Учебный робототехнический комплекс "Электроника-УРТК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа № 4

Учебный робототехнический комплекс «ЭЛЕКТРОНИКА-УРТК»

Студент

Михайлова Н.В.

Цель работы

изучение структуры, принципа работы, основных свойств промышленных роботов, их классификации и использования в производстве;

ознакомление с составом учебного робототехнического комплекса, его основными устройствами, способами управления, основными техническими характеристиками.

Назначение и состав учебного робототехнического комплекса «Электроника - УРТК»

УРТК предназначен для изучения состава робототехнических устройств и управления ими. В состав УРТК входят следующие устройства:

манипуляторе рабочими органами;

приводы манипулятора;

блок управления роботам в ручном режиме;

персональная ЭВМ ЕС 18-40 для управления в автоматическом режиме.

Манипулятор с приводами

Манипулятором служит устройство из трех взаимно-перпендикулярных модулей, установленных на основании. В каждом модуле имеется передача: «ходовой винт-поводковая муфта», которая превращает вращательное движение вала двигателя в поступательное движение поводковой муфты.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для электропривода используются двигатели постоянного тока со встроенными редукторами. Структурная схема электропривода линейных т-ремещений манипулятора по осям X, Y, Z показана на рисунке

Поворотная головка манипулятора

Поворотная головка манипулятора крепится на механизме перемещения по оси Y. Вращение ее производится электродвигателем. На этой головке во взаимно перпендикулярных направлениях закреплены рабочие органы: захватное устройство и цанговый патрон для сверла или фрезы. Рядом со схватом крепится карандаш. Структурная кинематическая схема привода поворота показана на рисунки. Вращение шестерни червячной пары передается на ось поворотной головки (4). Ограничение перемещения осуществляется конечными выключателями.

Структурная кинематическая схема электропривода поворота головки манипулятора:

1 - двигатель, 2 - муфта, 3 -,червячная пара

Устройство схвата манипулятора

Устройство схвата включает рычажно-шарнирный передаточный мехами 1м (хват состоит из корпуса (3), электромагнита (1), пружины (4), рычи он (7), тяг (8), губок (2), стопорного механизма (9), планки (6), якоря(5).

В исходном состоянии губки схвата раскрыты. При подаче сигнала на вход электромагнита в его обмотке протекает ток, создающий в магнитопроводе магнитное поле, намагничивающее подвижный якорь (5).

Возникающие электромагнитные силы преодолевают натяжение пружины (4), и почивая втягивание якоря (5). При этом происходит поворот рычагов (/) относительно оси, что приводит к сжатию губок (2). При исчезновении cm пала на входе электромагнита якорь возвращается в исходное положе-шн, рычаги (7) поворачиваются относительно оси в обратную сторону, гупки схвата (2) размыкаются.

Датчики линейных перемещений в конечные выключатели

Импульсный фотоэлектрический датчик линейных перемещений испочьзуется для управления линейными перемещениями рабочего органа манипулятора по осям х, у и г.

Вдоль ходового винта, осуществляющего перемещение каретки, расположен коммутационный элемент на основе оптоэлектронной пары (свето-диод фотодиод). На валу закреплен прерыватель светового потока в виде (Иска с прорезями). Число импульсов фотодатчика пропорционально перемещению исполнительного звена. Общее перемещение:

L=SN,

где N- число импульсов,

S= t/6 = 1 мм - величина перемещения на один импульс фотодатчика, 1= б-шаг ходового винта.

В качестве конечных выключателей в УРТК используются магнито-управляемые контакты (МК) герконовых реле. Они располагаются вдоль осей в точках, являющихся началом и концом перемещения исполнительного устройства. На каретках манипулятора располагаются постоянные магниты. При перемещении каретки в конечное или начальное положение магнит располагается напротив держателя с МК. Магнитные силовые линии, проходящие через контакты МК, создают в растворе контактов силу, которая замыкает контакты. Сигнал после срабатывания МК поступает в управляющую цепь электродвигателя и останавливает его.

Система управления УРТК

В управляющую систему входят:

блок управления, содержащий усилители мощности и блок питания приводов манипулятора, переключающие устройства и пульт ручного управления роботом; конструктивно блок выполнен в виде отдельного прибора;

16-разрядный персональный компьютер ЕС 18-40, в системный блок которого вставлена дополнительная плата устройства сопряжения ПК с блоком управления манипулятором.

УРТК может работать в ручном и автоматическом режиме. В ручном режиме управление манипулятором осуществляется с пульта панели блока управления. Перемещение робота по осям х, у, z (поочередное или одновременное) производится нажатием соответствующих клавиш, обозначенных х, у, z «вперед» или «назад». При отпускании клавиш движение прекращается. Аналогично производятся повороты рабочего органа манипулятора относительно осей z и у, обозначенных F и W, а также включение вращения патрона и зажима схвата.

В автоматическом режиме управление движениями манипулятора и рабочих органов осуществляется компьютером в соответствии с программой, хранимой в его оперативной памяти. Программу удобно предварительно записать на гибком магнитном диске или же непосредственно вводить с клавиатуры ПК. В соответствии с программой компьютер формирует команды управления приводами робота, а также анализирует данные о состоянии механизмов манипулятора, получаемые с датчиков линейных и угловых перемещений, конечных выключателей. Для преобразования команд, поступающих с ПК в цифровом коде, в аналоговые сигналы управления приводами служат цифро-аналоговые преобразователи в устройстве сопряжения. Это устройство управляет обменом информации между компьютером и блоком управления и обеспечивает такой обмен.

Программное обеспечение учебного робототехнического комплекса

Операционная система

Для управления манипулятором УРТК в автоматическом режиме служит ПК ЕС 18-40, использующий операционную систему MS-DOS. Операционная система содержит программные средства управления устройствами ввода и вывода и обеспечивает реализацию интерактивного режима (диалога человека с компьютером), а также позволяет осуществить многооконный режим вывода информации на экран монитора. Это позволяет успешно работать на ПК широкому кругу пользователей, не имеющих специальной подготовки в области вычислительной техники и программирования.

Операционная система MS-DOS хранится на дискете, называемой системной. На ней же записана программа - оболочка Norton Commander, значительно упрощающая пользователю работать в среде MS-DOS.

Управляющая программа для УРТК

Изготовитель комплекса «Электроника - УРТК» (завод «Комета», ПО «Комплекс») разработал программу управления роботом, названную «Ro-bot-2». Эта программа позволяет:

осуществлять перемещения рабочего органа;

изменять направление и последовательность перемещений;

выводить на экран монитора информацию о положении рабочего органа;

работать с роботом в режиме обучения;

редактировать разрабатываемое или записанное ранее движение манипулятора;

организовывать циклы перемещений робота при выполнении вспомогательных и технологических операций.

Для демонстрации возможностей применения УРТК в производстве в лаборатории автоматики разработано несколько прикладных программ:

программа PR2. Она обеспечивает транспортировку заготовки, которую робот берет из тары заготовок, на рабочее место. Здесь выполняется операция сверления отверстия, а затем деталь переносится в тару готовых изделий. Рабочий цикл включает поочередную обработку трех заготовок.

программа PR1. Выполняя эту программу, робот производит сверление отверстий в печатной плате (перед монтажом элементов электронных схем).

программа PR3. На манипуляторе имеется держатель для стержня шариковой ручки (карандаша). Это дает возможность, осуществляя перемещение манипулятора в горизонтальной плоскости (х, у), выполнять на бумаге чертежи, надписи. Выполняя программу PR3, робот наносит на листе бумаги надпись «УРТК».

Порядок работы с учебным робототехническим комплексом

Подготовительные процедуры:

подключить блок управления к сети питания, а тумблер [авт.-ручн.] установить в положение [ручн.];

проверить наличие перемещений каретки манипулятора вдоль осей х, у, z путем последовательного нажатия клавиш на панели блока управления х, у, z в направлении «вперед» или «назад»;

аналогично проверяются вращения манипулятора вокруг оси г и поворота грейфера вокруг оси у;

зажим и разжим схвата проверяем путем нажатия клавиши [схват], а вращение инструмента - нажатием клавиши [сверло].

Перемещение заготовок на координатном столике:

установить заготовку на координатной схеме стола на место с произвольными координатами (х_ь yi);

поочередным нажатием клавиш [х], [у] в направлении «вперед» переместить каретку, совместить ось схвата с осью заготовки. Нажатием клавиши [z] «вперед» опустить схват и нажатием клавиши [схват] зажать заготовку. Схват с заготовкой поднять вверх с помощью клавиши [z] «назад» и перевести в заданное место координатной плоскости х₂, Уг нажатием соответствующих клавиш [х], [у], [z] в направлениях «вперед» или «назад». После установки заготовки в нужное место координатного столика опустить схват клавишей [z] «вперед», разжать схват клавишей [схват] и поднять каретку ([z] «вперед»);

повторите операцию транспортировки для второй заготовки.

Работа в автоматическом режиме

Подготовительные процедуры:

установить тумблер [авт.-ручн.] на панели блока управления в положение [ABTJ;

подключить ПК ЕС-1840 к сети питания и включить тумблер «сеть» на дисководе и системном блоке;

вставить в нижний накопитель на гибких магнитных дисках системную дискету. После тестирования элементов ПК программа-загрузчик (записала в ПЗУ) начинает загрузку системного блока. После окончания загрузки на экране появляется каталог диска и сообщение о приглашении к работе: а:\>;

далее в верхний накопитель дисковода нужно вставить вторую дискету с программой «ROBOT-2» и ввести с клавиатуры команду обращения к диску «В» В:. После чего на экране появится каталог и сообщение: Ь:\> .

Работа с программой «ROBOT-2»

Главное меню

После появления сообщения о готовности работы машины со вторым дисководом (3) нужно ввести с клавиатуры или выделить с помощью клавиш управления курсором имя выбранного файла - robot-2 и нажать клавишу [ввод].

На экране появится главное меню программы, которое предлагает следующие режимы работы: перемещение х, перемещение у, перемещение z, начальная установка, обучение, работа и т.д. В окошке главного меню инверсию высвечивается пункт, с которым готов работать компьютер. Для перехода на нужный пункт меню используют клавиши курсора перемещающие инверсную строку по пунктам меню. Для выполнения выбранного пункта меню нажимают клавишу [ввод].

Перемещение рабочего органа манипулятора:

выберите режим «Начальная установка» и нажмите клавишу [ВВОД], после этого определите начальные координаты центра схвата по координатной сетке на столе;

переместите манипулятор в положение х_ь для этого выберите режим «Перемещение X», введите с клавиатуры выбранное число шагов по этой координате (величину нагрузки можно не задавать) и нажмите клавишу [ввод]; определите положение центра схвата по координатной сетке;

выполните аналогичным образом перемещения манипулятора по осям у и z;

определите число шагов для максимальных перемещений по осям х, у, z и измерьте величины этих перемещений; в итоге рассчитайте величину шагов по осям;

выполните повороты рабочего органа относительно осей z и у, сжатие схвата и включение сверла; для этих движений программируется только начальное положение (=0) и конечное положение (=1).

Во избежание перегрева электромагнита захватного устройства нельзя на длительное время оставлять схват в сжатом состоянии (=1).

Для выхода из программы Robot-2 нужно клавишами курсора выбрать «КОНЕЦ» и нажать [ВВОД].

Выполнение прикладных программ пользователя.

Для этого в главном меню выбирается режим «РАБОТА» и нажимается [ВВОД]. При этом высветится окно «Меню Работа», которое предложит следующие режимы работы: читать движение; выполнить движение; повторять движение (рис. 6.11).

Для того чтобы считать прикладную программу с диска, выбираем режим «читать движение» и нажимаем клавишу [ВВОД], при этом высветится окно, в котором нужно указать номер прикладной программы. В каталоге файлы с прикладными программами носят имена PR001, PR2, PR3, а здесь на клавиатуре набирается только номер программы 0001, 2, 3 и т.д. Если пользователь забыл номер прикладной программы, нужно нажать клавишу, [КЛЮЧ] - для выхода в главное меню, выбрать пункт «КОНЕЦ», нажать клавишу [ВВОД], при этом на экране появится каталог диска. После выбора нужного номера программы необходимо перейти обратно в режим «Работа».

Выполните по рекомендации преподавателя одну из программ PR1, РR2, PR3. После ввода номера программы нужно нажать клавишу [ВВОД], при этом программа с диска запишется в ОЗУ компьютера.

Далее нужно перейти в пункт «выполнить движение» (с помощью [J,]) и нажать клавишу [ВВОД], после этого робот выполняет программу движения.

Для возвращения в главное меню нужно нажать клавишу [КЛЮЧ].

Работа в режиме «Обучение». Этот режим позволяет разрабатывать новые или редактировать ранее записанные на диске программы.

При переходе к выполнению пункта «обучение» в главном меню на экране дисплея появляются: окно «меню обучение» и окно для записи программы.

Чтобы разработать новое движение, выбираем режим «Редактировать шаг» и нажимаем клавишу [ВВОД], при этом инверсно высветится окошко координаты в левой части экрана. Нажатием клавиши [ВВОД] стирается первоначальное значение координаты, после чего можно с клавиатуры ввести нужное значение. После нажатия клавиши [ВВОД] координата будет занесена в первый шаг окна записи программы.

С помощью клавиш управления курсором переходим к редактированию' других координат.

Для выхода в «Меню Обучение» нужно нажать клавишу [КЛЮЧ]. После этого нужно перейти к записи следующего шага: выбираем пункт «Перейти на следующий шаг» и нажимаем [ВВОД]. В окне отображения программы высветится инверсно второй шаг. Далее переходим к пункту «редактировать шаг» и нажимаем клавишу [ВВОД] и т.д.

Если необходимо повторить шаг программы, то выбираем режим «Копировать шаг» и нажимаем клавишу [ВВОД], при этом появляется окошко, в котором появляется сообщение:

«копировать шаг п в текущем шаге»

введя номер и нажав [ВВОД], мы скопируем нужный шаг.

После записи всей программы движения нужно перейти к пункту «Запомнить движение», при этом высветится окно, аналогичное показанному на риунки, в котором указываем выбранный номер и нажимаем клавишу [ВВОД].

Области применения промышленных роботом

По назначению промышленные роботы разделяются на ПР для автоматизации вспомогательных и транспортных операций и технологически роботы.

Наибольшее число роботов используется для выполнения вспомогательных операций при обслуживании кузнечцо-прессового оборудовании литейных машин и металлорежущих станков, которые раньше использовались вручную: ориентирование и установка заготовок на станок; снятие детали и передача ее на другое рабочее место нити транспортер.

Кроме этого ПР широко применяются для выполнения погрузочных и разгрузочных работ, транспортных операций внутри участка паи и складских работ. По уровню управления такие роботы, как правило, относятся к I поколению.

Технологические роботы успешно выполняют операции окраски насения защитных покрытий, сварки, а в последнее время - сборки деталей монтажа. Такие роботы имеют обычно адаптивную систему управления и снабжены различными средствами очувствления (системы технического зрения, локационные, тактильные, силовые и силомоментные датчики) иотносятся к II поколению.

Экономический аспект внедрения ПР: на отдельных операциях один робот заменяет в зависимости от сменности от 1 до 3 рабочих и повышает производительность труда на 20-40%. При групповом использовании роботов эффективность их возрастет в несколько раз. В роботизированном

производстве повышается качество продукции, так как исключается участие человека. Очень важен социальный аспект внедрения роботов в производство - улучшение условий труда и изменение самого характера труда. Применение ПР дает возможность заменить рабочего на участках с опасными для здоровья условиями труда, а также освободить его от тяжелого физического и монотонного труда. Следовательно, внедрение роботов значительно снижает долю неквалифицированных рабочих, а увеличивает ЧИСЛО наладчиков, программистов и другого высококвалифицированного персонала.

Наиболее эффективно использовать ПР в роботизированных технологических комплексах (РТК). В состав РТК входят от 1 до 3 станков с ЧПУ, накопители заготовок и обслуживающий их робот. Управление РТК осуществляется с помощью микро-ЭВМ. Роботизированные комплексы являются основными ячейками для создания гибких производственных систем(гибкие автоматизированные линии, участки, цеха, предприятия).

Основные технические характеристики УРТК

учебный робототехнический комплекс

а) грузоподъемность;

б) размер зоны обслуживания;

в) система координат;

г) число степеней подвижности;

д) тип привода ;

е) максимальные перемещения по осям;

ж) шаг перемещения по осям,(в автоматическом режиме);

з) шаг поворота относительно осей Z и Y;

и) режимы управления;

к) тип системы автоматического управления (ЦПУ/ЧПУ, замкну-тая/разомкнутая) ;

Размещено на Allbest