Реферат: Проектирование манипулятора
Министерство Образования Республики Молдова
Технический Университет
Молдовы
Кафедра КПЭА
Курсовая работапо дисциплине:Робототехника
тема: Проектированиеманипулятора
Выполнилcт. гр. EI – 972 Сороков А.С.
Проверил
доцент Мардаре И.А.
Кишинёв 2001
Литера Лист Листов
У 3 19
Лист № докум. Подп. Дата
Разраб. Сороков А.С.
Проверил Мардаре И.А.
<img src="/cache/referats/7163/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1117 _x0000_s1026 _x0000_s1028 _x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1041 _x0000_s1048 _x0000_s1049 _x0000_s1053 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1065 _x0000_s1068 _x0000_s1071 _x0000_s1072 _x0000_s1073 _x0000_s1032 _x0000_s1074 _x0000_s1031 _x0000_s1040 _x0000_s1042 _x0000_s1046 _x0000_s1045">Содержание ЗаданиеВведение 4
1. Кинематическая схемаманипулятора 6
2. Описаниепоследовательности движений звеньев
манипулятора 7
3. Форма, размеры ирасположение рабочей зоны 8
4. Упрощённая конструкцияманипулятора со
связанными системами координат 11
5. Результирующиеоднородные матрицы преобразований
для каждой точки позиционирования 12
6. Принципиальная электрическаясхема устройства управления 16
7. Сборочный чертёжманипулятора в прямоугольной
правосторонней системе координат 17
Заключение 18
Литература 19
CPAE EI 2102 97217 ПЗ
Манипулятор
UTM FRE
EI — 972
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 6
<img src="/cache/referats/7163/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1123 _x0000_s1124 _x0000_s1125 _x0000_s1126 _x0000_s1127 _x0000_s1128 _x0000_s1129 _x0000_s1130 _x0000_s1131 _x0000_s1132 _x0000_s1133 _x0000_s1134 _x0000_s1135 _x0000_s1136">1. Кинематическая схемаманипулятора
На рисунке 1 представлена кинематическая схемаманипулятора выполненная в правосторонней прямоугольной системе координат.
Индекс подвижности манипулятора : Пх– Вz — By
<img src="/cache/referats/7163/image005.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1089">
Рис. 1 Кинематическая схема манипулятора
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 7
<img src="/cache/referats/7163/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1137 _x0000_s1138 _x0000_s1139 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1146 _x0000_s1147 _x0000_s1148 _x0000_s1149 _x0000_s1150">2. Описаниепоследовательности движений звеньев манипулятора
1.<span Times New Roman"">
В исходном состоянии рабочий орган манипуляторанаходится в первой точке позиционирования, в начале системы координат. Ни одноиз звеньев не совершало движения.2.<span Times New Roman"">
Звено один совершает перемещение, в результате чегорабочий орган перемещается из точки один в точку два.3.<span Times New Roman"">
Второе звено совершает перемещение, в результате чегорабочий орган поворачивается на 180<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">°и подходит к точке три.4.<span Times New Roman"">
Звено один совершает перемещение, при этом рабочий органперемещается в точку четыре.5.<span Times New Roman"">
Второе звено совершает перемещение, в следствии чего,рабочий орган поворачивается на 180<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">°и возвращается в точку один.
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 8
<img src="/cache/referats/7163/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1151 _x0000_s1152 _x0000_s1153 _x0000_s1154 _x0000_s1155 _x0000_s1156 _x0000_s1157 _x0000_s1158 _x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1162 _x0000_s1163 _x0000_s1164">3. Форма,размеры и расположение рабочей зоны
Для определения параметров рабочей зоны необходиморассчитать геометрические размеры манипулятора.
Следовательно, необходимо определить размеры цилиндрапоступательного перемещения, а также размеры цилиндра вращательногоперемещения.
<img src="/cache/referats/7163/image008.gif" v:shapes="_x0000_s1165">
Сначалаопределим размеры цилиндра поступательного перемещения:
Определим длину цилиндра Lпо формуле:
<img src="/cache/referats/7163/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Н – заданное поступательное перемещение
1,1 – взято из конструктивных соображений
<img src="/cache/referats/7163/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
Определим диаметр цилиндра Dпо формуле:
<img src="/cache/referats/7163/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
<img src="/cache/referats/7163/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1030">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 9
<img src="/cache/referats/7163/image017.gif" v:shapes="_x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1169 _x0000_s1170 _x0000_s1171 _x0000_s1172 _x0000_s1173 _x0000_s1174 _x0000_s1175 _x0000_s1176 _x0000_s1177 _x0000_s1178 _x0000_s1179"> <img src="/cache/referats/7163/image019.jpg" v:shapes="_x0000_s1180">
Определимразмеры цилиндра вращательных подвижностей:
Определим длину цилиндра Lпо формуле:
<img src="/cache/referats/7163/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1031">
Н – величина поступательного перемещения для поворотана необходимый угол, которая определяется по формуле Н = <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p
dдля поворота на угол 360<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">°d– диаметрвала вращения (4см)
0,05 – запас на поршни и другие конструктивныеэлементы
Так как имеется две вращательные подвижности, то быларассчитана длина каждой подвижности, которые равны:
<img src="/cache/referats/7163/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> <img src="/cache/referats/7163/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
Определим диаметр цилиндра Dпо формуле:
<img src="/cache/referats/7163/image027.gif" v:shapes="_x0000_i1035">
2,5 – коэффициент, учитывающий диаметр вала вращения итодлщину рейки
1,1 – из конструктивных соображений
Результаты определения диаметра:
<img src="/cache/referats/7163/image029.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> <img src="/cache/referats/7163/image031.gif" v:shapes="_x0000_i1037">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 10
<img src="/cache/referats/7163/image032.gif" v:shapes="_x0000_s1181 _x0000_s1182 _x0000_s1183 _x0000_s1184 _x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194"> <img src="/cache/referats/7163/image034.jpg" v:shapes="_x0000_s1195">
На рисунке 4 представлена рабочая зона рабочегооргана. Из данного рисунка видно, что четыре точки позиционирования рабочегооргана отмечены цифрами 1,2,3,4.
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 11
<img src="/cache/referats/7163/image035.gif" v:shapes="_x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210">4.Упрощённая конструкция манипулятора со связанными системами координат
<img src="/cache/referats/7163/image037.gif" v:shapes="_x0000_s1196">Рис.5 Упрощённая конструкция манипулятора со связанными системами координат
Связанные системы координаты расставлены всоответствии с представлениями Денавита – Хартенберга.
Система [X0,Y0,Z0]– связанная система координат 1-го звена
[X1,Y1,Z1]– связанная система координат 2-го звена
[X2,Y2,Z2]– связанная система координат 3-го звена
[XР,YР,ZР] – связаннаясистема координат рабочего органа
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 12
<img src="/cache/referats/7163/image038.gif" v:shapes="_x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224">5.Результирующие однородные матрицы преобразований для каждой точкипозиционирования
Результирующие однородные матрицы преобразованияопределяются с помощью уравнения кинематики манипулятора:
<img src="/cache/referats/7163/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1040">
<img src="/cache/referats/7163/image042.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1225">Определениеоднородной матрицы преобразования для первой точки позиционирования рабочегооргана:
<img src="/cache/referats/7163/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
<img src="/cache/referats/7163/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1042">
<img src="/cache/referats/7163/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1043">
<img src="/cache/referats/7163/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1045">
<img src="/cache/referats/7163/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1046"><img src="/cache/referats/7163/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1047">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 13
<img src="/cache/referats/7163/image055.gif" v:shapes="_x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236 _x0000_s1237 _x0000_s1238 _x0000_s1239"><img src="/cache/referats/7163/image057.gif" v:shapes="_x0000_i1048">
Однородная матрица преобразований для первой точкиравна:
<img src="/cache/referats/7163/image059.gif" v:shapes="_x0000_i1049">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 14
<img src="/cache/referats/7163/image060.gif" v:shapes="_x0000_s1241 _x0000_s1242 _x0000_s1243 _x0000_s1244 _x0000_s1245 _x0000_s1246 _x0000_s1247 _x0000_s1248 _x0000_s1249 _x0000_s1250 _x0000_s1251 _x0000_s1252 _x0000_s1253 _x0000_s1254">Определение однородной матрицы преобразования длявторой точки позиционирования рабочего органа:
<img src="/cache/referats/7163/image062.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1255"><img src="/cache/referats/7163/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1051">
<img src="/cache/referats/7163/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1052">
<img src="/cache/referats/7163/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1053">
Произведя необходимые подсчёты, как в предыдущемслучае получим однородную матрицу преобразований для второй точки:
<img src="/cache/referats/7163/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1054">
Определение однородной матрицы преобразования длятретьей точки позиционирования рабочего органа:
<img src="/cache/referats/7163/image068.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1256">
<img src="/cache/referats/7163/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1056">
<img src="/cache/referats/7163/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1057">
<img src="/cache/referats/7163/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1058">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 15
<img src="/cache/referats/7163/image073.gif" v:shapes="_x0000_s1257 _x0000_s1258 _x0000_s1259 _x0000_s1260 _x0000_s1261 _x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1264 _x0000_s1265 _x0000_s1266 _x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270">Произведя необходимые подсчёты, как в предыдущемслучае получим однородную матрицу преобразований для третьей точки:
<img src="/cache/referats/7163/image075.gif" v:shapes="_x0000_i1059">
<img src="/cache/referats/7163/image077.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1271">Определениеоднородной матрицы преобразования для четвёртой точки позиционирования рабочегооргана:
<img src="/cache/referats/7163/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1060">
<img src="/cache/referats/7163/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1061">
<img src="/cache/referats/7163/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1062">
Произведя необходимые подсчёты, как в предыдущемслучае получим однородную матрицу преобразований для четвёртой точки:
<img src="/cache/referats/7163/image079.gif" v:shapes="_x0000_i1064">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 16
<img src="/cache/referats/7163/image080.gif" v:shapes="_x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1275 _x0000_s1276 _x0000_s1277 _x0000_s1278 _x0000_s1279 _x0000_s1280 _x0000_s1281 _x0000_s1282 _x0000_s1283 _x0000_s1284 _x0000_s1285">6.Принципиальная электрическая схема устройства управления
<img src="/cache/referats/7163/image082.gif" v:shapes="_x0000_s1358">
<img src="/cache/referats/7163/image083.gif" v:shapes="_x0000_s1359">
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 17
<img src="/cache/referats/7163/image084.gif" v:shapes="_x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1289 _x0000_s1290 _x0000_s1291 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1295 _x0000_s1296 _x0000_s1297 _x0000_s1298 _x0000_s1299 _x0000_s1300">7.Сборочный чертёж манипулятора в прямоугольной правосторонней системе координат
<img src="/cache/referats/7163/image086.gif" v:shapes="_x0000_s1286">
Рис. 7 Сборочный чертёж манипулятора в прямоугольнойправосторонней системе координат
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 18
<img src="/cache/referats/7163/image087.gif" v:shapes="_x0000_s1301 _x0000_s1302 _x0000_s1303 _x0000_s1304 _x0000_s1305 _x0000_s1306 _x0000_s1307 _x0000_s1308 _x0000_s1309 _x0000_s1310 _x0000_s1311 _x0000_s1312 _x0000_s1313 _x0000_s1314">Заключение
В данной работе был спроектирован манипулятор, которыйпроизводит технологическую операцию точечной сварки. Данный манипулятор можетпроизводить сварку в четырёх точках позиционирования, но при необходимости ихколичество можно увеличить до восьми.
Также в работе используется позиционная системауправления и представлена схема электрическая принципиальная устройствауправления, а также сборочный чертёж манипулятора.
Как показывает проект робот может справляться снекоторыми задачами выполняемыми людьми, а особенно незаменимой помощьподобного робота становится в сложных условиях, в которых человеку невозможноработать.
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 19
<img src="/cache/referats/7163/image088.gif" v:shapes="_x0000_s1315 _x0000_s1316 _x0000_s1317 _x0000_s1318 _x0000_s1319 _x0000_s1320 _x0000_s1321 _x0000_s1322 _x0000_s1323 _x0000_s1324 _x0000_s1325 _x0000_s1326 _x0000_s1327 _x0000_s1328">Литература
1.<span Times New Roman"">
Конспект “Робототехника” Мардаре И.А., 2001, ТУМ2.<span Times New Roman"">
“Роботы иавтоматизация производства”, Асфаль Р., М.: Машиностроение, 1989г.
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 4
<img src="/cache/referats/7163/image089.gif" v:shapes="_x0000_s1329 _x0000_s1330 _x0000_s1331 _x0000_s1332 _x0000_s1333 _x0000_s1334 _x0000_s1335 _x0000_s1336 _x0000_s1337 _x0000_s1338 _x0000_s1339 _x0000_s1340 _x0000_s1341 _x0000_s1342">Введение
Слово «робот» было введено в обращение чешскимписателем Карелом Чапеком и первоначально означало: «машина с антропоморфным(человекоподобным) поведением, которое частично или полностью выполняет функциичеловека при взаимодействии с окружающим миром». Писателя-фантаста, химика пообразованию, Айзека Азимова, многие называют теоретиком робототехники. Сам онпишет об этом следующее: «Я дожил до дня, когда мои законы воспринимают всерьези цитируют в научных статьях ученые-робототехники». Первые роботы,имитировавшие внешний облик и движения человека, использовались вразвлекательных целях. По мере развития техники роботы потеряли внешнеесходство с человеком и превратились в различные устройства и механизмы, которыеосвобождают людей от тяжелой и однообразной работы, от работы, опасной дляздоровья (в условиях повышенной радиации, высокой или низкой температуры, втруднодоступных местах). В настоящее время робототехника представляет человекуогромный спектр вспомогательных устройств, начиная от роботов-сварщиков изаканчивая подводными телеуправляемыми системами. Лучшие умы планеты бьются надосновной задачей, лежащей на стыке таких отраслей знаний, как искусственныйинтеллект, техническая кибернетика, психология, системный анализ, а именно —задачей наделить робототехническую систему разумом.
Промышленные роботы
Эта группароботов также практически полностью лишена разума. Предназначены они лишь длятого, чтобы заменить человека на всех трудных, монотонных, поточных работах.Эти роботы действуют на основании жестко описанных программ и иногда наполняютсобой
Лист
Изм Лист № докум. Подп. Дата 5
<img src="/cache/referats/7163/image090.gif" v:shapes="_x0000_s1343 _x0000_s1344 _x0000_s1345 _x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1348 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1356">
автоматические линии, участки, а также способнывыполнять полный производственный цикл. Ученые выделяют в этой группе трипоколения роботов, но их назначение не меняется, они были и остаютсянеутомимыми рабочими, делающими свою работу 24 часа в сутки, не требуязарплаты, доплаты за сверхурочные, премии и отпусков.
В предстоящей работе ставится задача по проектированиюименно промышленного робота индекс подвижности манипулятора которого следующий ПХ-ВZ-BY.Необходимо, чтобы этот робот совершал точечную сварку в четырёх точках позиционирования.
По окончании работы должнабыть представленна принципиальная электрическая схема устройства управления.