Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Министерство образования науки и техники Российской Федерации
• Волжский университет имени В. И. Татищева (Институт)
• Кафедра «Управление качеством в образовательных
• и производственных системах»
• Расчётно-графическая работа
• По дисциплине: Основы мехатроники
• Тема: Расчёт промышленного робота-манипулятора
• Выполнил
• Студент: Гарин С.А.
• Группы: ИМ - 313
• Проверил
• Преподаватель: Горшков Б.М.

Тольятти 2008

Содержание

Исходные данные на выполнение расчетно-графической работы

Введение

1. Структурная схема механизма робота-манипулятора

2. Структурный анализ механизма робота-манипулятора

3. Определение степени подвижности механизма робота-манипулятора

4. Определение маневренности механизма робота-манипулятора

5. Уравнение движения точки D схвата в декартовых координатах

6. Анализ движения механизма робота-манипулятора и определения время цикла его работы

7. Определение скоростей и ускорения точки D

8. Расчет и построение зависимости перемещений, скорости, ускорения точки D от времени для одного цикла

9. Определение и построение зоны обслуживания

Выводы

Список используемых источников

Исходные данные на выполнение расчетно-графической работы

Схема №7

Вариант №3

L₁ = 0,4 м

L₂ = 0,3 м

S₁ = 1 - 0,2 sin ((р/24)t) м

S₂ = 1 -cos ((р/36)t) м

ц₁ = (р/36)t = 0,09t рад

Введение

Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенное для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах.

Манипулятор - совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляет под управлением программного автоматического устройства или человеко-оператора манипуляции которого аналогичны действиям руки человека.

Назначение и область применения:

Промышленный робот (ПР) предназначен для замены человека в процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача - освобождение человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных операций, не требующих высокой квалификации.

Гибкие автоматизированные производства созданные на базе ПР позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве.

Манипулятор ПР по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена, закрепленного в нем объекта, манипулирования в пространстве, по заданной траектории и с заданной ориентацией.

1. Структурная схема механизма робота-манипулятора в пространстве

Изображение механизма робота-манипулятора в пространстве строится под углом Ф=10є

2. Структурный анализ механизма робота-манипулятора

В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 - относительное угловое перемещение Ф. Звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 - относительное линейное перемещение S₂₁ Звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 - относительное линейное перемещение S₃₂.

3. Определение степени подвижности механизма робота-манипулятора

Характеристика кинематических пар:

А₀₁ - вращательное, одноподвижное, 5 класса

В₁₂ - поступательное, одноподвижное, 5 класса

С₂₃ - поступательное, одноподвижное, 5 класса

Количество степеней свободы механизма определяется по формуле:

W = 6n - 5p₅

W = 6*3 - 5*3 = 3

4. Определение манёвренности механизма робота-манипулятора

Маневренность манипулятора определяется как число степеней свободы механизма при неподвижном, фиксированном положении схвата.

Для данного механизма манёвренность m = 0, поскольку к заданной точке рабочего объёма Е, в заданном направлении СЕ, схват может подойти только при одном единственном положении звеньев 1, 2

5. Уравнение движения точки D схвата в декартовых координатах

Уравнения составляются из схемы механизма в пространстве

X_D=( S₂+L₂) ?cos ц₁

Y_D=( S₂+L₂) ?cos ц₁]

Z_D=S₁+L₁

Поскольку координаты точки D зависят от времени, то система примет следующий вид:

X_D=(S₂(t)+L₂) ?cos ц₁(t)

Y_D=(S₂(t)+L₂) ?sin ц₁(t)

Z_D= S₁(t)- L₁

6. Анализ движения робота-манипулятора и определение время цикла его работы

1 Поворот вокруг оси Z (изменение ц₁) осуществляется равномерно, так как первая производная от угла поворота постоянная величина

ц₁' = (0,09t)' = const.

Полный оборот совершается за время Т₁=2р /(р/36)=72 с

2 Вертикальное движение (изменение S₁) циклично и осуществляется по закону синуса с периодом Т₂:

S₁ = 1 - 0,2 sin ((р/24)t)

Т₂ = (2р)/(р/24) = 48 (сек)

3 Горизонтальное движение (изменение S₂) циклично и осуществляется по закону косинуса с периодом Т₃:

S₂ = 1 -cos ((р/36)t)

Т₃ = (2р)/(р/36) = 72 (сек)

Общее время цикла Т определяется как наименьшее общее кратное Т₁, Т₂, Т₃:

Т = 144 сек

Движение рассматриваемого производственного робота циклично и повторяется через каждые 144 секунды.

7. Определение скоростей и ускорений точки D

Скорость есть первая производная от каждого уравнения системы, определяющей положение точки D в пространстве в произвольный момент времени

Общая скорость точки D определяется из уравнения:

Ускорение есть вторая производная от каждого уравнения системы, определяющей положение точки D в пространстве в произвольный момент времени

Общее ускорение точки D определяется из уравнения:

8. Расчёт и построение зависимостей перемещений, скорости, ускорения точки D от времени для одного цикла

Расчёт и построение зависимостей перемещений, скорости и ускорения точки D в зависимости от времени осуществляется в MathCAD, при этом используются уравнения, описанные в пункте 8 РГР.

9. Определение и построение зоны обслуживания

ц_1min=0 ц_1max=12,566

S_2min=0 S_2max=2

S_1min=0,8 S_1max=1,2

R_min=S_2min-L₂ R_min=-0,3

R_max= S_2max-L₂ R_max=0,9

H_min=L₁+S_1min H_min=1,2

H_max=L₁+S_1max H_max=1,6

Выводы

Данный манипулятор предназначен для промышленного производства и имеет 3 кинематические пары и не является сложным как в эксплуатации, так и в изготовлении. Оборудование вокруг такого манипулятора должно располагаться с требуемой ориентацией.

Незамкнутая кинематическая цепь манипулятора позволяет схвату занимать различные положения в некотором объеме.

Исходя из максимальной скорости перемещения центра схвата, его можно отнести к высокоскоростным манипуляторам.

Область движения схвата по вертикали составляет 0,4м, а по горизонтали 1,2м и что является приемлемым для промышленного производства.

Список используемых источников

1. Подураев. Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение: Учеб. пособие. - М.: Машиностроение., 2006.- 256 с.:

2. Механика промышленных роботов: Учеб. Пособие для вузов: В 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн.2: Расчет и проектирование механизмов / Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. - М: Высш. шк., ///1988.-367 с.:

3. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: ///Учеб. пособие для машиностроит. Спец. Вузов.-4-е изд., перераб. и доп.- ///М.: Высш шк., 1985.-416 с.

Размещено на www.allbest.ru