Разработка транспортного робота в составе робототехнического комплеса по производству комбинированных фильтропалочек slim-120mm

Министерство  образования и науки РФ

     Саратовский государственный технический университет

     Кафедра «Автоматизация и управление технологическими процессами» 
 
 
 
 
 
 
 

     Курсовой  проект

По дисциплине "Робототехнические комплексы" 
 
 
 

     РАЗРАБОТКА  ТРАНСПОРТНОГО РОБОТА В СОСТАВЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕСА ПО ПРОИЗВОДСТВУ КОМБИНИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОПАЛОЧЕК SLIM-120MM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2010 

Содержание

 Исходные данные…………………………………………………………….….2

Введение………………………………………………………………………….3

Основная часть

1. Транспортные  роботы………………………………………………………….5

1.1 Назначение и виды транспортных роботов…………………………………5

1.2 Транспортные роботы в автоматизации производства…………………….6

2. Разработка транспортного робота……………………………………………..7

   2.1 Разработка функциональной схемы робота………………………………7

  2.2 Принцип действия транспортного робота….……………………………..9

  2.3 Выбор электродвигателя для  ТР……………………………………….. ..11

      2.3.1 Краткий обзор электродвигателей………………………….11

      2.3.2 Определение веса робота……………………………………13

2.3.3 Определение силы сопротивления движению…………………..….14

      2.3.4 Расчет мощности, необходимой для движения…………………….14

      2.3.5 Расчет мощности двигателя……………………………………….…15

      2.3.6 Расчет скорости вращения ведущего колеса………………………..16

 2.4 Выбор пневмоцилиндров для привода шасси ТР…………………….…...19

    2.4.1 Выбор  типоразмера пневмоцилиндра…………………………………19

    2.4.2Выбор типоразмера  пневмораспределителя………………………….20

    2.4.3 Выбор пневмораспределителя…………………………………………23                 

Заключение…………………………………………………………………..…..25

Список использованной литературы………………………………………..….26 
 
 
 
 
 

Исходные  данные.

Исходными данными  являются: 

1. Станок по производству фильтропалочек Slim- 120mm фирмы HAUMI   DF-2…………………………………………………………………………......1шт

2. Станок по  производству фильтропалочек Slim- 120mm фирмы HAUMI    DF-5………………………………………………………………………….… 2шт

3. Робот по  укладке кареток с фильтрами  на транспортный робот………………….…………………………………………………………2шт

4. Робот по установки кареток с фильтрами на DF-2……………....……….1шт

5. Транспортный робот………………….…………………………………….2шт 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технические характеристики робота: 

Грузоподъемность                                                                                  до 90 кг

Число степеней подвижности                                                                          2

Величина перемещения  по осям, м                                                            Х =8

                                                                                                                      Y = 3                                             

Управление                                                                                    от микроЭВМ

Емкость памяти управляющей программы 4К                   16 разрядных слов

Потребляемая  мощность                                                          не более 0,2 кВт

Габаритные размеры, мм                                                      2000 х 1800 х 800

Масса полная, кг                                                                              не более 170

 Снаряжённая, кг                                                                                              80 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

     Сигареты относятся к самым продаваемым продуктам в мире, а табачное производство — самое доходное в мире. Первые сигареты придумали индейцы. Они стали заворачивать табак в солому, тростник, кукурузные листья. В Европе распространение сигарет началось после Крымской войны. Русские и турецкие солдаты, чтобы покурить на привале, стали заворачивать табак в бумажные гильзы от пороха. Эту затею переняли и английские военные. Первая сигаретная фабрика в Европе была построена в Лондоне.

В конце сигареты расположен фильтр, который не пропускает в организм курящего влагу, смолу, никотин, взвешенные частицы дыма, другие вредные примеси.  Чаще всего их делают из вторичного ацетата целлюлозы. Развитие законодательства, контролирующего уровни никотина, смол и двуокиси углерода в табачном дыме, создает необходимость все большего совершенствования фильтра. С дальнейшей интенсификацией требований законодательства будет расти и роль специальных фильтров, производимых для изменяющихся нужд сигаретной промышленности.  Чтобы улучшить действие фильтра увеличивают его длину, уменьшают диаметр нитей, добавляют к волокну различные вещества, например активированный уголь. Благодаря его использованию, задерживается значительная часть оксида углерода, цианида водорода и бензола.

      Табачное производство относится к вредным, а автоматизация его производства позволит сократить число лиц работающих во вредной среде.

      Так же не следует забывать о материальной выгоде т. к. в условиях современной экономической нестабильности  план производства сигарет постоянно изменяется, в результате чего, оборудование по их производству имеет частые простои, а специалистов работающих за ним  приходится отправлять в незапланированные отпуска. Компаниям по производству сигарет такое положение дел не может быть выгодно, поэтому автоматизация производства сигарет поможет сократить материальные потери.

   Целью курсового проекта является создание структуры РТК по производству комбинированных фильтропалочек Slim- 120mm и разработка транспортного робота для доставки кареток с исходными фильтропалочками. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Транспортные  роботы
1. Назначение и виды транспортных роботов

       Транспортные роботы предназначены для автоматизированного транспортирования объектов, а также для управления различными транспортными системами. Исследования и разработки по созданию транспортных роботов интенсивно ведутся во всем мире. При этом выделяются четыре принципиально различных типа - наземные, воздухоплавающие, водоплавающие и подземные. Теория и практика трех последних типов не достигли еще в целом того уровня, чтобы говорить о них сегодня как о всеобщей реальности. Практическое развитие получили ныне наземные транспортные роботы, которые могут быть колесными, шагающими и гусеничными.

В рамках программы  по созданию транспортных очувствленных  роботов в университете "Carnegie-Mellon" (США) создан робот "Террегейт" (землепроходец), предназначенный для автономного передвижения вне помещений на значительные расстояния, оснащенный бортовой ЭВМ и мощным сенсорным аппаратом, в том числе и системой технического зрения.

      Калифорнийская фирма "Odetics" создала управляемый на расстоянии мобильный автономный шестиногий робот "Odex-1", названный фирмой "функционоидом" и способный, шагая по местности, преодолевать уступы до 1 м, а с помощью манипуляторов поднимать груз, массой до 1 т, и транспортировать его. Следует заметить, что "функционоид", разработка которого обошлась в 1 млн. дол., предназначен для военных целей - обезвреживания бомб, несения караульной службы, минирования и разминирования местности, а также различных действий на поле боя. Несомненно, что подобный мобильный робот может оказаться незаменимым средством для осуществления спасательных работ и ликвидации последствий аварий в зонах и местностях, труднодоступных или опасных для человека по причине радиационного или химического заражения, высоких температур и др.

        1.2 Транспортные роботы в автоматизации  производства

     Наибольшее развитие и распространение в настоящее время получили колесные транспортные роботы, используемые достаточно широко в промышленных автоматизированных транспортно-складских системах и гибких автоматизированных производствах в виде мобильных автоматических кранов, автоматических управляемых тележек (АУТ), робокаров и др., оснащаемых во многих случаях различными манипуляционными устройствами. В самом простом виде такие роботы следуют по рельсам либо по маршруту над кабелем, проложенным под поверхностью пола. Генератор частоты, подавая ток по кабелю, создает магнитное поле, улавливаемое двумя датчиками приемного устройства тележки, направляющими ее по требуемому маршруту. Даже такие простые системы АУТ позволяет включать маршруты с несколькими ветвями и петлями посредством использования различных частот для каждого пути. В более сложном варианте тележка оборудуется автономной управляющей ЭВМ и средствами очувствления.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Разработка  транспортного робота

2.1 Составление функциональной схемы транспортного робота. 

Функциональная  схема транспортного робота.

Транспортный  робот состоит из:

   а)  Блок управления состоит запрограммированного контроллера , инфракрасного порта и блока индикации.

   б) Блок приводов состоит из двух коллекторных двигателей постоянного тока осуществляющих продольное и поперечное перемещение робота.

   в) Блок выбора привода состоит из двух пневмоцилиндров и двух регуляторов давления подключённых к воздушной магистрали.

   г) Блок питания состоит из: понижающего трансформатора, импульсного стабилизатора напряжения с защитой от перегрузки, датчика выключения и перегрузки блока питания, узла заряда аккумулятора, узла индикации. Принцип работы блока питания :

  Напряжение сети переменного тока 220 В через сетевую колодку со встроенным предохранителем поступает на трансформатор, далее выпрямляется, фильтруется и поступает на импульсный стабилизатор напряжения, который формирует на своем выходе стабилизированное напряжение 12,1 ± 0,2 В постоянного тока, подаваемое в нагрузку. Стабилизация выходного напряжения основана на принципе широтно-импульсной модуляции. При увеличении тока нагрузки свыше 2 А стабилизатор начинает снижать выходное напряжение до уровня, при котором ток нагрузки не будет превышать 2 А. Таким образом осуществляется защита блока питания от перегрузок и коротких замыканий.       При снижении напряжения питания стабилизатора до 9,5 В (сеть ~220В отсутствует, аккумулятор разряжен) блок питания выключается. При увеличении напряжения питания стабилизатора до 15 В блок питания автоматически включается. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Принцип действия транспортного робота.

    Начальное положение: пневмоцилидры закрыты, электродвигатели выключены, блок питания производит зарядку аккумуляторной батареи, БУ ведёт контроль наполнения ТР.

       Робот укладчик заполняет транспортный робот каретками с фильтропалочками, в момент становления последней каретки срабатывает фотодатчик, который подаёт сигнал в блок управления, а тот в свою очередь отправляет сигнал на ЭВМ. Затем запускается алгоритм действия транспортного робота: БУ подаёт сигнал  в блок выбора привода и регулятор давления подаёт сжатый воздухв ПЦ 1 по контуру «А», в результате чего из него выдвигается шток и осуществляет соприкосновение шасси поперечного перемещения с поверхностью пола . затем БУ подается сигнал в блок питания и на двигатель подаётся напряжение +12 вольт, робот начинает движение. Движение прекращается при поступлении сигнал с блока индикации о срабатывании фотодатчиков Ф3 и Ф4, после прекращения движения блок выбора привода подаёт сжатый в контур «В», происходит подъём шасси поперечного перемещения. Затем БУ ожидает запрос от ЭВМ. При поступлении запроса от ЭВМ подаётся сигнал регулятору давления №2 и сжатый воздух поступает в ПЦ 2 по контуру «А»,  врезультате чего происходит соприкосновение шасси продольного перемещения с поверхностью пола .