43445
Электропривод робота-манипулятора с вертикально-ангулярной кинематической схемой на базе двигателей постоянного тока
Курсовая
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Перечень вопросов подлежащих разработке и обязательного графического материала: расчет требуемых параметров и выбор электродвигателей постоянного тока для трех степеней подвижности робота; Графические материалы: общий вид манипулятора с обозначением звеньев и степеней подвижности; кинематическая схема манипулятора; расчетные кинематические схемы 1ой 2ой и 3ей степеней подвижности; общий вид 2го звена манипулятора с двигателями 2ой и 3ей степеней подвижности. Мониторинг процесса выполнения курсового проекта № этапа...
Русский
2013-11-05
790.5 KB
140 чел.
|
|||||||
МИНОБРНАУКИ РОССИИ |
|||||||
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Московский государственный технический университет радиотехники,электроники и автоматики»МГТУ МИРЭА |
|||||||
Факультет кибернетики |
|||||||
Кафедра проблем управления |
|||||||
Утверждаю |
|||||||
Заведующий кафедрой______________М.П. Романов |
|||||||
«____» ____________201___ г. |
|||||||
ЗАДАНИЕ |
|||||||
на выполнение курсового проекта |
|||||||
по дисциплине «Приводы роботов» |
|||||||
Студент Ульянов М.В. Группа КС-52-09 |
|||||||
|
|||||||
|
|||||||
|
|||||||
Графические материалы:
|
|||||||
|
|||||||
Задание на курсовой проект выдал |
«___»___________201__г. |
_____________________ |
Цыпкин В.Н. |
||||
Задание на курсовой проект получил |
«___»___________201__г. |
_____________________ |
Ульянов М.В. |
|
№ этапа |
Этап курсового проекта выполнил и представил результаты руководителю проекта дата и подпись исполнителя |
Работу по этапу курсового проекта принял на рассмотрение дата и подпись руководителя |
Рекомендации и замечания по дата и подпись руководителя |
Оценка выполнения этапа курсового проекта |
Комментарии |
1 |
Разработка расчетной схемы, проведение расчетов требуемых параметров и выбор двигателя 3-ей степени подвижности; компоновка элементов третьего звена |
||||
2 |
Разработка расчетной схемы, проведение расчетов требуемых параметров и выбор двигателя 2-ой степени подвижности; компоновка элементов 2- го звена |
||||
3 |
Разработка расчетной схемы, проведение расчетов требуемых параметров и выбор двигателя 1-ой степени подвижности |
||||
4 |
Оформление расчетно-пояснительной записки |
||||
5 |
Оформление графической части курсового проекта |
Содержание:
Цель проекта 5
Введение 7
Расчёт третьей степени подвижности 10
Расчёт второй степени подвижности 13
Расчёт первой степени подвижности 16
Заключение 19
Цель проекта
Цель проекта:
расчет требуемых параметров и выбор электродвигателей постоянного тока для трех степеней подвижности робота, компоновка двигателей, датчиков и редукторов 4-ой, 5-ой, 6-ой, а также 2-ой и 3-ей степеней подвижности в конструкциях соответственно 3-го и 2-го звеньев манипулятора.
Исходные данные:
Особые требования:
Допущения:
Введение
Робот "РМ-01" представляет собой универсальный электромеханический промышленный робот с управлением от ЭВМ. Число степеней подвижности - 6.
Робот состоит из двух основных частей: манипулятора ("руки") модели "PUMA 560" и устройства управления модели "СФЕРА 36" с соединительными кабелями.
"Пума-560" - антропоморфной манипулятор с шестью степенями подвижности, способный выполнить самые разные движения. Звенья манипулятора соединяются друг с другом в суставах, и вращаются вокруг осей систем координат, идущих через центры суставов. Разрабатываемый в проекте робот по кинематическим схемам аналогичен РМ-01.
Двигатель 1-ой степени подвижности установлен в кожухе вне нижней части колонны.
Двигатель установлен в задней части звена между плечом и локтем.
Двигатель 3-ей степени подвижности размещен рядом с двигателем 2-ой степени подвижности между плечом и локтем.
Двигатели размещены в предплечье у локтя.
Схват Стандартный схват снабжен пневмоцилиндром двойного действия,
осуществляющим сжатие и расжатие губок схвата.
Рис 1.1.1 Общий вид манипулятора РМ-01 (с обозначением звеньев и степеней подвижности)
Рис 1.1.2. Кинематическая схема манипулятора РМ-01
Рис 1.1. Расчетная кинематическая схема 3-ей степеней подвижности.
Исходные данные для первой степени подвижности:
- суммарная масса 4-го, 5-го и 6-го звеньев
масса 3-го звена
- длина 3-го звена
- расстояние от кисти манипулятора до оси О3
- суммарная масса двигателей 4-го, 5-го и 6-го звеньев
- коэффициент редукции редуктора 3-ей степени подвижности
- максимально-допустимая частота вращения 3-го звена
- масса нагрузки
1.1 Обеспечение условия о минимизации статического момента относительно оси 3-й степени подвижности О3 (из уравнения баланса статических моментов) при отсутствии нагрузки:
1.2 Расчёт приведённого к оси вращения двигателя 3-й степени подвижности момента инерции
1.2.1 Момент инерции элементов манипулятора и нагрузки относительно оси 3-й
степени подвижности О3:
1.2.2. Приведённый к оси вращения двигателя 3-й степени подвижности момент инерции(с нагрузкой)
где
1.3. Расчёт минимального значения пускового момента двигателя 3-й степени подвижности, обеспечивающего максимально допустимое угловое ускорение 3-его звена (с нагрузкой):
1.4 Расчёт минимального значения частоты 3-й степени подвижности в установившемся режиме работы
1.5. Расчёт минимального значения момента на валу двигателя 3-й степени подвижности в установившемся режиме работы
Выберем двигатель с 40% -м запасом пускового момента рассчитанного в пункте
1.3.. Был выбран двигатель БК -1533 со следующими характеристиками:
Номинальные данные (при Uпит = 27 В) |
Справочные данные |
||||||||
Мощн. на валу, |
Частота враще-ния |
Вращающий момент |
Нач. пуск. ток (не более) |
Нач. пуск. момент (не менее) |
Масса (не более) |
Момент инерции ротора |
Габарит-ные размеры |
||
Вт |
об/мин |
гс·см |
Н·м |
А |
гс·см |
Н·м |
кг |
кг·м2 |
мм |
10 |
3 000 |
320 |
0,03138 |
|
3200 |
0,31381 |
1 |
2,20E-06 |
Æ50x98 |
Теперь на основе характеристик двигателя выделенных цветом проверим расчёты пунктов 1.2.2. и 1.3. с учётом момента инерции нагрузки относительно оси О3:
Ещё проверим по условию:
>=nd3ustmin
Расчёты подтверждают, что двигатель БК -1533 нам подходит
Рис 2.1. Расчетная кинематическая схема 2-ей степеней подвижности.
Исходные данные для второй степени подвижности:
длина 2-го звена
расстояние между осями вращения О2 и О3
масса 2-го звена
суммарная масса 3-го звена
масса двигателей и редукторов 2-го звена
коэффициент редукии редуктора 2-ой степени подвижности
максимально-допустимая частота вращения 2-ой степени подвижности
максимально-допустимое угловое ускорение 2-ой степени вращения
2.1. Расчёт массы балансира
2.2. Расчёт приведённого к оси вращения двигателя 3-й степени подвижности момента инерции
2.2.1 Момент инерции элементов манипулятора и нагрузки относительно оси 3-й степени подвижности О2:
2.2.2 Приведённый к оси вращения двигателя 2-й степени подвижности момент инерции (с нагрузкой):
,где I0d3 момент инерции выбранного двигателя
2.3. Расчёт минимального значения пускового момента двигателя 2-й степени подвижности, обеспечивающего максимально допустимое угловое ускорение 2-его звена (с нагрузкой):
2.4. Расчёт минимального значения частоты 2-й степени подвижности в установившемся режиме работы
2.5. Расчёт минимального значения момента на валу двигателя 2-й степени подвижности в установившемся режиме работы
2.6. Выберем двигатель с 40% -м запасом пускового момента рассчитанного в пункте
2.3. Это двигатель БК -1633 со следующими характеристиками:
Взяв его момент инерции и массу проверим расчёты пунктов 2.2.2. и 2.3. момент инерции нагрузки относительно оси О2
момент инерции двигателя БК -1633
2.2`
2.3`
Ещё проверим по условию:
>=nd2ustmin
Расчёты подтверждают, что двигатель БК -1633 обеспечивает необходимые требования по пусковому моменту.
2.7. С учетом рекомендаций по унификации элементной базы, в том числе применяемых типов и размеров двигателей следует вернуться к пункту 1.6. и выбрать для 3-й степени подвижности такой же двигатель, как и для второй, а затем повторить расчёты пунктов 1.7.
1.8. 2.1. - 2.7.:
"Теперь на основе характеристик двигателя выделенных цветом проверим расчёты пунктов 1.2.2. и 1.3. с учётом момента инерции нагрузки относительно оси О3
Расчёты подтверждают, что двигатель БК -1633 нам подходит".
Рис 3.1. Расчетная кинематическая схема 1-ей степеней подвижности.
Исходные данные для 1-ой степени подвижности:
масса 1-го звена
длина 1-ой степени подвижности
коэффициент редукции редуктора 2-ой степени подвижности
суммарная масса 2-го и 3-го звеньев
максимально-допустимая частота вращения 1-ой степени подвижности
максимально-допустимое угловое вращение 1-ой степени подвижности
3.1. Расчёт приведённого к оси вращения двигателя 1-ой степени подвижности моментов инерции
3.1.1. Момент инерции элементов манипулятора относительно оси 1-ой степени подвижности
3.1.2. Момент инерции нагрузки относительно оси 1-ой степени подвижности
3.1.3. Приведённый к оси вращения двигателя 1-ой степени подвижности момент инерции
3.2. Расчёт минимального значения пускового момента двигателя 1-ой степени подвижности, обеспечивающего максимально допустимое угловое ускорение 1-го звена
3.3. расчёт минимального значения частоты вращения двигателя 1-ой степени подвижности в установившемся режиме работы
3.4. Выбираем двигатель с условием
Согласно этому требованию выбираем двигатель БК -1633
3.5. Взяв его момент инерции и массу проверим расчёты пунктов 3.1.3
момент инерции двигателя БК -1633
3.2.`
3.1.3.`
Ещё проверим по условию:
>=nd1ustmin
Убеждаемся, что двигатель БК-1633 подходит и для первой степени подвижности.
Заключение
В процессе выполнения курсового проекта в соответствии с заданием на его выполнение были решены следующие основные задачи:
По мнению автора, выполненная разработка полностью соответствует заданию курсового проекта.