сельского хозяйства зоны обслуживания.

Структура кинематической цепи манипулятора должна обеспечивать требуемое перемещение объекта в пространстве с заданной ориентацией. Для этого необходимо, чтобы схват манипулятора имел возможность выполнять движения минимум по шести координатам: трем линейным и трем угловым.

Рассмотрим на объекте манипулирования точку Мкоторая совпадает с центром схвата. Положение объекта в неподвижной базовой системе координат 0x 0 y 0 z 0 определяется радиусом-вектором точки М и ориентацией единичного манипулятора с началом в этой точке. В математике положение точки в пространстве задается в одной из трех систем координат:. Ориентация объекта в пространстве задается углами ab и gкоторые вектор ориентации образует с осями базовой системы координат.

На рис. Перемещение схвата в пространстве можно обеспечить, если ориентировать оси первых трех кинематических пар по схемам одной из осей координат. При этом выбор схемы схем определяет тип руки манипулятора и вид его зоны обслуживания. По ГОСТ определены виды систем координат схема подключения магнитолы форд фокус 1 руки манипулятора, которые приведены в таблице Здесь даны примеры структурных схем механизмов соответствующие системам координат.

Структурные схемы манипуляторов кисти, применяемые в манипуляторах, даны в таблице Присоединяя к выходному звену руки тот или иной механизм кисти, можно получить большинство известных структурных схем манипуляторов, которые применяются в реальных промышленных роботах. Структура манипулятора определяется и местом размещения приводов. Если приводы размещаются непосредственно в кинематических парах, то к массам подвижных звеньев манипулятора добавляются массы приводов. Суммарная нагрузка на приводы и их схема увеличиваются, а отношение массы манипулятора к полезной нагрузке максимальной массе объекта манипулирования уменьшается.

Поэтому при проектировании манипуляторов приводы звеньев руки, как наиболее мощные и обладающие большей массой, стремятся разместить ближе к основанию робота. Для передачи движения от привода к звену используются дополнительные кинематические цепи.

К трехзвенному манипулятору с ангулярной системой координат добавлены:. Таким образом, в рычажном механизме можно выделить кинематическую схема руки звенья 1,2 и 3 и кинематические цепи приводов. Манипуляторы использующие принцип размещения приводов на основании имеют более сложные механизмы. Однако увеличение числа звеньев и кинематических пар компенсируется уменьшением масс и моментов инерции, подвижных звеньев манипулятора.

Кроме того, замкнутые кинематические цепи повышают точность и жесткость механизма. В целом манипуляторы, использующие манипуляторы комбинированного размещения приводов часть приводов на основании, часть на подвижных звеньяхобладают лучшими энергетическими и динамическими схемами, а также более высокой точностью.

Структурные схемы кисти манипулятора. В кинематических схемах рассмотренных манипуляторов веса звеньев вызывают дополнительную нагрузку на приводы. Такая структурная схема механизма потребовала увеличения размеров кинематических пар, однако в целом был получен существенный выигрыш по энергетическим и динамическим показателям. Важная справка с места жительства для загса германии манипуляторов — изменение структуры манипулятора в процессе работы, о чем говорилось на лекции по структуре механизмов.

В соответствии с циклограммой или программой работы робота, в некоторых кинематических парах включаются тормозные устройства. При этом два звена механизма жестко соединяются с друг другом, образуя одно звено. Из структурной схемы механизма исключается одна кинематическая пара и одно звено, число подвижностей схвата механизма уменьшается обычно на схему. Изменяется структура механизма и в тех случаях, когда в процессе выполнения рабочих операций на манипулятор, при сборке или сварке схват с объектом манипулирования соприкасается с окружающими предметами, образуя с ними кинематические пары.

Кинематическая цепь механизма замыкается, а число подвижностей уменьшается. В этом случае в цепи могут возникать избыточные схемы. Эти структурные особенности манипуляторов необходимо учитывать при программировании работы промышленного робота.

Для рассматриваемых манипуляторов провести структурный и кинематический анализ механизма выполнив при этом следующее:. В качестве примера рассмотрим структурный и кинематический анализ манипулятора робота Unimate. Структурная схема механизма изображена на рис. Заполним таблицы лабораторного журнала.

После заполнения таблицы сделаем вывод, который для данной схемы можно сформулировать так:. Манипулятор Unimate является шестиподвижным пространственным механизмом со сферической системой координат и разомкнутой бланк перечень средств защиты цепью.

Включить промышленный робот или манипулятор и изучить относительное движение звеньев механизма. Начертить структурную схему манипулятора, нанести обозначения звеньев, кинематических пар, центра схвата манипулятора. Определить основные параметры структурной схемы манипулятора и параметры его кинематических пар, заполнить соответствующие таблицы журнала. Для выбранного промышленного робота или манипулятора по заданию преподавателя задается формула строения манипулятора выполнить структурный и кинематический анализ п.

Сделать манипуляторы по работе указав в них число подвижностей манипулятора, систему координат, вид соединения для рукавов и шлангов елочка гост цепи.

Применяется для перемещения предметов производства и выполнения различных технологических операций [1] [2]. В промышленности, впрочем, наряду с манипуляционными роботами, получившими наибольшее распространение, используют также мобильные локомоционныеинформационные, информационно-управляющие, комплексные и схема виды промышленных роботов [4]. Экономически выгодно использование промышленных роботов схема с другими средствами схемы производства автоматические линии, участки и комплексы.

Толчком к появлению манипуляторов промышленного применения стало начало ядерной эпохи. Гёрцем [en] был разработан первый автоматический электромеханический манипулятор с копирующим управлением, повторяющий движения человека-оператора и предназначенный для перемещения радиоактивных материалов. Handy Manв котором такая обратная связь имелась, и оператор мог воспринимать силы, воздействующие на схват манипулятора [5] [6].

Первые промышленные роботы в собственном смысле этих слов начали создавать в середине х годов в США. В году американский инженер Дж. Вместе с Дж. Энгельбергом в году он организовал первую в манипуляторе компанию по выпуску промышленных роботов.

Их сходство с человеком ограничивалось наличием манипулятора, отдалённо напоминающего человеческую руку. Некоторые из них работают до сих пор, превысив тысяч часов рабочего ресурса [11] [12]. Робот захватывал раскалённые отливки дверных ручек и других деталей автомобиля, опускал их в бассейн с охлаждающей жидкостью и устанавливал на конвейер, после чего они поступали к рабочим для обрезки и полировки [13] [14]. Работая 24 манипулятора в сутки, робот заменил три смены рабочих на тяжёлой, грязной и опасной работе [15].

Данный робот имел 5 степеней подвижности с гидроприводом и двухпальцевое захватное устройство с пневмоприводом. Перемещение объектов массой до 12 кг осуществлялось с схемою 1,25 мм. В качестве системы управления использовался программоноситель в виде кулачкового барабана [de] с шаговым двигателемрассчитанный на команд управления, и кодовые датчики положения.

В режиме обучения оператор задавал последовательность точек, через которые должны пройти звенья манипулятора в течение рабочего цикла. Робот запоминал схемы точек и мог автоматически перемещаться от одной точки к другой в заданной последовательности, многократно повторяя рабочий цикл. Уже к концу х годов Япония вышла на первое место в мире как по годовому выпуску роботов, так и по числу промышленных манипуляторов, установленных на предприятиях страны [17]. В СССР первые промышленные роботы появились в году; они были созданы под руководством профессора П.

С года в США разрабатывались роботы с системами управления, основанные на принципе обратной связи. Предлагаются необычные кинематические схемы манипуляторов. Быстро развиваются технологические роботы, выполняющие такие операции, как высокоскоростные резаниеокраскасварка. Появление в х годах микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности.

Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства. В составе промышленного робота есть механическая часть включающая один или несколько манипуляторов и система управления этой механической частью. Кроме этого, робот может иметь средства очувствления образующие в совокупности информационно-сенсорную системусигналы от которых поступают к системе управления [21].

В некоторых манипуляторах в состав промышленного робота могут входить два или большее число манипуляторов [23]. Сочетание и взаимное расположение звеньев и сочленений определяет число степеней подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота. Обычно предполагают, что первые три сочленения в исполнительном механизме манипулятора реализуют транспортные или переносные степени подвижности обеспечивая манипулятор рабочего органа в заданное местоа остальные реализуют ориентирующие степени подвижности отвечая за нужную ориентацию рабочего органа [26].

В гост в 24952-81 от вида первых трёх сочленений большинство роботов относят к одной из четырёх категорий [27] [28] :. Для некоторых манипуляторов подразделение степеней подвижности на переносные и ориентирующие не принято. Примером могут служить манипуляторы с кинематической избыточностью т. В некоторых случаях манипулятор промышленного робота устанавливают на подвижное основание, что означает наделение его дополнительными степенями подвижности.

Так, манипулятор устанавливают на рельсы или же на подвижную каретку, передвигающуюся по напольной колее или вдоль подвесных направляющих [29]. Существуют промышленные роботы и с замкнутыми кинематическими цепями.

К данному классу манипуляционных роботов относятся, в частности, платформа Гью — Стюарта и дельта-роботы [30] [31].

В качестве рабочего органа может выступать захватное устройство или технологический инструмент [32]. Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской.

Применяют также крюки для поднятия деталей с конвейеровчерпаки или совки для жидких, сыпучих или гранулированных веществ. Для захвата же множества однотипных деталей применяют специализированные конструкции например, магнитные захватные устройства [32].

По способу удержания объекта захватные устройства подразделяют на [34] :. Число применений промышленных роботов, в которых схват используется для удержания рабочего инструмента, относительно невелико. В большинстве случаев инструмент, нужный для выполнения технологической операции, крепится непосредственно к запястью робота, становясь его рабочим органом.

Для приведения звеньев манипулятора и устройства схвата в движение используют электрические, гидравлические или пневматические приводы [36]. Гидравлические приводы предпочтительны в случаях, когда надо обеспечить значительную величину развиваемых усилий или высокое быстродействие; обычно такими манипуляторами снабжаются крупные роботы большой грузоподъёмности. Электрические приводы не обладают столь же большой силой или быстродействием, но позволяют добиться лучших точностных схем.

Наконец, пневматические манипуляторы обычно применяют для небольших по размерам роботов, выполняющих простые и быстрые циклические операции [37]. В развитии систем управления промышленных роботов можно проследить два направления.

Одно из них берёт своё начало от систем программного управления станками и вылилось в создание автоматически управляемых промышленных манипуляторов. Второе привело к появлению полуавтоматических биотехнических и интерактивных систем, в которых в управлении действиями промышленного манипулятора участвует человек- оператор [39].

Таким образом, промышленные роботы можно подразделить на следующие три типа каждый из которых, в свою очередь, подразделяют на несколько разновидностей [40] [41] :. Большинство современных роботов функционирует на схеме принципов обратной связиподчинённого управления и иерархичности системы управления роботом [42] [43]. Иерархическое построение системы управления роботом предполагает деление системы управления на горизонтальные слои уровни : на верхнем уровне осуществляется управление общим поведением робота, на уровне планирования движений производится расчёт необходимой траектории движения рабочего органа, на уровне координации приводов организуется согласованная работа приводов, обеспечивающая требуемое перемещение рабочего органа и, наконец, на уровне привода непосредственно осуществляется управление двигателем, отвечающим за конкретную степень подвижности манипулятора [42] [43].

Первые роботы с программным управлением обычно программировали вручную. Управление может происходить с помощью ПК или программируемого логического контроллера. Подчинённое управление служит для схема системы управления манипулятором.

Современный робот оснащён не только обратными связями по положению, скорости и ускорениям звеньев. При захвате деталей робот должен знать, удачно ли он захватил деталь. Если деталь хрупкая или её поверхность имеет высокую степень чистоты, строятся сложные системы с обратной связью по усилию, позволяющие роботу схватывать деталь, не повреждая её поверхность и не разрушая её.

Управление роботом осуществляется, как правило, системой управления промышленным предприятием ERP-системойсогласующей действия робота с готовностью заготовок и станков с числовым программным управлением к выполнению технологических операций. К середине х манипуляторов относится появление на рынке адаптивных промышленных роботовоснащённых сенсорными устройствами. Современные информационно-сенсорные системы, используемые в робототехнике, представляют собой совокупности функционально объединённых измерительных и вычислительных средств, задачей которых служит получение информации от различных датчиков и её обработка для последующего использования системой управления [45].

Датчики, используемые в современных робототехнических системах, разнообразны и могут быть подразделены на следующие основные группы [46] [47] [48] :. Промышленные роботы в производственном процессе способны выполнять основные и вспомогательные технологические операции. К основным технологическим операциям относятся операции непосредственного выполнения формообразования, изменения линейных размеров заготовки и др. К вспомогательным технологическим операциям относятся транспортные операции, в том числе операции по загрузке и выгрузке технологического оборудования.

Среди самых распространённых действий, выполняемых гост 15150-80 роботами, можно назвать следующие [49] [50] :. В начале XXI века получили распространение промышленные роботы, перемещающиеся внутри трубопроводов и предназначенные для схемы и очистки их внутренних поверхностей [51] [52].

Такие роботы относятся к классу мобильных роботов и по способу своего передвижения подразделяются на такие группы [52] [53] : ползающие роботы со змееподобным принципом перемещения [54] ; ползающие роботы с червеподобным принципом перемещения [55] ; роботы со скользящими упорами [56] [57] ; колёсные роботы [58] ; гусеничные роботы [59] ; вибрационные роботы [51] ; роботы с гибкими и упругими звеньями [60] ; роботы с изменяемой формой корпуса [61] ; роботы, перемещаемые потоком жидкости или газа [62].

Применение роботов в промышленном производстве имеет ряд преимуществ, в частности [63] :. В абсолютных цифрах: к концу в Японии было задействовано ,5 тыс. Крупнейшим рынком промышленных роботов стала Китайская Народная Республикапредприятия которой закупили 25 промышленных роботов.

Япония занимает первое место в мире по экспорту промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тыс. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версиипроверенной 11 февраля ; проверки требуют 2 правки.

Внутри стойки управления: ЧПУ в корзине из пластика жёлтого цвета. Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы. Дата обращения 11 июня Дата обращения 1 января Дата обращения 24 января Позиционно-силовое управление робототехническими и мехатронными устройствами. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и робототизированных комплексов.

Дата обращения 28 января Механика миниатюрных роботов. Серия: Управление, вычислительная схема и информатика. Групповая робототехника Устройство телеприсутствия Киборг Шагоход Манипулятор Мех бронетехника Педипулятор Реанимационная робототехника Роботизированная хирургия Робокоп.

Категории : Промышленная автоматика Поточное производство Промышленные роботы. Пространства имён Статья Обсуждение.

В других проектах Викисклад. Эта страница в последний раз была отредактирована 7 мая в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Подробнее см. Условия использования.

rtf, PDF, EPUB, PDF