Разработка манипуляторов для исследовательского аппарата | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №23 (103) декабрь-1 2015 г.

Дата публикации: 01.12.2015

Статья просмотрена: 55 раз

Библиографическое описание:

Чудинов В. А. Разработка манипуляторов для исследовательского аппарата // Молодой ученый. — 2015. — №23. — С. 263-266. — URL https://moluch.ru/archive/103/23856/ (дата обращения: 16.07.2018).

 

Отличительной особенностью данного роботизированного аппарата является усложнение конструкции, путем введение третьего манипулятора и увеличение многофункциональность данной системы при разработке алгоритма работы.

Ключевые слова: манипулятор, робот, модель, структура.

 

Структура исследовательского комплекса состоит:

C:\Users\Владислав\Desktop\статья\img007.jpg

Рис. 1. Структура комплекса: 1 — надводное исследовательское судно; 2 — центр управления комплексом; 3 — надводные измерительные приборы, устройства спуска и подъема аппаратуры; 4 — оптико-волоконный кабель для передачи управляющих и информационных сигналов; 5 — необитаемый глубоководный аппарат (рис.1); 6 — импульсный повторитель радиосигналов

 

Основные отличия манипуляционной системы аппарата заключаются в наличии трех рук, способных взаимодействовать при выполнении операций, в применении силового очувствления в системе копирующего управления, а также в обеспечении работоспособности манипуляторов на сверхбольших глубинах.

Принципиальные различия между существующими манипуляторами обусловлены особенностями рабочей среды. Манипулятор подвержен воздействию таких факторов, как повышенное давление и вязкость среды, химическая активность, течение, перепад температур в зависимости от его назначения глубины, а также удаленность от человека-оператора на сотни и тысячи метров. Все эти факторы необходимо учитывать при проектировании исполнительной, информационной, управляющей подсистем и системы технического зрения робота, а также при выборе материалов для изготовления механических конструкций. Особую важность приобретают методы балансировки и обеспечения устойчивости аппарата при работе манипуляторов.

C:\Users\Владислав\Desktop\Безымянный.png

Рис. 2. Общий вид основного манипулятора

 

Манипуляционная система робота состоит из трех манипуляторов — основного и поддерживающих, а также подсистемы управления работой этих манипуляторов, которая включает в себя задающий манипулятор для управления операциями, рычажный механизм задания рабочих координат, контроллер задающей системы и другие элементы. Основной многозвенный манипулятор имеет антропоморфную кинематическую схему с семью степенями подвижности, каждая из которых снабжена собственным гидравлическим сервоприводом. Этот манипулятор управляется в копирующем режиме. Общий вид основного манипулятора показан на рис.2, где степени подвижности манипулятора пронумерованы. Управление осуществляется с позиционной обратной связью Степени подвижности с I по IIIманипуляторов представляют собой сервосистему одностороннего типа, а степени подвижности с IV по VII образуют двустороннюю сервосистему.

Помимо силового управления с обратной связью основной манипулятор обладает специальными функциями, такими, как «жесткая» фиксация звеньев, автоматическое свертывание и развертывание всего манипулятора и отсоединение захватного устройства. Первая из функций позволяет оператору в любой момент времени жестко зафиксировать относительное положение какого-либо звена (или всех звеньев сразу) манипуляторов. С помощью двух следующих функций оператор быстро одной командой выводит манипуляторы в заданное рабочее положение (развертывание), либо убирает их внутрь корпуса в транспортное положение (свертывание). Последняя функция предусмотрена в качестве экстренной меры для освобождения аппарата в случае, если при выполнении работы захватное устройство зацепится за внешнее препятствие и возникнет угроза безопасности всего аппарата.

Поддерживающие манипуляторы предназначены для оказания разнообразной помощи основному манипулятору. В процессе работы они подают ему инструмент и различные предметы, а также фиксируют их в заданном положении в пространстве. Поддерживающие манипуляторы обладают пятью степенями подвижности. Технические характеристики поддерживающих манипуляторов за исключением диапазонов и скоростей перемещений звеньев совпадают с характеристиками основного манипулятора. Полная аналогия наблюдается и в методах управления манипуляторами(рис.3.)

C:\Users\Владислав\Desktop\статья\img011.jpg

Рис. 3. Структура управления: 1 — сервораспределители основного манипулятора (1–7); 2 — потенциометры (1–7); 3 — сервораспределители поддерживающих манипуляторов; (1–5); 4 — потенциометры (1–5); 5 — устройство управления основным манипулятором; б — устройство управления поддерживающим манипулятором; 7 — позиционная обратная связь (7 сигналов); 8 — прямая связь; 9 — информация о состоянии гидросистемы основного манипулятора; 10 — позиционная команда (7 сигналов); 11 — позиционная команда (5 сигналов); 12 — позиционная обратная связь (5'сигналов); 13 — гидроцилиндры; 14 — телеметрическая система; 15 — оптико-электронный преобразователь; 16 — оптико-волоконный кабель; 17 — исполнительная система задающего манипулятора; 18 — задающий манипулятор; 19 — бортовая система управления манипуляторами; 20 — задающее координатное устройство; 21 -пульт оператора; 22 — центральный процессор.

 

Все управляющие воздействия вырабатываются в бортовом отсеке с помощью задающего манипулятора или рычажного координатного устройства. Эти сигналы, а также сигналы обратной связи от манипуляторов преобразуются телеметрической системой и передаются оптико-волоконной линией связи. Выработка позиционных управляющих воздействий и анализ сигналов обратной связи осуществляется центральным процессором при участии бортового управляющего устройства. На пульт оператора выводится информация о положении всех звеньев манипуляторов (в аналоговой форме). С пульта задаются специальные команды: фиксации, свертывания-развертывания и отсоединения схвата.

Манипуляционная система полностью реализована. В ходе испытаний основной манипулятор легко перемещает предметы, демонстрируя полную работоспособность при предельных скоростях по всем степеням подвижности. С помощью специально подобранных тестов должны быть проведены проверки взаимодействия основного и поддерживающих манипуляторов. Рабочие зоны каждого из манипуляторов, отслеживаются, где происходит взаимодействие (рис.4.)

C:\Users\Владислав\Desktop\статья\img012.jpg

Рис. 4. Основной и поддерживающие манипулятор: 1 — поддерживающие манипуляторы; 2 — рабочая зона поддерживающего манипулятора; 3 — рабочая зона основного манипулятора; 4 — основной манипулятор; 5 — область взаимодействия.

 

Пользуясь информацией, поступающей от телекамер, оператор в копирующем режиме может заставить робот перенести какой-либо предмет, подобрать образец породы и поместить его в корзину, а также выполнить какую-либо сложную операцию, требующую участия нескольких манипуляторов (например, вставление болтов и закручивание гаек). Двустороннее силовое очувствление дает возможность управлять очень плавными движениями.

В результате робот может перемещать даже хрупкие стеклянные стержни и выполнять другие операции, требующие высокой точности и осторожности.

 

Литература:

 

  1.                Поезжаева Е.В//Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.2–185.
  2.                Поезжаева Е.В//Теория механизмов и механика систем машин. Учеб. Пособия/Е. В. Поезжаева.- Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2014.-400
  3.                Поезжаева Е.В//Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е. В. Поезжаева. — Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.3–164.
Основные термины (генерируются автоматически): основной манипулятор, манипулятор, обратная связь, захватное устройство, рабочая зона, общий вид, VII, задающий манипулятор, копирующий режим, подвижность.


Похожие статьи

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных...

Заданное значение нагрузки и величина зоны устанавливаются с помощью потенциометров.

Основные термины (генерируются автоматически): рабочий орган, заданное значение, вектор коррекции, тактильный датчик, принцип коррекции, захватное устройство, диапазон нагрузок...

Увеличение точности позиционирования манипулятора

где — поступательная составляющая вектора ; – постоянный вектор, определяющий положение центра рабочей зоны малого манипулятора по отношению к его основанию. Если позиционирующая рука имеет одну или две степень подвижности, то , (2).

Технологический манипулятор высокой маневренности...

Рис.2. Общий вид манипулятора Living Stick. Манипулятор состоит из неподвижной опоры, на которой крепится опорный сегмент, способный вращаться (по средствам электродвигателя, или др. устройства) вокруг своей оси.

Отслеживание избыточным манипулятором траектории...

где — поступательная составляющая вектора ,; постоянный вектор, определяющий положение центра рабочей зоны малого манипулятора по

Состояние системы в пространстве задания определяется вектором , где и . Закон управления вида. , (9). для системы (5) с учетом.

Кинематика избыточного манипулятора робота для тушения...

Основные термины (генерируются автоматически): целевая функция, робот, рабочий орган, обход препятствий, уравнение, подвижность, мерный вектор, матрица

Классификация семизвенных незамкнутых механизмов и геометрия манипулятора вида ВП3ВП-1.

Автоматизированная система управления... | Молодой ученый

Основные алгоритмы системы. Алгоритм управления роботом-манипулятором: алгоритм предназначен для непосредственного управления

В начале алгоритма осуществляется анализ наличия связи с объектом управления, после чего выбирается один из режимов управления.

Методика применения манипуляторов в потоках вывода в языке...

В C++ ввод/вывод данных производится потоками, т. е. последовательностями байтов. При операциях ввода байты направляются от устройства (например, клавиатуры, дисковода, сетевой платы) в основную память.

Полуавтоматические манипуляционные системы с силовой...

Первый пересчитывает сигналы задающего устройства в сигналы управления приводами манипулятора, используя также информацию, получаемую от датчиков положения и скорости в степенях подвижности исполнительного устройства.

Выбор и расчет зажимных устройств и силовых приводов

Зажимные устройства приспособлений подразделяют на простые и комбинированные, состоящие из нескольких простых механизмов.

 соответствия размеров рабочей зоны станка габаритам заготовки;  соответствия точности станка заданной точности детали

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Трехмерный тактильный датчик для манипуляционных...

Заданное значение нагрузки и величина зоны устанавливаются с помощью потенциометров.

Основные термины (генерируются автоматически): рабочий орган, заданное значение, вектор коррекции, тактильный датчик, принцип коррекции, захватное устройство, диапазон нагрузок...

Увеличение точности позиционирования манипулятора

где — поступательная составляющая вектора ; – постоянный вектор, определяющий положение центра рабочей зоны малого манипулятора по отношению к его основанию. Если позиционирующая рука имеет одну или две степень подвижности, то , (2).

Технологический манипулятор высокой маневренности...

Рис.2. Общий вид манипулятора Living Stick. Манипулятор состоит из неподвижной опоры, на которой крепится опорный сегмент, способный вращаться (по средствам электродвигателя, или др. устройства) вокруг своей оси.

Отслеживание избыточным манипулятором траектории...

где — поступательная составляющая вектора ,; постоянный вектор, определяющий положение центра рабочей зоны малого манипулятора по

Состояние системы в пространстве задания определяется вектором , где и . Закон управления вида. , (9). для системы (5) с учетом.

Кинематика избыточного манипулятора робота для тушения...

Основные термины (генерируются автоматически): целевая функция, робот, рабочий орган, обход препятствий, уравнение, подвижность, мерный вектор, матрица

Классификация семизвенных незамкнутых механизмов и геометрия манипулятора вида ВП3ВП-1.

Автоматизированная система управления... | Молодой ученый

Основные алгоритмы системы. Алгоритм управления роботом-манипулятором: алгоритм предназначен для непосредственного управления

В начале алгоритма осуществляется анализ наличия связи с объектом управления, после чего выбирается один из режимов управления.

Методика применения манипуляторов в потоках вывода в языке...

В C++ ввод/вывод данных производится потоками, т. е. последовательностями байтов. При операциях ввода байты направляются от устройства (например, клавиатуры, дисковода, сетевой платы) в основную память.

Полуавтоматические манипуляционные системы с силовой...

Первый пересчитывает сигналы задающего устройства в сигналы управления приводами манипулятора, используя также информацию, получаемую от датчиков положения и скорости в степенях подвижности исполнительного устройства.

Выбор и расчет зажимных устройств и силовых приводов

Зажимные устройства приспособлений подразделяют на простые и комбинированные, состоящие из нескольких простых механизмов.

 соответствия размеров рабочей зоны станка габаритам заготовки;  соответствия точности станка заданной точности детали

Задать вопрос