Введение 6
10писание робота как объекта управления 8
1.1 История развития дельта -параллельного робота 8
1.2 Описание лабораторного стенда 15
1.3 Постановка задачи 19
1.4 Анализ дельта параллельного робота 20
1.5 Методика исследования робота 23
2 Инженерный анализ конструкции робота 28
2.1Статический расчет звеньев робота 28
2.2 Кинематический анализ 32
2.2.1 Обратная задача кинематики 33
2.2.2 Прямая задача кинематики 37
2.3 Динамический анализ 39
2.3.1 Обратная задача динамики 41
2.3.2 Принцип виртуальной роботы 43
2.3.3 Расчет динамической модели 45
2.4 Разработка 3-D модели робота 47
2.4.1 Основание робота, кронштейн крепления робота 47
2.4.2 Крепеж сервопривода, крепеж для схвата 48
2.4.3 Схват робота 49
2.4.4 Общий вид робота 50
3 Модернизация технических средств 51
3.1 Модернизация электропитания робота 51
3.2 Выбор элементов привода схвата 53
3.3 Принципиальная электрическая схема 56
3.4 Связь с ПЭВМ 57
3.5 Связь с контроллером Simatic S7-300 58
4 Разработка алгоритмического и программного обеспечения 59
4.1 Алгоритм работы робота 61
4.2 Операторский интерфейс 62
5 Результаты испытаний системы управления робота 63
5.1 Внешний вид системы управления робота 64
5.2 Внешний вид робота 65
5.3 Внешний вид лабораторного стенда 65
5.4 Рабочая зона робота 67
5.5 Выявленные недостатки 68
6 Технико-экономические затраты 69
6.1 Расчет затрат на основное оборудование, программное обеспечение и
изготовление учебно-лабораторного стенда 69
6.2 Затраты на заработную плату 70
6.3 Затраты на электроэнергию 72
6.4 Затраты на амортизацию оборудования 73
6.5 Расходы на аренду помещения 73
6.6 Расчет сметы затрат на разработку лабораторного стенда 74
7 Безопасность и экологичность проекта 75
7.1 Безопасность дельта-параллельного робота 75
7.1.1 Безопасность производственного оборудования 75
7.1.2 Безопасность деталей дельта-параллельного робота 77
7.1.3 Безопасность исходных материалов 77
7.1.4 Безопасность органов управления робота 78
7.1.5 Безопасность средств защиты 80
7.1.6 Безопасность при монтажных и ремонтных работах 81
7.1.7 Безопасность при транспортировке ,хранении и установке
работа 82
7.1.8 Безопасность при установке робота 83
7.1.9 Требования безопасности к профессиональному отбору 83
7.1.10 Пожарная безопасность 83
7.1.11 Безопасность при чрезвычайных ситуациях 84
7.2 Экологическая безопасность исходных материалов 84
7.2.1 Экологическая безопасность исходных материалов 84
7.2.2 Экологическая безопасность материалов и веществ
обращающихся в технологических операциях 85
8 Лабораторные работы по дельта-параллельному роботу 86
8.1 Лабораторная работа №1 86
8.2 Лабораторная работа №2 92
Заключение 105
Список использованных источников 106
Приложение
Автоматизация технологических процессов является одним из главных направлений технического прогресса, она (автоматизация) является решающим фактором повышения производительности и улучшения условий труда.
На сегодняшний день является актуальным вопрос повышения производительности промышленных предприятий и увеличение выпуска продукции без увеличения границ производственных площадей и при значительном сокращении численности рабочих. Это требует коренного технического переоснащения предприятий с существенным уменьшением доли ручного труда. Оно достигается путем комплексной автоматизации технологических процессов с широким применением вычислительной техники и робототехники наряду с другими традиционными средствами автоматизации. Одним из важнейших решений данных проблем и, пожалуй, основным на сегодняшний день, является внедрение в производство различных типов роботов. К таким типам относятся роботы, выполняющие следующие функции: сварочные работы, паллетирование, перемещение грузов, покраска, полировка, распределение наполнителей, механическая обработка, сборочные операции, чистые производства и многие другие.
В данном дипломном проекте нас интересуют только сборочные роботы, перекладчики. В настоящее время данные роботы способны выполнять различные сборочные операции. Речь идет не только о технологиях сборки в электронике, так же такие роботы задействованы во многих других отраслях, таких как автомобильная промышленность, станкостроение, электротехника и многое другое. Высокая точность позиционирования, малое время рабочего цикла за счет высокой скорости и ускорения, вот что обеспечивает спрос и постоянное увеличение доли рынка роботизированных сборочных комплексов.
Спектр применения роботов-манипуляторов очень широк.
Сегодня они применяются не только в промышленном производстве и исследовательских лабораториях, но и в хирургии и даже в сфере развлечений.
В 2001 году компанией KUKA [http://www.kuka-robotics.com] был разработан Robocoaster, который является первым в мире роботом- манипулятором, предназначенным для перемещения людей. Робот- манипулятор KUKA Robocoaster, способный поднять двух человек, производит последовательность движений по принципу американских горок; направление движения может программироваться. В настоящее время Robocoaster разработан для перемещения по колее, для создания аттракционов для катания, американских горок и других аттракционов, перемещающихся по определенной траектории, для тематических парков и парков отдыха.
А специалисты компании «Электростиль» - официального дистрибьютора Mitsubishi Electric [http://www.mitsubishielectric.ru/]- специально для первой Российской олимпиады роботов написали программу для робота-манипулятора Mitsubishi RV-E2, который проводил жеребьевку участников олимпиады.
Роботы-манипуляторы Mitsubishi и KUKA являлись экспонентами выставок "Робототехника".
Одними из интереснейших экспонатов выставки «Робототехника» являются роботы-манипуляторы ее традиционного участника - Центрального научно-исследовательского института робототехники и технической кибернетики (Санкт-Петербург). На стенде ЦНИИ РТК всегда представлена широкая гамма робототехнических систем. Среди роботов-манипуляторов можно выделить "Функциональную модель интеллектуального космического манипулятора". Робот имеет модульное построение и оснащен датчиками очувствления, системой технического зрения и специализированным захватным устройством.
Компания "Юникор микросистемы" на выставке "Робототехника-2005" представила систему распознавания речи, позволяющую управлять роботом- манипулятором с помощью голосовых команд.
Робот-манипулятор "Рука менеджера" представляет собой роботизированный комплекс для автоматической раздачи визитных карточек, состоящий из механической руки с пятью степенями свободы (5 сервомоторов),
видеокамеры и компьютера со специализированным программным обеспечением. "Рука менеджера" позволяет раздавать визитки или другие легкие предметы весом не более 100граммов, когда лицо посетителя попадает в поле зрения видеокамеры. Может применяться на выставках для рекламы различных продуктов без участия человека. Программное обеспечение отличает лица от предметов похожей формы, например, от сковородок, блинов и т.д.
При сильном желании и наличии технической фантазии робот- манипулятор можно создать и из конструктора Лего. Такой робот-манипулятор, названный НТ-ЛД-27-ПЗН, был представлен на Российской олимпиаде роботов.
В результате моего дипломного проекта был модернизирован учебно-лабораторный стенд для обучения студентов, а также для демонстраций на кафедре РиТК. С помощью данного стенда студенты на практике могут изучать принципы программирования систем контурного управления роботами, управление микроконтроллера Arduino, принципы обучения роботов. Модель робота является актуальной на сегодняшний день для внедрения в производство из-за своих конструкционных и скоростных преимуществ. Была разработана учебно-методическая программа по выполнению лабораторных работ. Так как в дипломном проекте был проделан большой объем работ, но в результате, были рассмотрены не все аспекты проектирования, проект раскрывает новые возможности для исследований и модернизации. В целом, его можно использовать для дальнейших улучшений (оптимизирование работы, внедрение
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
