Моделирование робота-манипулятора с простейшим захватным механизмом

Схема, поясняющая работу устройства, приведена на рис. 3.14. Звенья 1-5 изображают робот-манипулятор, звенья 6-8 - захватный механизм. Звено 1 - стойка, представляющая собой направляющую, сонаправленную с осью Oz. Ползун (звено 2) может совершать движение вдоль направляющей 1 и вокруг нее (кинематическая пара 4-го класса). Звенья робота 2, 3, 4 и 5 соединены друг с другом вращательными парами 5-го класса. Захват робота состоит из основания 6 и двух губок 7 и 8 (рис. 3.15), соединенных с основанием вращательными парами 5-го класса.

Схема робота

Рис. 3.14. Схема робота

Для одновременного движения при зажиме губки соединены друг с другом зубчатой передачей. Таким образом, приводя в движения одну губку, вторая двигается навстречу первой на тот же угол. Захват присоединен к роботу-манипулятору с помощью вращательной пары 5-го класса, позволяющей совершать вращение вокруг оси, проходящей через звено DE. Система имеет 7 степеней свободы, для управления ею необходимо использовать 7 приводов (рис. 3.15).

Дифференциальное уравнение, описывающее динамику движения одного звена робота без учета влияния других звеньев, записывается в следующем виде:

где J — момент инерции звена; С - коэффициент вязкого трения в подшипниках; К— коэффициент жесткости пружины; Кт - момент-

ный коэффициент двигателя; 0 _ угловое положение звена; / - ток двигателя. Если двигатель управляется от источника регулируемого напряжения, то его динамика описывается следующим дифференциальным уравнением:

где L- индуктивность обмотки якоря двигателя, R - активное сопротивление обмотки якоря двигателя, Кк - скоростной коэффициент двигателя. Операторное представление приведенных уравнений запишется в виде

Кинематическая схема робота-манипулятора с захватом {а) и его анимированная модель в SimMechanics (б)

Рис. 3.15. Кинематическая схема робота-манипулятора с захватом {а) и его анимированная модель в SimMechanics (б): 1 - стойка (закрепленная направляющая); 2 - ползун; 3, 4 и 5 - звенья робота, соединенные между собой шарнирами;

6 - основание захвата; 7, 8 - губки захвата

Модели робота (рис. 3.16, 3.17) построены по уравнениям для следующих значений параметров: Simulink-модель звена робота

Рис. 3.16. Simulink-модель звена робота

SimMechanics-модель робота с захватом

Рис. 3.17. SimMechanics-модель робота с захватом

На рис. 3.17 показаны следующие блоки: 1 - блоки Machine Environment; Ground - задают гравитационные силы и стойку; 2 - блоки Column, Podjem, Richagl-3 - определяют геометрию звеньев робота; блок Weld задает неразъемное соединение направляющей со стойкой; Cylindrical - соединение 4-го класса с поступательным и вращательным движением; Revolute, Revolute 1,2 - соединения 5-го класса, объединяющие звенья робота между собой; 3 - блоки Schvat, Paled,2 моделируют звенья захвата; Revolute4,5 - соединяющие их шарниры 5- го класса; Gear Constraint - дополнительная передача между губками захвата; Revolute3 - шарнир, соединяющий захват с роботом; 4 - блоки привода звеньев робота, где SinWave, SinWavel,2- синусоидальный закон движения, передаваемый на двигатели Joint Actuator, Joint Actuator 1-5 с разными коэффициентами Gain 1-6; 5 - блок привода губок захвата, где SinWave3-5 - синусоидальный закон движения, передаваемый на двигатель Joint Actuator6.

Временные характеристики робота-манипулятора представлены на рис. 3.18, а переходная и амплитудно-частотная характеристики привода - на рис. 3.19.

Результаты работы модели SimMechanics робота-манипулятора с захватом (временные характеристики)

Рис. 3.18. Результаты работы модели SimMechanics робота-манипулятора с захватом (временные характеристики)

Динамические характеристики звена робота

Рис. 3.19. Динамические характеристики звена робота

Рассмотренная в примере кинематическая схема (рис. 3.15) ро- бота-манипулятора с захватом может быть модифицирована, а приведенные расчетные данные использованы как тестовые при отладке программы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >