Засади проектування механічної частини маніпуляторів мобільних роботів для знешкодження вибухонебезпечних предметів
Питання проектування маніпуляторів спеціалізованих роботів. Визначення основних технічних характеристик механічної частини та її системи керування. Проведення класифікації кінематичної частини маніпулятора. Рекомендації щодо архітектури маніпулятора.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | украинский |
Дата добавления | 06.03.2018 |
Размер файла | 118,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СПЕЦІАЛЬНІ РОЗРОБКИ
УДК 621.865.8:662
Засади проектування механічної частини маніпуляторів мобільних роботів для знешкодження вибухонебезпечних предметів
Р.С. Филь
У статті розглянуто питання проектування маніпуляторів спеціалізованих роботів. Визначено основні технічні характеристики механічної частини та її системи керування. Проведено класифікацію кінематичної частини маніпулятора. Надано рекомендації щодо архітектури маніпулятора залежно від умов експлуатації.
Ключові слова: мобільний робот, маніпулятор, конфігурація ланок, кінематична схема, система приводу, робоча зона.
маніпулятор проектування кінематичний
В статье рассматриваются вопросы проектирования манипуляторов специализированных роботов. Определяются основные технические характеристики механической части и ее системы управления. Проводится классификация кинематической части манипулятора. Даются рекомендации по архитектуре манипулятора в зависимости от условий эксплуатации.
Ключевые слова: мобильный робот, манипулятор, конфигурация звеньев, кинематическая схема, система привода, рабочая зона.
Paper deals with design of specialized robots manipulators. The main technical characteristics of the mechanical part and its control system are considered. A classification of the kinematic manipulator is carried out. Several recommendations on the architecture of the manipulator, depending on the operating conditions are given.
Keywords: mobile robot, manipulator, configuration units, kinematic scheme, drive system, working area.
Визначення архітектури маніпулятора. Під час конкретизації архітектури маніпулятора визначається ступінь його механічної гнучкості. На сьогодні найбільш перспективними вважаються структури гнучкого типу. Алгоритми керування маніпуляторами такого типу враховують гнучкість окремих ланок, однак це призводить до їх значного ускладнення, і відповідно позначається на вартості.
Структура маніпулятора жорсткого типу є найбільш типовою й дешевою. Більшість маніпуляторів, установлених на МР, які серійно випускаються, саме цього типу. Керування такими маніпуляторами ґрунтується на припущенні про відсутність структурних деформацій у системі [2].
Найважливішими експлуатаційними характеристиками структури маніпулятора є опір згинанню і скручуванню. Практичного поширення набули маніпулятори двох структурних типів: оболонкового та балкового.
Оболонкові маніпулятори дорожчі і складніші у виготовленні, але вони легкі та міцні. На відміну від них, балкові конструкції хоч і менш ефективні, однак завдяки використанню методів лиття, штампування і механічної обробки відносно дешевші [1].
Важливим етапом структурного проектування є вибір способу виготовлення маніпулятора. Для складання найчастіше використовуються роз'ємні з'єднання на гвинтах, нероз'ємні з'єднання, отримані шляхом зварювання, а також комбіновані з'єднання - клеєварні або клеємеханічні. Використання гвинтового з'єднання - традиційний дешевий і простий технологічний прийом, однак він має низку недоліків: неминучий зсув, нещільне прилягання поверхонь у місцях з'єднань, можливі зміни розмірів у результаті операцій розбирання-збирання. Ланки маніпулятора, виготовлені шляхом зварювання або лиття, менш схильні до деформацій, проте в більшості випадків вони вимагають додаткової обробки (відпускання з метою зняття внутрішніх напружень, шліфування тощо). Мінімальна товщина стінки ланки, виготовленої шляхом лиття, складає 4-5 мм. Подібна ланка в більшості випадків відповідає вимогам міцності. Для зменшення надлишкової ваги литої ланки можна порекомендувати використовувати лиття під тиском із установкою додаткових ребер жорсткості в конструкцію, але при дрібносерійному виробництві ці технологічні процеси вимагають додаткових витрат. Для оболон- кових структур мінімальна товщина стінок буде визначатися не структурними деформаціями, а вимогами достатності самої ланки [7].
Під час створення макетних або дослідних зразків маніпулятора для виготовлення елементів ланок маніпулятора використовують алюмінієві сплави або сталь. При цьому для зменшення ваги ланок їм надають конічну форму. За умови налагодження в майбутньому серійного виготовлення цих елементів для зменшення їх вартості рекомендується використовувати пластмаси, армовані скло- або вуглецевим волокном.
Необхідність встановлення приводів і передач висуває додаткові вимоги до конструкції маніпулятора. Особливо важливо правильно розмістити підшипники передач, оскільки деформація ланки в місцях установки підшипників може значною мірою знизити точність і навантажувальну здатність ланки, сприяти збільшенню мертвого ходу і люфтів. Недостатня жорсткість ланок маніпулятора може вплинути на його точність за рахунок зміни відстаней між осями передач і перекосу валів, що, у свою чергу, призведе до заклинювання або різкого зростання навантаження на двигун привода.
На конструкцію маніпулятора впливають коливання температурного режиму, обумовлені нагріванням двигунів приводів та кліматичними умовами експлуатації. Найменшу чутливість будуть мати ланки, виготовлені з матеріалу, що має менший коефіцієнт температурного розширення. При проектуванні елементів і вузлів маніпулятора необхідно вибирати матеріали з близькими коефіцієнтами температурного розширення. Наприклад, у сталевих ланках краще використовувати сталеві підшипники.
Система приводу маніпулятора (джерело механічної енергії із системою керування). На сьогодні найбільше практичне застосовування мають три типи приводів: гідравлічні, пневматичні й електромеханічні. Кожен із зазначених вище типів приводу займає свою нішу, яка визначається вимогами до робочих характеристик маніпулятора.
Гідравлічні приводи, які вперше почали широко використовуватися в маніпуляторах першого покоління, характеризуються великою потужністю та великим її відношенням до ваги вантажу, що підіймається. У гідравлічній системі джерелом енергії є насос. Керування вентилями сервокерування здійснюється за допомогою електричного сигналу малої потужності. Джерело тиску, як правило, громіздке, коефіцієнт його корисної дії невеликий, а вартість швидкодіючих пропорційних вентилів на сьогодні залишається досить великою [5].
Пневматичні приводи використовуються в найпростіших маніпуляторах. Зазвичай з їхньою допомогою виконуються некеровані переміщення, обмежені стопорами. Ці приводи дозволяють отримати високу швидкість переміщень, за умови простоти керування при відносно низькій собівартості. Однак необхідно пам'ятати, що джерелом тиску для цього типу привода буде компресор, якому притаманні недоліки, характерні для гідравлічного привода [3, 5].
Електромеханічні приводи, особливо з двигунами постійного струму, отримали найбільше розповсюдження. Номенклатура електродвигунів постійного струму широка, і кожному з них притаманні свої позитивні та негативні сторони. До таких електродвигунів необхідно віднести крокові двигуни та двигуни постійного струму з постійними магнітами і щітками.
Крокові електродвигуни більш доцільно використовувати в дешевих маніпуляторах. Керування переміщенням та швидкістю в яких здійснюється по розірваному циклу. Для цих систем характерна мала собівартість й простота інтерфейсу пристрою керування. Останні розробки в галузі керування електромехатронних систем дозволили створити серії крокових електродвигунів, що мають до 10000 кроків на один оберт валу. Однак для таких двигунів точність позиціювання підвищено за рахунок погіршення пускових та робочих характеристик чи відношення потужність/вага. При значному навантаженні системи, які побудовані на цих двигунах, схильні до нестійкості керування й слабкого згасання власних коливань [1]. Для компенсації встановлюються жорсткі механічні демпфера або виконується замикання системи керування.
До серії електродвигунів постійного струму з постійними магнітами і щітковими колекторами належать двигуни з постійними феритовими магнітами, з магнітами зі сплавів рідкоземельних металів, з якорем із немагнітних матеріалів та інші.
Електродвигуни з постійними феритовими магнітами є найдешевшими у виробництві. Для покращання головних експлуатаційних характеристик таких двигунів їх магніти виготовляються з незначними домішками алюмінію, нікелю, кобальту. Двигуни з подібними вдосконаленими магнітами характеризуються підвищеною вихідною потужністю та більшим відношенням величини моменту, що розвивається на валу, до квадратного кореня споживаної потужності (постійної електродвигуна).
Електродвигуни з магнітами зі сплавів рідкоземельних металів (самарій- кобальт) дозволяють розвивати високий пусковий момент на валу. Характерним для них є те, що магнітне насичення не виникає навіть при великих значеннях робочого струму. Водночас необхідно пам'ятати, що великі струми призводять до швидкого зносу щіток і перегріву електродвигуна, тому подібний тип двигуна можна рекомендувати тільки для використання в механізмах з короткочасним режимом роботи.
Електродвигуни постійного струму з якорем із немагнітних матеріалів дозволяють отримати малий момент інерції і незначну індуктивність, що знижує іскріння і продовжує термін служби колектора. Якорі таких двигунів виготовляються з мідної обмотки, залитої епоксидною смолою, або набираються з окремих дисків. Оскільки в якорі електродвигуна не міститься магнітних матеріалів, залишкова намагніченість мала, а отже, вони легко рушають з місця при запуску. Крім того, дискові електродвигуни мають малі розміри, забезпечують плавність обертання і малі биття [3]. Недоліком електродвигунів з немагнітними якорями є їхня низька теплоємність, зумовлена малою масою й обмеженим відводом теплоти. Внаслідок цього періоди роботи таких двигунів строго обмежені, а при роботі з великими моментами на валу потрібне примусове повітряне охолодження.
Найбільш уразливими елементами в електродвигуні є підшипники й колектор. Для збільшення строку експлуатації рекомендується використовувати безколекторні електродвигуни постійного або змінного струму.
Синхронні електродвигуни змінного струму (іноді вони називаються безколекторними електродвигунами постійного струму) дозволяють виключити підстави виникнення колекторного іскріння та зносу колектора. Вони мають гарні експлуатаційні характеристики й дешеві у виробництві. Водночас витрати на придбання пристрою керування плавним ходом такого двигуна, який включає в себе швидкісний DSP-мікроконтроллер та потужні силові вентилі, зростають пропорційно потужності двигуна [2].
Найбільш дешевими у виробництві та найбільш надійними вважаються асинхронні електродвигуни змінного струму. Поліпшення теплових характеристик досягається за рахунок відсутності тепловиділяючих елементів у якорі. Обмотки електродвигуна перенесені в статор, що забезпечує краще розсіювання тепла. Завдяки індукційному принципу роботи, використанню короткозамкненої якірної обмотки або якоря з фазним ротором, простоті конструкції цей тип двигунів характеризується абсолютною відсутністю можливості виникнення іскріння. Простота конструкції надає можливість створення потужних приводів у волого- захищеному виконанні та їх експлуатації у вибухонебезпечних умовах [1; 5].
Одним із головних негативних факторів, який суттєво буде впливати на стабільність роботи системи приводу, є власний момент інерції ротора двигуна
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 1
З графіку видно, що для всіх типів двигунів існує загальна тенденція - звичайне підвищення потужності не дозволяє отримати значного підвищення прискорення, а відповідно і швидкості. У випадку роботи маніпулятора в діапазоні прискорень від 1g до 3g найбільш привабливі характеристики мають безколекторні двигуни малої та середньої потужності [5].
З метою підвищення надійності створюваного маніпулятора та враховуючи останні досягнення в галузі мікро- та наноелектронної техніки, машинного програмування, рекомендується під час проектування обирати двигуни змінного струму. їх низька вартість разом зі значною економією електроенергії, точністю позицію- вання, простотою конструкції й низькими витратами на обслуговування повинна компенсувати вартість складних систем керування на базі спеціалізованих DSP. Найбільш раціональним є використання асинхронних двигунів з векторним керуванням для переміщення основних ланок маніпулятора, а синхронного двигуна - для точного позиціювання останньої ланки та робочого інструмента (механічний захват, гідроруйнувач тощо).
Виконання зчленування ланок маніпулятора. Можна виділити два основні класи зчленування ланок маніпулятора: поступальні й ротаційні [2; 5; 6].
Поступальні зчленування, у свою чергу, поділяються на два типи: одинарні і телескопічні. Одинарні зчленування - це рухлива поверхня, яка лінійно переміщується по нерухомій поверхні. Телескопічні зчленування виконуються у вигляді послідовно вкладених одинарних ланок. Одинарні зчленування відрізняються простотою конструкції та високою жорсткістю. Основною перевагою телескопічних зчленувань є їх компактність у складеному стані та здатність збільшувати загальну довжину конструкції в декілька разів. Телескопічні ланки мають меншу інерційність, оскільки при переміщенні частина ланки залишається нерухомою.
Основна функція підшипників поступальних зчленувань полягає в блокуванні всіх інших переміщень ланки (як лінійних, так і обертальних) до завданої лінійної. Проектування поступального переміщення пов'язано з вирішенням складних конструкторських задач. У випадку виникнення деформації змінюється форма поверхонь підшипників, що призводить до заклинювання зчленування. Для ланок з поступальним рухом характерне використання прецизійної обробки направляючих поверхонь. Вони значно складніші у виготовленні, зборці і настроюванні. Через велику площу точно оброблених поверхонь поступальні зчленування більш чутливі до умов експлуатації. При необхідності використання саме поступальних зчленувань у конструкції маніпулятора МР для захисту і герметизації підшипників та направляючих можна рекомендувати використовувати спеціальні чохли й екрани.
Основним критерієм оцінки якості поступальних зчленувань є відношення жорсткості до ваги. Використання порожніх ланок дозволяє поліпшити це відношення. Жорсткість зчленування залежить від відстані між підшипниками. Якщо ця відстань незначна, то, незважаючи на жорсткість підшипників, жорсткість самого зчленування буде недостатня. Основні причини падіння ефективності поступальних ланок пов'язані із забрудненням поверхонь та їх продавлюванням (деформацією за Бринелем) унаслідок перевищення навантаження на кульки підшипників, а також наявності ударних навантажень. Тривалі перевантаження також приводять до деформації поверхонь підшипників [7].
За конструкцією вузол, що забезпечує поступальне переміщення ланки, складається з втулки з бронзи чи фторопласта. Вартість цих елементів незначна, вони характеризуються високою стійкістю до стирання і можуть працювати як зі звичайними, так і твердими (хромованими) поверхнями. Втулки рекомендується виконувати тонкостінними для рівномірного розподілу тиску по їх поверхні. Якщо існує необхідність для найбільш відповідальних вузлів забезпечити менше тертя та більшу точність, можна порекомендувати використання кулькових втулок або лінійних кулькових підшипників. Для кулькових втулок робоча поверхня зчленування ланки (поверхня ковзання) повинна виконуватися з твердого матеріалу з HRC не менш 55. Лінійні кулькові підшипники бувають з циркуляцією кульок чи без неї. Підшипники без циркуляції кульок використовуються тоді, коли навантаження на зчленування невелике або діапазон переміщення ланки незначний. Для них характерне мале тертя і висока точність, мала навантажувальна здатність й чутливість до ударів. Підшипники з циркуляцією кульок характеризуються гіршою точністю, але їх можна використовувати при великих навантаженнях. За умови однакової довжини направляючих лінійний підшипник з циркуляцією кульок забезпечує більше переміщення ланки, ніж підшипник без циркуляції [5, 7].
Виправданим є використання в конструкції маніпулятора стандартизованих та найбільш дешевих кулькових або роликових підшипників. Поверхні, що контактують з підшипниками, рекомендується перед остаточним поліруванням зміцнювати. Раціональна кількість підшипників у зчленуванні повинна бути в межах від 6 до 16. З метою точного регулювання й налагодження положення підшипників щодо поверхні ланки необхідно вісь для підшипників виконати ексцентричною.
Технічно в зчленуваннях з поступальним рухом можна використати пружні елементи або повітряні підшипники. Пружні елементи дозволяють отримати псевдолінійне переміщення ланки в результаті пружних деформацій силових конструкцій, однак діапазон переміщення такої ланки буде незначним. Застосування у зчленуваннях повітряних підшипників дозволить отримати підвищення точності переміщення та зниження неврівноважених коливань ланки, але досягнути цього можливо за умови виконання високої чистоти обробки поверхонь й точного дотримання допусків. У зв'язку з цими недоліками рекомендується в конструкції маніпулятора не застосовувати пружні елементи та повітряні підшипники, а намагатися використовувати більш дешеві та надійні кулькові або роликові підшипники.
Ротаційні (шарнірні, обертальні) зчленування забезпечують обертання з мінімальними відхиленнями в радіальному й осьовому напрямках. Основним показником якості ротаційного зчленування є його жорсткість, тобто опір усім небажаним переміщенням. Жорсткість цього типу зчленування визначається точністю виготовлення валів, обойм і гнізд підшипників та їх розміщенням. Під час визначення розміру підшипників рекомендується орієнтуватися на діапазон можливих робочих навантажень та обирати підшипники найменшого розміру. Вали зчленувань рекомендується обирати з достатнім запасом міцності на вигин й скручування, оскільки їх використовують для передачі моментів.
На жорсткість ротаційного зчленування впливає і спосіб кріплення підшипників до корпусу ланки маніпулятора. Для зниження радіального і осьового биття, підвищення точності та жорсткості зчленувань цього класу рекомендується для кулькових і роликових підшипників створювати незначну попередню напругу шляхом навантаження в радіальному напрямку. Конструктивно подібне навантаження забезпечується за рахунок спеціальної зборки, пружин та різьбових цанг [7].
З цих двох основних класів зчленувань не можна чітко рекомендувати для застосування якийсь один - або поступальний, або ротаційний. Сферичні та універсальні типи зчленувань, що, окрім зазначених вище, також наводяться в довідниках, фактично є похідними від двох основних класів. При створенні кінематичної схеми рекомендується визначати типи зчленувань тільки після визначення робочої зони створюваного маніпулятора.
Наведемо кінематичні структури, складені шляхом синтезу з поступальних та ротаційних зчленувань (табл. 1). У таблиці наведені робочі зони маніпуляторів [3]. З аналізу синтезованих кінематичних структур видно, що:
кількість можливих варіантів стану маніпулятора зменшується в разі зменшення кількості ротаційних зчленувань;
тільки деякі структури дають можливість проводити роботи у важкодоступних місцях, тобто мають підвищену ступінь гнучкості (структури з більш як двома ротаційними паралельними вісями, структури з поступальними та ротаційними парами зі взаємно перпендикулярними вісями);
забезпечення довільної орієнтації робочого інструмента забезпечується структурами, які мають три ротаційні пари й розташовані під кутом 90° один до одного.
* П - поступальне;
Р - ротаційне (шарнірне, обертальне).
Механічні передачі. Передачі призначаються для переносу механічної енергії від приводу до виконавчого органу. На вибір типу передачі впливають такі фактори:
потужність;
вид переміщення ланки;
розташування джерела механічної енергії щодо ланки [7].
Головними характеристиками передачі є:
жорсткість;
ефективність;
вартість [5].
Прикладна механіка визначає, що випадок передачі механічної енергії за допомогою зубчатого колеса є найбільш розповсюдженим у техніці [6]. При необхідності конструювання зубчастих передач для маніпулятора конструктор повинен, у першу чергу, визначити матеріал зубчастих коліс та їх покриття, а також точність виготовлення. Після цього обирають параметри, що будуть конкретизувати робочі характеристики конструкції передачі: відношення передачі, тип зубчастих коліс, спосіб установки вісей, відстань між їх центрами й застосований мастильний матеріал. Тип передачі можна визначити, маючи попередній розрахунок кінематичної схеми маніпулятора. При виборі мастильних матеріалів бажано використати пластичне змащування, оскільки застосування змащування іншого типу буде ускладнено частою зміною напрямків переміщень ланок маніпулятора. Якщо не допускати перегріву передач, пластичне змащення буде досить ефективним.
Для виконання простих лінійних переміщень зазвичай використовують рейкову зубчасту передачу. Якщо кінематичний розрахунок поступальної ланки буде вказувати на наявність малого кутового навантаження, в цьому місці рекомендується застосувати рейкову зубчасту передачу з циліндричними зубчастими колесами [6]. Перевагою саме циліндричних прямозубих зубчастих коліс є те, що вони дозволяють знизити вимоги до монтажу вісей.
У випадку необхідності використання для ланки передачі з великим передаточним числом є більш доцільним застосування косозубих зубчастих коліс. На відміну від прямозубих зубчастих коліс, вони мають більший коефіцієнт зчеплення зубів шестерні. Рівень шуму косозубих зубчастих коліс нижчий. Головним недоліком косозубих зубчастих коліс є складний характер навантажень на вали. Жорсткість передачі в цілому обмежена жорсткістю зубів коліс. Кожен зуб, поки на нього діє навантаження, може розглядатися як пружна консоль.
Гвинтові передачі характеризуються кращим значенням коефіцієнта зчеплення при заданій величині передатного відношення й розмірах передачі та забезпечують більш плавне обертання. Передачі з кульковими ходовими гвинтами мають мале тертя, середню жорсткість й малий крок переміщення. Ходові гвинти для цієї групи передач поділяються на прецизійні (поліровані) і стандартні (прокатні). Прецизійні ходові гвинти поставляються в комплекті з кульковими гайками. Для підвищення точності та знищення мертвого ходу кулькові гайки попередньо навантажують. Навантаження гайок виконується за допомогою розклинюючих шайб, при цьому відхилення від заданої конфігурації компенсується за рахунок пружної деформації деталей. Замість пружних елементів у ходових гвинтах стандартного виконання використовуються пружинні шайби, що з'єднують попередньо навантажені половини кулькових гайок. До недоліків системи кульки-гайка-пружина необхідно віднести кутову вібрацію гвинта та велику ймовірність деформації довгих гвинтів [7].
Хвильові передачі зустрічаються в ангулярних маніпуляторах. Вхідний та вихідний вали цих передач розташовані на одній вісі. Для них характерна компактність й високий коефіцієнт передачі. Саме у хвильовій передачі є можливість практичного досягнення нульового мертвого ходу. Недоліком цих передач є високе тертя в момент початку руху та його підвищення при інтенсивній роботі [4].
Обертовий вал використовується при необхідності передачі механічної енергії на великих кутових швидкостях. Для полегшення передачі вал роблять з малим діаметром або пустотілим з тонкими стінками [7]. Унаслідок специфіки роботи валу під час проектування необхідно обов'язково враховувати втому обраного типу металу.
Ремінні передачі використовують для передачі невеликої потужності на незначні відстані або для передачі обертального руху від електричного двигуна на вхідний вал редуктора. Величина передатного відношення при цьому обмежена, тому що для збільшення терміну служби ременя використовуються шківи відносно великих діаметрів. Жорсткість ремінної передачі залежить від матеріалу ременя й системи його натягу. Для ременів, виготовлених з високоякісних волокнистих матеріалів (типу “Кевлар”), діаметр шківів можна зменшити [5].
Трос, плоску металеву стрічку з легованої сталі та ланцюг рекомендується застосовувати в найпростіших передачах. Ці передачі легко встановлювати й ремонтувати, вони досить ефективні, відносно дешеві і рекомендуються для роботи при великих навантаженнях [7]. Жорсткість передачі цілковито залежить від застосованого матеріалу. Недоліком таких передач є їх вага та швидкий знос. Для уникнення провисання ланцюгів під власною вагою їх доводиться сильно натягувати або окремі групи ланок заміняти на пустотілі стрижні. Таким чином, знижується загальна жорсткість системи.
Кулісні механізми і їх групи теж можна розглядати як передачі. Основною перевагою цих механізмів є те, що їх передаточне відношення не постійне та залежить від конфігурації складових елементів. Загальна жорсткість елементів кулісного механізму є досить великою. Жорсткість системи в цілому буде обмежена жорсткістю з'єднуючих її зчленувань [6].
Підсумовуючи, слід зауважити, що при виборі передач необхідно враховувати структуру маніпулятора й прагнути до компактності та простоти. Найбільш компактними будуть планетарні і хвильові передачі [6]. Якщо необхідно отримати простоту при виготовленні, то рекомендується застосовувати ремінні, ланцюгові і тросові передачі.
При виборі передач слід враховувати час, необхідний для їх налаштування й обслуговування. Ходові гвинти з кульковими гайками вимагають особливо точної установки та великих витрат часу кваліфікованого персоналу. Знищення мертвого ходу у хвильових передачах вимагає їх селективної зборки. Ремені, стрічки, троси і ланцюги потребують постійних регламентних робіт по регулюванню їх натягу
Важливою технічною характеристикою передачі є її коефіцієнт корисної дії. Більшість розглянутих передач мають високий ККД при номінальному рівні потужності. ККД для передач з високим тертям спокою (хвильова передача з малим мертвим ходом або ремінний привод з напруженими підшипниками й натягнутим ременем) буде падати тоді, коли кількість переданої енергії складає кілька процентів від номіналу [5].
У випадку висування додаткових вимог до плавності ходу робочого інструмента можна рекомендувати пасові передачі й кулісні механізми. Використання ходових гвинтів забезпечить рівномірне переміщення лише за умови їх гарного стану та відсутності засмічення. Застосування зубчатих передач не надасть виграшу у рівномірному переміщенні, однак, дозволить передати рух більш плавно, ніж ланцюгові і хвильові передачі.
Враховуючи наведені вище рекомендації, слід систематизувати процес розробки архітектури маніпулятора й проведення структурного проектування, використати правильні й найбільш доцільні технічні рішення та технологічні прийоми, підвищити співвідношення ефективність-надійність-вартість для створених зразків.
Список використаних джерел
1. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник / Ю.Г. Козырев. -- М. : Машиностроение, 1988.
2. Коловский М.З. Основы динамики промышленных роботов / М.З. Коловский, А.В. Слоущ. -- М. : Наука, 1988.
3. Промышленные роботы / В.И. Костюк, А.П. Гавриш, Л.С. Ямпольский, А.Г. Карлов. -- К. : Вища школа, 1985.
4. Петров Б.А. Манипуляторы / Б.А. Петров. -- Л. : Машиностроение, 1984.
5. Справочник по промышленной робототехнике. Под ред. Ш.Нофа (пер. с англ. Зубриц- кий Г.В., к.т.н. Миронов Д.Ф, Михеева Е.Т.) . -- М. : Машиностроение, 1990.
6. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. -- М. : Наука, 1975.
7. Добровольский ВА. Детали машин / Добровольский В.А. -- М. : Машиностроение, 1972.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розрахунок потужності навантаження. Контурно-позиційне керування в приводах подач верстатів і ланок роботів. Вибір двигуна і його перевірка. Вибір інформаційних електромеханічних елементів виконавчих систем верстату. Система регулювання положення.
курсовая работа [43,6 K], добавлен 14.08.2011Розробка побутового робота-помічника (механічної частини), що зможе за допомогою системи мікроконтролерного управління захоплювати побутові предмети. Створення 3d-моделі маніпулятора в Sollid Works. Програмне забезпечення для управління його рухом.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 06.02.2014Сучасний стан робототехніки, її можливості. Структура і класифікація промислових роботів, їх основні технічні показники, конструкції. Типи маніпуляторів, їх захватні пристрої, приводи і елементи автоматики, системи керування, точність позиціонування.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 13.09.2009Опис роботи функціональної та кінематичної схеми установки. Розрахунок і побудова механічної характеристики робочої машини, електродвигуна та його механічної характеристики. Визначення потужності, споживаної електродвигуном. Вибір пристрою керування.
курсовая работа [270,8 K], добавлен 18.07.2011Визначення розрахункової подачі насосів, трубопроводів, необхідного напору помп. Проектування окремих елементів електричної частини насосної станції: електродвигунів та трансформаторів. Опис компонувальних рішень й архітектурно-будівельної частини.
курсовая работа [511,4 K], добавлен 21.06.2011Дослідження залежності моменту інерції від зміни конфігурації маніпулятора. Побудова діаграм циклу руху ланок. Розрахунок навантажувальних діаграм ланок. Вибір комплектних електроприводів серії ЕПБ-2. Синтез параметрів СУЕП для 1-ї ланки маніпулятора.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 08.09.2014Мета курсового проекту, організація проектування. Зміст записки пояснення, графічної частини, завдання на проектування. Ухвалення самостійного рішення з використанням ЕОМ. Оцінка технічного рівня ухваленного устаткування. Варіанти задач для вирішення.
методичка [2,0 M], добавлен 26.09.2009Складання проекту механічної дільниці для обробки деталі "Корпус". Вивчення типового маршрутного технологічного процесу обробки деталі,розрахунок трудомісткості. Визначення серійності виробництва, розрахунок необхідної кількості верстатів та площ.
курсовая работа [543,9 K], добавлен 04.07.2010Сутність та етапи проектування технологічних процесів виготовлення деталі. Задачі підготовчого етапу проектування. Службове призначення деталі та основні вимоги до неї. Службове призначення корпусної деталі складальної одиниці редуктора конвеєра.
контрольная работа [159,9 K], добавлен 13.07.2011Розрахунок механічної характеристики робочої машини. Визначення режиму роботи електродвигуна. Вибір апаратури керування і захисту, комплектних пристроїв. Визначення часу нагрівання електродвигуна. Визначення потужності і вибір типу електродвигуна.
контрольная работа [43,8 K], добавлен 17.03.2015Побудова механічної характеристики робочої машини. Визначення режиму роботи та потужності електродвигуна. Розрахунок тривалості пуску та часу нагрівання електродвигуна. Вибір апаратури керування і захисту, комплектних пристроїв. Заходи з охорони праці.
курсовая работа [95,5 K], добавлен 28.10.2014Проектування і розрахунок призматичного фасонного різця. Розрахунок шліцевої протяжки, максимального числа одночасно працюючих зубців. Припуск, який знімається обдирочними зубцями. Перевірка протяжки на міцність. Геометричні параметри фасочної частини.
курсовая работа [794,9 K], добавлен 18.03.2014Застосування теорем динаміки до дослідження руху механічної системи. Закон зміни зовнішнього моменту, що забезпечує сталість кутової швидкості. Диференціальне рівняння відносного руху матеріальної крапки. Визначення реакцій в опорах обертового тіла.
курсовая работа [236,6 K], добавлен 25.01.2011Теоретичні відомості про торцеві фрези. Визначення геометричних параметрів різальної частини торцевих фасонних фрез. Визначення аналітичних залежностей точок профілю різальної частини торцевих фрез. Перевірка розробленої теорії в виробничих умовах.
реферат [95,4 K], добавлен 10.08.2010Технологічний процес обробки деталі на повздовжньо-стругальному верстаті, принцип роботи. Розрахунок механічної частини електропривода головного руху верстата. Визначення передавальної функції асинхронного двигуна. Розрахунок економічної ефективності.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 27.02.2012Метод випробувань в аеродинамічних трубах як головний метод досліджень, що визначив успіх аеромеханіки як науки та її впровадження в багато галузі техніки. Особливості проведення модернізації проточної частини існуючої малотурбулентної труби ІГМ.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 12.04.2014Проектування технічного об'єкта, проектні рішення. Блочно-ієрархічний підхід до проектування. Функціональний, конструкторський, технологічний аспекти проектування. Схема проектування апаратно-програмного комплексу інформаційно-обчислювальної системи.
реферат [65,7 K], добавлен 20.06.2010Вибір матеріалів, розрахунок вибору заготовки. Використання технологічного оснащення та методи контролю. Розрахунок спеціального пристрою для механічної обробки шпинделя. Проектування дільниці механічного цеху, охорона праці. Оцінка ефективності рішень.
дипломная работа [641,9 K], добавлен 23.06.2009Гідравлічний розрив пласта (ГРП), технологія проведення та різновиди. Типи робочих рідин та наповнювачів, обладнання, що використовуються в процесі ГРП. Розрахунок показників для проектування ГРП. Працездатність елементів гідравлічної частини насоса.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 03.08.2012Енергокінематичний розрахунок приводу конвеєра. Ескізне компонування редуктора. Розрахунок закритої циліндричної зубчастої передачі. Конструювання вала та перевірка його міцності на згин і кручення. Розрахунок підшипників кочення, шпонкових з’єднанань.
курсовая работа [706,8 K], добавлен 29.03.2011