Разработка системы управления электроприводом промышленного манипулятора
ВВЕДЕНИЕ
Сегодня робототехника является одной из самых быстрорастущих технологий в мире, продукты и приложения которой охватывают все основные рынки, включая промышленный, коммерческий и потребительский сегменты. К развитию автоматизации производства с помощью промышленной робототехники подтолкнула высокая стоимость рабочей силы, опасность выполнения определенных технологических операций и высокий риск ошибок за счет человеческого фактора. Таким образом, применение ПР значительно повышает рентабельность производства. Оборудованные различными инструментами стандартизированные промышленные роботы (ПР) могут выполнять множество производственных операций. Поскольку приобретение и программирование промышленного робота достаточно дорого, целесообразность использования роботов на производственных объектах зависит от эффективности, с которой робот может выполнять свою задачу: чем выше производительность робота, тем быстрее он сможет компенсировать свои первоначальные затраты на приобретение и программирование, и тем выше конкурентное преимущество, которое он дает компании. На сегодняшний день основная часть промышленных манипуляторов (ПМ), используемых на отечественных производствах, закупаются у зарубежных компаний, таких как KUKA, Simiens, ABB Robotics и другие. Связи с этим, возникает зависимость от поставки и технического обслуживания ПР иностранными фирмами. Таким образом, важно разработать и ввести в производство отечественные аналоги, удовлетворяющие требованиям заказчиков.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 8
1 Определение требований и структуры системы управления электроприводом манипулятора 10
1.1 Анализ устройства основных типов конструкции промышлен-ных роботов 10
1.2 Определение требований к исполнительным электроприводам манипулятора и системе управления 14
1.3 Анализ электродвигателей, применяемых для манипуляцион-ных роботов 15
1.4 Анализ системы управления электроприводом манипулятора 17
1.5 Обзор современной научной-технической литературы 20
2 Расчет и выбор технических средств 22
2.1 Технические параметры промышленного манипулятора 22
2.2 Расчет мощности и моментов звена манипулятора 24
2.3 Выбор технических средств 30
3 Моделирование системы управления электроприводом оси ма-нипулятора 39
3.1 Моделирование кинематики манипулятора 39
3.2 Исследование системы частотного векторного управления асинхронным двигателем 43
4 Специальные вопросы обеспечения безопасности 65
4.1 Аспекты функциональной безопасности 66
4.2 Безопасность работников 69
4.3 Эргономика программного обеспечения 73
Список литературы не найден
Промышленные роботы обладают особым набором функций, которые позволяют им работать в промышленных условиях, а также отличают их от других специализированных роботов. Промышленная роботизированная система может выполнять более широкий спектр задач, чем стандартное автоматическое оборудование, даже если оборудование оснащено несколькими конфигурациями инструментов. Хотя их можно использовать как многофункциональные устройства, большинство промышленных роботов предназначены для выполнения конкретных задач, таких как точечная и дуговая сварка, обработка изделий, перемещение деталей и манипулирование ими, покраска и т.д. Многие роботы могут использоваться для выполнения задач, сходных с областью их специализации, но операционная эффективность в конкретном проекте обычно зависит от таких факторов, как размер устройства, вес, дальность действия, скорость, повторяемость движения, грузоподъемность и эксплуатационные характеристики [1]. Манипуляционный робот является многофункциональным электромеха-ническим устройством с программным управлением, который предназначен для перемещения предметов или специализированных инструментов для выполнения различных работ [2]. Роботизированные манипуляторы обычно состоят из двух основных частей: рука/тело и запястье. Рука и корпус манипулятора контролируют движение объектов в рабочей зоне робота. В то время как запястье управляет движением рабочего органа, позволяя манипулятору выполнять запрограммированную задачу, например, захват детали. Звенья робота соединяются между собой с помощью вращательных и поступательных связей. Типы и количество соединений, которые имеет робот-манипулятор, определяют количество его степеней свободы и форму рабочей зоны. Степени свободы МР также именуются осями. Роботизированные манипуляторы могут иметь от двух до десяти и более осей. Большинство роботов, используемых в промышленных условиях, имеют от четырех до шести осей. Все звенья и рабочий орган ПМ приводятся в действие собственным приводом. Обычно, для выполнения движений осей робота используется электропривод, а для рабочего органа могут применяться пневмо- или гидроприводы.