Классификация промышленных роботов Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Факультет при ЦНИИ РТК. Отчет по дисциплине: Проектирование сложных систем. Тема: Классификация промышленных роботов. Работу выполнила: студентка гр. 4174/1 Гордиенко Д.А. Работу проверил: Зав. Кафедрой ИКТП Голландцев Ю.А. Санкт-Петербург 2010 г Типы промышленных роботов: 1. Промышленный робот прямоугольной системы координат. 2. Промышленный робот цилиндрической системы координат. 3. Промышленный робот сферической системы координат. 4. Промышленный робот угловой системы координат . 5. Промышленный робот смешанной системы координат . 1)Прямоугольная система координат. В прямоугольной (декартовой) системе координат звенья механической системы имеют прямолинейные перемещения по трем (или двум - при плоской системе) взаимно перпендикулярным осям X, Y, Z. Рабочая зона промышленных роботов имеет форму прямоугольника или параллелепипеда Modular Robot (фирма Sciaky ) Предназначен для комплектации поточных линий сварки при массовом производстве автомобильных кузовов. Паспортные данные Кинематическая схема робота Для приведения реальной кинематической схемы робота к расчетной, исключаем из рассмотрения перемещения, связанные с ориентирующими движениями захвата, т.е. замораживаем угловые перемещения. Проведем расчет ускорений по формулам: Параметры ρ1 ρ2 ρ3 qimin 0,60 м 1,00 м 0,70 м qimax 1,40 м 1,80 м 1,90 м q`imax 0,50 м/c 0,42 м/c 0,33 м/c К­ТР 0,10 0,10 0,10 q``imax 2,00 м/с2 1,41 м/с2 1,31 м/с2 2)Цилиндрическая система координат Цилиндрическая система координат характеризуется перемещением рабочего органа промышленного робота в основной координатной плоскости в направлениях r и φ, а также по координате Z. Рабочая зона в этом случае имеет форму цилиндра, размеры H, L и угол φ определяют ее параметры. AL-400S Паспортные данные: Механизм осуществления перемещения по координатам: φ1: Поворот колонны осуществляется двумя пневматическим цилиндром через пару цепных передач, работающих параллельно. ρ1: Каретка, несущая выдвижную руку, перемещается в вертикальном направлении по основной направляющей, установленной внутри поворотной колонны. Дополнительными направляющими являются штоки двух пневматическим цилиндром, на которых жестко закреплена каретка. ρ2: Выдвижение руки осуществляется пневматическим цилиндром по направляющей, которой является шток цилиндра, на котором жестко закреплена кисть робота. Кинематическая схема робота Для приведения реальной кинематической схемы робота к расчетной исключаем из рассмотрения перемещения, связанные с ориентирующими движениями захвата. Т.е. не учитываем при кинематическом расчете перемещение по координатам α, γ. Проведем расчет ускорений по формулам: Параметры φ1 ρ2 ρ3 qimin -1,05 рад 0,90 м 0,50 м qimax 1,05 рад 1,05 м 0,80 м q`imax 1,05 рад/c 0,50 м/c 0,50 м/c К­ТР 0,20 0,30 0,20 q``imax 2,63 рад/с2 5,56 м/с2 4,17 м/с2 Проведем расчет массы звеньев по следующим формулам. mсхвата =(0.5 1.5)mгр m3 =m3 ’ + mориент+ mсхвата+ mгруза mоснования =(0.2 0.5)M∑ mi =dSl∑ mориент =n*mгр (0.5 1.5)Mr ∑ =m1 +m2 +m3 + mоснования = d=7800кг/м3 mгруза 5 кг mсхвата 5 кг M∑ 250 кг mоснования 50 кг n 0 mориент 0 кг Параметры 1 звено 2 звено 3 звено l∑ (м) 0.5 0.42 0.48 Kзаполнения =(0.1 0.5) 0.1 0.2 0.2 Sсеч (м2 ) 0.2 0.05 0.016 mi (кг) 156 32.7 19.8 Mr ∑ =258.6кг 3) Сферическая система координат. Сферическая система координат характеризуется перемещением рабочего органа в точку пространства за счет перемещений по радиус-вектору r и угловым перемещениям φ и θ в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Рабочая зона промышленного робота имеет в этом случае форму шара. Robot welder Сфера применения: сварочные работы . Паспортные данные Механизм осуществления перемещения по координатам: φ1: Поворот колонны осуществляется за счет преобразования прямолинейного движения гидропривода во вращательной движение поворотного зубчатого колеса с помощью реечной передачи. φ2: Движение от гидроусилителя передается через коническую передачу на винт шариковинтовой передачи. Перемещение руки в вертикальной плоскости осуществляется за счет поступательного движения вдоль оси винта гайки, шарнирно связанной с кронштейном, установленном на нижней плоскости корпуса руки ρ1: Выдвижение руки осуществляется гидроцилиндром по направляющей, которой является шток цилиндра, на котором жестко закреплена кисть робота. Кинематическая схема робота Проведем расчет ускорений по формулам: Параметры φ1 ф2 ρ1 qimin -1,90 рад -0,24 рад 1,00 м qimax 1,90 рад 0,59 рад 1,88 м q`imax 0,52 рад/c 0,52 рад/c 0,15 м/c К­ТР 0,10 0,20 0,10 q``imax 0,71 рад/с2 1,63 рад/с2 0,26 м/с2 Проведем расчет массы звеньев по следующим формулам. mсхвата =(0.5 1.5)mгр m3 =m3 ’ + mориент+ mсхвата+ mгруза mоснования =(0.3 0.5)M∑ mi =dSl∑ * kзап= dSl∑ (0.1 0.5) mориент =n*mгр (0.5 1.5)Mr ∑ =m1 +m2 +m3 + mоснования = mгруза 13.6 кг mсхвата 10.88 кг M∑ 560 кг mоснования 140 кг n 2 mориент 27.2 кг Параметры 1 звено 2 звено 3 звено l∑ (м) 1.34 1 1.4 Kзаполнения =(0.1 0.5) 0.2 0.3 0.25 Sсеч (м2 ) 0.01 0.05 0.04 mi (кг) 256.4 117 60.3 Mr ∑ =573.6кг 4)Угловая система координат Угловая плоская или пространственная (цилиндрическая и сферическая) система координат характерна для движения многозвенных шарнирных рук ПР. Объект манипулирования перемещается в направлении радиус-вектора r за счет относительных угловых поворотов звеньев руки, имеющий постоянную длину. Vertical-80 Сферы применения: точечная сварка Паспортные данные Кинематическая схема робота. Чтобы привести данный робот к расчетной кинематической схеме, можно "заморозить" ориентирующие степени подвижности А, В, С. Тогда робот можно рассматривать как робот в угловой системе координат. Проведем расчет ускорений по формулам: Параметры φ1 ф2 ф3 qimin -2,35 рад -0,26 рад -2,35 рад qimax 2,35 рад 1,83 рад 2,35 рад q`imax 1,00 рад/c 1,00 рад/c 1,00 рад/c К­ТР 0,20 0,30 0,20 q``imax 1,06 рад/с2 1,59 рад/с2 1,06 рад/с2 Проведем расчет массы звеньев по следующим формулам. mсхвата =(0.5 1.5)mгр m3 =m3 ’ + mориент+ mсхвата+ mгруза mоснования =(0.3 0.5)M∑ mi =dSl∑ * kзап= dSl∑ (0.1 0.5) mориент =n*mгр (0.5 1.5)Mr ∑ =m1 +m2 +m3 + mоснования = mгруза 80 кг mсхвата 64 кг M∑ 1750 кг mоснования 700 кг n 2 mориент 96 кг Параметры 1 звено 2 звено 3 звено l∑ (м) 0.3 0.3 0.17 Kзаполнения =(0.1 0.5) 0.25 0.3 0.4 Sсеч (м2 ) 0.014 0.014 0.05 mi (кг) 485 330.6 344.4 Mr ∑ =1863 кг 5)Смешенная система координат Роботы этого класса обладают, как правило, малой грузоподъемностью и высокой точностью позиционирования. Используются для автоматизации сборочных операций, распределения наполнителей, в «чистых» производствах. Toshiba SR-854HSP Широкое применение на операциях сборки, перемещения, упаковки, обслуживания конвейеров в различных отраслях промышленности. Движение по координате Ф1 и Ф2 осуществляется за счет исполнительного электродвигателя, присоединенного соосно с осью вращения через планетарный редуктор, который обеспечивает высокое передаточное число и высокую точность, при малых габаритах. Перемещение захвата по (изменение координаты R1) происходит за счет пневмоцилиндра, давление необходимое для работы цилиндра подводится извне, вместе с электрическими линиями. Кинематическая схема робота. Чтобы привести данный робот к расчетной кинематической схеме, можно "заморозить" ориентирующую степень подвижности А. Тогда робот можно рассматривать как робот в смешанной системе координат. Проведем расчет ускорений по формулам: Параметры φ1 ф2 ρ1 qimin -2,27 рад -2,44 рад 0,10 м qimax 2,27 рад 2,44 рад 0,40 м q`imax 4,71 рад/c 5,57 рад/c 1,10 м/c К­ТР 0,80 0,90 0,60 q``imax 6,11 рад/с2 7,37 рад/с2 6,72 м/с2 Проведем расчет массы звеньев по следующим формулам. mсхвата =(0.5 1.5)mгр m3 =m3 ’ + mориент+ mсхвата+ mгруза mоснования =(0.3 0.5)M∑ mi =dSl∑ * kзап= dSl∑ (0.1 0.5) mориент =n*mгр (0.5 1.5)Mr ∑ =m1 +m2 +m3 + mоснования = mгруза 6 кг mсхвата 3 кг M∑ 70 кг mоснования 21 кг n 3 mориент 9 кг Параметры 1 звено 2 звено 3 звено l∑ (м) 0.3 0.55 0.85 Kзаполнения =(0.1 0.5) 0.2 0.2 0.2 Sсеч (м2 ) 0.04 0.02 0.004 mi (кг) 16.5 12.87 23 1 Mr ∑ =73.6 кг