Учебный электромеханический робот с программным управлением (варианты)
Робот относится к области образования и предназначен для проведения лекционных занятий, практических, лабораторных, учебно- и научно-исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, гибкими производственными системами, робототехникой и мехатроникой, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и др.
Технической задачей является повышение точности и виброустойчивости робота, обеспечение повторяемости позиционирования, а также повышение грузоподъемности робота (не менее 3 кг) при сохранении габаритов и потребляемой мощности.
Робот с программным управлением содержит звенья, соединенные приводами поворота с шаговыми электродвигателями, один из которых закреплен на основании робота, схват, установленный на последнем звене робота, датчики нулевых положений звеньев, блок управления с компьютерной системой ЧПУ, при этом, по крайней мере, первое из звеньев соединено с шаговым двигателем посредством червячной пары. Приводы поворота от шаговых электродвигателей ко второму и последующим звеньям робота выполнены в виде винтовых пар, а датчики нулевого положения жестко закреплены на звеньях робота. По второму варианту в конструкции робота все приводы поворота от шаговых электродвигателей, в том числе ко второму и последующим звеньям, выполнены в виде червячных пар. 3 ил.
Учебный электромеханический робот с программным управлением относится к области образования и предназначен для проведения лекционных занятий, практических, лабораторных, учебно- и научно-исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроприводами, автоматизацией, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, гибкими производственными системами, робототехникой и мехатроникой, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и современными информационными технологиями и др.
Наиболее близким к заявляемому учебному роботу является учебный электромеханический робот, включающий шаговые электродвигатели, звенья, приводы поворота звеньев от шаговых электродвигателей, датчики нулевого положения звеньев робота, систему управления от компьютера (Информационные технологии в науке и образовании. Международная научно-практическая Интернет-конференция, ноябрь 2006 - март 2007. Железноводск. См. приложение). Движения от электродвигателей к звеньям передаются через тросики и зубчатые колеса, позиции отсчета нулевых положений датчиков могут устанавливаться вручную.
Недостатками указанного робота являются: низкая точность позиционирования, возможность нарушения положения датчиков, значительная сила трения и возможность потери управляющих импульсов, недостаточная виброустойчивость, неудовлетворительная повторяемость позиционирования из-за потери нулевого положения, а также недостатком робота является низкая грузоподъемность (не выше 1 кг). Все это
существенно ограничивает применимость робота для оснащения учебных гибких производственных систем, гибких производственных модулей и автоматизированных сборочных комплексов.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно, повышение точности и виброустойчивости, обеспечение повторяемости позиционирования, а также повышение грузоподъемности робота (не менее 3 кг) при сохранении габаритов и потребляемой мощности.
Для решения указанной задачи в учебном электромеханическом роботе с программным управлением, содержащем шаговые электродвигатели, звенья робота, соединенные приводами поворота с шаговыми электродвигателями, схват, датчики нулевых положений звеньев, блок управления с компьютерной системой ЧПУ, при этом, по крайней мере, первое из звеньев соединено с двигателе посредством червячной пары, согласно предложению, приводы поворота от шаговых электродвигателей ко второму и последующим звеньям робота выполнены в виде винтовых пар, а датчики нулевого положения жестко закреплены на звеньях робота.
По другому варианту в роботе все приводы поворота от шаговых электродвигателей ко второму и последующим звеньям робота выполнены в виде червячных пар, а датчики нулевого положения жестко закреплены на звеньях робота.
Выполнение приводов поворота от шаговых электродвигателей ко второму и последующим звеньям робота в виде винтовых или червячных пар обеспечивает грузоподъемность робота до 3 кг и обеспечивают виброустойчивость робота. Жесткое закрепление датчиков на звеньях роботов исключает потерю нулевого положения звеньев и гарантирует повторяемость позиционирования.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид робота; на фиг.2 - вид сбоку с указанием расположения датчиков; на фиг.3 - общий вид робота с червячными парами.
Электромеханический робот с программным управлением содержит звенья робота 1, 2, 3, соединенные приводами поворота 4, 5, 6 с шаговыми электродвигателями 7, 8, 9, один из которых закреплен на основании 10 робота, а остальные установлены на кронштейнах 11, 12. На последнем звене робота расположен схват 13, привод зажима которого осуществляется от двигателя 14. Первое звено 1 соединено с шаговым электродвигателем 7 посредством привода в виде червячной передачи 4, а приводы поворота 5, 6 от шаговых двигателей ко второму и последующим звеньям выполнены в виде винтовых пар. Во втором варианте конструкции робота все приводы поворота 4, 5, 6 звеньев от шаговых двигателей выполнены в виде червячных пар. На звеньях робота жестко закреплены датчики 15 нулевого положения. Двигатели и датчики соединены с блоком управления 16, который установлен на основании 10 и соединен с блоком питания и персональным компьютером ПК (на чертеже не указаны).
Робот работает следующим образом. При включении блока питания и компьютера в электросеть 220 В происходит обнуление памяти и звенья робота устанавливаются в нулевые положения, определенные нулевыми метками датчиков положения. При поступлении на блок управления 16 в соответствии с управляющей программой сигналов управления от ПК, в блоке 16 формируются соответствующие управляющие импульсы и подаются на двигатели 7, 8, 9. Двигатели передают движения на винтовые или червячные пары, в результате осуществляются повороты звеньев робота. После достижения звеньями заданных от нулевых меток датчиков углов, повороты звеньев прекращаются, подаются импульсы на двигатель 14 зажима-разжима охвата 13.
Предлагаемый робот может быть использован для проведения лекционных занятий, лабораторных, учебно- и научно-исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроприводами, электроавтоматикой, гибкими производственными системами, робототехникой и др.
1. Учебный электромеханический робот с программным управлением, содержащий звенья робота, соединенные приводами поворота с шаговыми электродвигателями, один из которых закреплен на основании робота, схват, установленный на последнем звене робота, датчики нулевых положений звеньев, блок управления с компьютерной системой ЧПУ, при этом, по крайней мере, первое из звеньев соединено с шаговым двигателем посредством червячной пары, отличающийся тем, что приводы поворота от шаговых электродвигателей ко второму и последующим звеньям робота выполнены в виде винтовых пар, а датчики нулевого положения жестко закреплены на звеньях робота.
2. Учебный электромеханический робот с программным управлением, содержащий звенья робота, соединенные приводами поворота с шаговыми электродвигателями, один из которых закреплен на основании робота, схват, установленный на последнем звене робота, датчики нулевых положений звеньев, блок управления с компьютерной системой ЧПУ, при этом первое из звеньев робота соединено с шаговым двигателем посредством червячной пары, отличающийся тем, что приводы поворота от шаговых электродвигателей ко второму и последующим звеньям робота выполнены в виде червячных пар, а датчики нулевого положения жестко закреплены на звеньях робота.
