Разработка автоматизированной системы управления роботизированным манипулятором

ВВЕДЕНИЕ 3
1 Анализ объекта автоматизации 5
1.1 Описание объекта автоматизации 5
1.2 Обзор аналогичных проектных решений по автоматизации. 6
1.3 Актуальность автоматизированной системы. 7
2 Разработка аппаратной составляющей автоматизированной системы. 8
2.1 Общее описание автоматизированной системы. 8
2.2 Описание элементной базы автоматизированной системы. 16
2.3 Разработка принципиальной электрической и функциональной схем автоматизированной системы. 25
3 Разработка программной составляющей и апробация автоматизированной системы. 30
3.1 Выбор среды и языка программирования. 30
3.2 Разработка алгоритма работы системы. 30
3.3 Кодирование и отладка 41
3.4 Установка оборудования и тестирование системы. 78
3.5 Анализ точности позиционирования и возможностей улучшения системы. 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
Приложение А 85
Приложение Б 97
Приложение В 98
Приложение Г 99
Приложение Д 100
Приложение Е 101

Весь текст будет доступен после покупки

В промышленности, для выполнения огромного количества работ необходимы высокая скорость и точность. В течение многих лет ответственность за выполнение подобных работ несли люди. С развитием технологий, использование роботов позволило ускорить и повысить точность многих производственных процессов. Это и упаковка, сборка, окраска и укладка на поддоны.
Изначально, роботы выполняли только особые виды повторяющихся работ, где требовалось соблюдение простого заданного набора правил. Тем не менее, с развитием технологий промышленные роботы стали гораздо более подвижны, и теперь они способны принимать решения на основе сложного ответа от датчиков. Сегодня промышленные роботы часто оснащены системами технического зрения.
Одной из разновидностей промышленных роботов является роботизированная рука-манипулятор. Манипулятор – это сложное устройство, состоящее из звеньев, сервоприводов и датчиков. Внутри находится начинка из проводов и микросхем. Конструкция напоминает человеческую руку. Есть плечо, локоть, кисть и захват. Всё это крепится на одно основание.
Актуальность. Качественный роботизированный манипулятор-рука способен делать сложнейшие действия, требующие филигранной точности. Простые модели могут перемещать объекты, осуществлять покрасочные работы, резать металл и так далее. Первые образцы даже не имели датчиков и могли выполнять всего одну программу. Сейчас всё изменилось. Роботы сами определяют положение в пространстве того или иного объекта и осуществляют необходимые действия. Мало того, устройства стали программируемыми. Оператор лично составляет алгоритм работы для любого производства.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ объекта автоматизации
1.1 Описание объекта автоматизации
В данном случае объектом автоматизации является процесс управления манипулятором при помощи следящей системы управления.
В качестве манипулятора используется рука робота (рисунок 1), которая управляется четырьмя сервоприводами, три из которых обеспечивают пространственное перемещение и один – захват изделия. Данный манипулятор имеет сферическую ангулярную систему координат, то есть перемещение объекта в пространстве происходит только за счет относительных угловых поворотов звеньев руки манипулятора[3].

Рисунок 1 – манипулятор.
В качестве управляющей системы используется специально спроектированная управляющая рукоятка, состоящая из датчиков углового положения скрепленных между собой рычагами. Эти датчики отслеживают изменение состояния управляющей рукоятки, посредством измерения угловых значений кинематических пар управляющей рукояти. Далее эти данные передаются микроконтроллеру для создания управляющих сигналов для сервоприводов манипулятора.
Также на конце управляющей рукояти находится двухпозиционная тактовая кнопка для контроля захвата, данные которой также передаются контроллеру для генерации управляющих сигналов для захватного серводвигателя. Таким образом, обеспечивается синхронное перемещение управляющей рукояти, которая является ведущим устройством системы и роботизированного манипулятора, который является ведомым устройством.
В качестве датчиков углового положения используются специально спроектированные абсолютные оптические энкодеры. Оптические абсолютные энкодеры являются бесконтактными датчиками углового положения, то есть, передача сигнала внутри такого датчика может проходить без прямого физического контакта его компонентов, что обеспечивает большую износостойкость по сравнению с контактными датчиками.[10]

Весь текст будет доступен после покупки

1. Козырев, Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник./ -2-е изд., перераб. и доп., М.: Машиностроение, 2017 – 392 с., ил.
2. Сосонкин, В.Л. Программное управление технологическим оборудованием: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств»/ М.: Машиностроение, 2014 – 512 с., ил.
3. Современные промышленные роботы: Каталог / Под ред. Ю.Г.Козырева, Я.А. Шифрина: М.: Машиностроение, 2016 – 152с., ил.
4. ГОСТ 2.721-74. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения. [Текст]/ Введ. с 1975-07-01.
5. ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем. [Текст]/ Взамен ГОСТ 2.702-75. Введ. с 2012-01-01. Москва: Изд-во стандартов, 2011.
6. ГОСТ Р 7.0.11-2011. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. [Текст]/ Введ. с 2011-02-13. Москва: Изд-во стандартов, 2011 г.
7. ГОСТ 21.501-93 СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. [Текст]/ Введ. с 1993-11-10. –Москва.: Стандартинформ, 2011.
8. ГОСТ 19.701-90. ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения. [Текст]/ Взамен ГОСТ 19.002-80 ЕСПД и ГОСТ 19.003-80 ЕСПД. Введ. с 1992-01-01. – М.: Стандартинформ, 1990.

Весь текст будет доступен после покупки