Разработка схемы управления адаптивного промышленного робота

Содержание

Реферат

Содержание

Введение

1 Разработка схемы системы управления АПР

1.1 Структурный синтез управления РТК сборки узла из двух деталей

1.2 Вербальный алгоритм работы системы управления АПР

1.3 Формализация алгоритмов графом переходов

1.4 Синтез и оптимизация схемы системы управления АПР

1.5 Выбор элементов схемы системы управления АПР

2 Разработка принципиальной схемы

2.1 Выбор интерфейса

2.2 Организация временной задержки с помощью таймера

3 Проектирование печатной платы

4 Расчет блока питания

4.1 Расчет трансформатора

4.2 Расчет выпрямителя

4.3 Расчет стабилизатора

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Адаптивные промышленные роботы (ПР) представляют собой новую степень развития робототехники, для которой характерно создание гибкопрограммируемых устройств, оснащенных средствами очувствления для получения информации об окружающей среде, предмете производства и состояния механизмов робота. Адаптивные роботы предназначены для работы в условиях с заранее неизвестными изменениями окружающей среды, к которой они должны приспосабливаться. На пути развития адаптивных ПР много емких научных, технических и организационных проблем, связанных с созданием широкой номенклатуры специализированных датчиков и устройств для исследования и отображения окружающей среды, микропроцессорных систем обработки получаемой информации ее использование для управления работой роботов, программирование процессов восприятия и реакции на получаемую информацию в реальном масштабе времени, повышением надежности и долговечности ПР, улучшением метрологических его характеристик и т. д.

Для придания роботу новых качеств нужно, чтобы он обладал способностью к мгновенному восприятию внешней среды и мог использовать ее для автоматического формирования сигналов управления движением своих манипуляторов с целью выполнения заложенной в его память технологической задачи.

Адаптивный робот является принципиально новой производственной машиной с большими возможностями. К числу основных функций, выполняемых адаптивным роботами , относится функции, свойственные человеку в процессе его трудовой деятельности, а именно: восприятие внешней среды с помощью «органов чувств» (технические средства очувствления), «обдумывание» и принятие решения (микропроцессорная обработка информации), активное воздействие на внешнею среду «руками» (манипуляторами).

Многообразие автоматизируемых технологических процессов определяет весьма большое число параметров, подлежащих измерению в процессе работы адаптивного робота. К основным параметрам относятся линейные и угловые перемещения механизмов робота, возникающие в них силы и моменты, расстояния между захватом робота и объектом, положение и скорость движения захвата, признаки наличия, размеры, температура, форма, цвет деталей и др. В качестве дополнительных параметров измерения могут быть зазоры, перекосы, проскальзывания, наличие внутренних дефектов, толщина материала или покрытия, твердость, напряжения, площадь, ориентация относительно реперной точки или осей и многие другие.

Применение элементов адаптации требуется для всех типовых технологических операций, таких, как окрасочные, сварочные, штамповка, механическая обработка, контроль качества, транспортировка, сборка и др. Актуальность адаптации существенно возрастает при усложнении и удорожании объекта производства, при работе в агрессивных средах, а также при воздействии различных влияющих факторов – механических и климатических нагрузок, биологических и специальных сред, ионизирующих и электромагнитных излучений.

Развитие адаптивных ПР обусловило создание многочисленных датчиков силомоментного и тактильного очувствления, внутренней информации о параметрах и состоянии манипулятора, систем технического зрения (СТЗ), локационных дальномеров и др. существенную модернизацию в последнее время получили системы управления адаптивных ПР.

Обобщение подобного материала с иллюстрацией практического опыта применения и конкретных конструкций адаптивных ПР представляет несомненный интерес на данном этапе бурного развития автоматизации производства.

2 Разработка принципиальной схемы системы управления АПР 1

Разработка принципиальной электрической схемы выполняется на схемотехническом этапе проектирования и представляет более высокий уровень синтеза электронного устройства, чем уровень синтеза структурной схемы. В то время как структурная схема есть совокупность формальных моделей функциональных частей электронного устройства, принципиальная схема является совокупность электрических моделей этих частей.

Принципиальная схема синтезируется по структурной схеме электронного устройства на основе анализа требований технического задания, а также требований, предъявляемых разработчиком к каждому функциональному элементу.

2.1 Выбор интерфейса

При проектировании микропроцессорных систем управления важное место занимает решение проблемы интерфейса. Она связана с необходимостью реализации сопряжения, как внутренних компонентов, так и подключение внешних интерфейсных устройств разнообразного назначения и принципа действия. Не менее важна проблема объединения микропроцессоров и ЭВМ в мультисистемы.

Интерфейс – совокупность правил, устанавливающих единые принципы взаимодействия устройств ЭВМ, некоторый протокол однозначного сопряжения используемых микро ЭВМ и микропроцессоров, и периферийных устройств различной степени сложности, обеспечивающих информационную, функциональную, электрическую и конструктивную совместимость внутренних и внешних устройств систем управления на базе комплексно-аппаратных и программных средств и унифицированных линий связи.

К ЭВМ внешние устройства могут быть подключены четырьмя путями соответствующим четырем типам стандартным внешним интерфейсам: через системную магистраль или шину, через параллельный интерфейс, через последовательный интерфейс, через универсальную последовательную шину USB.

В нашем случае наиболее приемлемым является параллельный интерфейс, так как плата устанавливается в корпус, то сложность устройства ограничена, а соседство с узлами компьютера приводит к высокому уровню электромагнитных полей. Очевидно, что обмен в параллельном формате проще, чем в последовательном. Параллельный интерфейс благодаря простоте сопряжения и удобству программирования широко используется при подключении внешних устройств. Имеется правда ряд ограничений связанных с небольшим количеством сигнальных линий и ограниченной возможности его программирования.

Основное достоинство параллельного интерфейса – аппаратная независимость. Важное достоинство – простота программирования на любом уровне. Большинство языков программирования верхнего уровня имеют процедуру взаимодействия с параллельным интерфейсом.

Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта вербально был описан алгоритм работы системы управления адаптивного промышленного робота 1, на основе этого описания составлен граф состояний, по которому составили логические выражения сброса и установки для каждого триггера системы управления АПР 1. После этого синтезировали и оптимизировали схему системы управления, после чего выбрали элементы схемы. Далее по полученным логическим выражения для вторичных переменных мы смоделировали логическую схему в среде «Electronic Work Bench 5.12» и проверили правильность работы по графу состояний. Затем по полученной логической схеме спроектировали печатную плату. Таким образом, при помощи полученной системы управления можно управлять пневмоприводами адаптивного промышленного робота, в соответствии заданному циклу работы, через блок сопряжения от ЭВМ.

В результате проделанной курсовой работы также были закреплены и систематизированы полученные знания по схемотехнике.