Проектирането на манипулатор, управляван от кабел за операции за прибиране и място, изисква цялостно разбиране на механичността, теорията на контрола и специфичните изисквания на задачата. Като доставчик на манипулатори, управлявани от кабели, имах привилегията да работя по множество проекти за разработване на ефективни и надеждни решения за приложения за прибиране и място. В тази публикация в блога ще споделя някои прозрения как да проектирам манипулатор, управляван от кабел за тези операции.
Разбиране на задачата за прибиране и място
Първата стъпка при проектирането на манипулатор, управляван от кабел за операции за избор и място, е да се разберат подробно изискванията за задача. Това включва размера, теглото и формата на обектите, които трябва да се обработват, местата за вземане на място, необходимата скорост и прецизност и всякакви ограничения в околната среда. Например, ако обектите са малки и леки, може да се наложи високоскоростен и прецизен манипулатор. От друга страна, ако предметите са големи и тежки, манипулаторът трябва да има достатъчна якост и стабилност.
Концептуален дизайн
След като изискванията за задача са ясни, следващата стъпка е да се разработи концептуален дизайн за манипулатора, управляван от кабела. Това включва определяне на цялостната структура, броя на степените на свобода (DOFS) и подреждането на кабелите и шайбите.
Структура и степени на свобода
Структурата на манипулатора трябва да бъде проектирана така, че да осигури необходимия обхват на движение и подкрепа за крайния ефект. За операции за вземане на място се изисква манипулатор с най-малко три DOFs (напр. Линейно движение в посоките x, y и z). Може да са необходими допълнителни DOF, като въртене около една или повече оси в зависимост от изискванията за ориентация на обектите.
Подреждане на кабели и шайби
Кабелите и шайбите са ключовите компоненти на манипулатор, управляван от кабел. Те се използват за предаване на сили и контрол на движението на манипулатора. Подреждането на кабелите и шайбите трябва да бъде проектирано, за да се сведе до минимум смущения в кабела, да намали триенето и да осигури гладко и точно движение. Един често срещан подход е използването на паралелно разположение на кабела, при който множество кабели са свързани към крайния ефект и се контролират независимо, за да се постигне желаното движение.
Механичен дизайн
След финализирането на концептуалния дизайн следващата стъпка е да се извърши механичният дизайн на манипулатора. Това включва проектиране на връзките, фугите и крайния ефект, както и избора на подходящите материали и компоненти.
Връзки и фуги
Връзките на манипулатора трябва да бъдат проектирани така, че да бъдат леки, силни и твърди. Те могат да бъдат изработени от материали като алуминий, стомана или въглеродни влакна. Ставите трябва да осигуряват гладко и прецизно движение с минимална реакция. Топковите фуги, въртящите се фуги и линейните фуги обикновено се използват в манипулатори, управлявани от кабели.
Краен ефект
Крайният ефект е частта от манипулатора, която взаимодейства с обектите. Той трябва да бъде проектиран така, че да схване и освобождава обектите с необходимата сила и прецизност. Общите видове крайни ефекти за операции за прибиране на място включват хватки, смукателни чаши и магнитни държачи.
Избор на материал и компонент
Изборът на материали и компоненти е от решаващо значение за производителността и надеждността на манипулатора. Кабелите трябва да имат висока якост, ниско разтягане и добра устойчивост на умора. Шкафовете трябва да бъдат изработени от материали с ниски коефициенти на триене и висока устойчивост на износване. Други компоненти, като двигатели, сензори и контролери, също трябва да бъдат избрани въз основа на тяхната производителност, надеждност и съвместимост с цялостната система.
Дизайн на системата за управление
Добре проектираната система за управление е от съществено значение за успешната работа на манипулатор, управляван от кабел. Системата за управление трябва да може да контролира точно движението на манипулатора въз основа на входните команди и обратната връзка от сензорите.
Избор на сензор
Сензорите се използват за измерване на позицията, ориентацията и силата на манипулатора. Общите видове сензори, използвани в манипулаторите, управлявани от кабели, включват сензори за позиция (напр. Енкодери), сензори за сила и сензори за зрение. Изборът на сензори зависи от специфичните изисквания на приложението, като необходимата точност и условията на околната среда.
Алгоритъм за контрол
Алгоритъмът за управление е отговорен за генерирането на контролните сигнали към двигателите въз основа на обратната връзка на сензора. Налични са няколко алгоритъма за управление, като пропорционално-интегрално-производно (PID) контрол, адаптивно управление и контрол на базата на модела. Изборът на алгоритъм за контрол зависи от сложността на манипулатора и изискванията за производителност.
Съображения за безопасност
Безопасността е критичен аспект на всеки дизайн на манипулатор, особено за операции за прибиране и място, при които манипулаторът може да работи в непосредствена близост до човешки оператори или друго оборудване. Някои важни съображения за безопасност включват:
Аварийно спиране
Манипулаторът трябва да бъде оборудван с бутон за аварийно спиране, който може незабавно да спре движението на манипулатора в случай на спешна ситуация.
Откриване на сблъсък
Сензорите за откриване на сблъсък трябва да бъдат инсталирани на манипулатора, за да се открият всички потенциални сблъсъци с обекти или друго оборудване. Когато бъде открит сблъсък, системата за управление трябва незабавно да спре движението на манипулатора, за да предотврати повреди.
Предпазители за безопасност
Около манипулаторът трябва да се инсталират физически предпазители, за да се предотврати контакт на човешките оператори с движещите се части на манипулатора.
Интеграция и тестване
След приключване на дизайна на механичния дизайн и управлението на системата, следващата стъпка е да се интегрират компонентите и да се тества манипулаторът. Това включва сглобяване на манипулатора, свързване на кабелите, сензорите и контролерите и извършване на калибриране и отстраняване на грешки.
Калибриране
Калибрирането е процесът на регулиране на параметрите на системата за управление, за да се осигури точно и прецизно движение на манипулатора. Това включва измерване на действителното положение и ориентация на манипулатора и сравняване с тях с желаните стойности. След това параметрите на системата за управление се регулират съответно, за да се сведе до минимум грешките.
Тестване
Тестването е важна стъпка за проверка на работата на манипулатора. Това включва извършване на операции за избор и място с различни обекти и при различни условия за оценка на точността, скоростта и надеждността на манипулатора. Всички проблеми или проблеми, идентифицирани по време на тестването, трябва да бъдат разгледани и коригирани, преди манипулаторът да бъде разгърнат в приложение в реалния свят.
Заключение
Проектирането на манипулатор, управляван от кабел за операции за прибиране и място, е сложна и предизвикателна задача, която изисква комбинация от механично инженерство, теория на контрола и практически опит. Следвайки стъпките, очертани в тази публикация в блога, можете да проектирате манипулатор, управляван от кабел, който отговаря на специфичните изисквания на вашето приложение за избор и място.
Ако се интересувате да научите повече за нашите манипулатори, управлявани от кабели, или имате предвид конкретен проект, моля, не се колебайте [да се свържете с нас за поръчки и преговори]. Ние предлагаме широка гама от манипулаторни продукти, включителноСвободно стоящ джиб кран,Пневматична манипулаторна ръкаиСгъваем джиб кран. Екипът ни от експерти е готов да ви помогне да намерите най -доброто решение за вашите нужди.
ЛИТЕРАТУРА
- Craig, JJ (2005). Въведение в роботиката: Механика и контрол. Pearson Prentice Hall.
- Sicily, B., & Chatib, O. (ред.). (2016). Роботика. Спрингър.
- Spong, MW, Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2006). Моделиране и контрол на робота. Уайли.
