close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Условия получения магистрантами Высшей школы;doc

код для вставкиСкачать
УДК 681.5
Борисов С.В. (Караганда, КарГТУ)
Гуринович Н.П. (Караганда, КарГТУ)
Сичкаренко А.В. (Караганда, КарГТУ)
РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ШАГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ РОБОТА-МАНИПУЛЯТОРА
Современная экономика Казахстана требует активного развития
информационных технологий в производстве. Одной из приоритетных задач
производства является применение роботов в промышленности, позволяющее
повысить производительность, улучшить качество продукции и, что не
маловажно, освободить человека от тяжелого, опасного и монотонного труда.
Следовательно, работы связанные с созданием принципов и методов
управления
роботами-манипуляторами
обладают
высокой
степенью
актуальности.
Робот - это машина автоматического действия, которая объединяет свойства
машин рабочих и информационных, являясь, таким образом, принципиально
новым видом машин[1]. Карагандинский государственный технический
университет в 2005 г. приобрел учебный робот-манипулятор, произведенный
НПИ «Уралучтех» (Южно-Уральский государственный университет, г.
Челябинск). Робот предназначен для работы в составе лабораторных стендов и
состоит из следующих составных частей:
1) манипулятора с системой управления;
2) блока питания;
3) кабельной линии связих[2].
На рисунке 1 представлены основные части манипуляционного робота и его
оси вращения.
Рисунок 1 – Оси вращения манипуляционного робота
В процессе эксплуатации был выявлен ограниченный набор
функциональных возможностей, снижающий возможности использования его в
учебных целях.
Целью научной работы явилось повышение точности позиционирования 5
звеньевого робота манипулятора, реализация разноскоростного движения
свободных частей робота, использование конструкционных особенностей
шаговых двигателей робота для проигрывания музыкальных мелодий.
Чтобы говорить о возможностях любой системы, а так же правильно
эксплуатировать и модернизировать, необходимо знать технические
характеристики данной системы. Робот имеет 5 степеней свободы и схват.
Грузоподъемность составляет 1000 грамм при максимальном вылете кисти,
равном 420 мм. В манипуляторе используются пять шаговых двигателей - во
всех осях, кроме схвата, а в приводе схвата установлен коллекторный двигатель
постоянного тока. Величина раскрытия схвата 0-70 мм. Усилие сжатия схвата
30Н. Скорости разворота в степенях подвижности 15 град/с. Погрешность
повторяемости позиционирования не 1 мм. RS232 интерфейс. Питание 220 В,
50Гц. Рассчитан на 8 часов непрерывной работы. Диапазон рабочих температур
от 15 до 35 0С. Привода звеньев выполнены на шаговых двигателях:
- FL42STH47- 0406A (вращение основания, вращение локтя, наклон кисти);
- 57BYGH402 (вращение плеча);
- PMG3519-01 (вращение кисти)[3].
Система управления роботом-манипулятором выполнена на одной печатной
плате. Центральным звеном системы управления манипулятором является
микроконтроллер PIC16F877А фирмы «Microchip», выполняющий приведение
звеньев манипулятора в исходное положение после включения манипулятора,
прием команд от управляющей ПВЭМ через интерфейс RS232, формирование
ответного пакета о действительном положении осей манипулятора, управление
всеми двигателями манипулятора. Блок управления ПАК «робот-манипулятор»
работает в паре с внешней программой приема и обработки данных.
Первичное программное обеспечение, входящее в состав базовой
комплектации робота, подверглась серьѐзной доработке:
1. улучшена виртуальная модель робота, представляемая на рабочей части
управляющей программы;
2. управляющая программа блокирует выполнение некорректных команд и
выдает соответствующее сообщение;
3. реализовано поле набора программного кода, которое упрощает создание
программы;
4. программа производит расчет и отображает положение рабочего органа в
координатах x, y, z относительно начала координат;
5. открытие и закрытие схвата задается изменением флага, а не вводом
цифрового значения;
6. введены новые команды переходов;
7. возможна реализация циклов[4,5].
Также, модернизации подверглась электронная часть блока управления.
Повышена точность позиционирования, было реализовано разноскоростное
движение свободных частей робота. Исследованы особенности частотных
характеристик двигателей и их влияние на создаваемый момент. Был выбран
оптимальный диапазон частот регулирования скорости движения робота.
Произведенная модернизация системы управления стенда позволила
реализовать более эффективные алгоритмы управления манипулятором,
повысилась точность позиционирования, появилась возможность изменять
скорость перемещения отдельных звеньев манипулятора независимо друг от
друга. На основе свойства шаговых двигателей создавать механические
колебания в звуковом диапазоне, реализован комплекс лабораторных работ
«Музыкальный
синтезатор»,
позволяющий
воспроизводить
заранее
запрограммированные мелодии. Модернизированный учебный стенд
используется студентами специальностей 05B0702 «Автоматизация и
управление» и 05B0718 «Электроэнергетика» при изучении дисциплин «МПК в
СУ» и «ПОМПС», «Основы мехатроники и робототехники» и «Мехатронные
исполнительные приводы». Данный комплекс предназначен для ознакомления
и получения практических навыков работы с манипуляционными роботами:
методика вычисления положения многозвенного манипулятора, решение задач
оптимального перемещения рабочего органа в полярной системе координат,
регулирование скорости и ее влияние на создаваемый момент шаговых
двигателей.
Литература
1. Юревич Е.И. Основы робототехники. 2-е издание. Санкт-Петербург
«БХВ- Петербург». 2005г. – 416 с.
2. Шаньгин Е.С. Управление
роботами
и
робототехническими
системами. Конспект лекций. 30 лекций. Уфа, 2005г. – 190с.
3. Инструкция по эксплуатации и паспорт: Учебный робот с компьютерной
системой управления. «Уралучтех» Челябинск, 2005г. – 20с.
4. Любченко Л. Г., Сичкаренко А. В. Разработка системы управления робота
– манипулятора методами FUZZY – логики. «Автоматика, информатика», № 12, Караганда. 2009. С.75-78.
5. Борисов С.В., Гуринович Н.П. Использования манипуляционного робота
в системе обучения студентов. Труды международной научной конференции
«Информационно коммуникационные технологии в образовании» 2-ой том.
Караганда. 2012. с.67-68.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа