Синтез робота

b = 0,1 * dш ; (2.20)

b = 0,1 * 5 = 0,5;

h = 0,5 / 2 = 0,25;

Число рабочих шариков в одном витке:

zш = (π * d0 / dш) - (3P / dш) ; (2.21)

zш = 48.84 ≈ 48;

Число замкнутых рабочих цепочек в гайке определяют из условия износостойкости:

P = Fa / (zш * dш2 * γ * i); (2.22)

где P - удельная осевая нагрузка, МПа; γ = 0,8 - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между шариками; i - число замкнутых цепочек;

i ≥ Fa / zш * d2ш * γ * [P]ст; (2.23)

где [P]ст - допускаемая удельная осевая статическая нагрузка, МПа.

Радиальный зазор:

∆ = 2 * (rж - dш / 2); (2.24)

∆ = 0.6 (мм);

Относительный радиальный зазор:

χ = ∆ / dш; (2.25)

χ = 0.06;

зная χ, определим по графику зависимости [P]ст от χ допускаемую удельную осевую статическую нагрузку:

[P]ст = 32 (МПа);

Вычислим число замкнутых цепочек:

i ≥ 106;

Определим удельную осевую нагрузку:

P = 3.4 (Мпа);

Наружный диаметр гайки:

D = 1,3 * DB + 2dш + 10; (2.26)

где внутренний диаметр гайки:

Dв = d0 + 2 * (rж - B'); (2.27)

Dв = 73.2 (мм);

D =95.16 (мм);

Осевой зазор;

B = 2 * (rж - dш / 2) * sin β; (2.28)

B =0.42 (мм);

Силовой расчёт привода поступательного движения робота

Критическая сила по формуле Якинского:

                                                                                                          ()

где 

Приведённый угол трения качения, град:

                                                                                              ()

Pk=0.256

Вращающий момент, Н м:

                                              T=Fa**tg(                                                    ()

 

Сила предварительного натяга:

                                                                                                               ()

Где С-динамическая грузоподъёмность

С=410**dш                                                                              ()

С=410***(

Fh=0.1*9071=907.1 (H)

Дополнительный момент сопротивления:

 

Th=0.40(H)

Суммарный момент сопротивления , Н*мм:

Те=Тн+Т

Те=6279.9+0.40=6280.3 (Н*мм)

Конечная осевая сила в звеньях, Н:

                                                                                                      ()

Fa=

 

 

 

 

 

 

4Захватное устройство

Захватные устройства, часто называемые захватами, предназначены для захватывания объектов манипулирования, надёжного для удержания в процессе изменения пространственного положения, а также обеспечения их установки с заданной точностью относительно базовых поверхностей. Принцип действия захватных устройств и их конструктивное исполнение весьма разнообразно и обусловлено формой, видом, маркой, материалом, массой, размерами и физическими свойствами перемещаемых объектов, а также типом обслуживаемого технологического оборудования.

 По исходным данным  о переносимой детали, так как  переносимая деталь квадрат, выбираем  подходящее захватное устройство- центрирующее широкодиапозонное захватное устройство

Рис.4.1- Центрирующие широкодиапазонные механические ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач.

Центрирующие широкодиапазонные ЗУ с параллельным перемещением губок, осуществляемым комбинацией реечных и рычажных передач, показаны на рис. 4.1. В конструкции на рис. 4, а движение зажима детали от центрального валика 1, на котором укреплена солнечная шестерня планетарной передачи, передается водилу, а от него через конические шестерни 2 - двум зубчатым колесам 3, связанным с криволинейными рейками 4. Рейки нарезаны на планках, замыкающих шарнирные четырехзвенники, к которым крепятся губки 5. Конструкция отличается большим ходом губок и компактностью. В устройстве на рис. 8, б внутренние рычаги 3 и 4 через зубчатые секторы зацепляются с рейкой 5, соединенной с тягой привода ЗУ. Рычаги попарно (2, 3 и 4, б) соединены с планками 7 и 5, несущими зажимные губки Р, и вместе с корпусом 1 образуют два шарнирных параллелограмма, обеспечивающих прямолинейное симметричное перемещение губок, и, следовательно, центрирование коробчатых и плоских деталей (с губками 9) или тел вращения с разной ориентацией осей (с губками Ю).

5 сенсорная система

 

 

Сенсорная система робота

Функциональную схему построения мехатронной системы представлена на рисунке 5.1. Как видно из схемы, мехатронная система сложный комплекс, состоящий из множества функциональных блоков.

Все блоки, представленные на рисунке отвечают за определённую систему.

  Рисунок5.1-схема построения  мехатронной системы.

Сенсорная система робота представлена на рисунке 5.2.Датчики располагаются в захватном  устройстве(1), в редукторе который  непосредственно составляет с захватным устройством одно целое, а также датчики расположены в передаче винт-гайки качения(2).В захватном устройстве расположены датчики: ультразвуковой, силомоментный, пьезоэлектрический, инфракрасный. В редукторе расположены датчики: угла поворота, угловых перемещений. В передаче винт-гайка качения расположены датчики: угловых перемещений, угловой скорости.

Рисунок 5.2- сенсорная система робота.

Выбор датчиков:

1)Датчики усилий или  силомоментные, основаны на принципе преобразований деформаций, возникающих при контакте датчиков с деталью в электрический сигнал.

Рисунок5.3- Силомоментный датчик.

Силомоментные датчики должны иметь следующие характеристики: малую массу и небольшие габаритные размеры, большую жёсткость, что необходимо для обеспечения высокой собственной резонансной частоты и снижение влияния упругих деформаций датчика на точность позиционирования захвата, минимальный уровень перекрёстных связей  между каналами применения различных компонентов вектора сил и моментов, высокую линейность и малый гистерезис.

2)Датчик угловых перемещений- устройство, предназначенное для преобразования угла поворота вращающегося объекта в электрические сигналы, позволяющие определить угол его поворота. Преобразование угла поворота вала в электрический сигнал производится бесконтактным способом за счёт изменения индукции магнитного поля в области расположения чувствительного элемента при повороте вала. Сигнал с преобразователя передаётся на усилитель, собранный на печатной плате на основе измерительных операционных усилителей. Датчик должен иметь следующие характеристики: иметь меньшие габариты, высокую надёжность, простоту конструкции, современную элементную базу.

3)Тактильные датчики- определяют точки касания схвата манипулятора с объектом манипулирования, направление и скорость относительного движения объекта манипулирования, силу сжатия схвата. Значение сил, возникающих при контакте схвата с объектом манипулирования, либо непосредственно преобразуются в электрический сигнал тензорезисторными, пьезоэлектрическими или магнитоупругими  чувствительными элементами, либо получаются посредством измерения перемещений калиброванных пружин датчика. Датчик должен обладать следующими характеристиками: высокой чувствительностью, способность воспринимать давление, преобразовать его в электрический сигнал, позволяющий определить форму и материал детали т.е. распознавать образы, высоким пространственным разрешением.

4)Ультразвуковой датчик, его работа основана на пьезоэффекте- изменении геометрических размеров керамической или кварцевой пластины при подаче на неё электрического поля и появление электрического поля на поверхности пластины при механических воздействиях на неё, колебания пластины с частотой прикладываемого электрического поля вызывают появление звуковых волн такой же частоты. Эти волны подобны эху, отражаются от предметов и возвращаются к изучателю, воздействуя на пластину, звуковые волны вызывают появления на ней электрического поля. Пьезокерамическая работает вначале излучатели, а потом приемником ультразвуковых волн. Диапазон срабатывания датчика регулируется изменением мощности излучения волн. Датчик  должен иметь следующие характеристики: компактность, точность измерений, простота в эксплуатации, а также способность работать в любых условиях.

5)Инфракрасный датчик  расстояния – может обнаруживать  присутствие объекта, его расстояние  от заданной точки, или обе  эти величины. Для обнаружения  объекта, датчик расстояния излучает  импульсы инфракрасного света  в сторону объекта, и затем  переходит в режим «слущания», чтобы обнаружить отраженные обратные импульсы. Инфракрасный светодиод излучает инфракрасный сигнал, а инфракрасный фотодетектор обнаруживает отражённый сигнал. Амплитуда этого отражённого сигнала обычно обратно пропорциональна расстоянию от объекта до инфракрасного приёмопередатчика. Поскольку инфракрасный сигнал имеет большую амплитуду, когда объект находится ближе, то можно откалибровать фотодиодный детектор для более точного определения предельного расстояния до объекта. Предельное расстояние порогом для определения присутствия объекта. Датчик должен иметь следующие характеристики: возможность довольно точно регулировать дальность и угол обнаружения движущихся объектов, удобность в эксплуатации.

6) Видеодатчик (промышленная видеокамера) предназначен для визуального контроля технологического процесса.

7) Датчик угловой скорости  – позволяет контролировать скорость  прохождения импульсов, меняя своё  состояние при переходе частоты  следования импульсов через некоторое  установленное значение. Должен  обладать малыми габаритными  размерами и высокой точностью  измерения.